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Gudrun Brauer
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2 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 2 von 12 a. Nennen Sie eine Bedingung, damit eine Gleichstromdestillation zum Einsatz kommt. Die Substanzen müssen ein Siedepunktsdifferenz von 100 C haben b. Welchen Zweck hat ein Spritzschutz? Hält plötzlich aufsteigende Flüssigkeitsblasen (Siedeverzug) zurück. c. Nennen Sie 3 Teile, die zum Kondensationsteil gezählt werden. Liebig-Kühler, Vorstoss und Kolben d. Was ist der Unterschied zwischen einer Spinne und einem Anschütz-Thiele Vorstoss? Wann gelangen diese zum Einsatz? Sie gelangen bei der Destillation unter Vakuum zum Einsatz. Beim Anschütz kann ich so oft Fraktionen wechseln, wie ich will, die Spinne ist begrenzt. Bei der Spinne ist der Wechsel dafür handlicher und einfacher. e. Was versteht man unter Gleichstromdestillation? Trennung durch einmaliges Verdampfen und kondensieren. f. Was ist bei einer Vakuumdestillation bezüglich Sicherheit zu beachten? Hinter einem Schutzschild oder in der Kapelle arbeiten. Schliffe fachmännisch fetten. Apparatur leer evakuieren und auf Dichtheit prüfen. belüften und Substanz einfüllen Evakuieren und langsam aufheizen Rückstand erkalten lassen, erst dann belüften g. Kreuzen Sie die richtigen Aussagen an! Der Dampfdruck ist abhängig: a) von der Temperatur b) vom Volumen c) von den Anziehungskräften zwischen den Teilchen h. Bei der Gleichstromdestillation a) reichert sich die Komponente mit dem höheren Dampfdruck in der Dampfphase an b) lässt sich ein ideales Gemisch mit einer Siedepunktsdifferenz von 60 C trennen c) fängt man die Komponente mit dem niedrigsten Siedepunkt als Erste als Kondensat auf, wenn die Differenz der Siedepunkte 100 C ist.

3 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 3 von 12 i. Zum Verdampfungsteil einer Gleichstromdestillation gehören a) Destillierkolben b) Spritzschutz c) Kühler d) Destilliervorstoss j. Bei der Destillation unter Vakuum a) wird vor Beginn Destillation zuerst aufgeheizt und danach evakuiert b) wird vor Beginn Destillation zuerst evakuiert und danach aufgeheizt c) wird nach der Destillation erst der Sumpf abgekühlt und danach Apparatur belüftet d) wird nach der Destillation erst die Apparatur belüftet und danach der Sumpf gekühlt k. Ein Siedeverzug bei einer Vakuumdestillation kann verhindert werden durch a) Siedesteinchen b) Siedekapillare c) Rühren d) Siedeholz

4 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 4 von 12 Aufgabe 1: Es werden 25 g Ethanol (C 2 H 6 O) und 60 g Wasser (H 2 O) gemischt. Berechnen Sie den Stoffmengenanteil Ethanol Ethanol in der Mischung. Waser Ethanol Summe m i 60 g 25 g 85 g M i g/mol g/mol n i 60g mol g /mol 25g g /mol mol mol i 3.330mol mol 0.543mol mol Aufgabe 2: Für ein Wasser-Aceton-Gemisch ist Aceton berechnen Sie Wasser. Aceton 0.65 Wasser Wasser Wasser => Wasser Aufgabe 3: Eine Mischung enthält 50 g Wasser, 110 g Aceton (C 3 H 6 O) und 25 g (CH 4 O). Berechnen Sie die jeweiligen Stoffmengenanteile und die Massenanteile. Waser Aceton Summe m i 50 g 25 g 110 g 185 g M i g/mol g/mol g/mol n i 50g mol g /mol 25g g /mol mol 110g 1.894mol g /mol mol i 2.775mol mol 0.780mol mol mol mol 1

5 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 5 von 12 Aufgabe 4: Ein Wasser-Ethanol-Gemisch enthält 75 g Ethanol, was einem Stoffmengenanteil Ethanol = 0.30 entspricht. Berechnen Sie die Masse des Gemisches. n Ethanol 75g mol g /mol Ethanol nethanol 1.628mol n n Total Total n Total = mol n Total = n Ethanol + n Wasser => mol = mol + n Wasser => n Wasser = mol => m Wasser = mol* g/mol = 68.4 g => m Total = 75 g g = g

LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 6 von 12 Aufgabe 5: Der Dampfdruck über ein ideales Zweistoffgemisch flüchtiger Verbindungen entspricht der Summe der Teildrücke der zwei

Wie gross ist der Dampfdruck über der Mischung? Stoffmengen: n Toluol = 40 g / 92 (g/mol) =0.435 mol, n Benzol = 80 g / 78 (g/mol) =1.026 mol Stoffmengenanteile: x Toluol = 0.435 mol 0.435 mol 1.

6 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 6 von 12 Aufgabe 5: Der Dampfdruck über ein ideales Zweistoffgemisch flüchtiger Verbindungen entspricht der Summe der Teildrücke der zwei Komponenten. Daten: Temperatur 25 C 60 C P Toluol [mbar] P Benzol [mbar] a) 40 g Toluol und 80 g Benzol werden bei 25 C gemischt. Wie gross ist der Dampfdruck über der Mischung? Stoffmengen: n Toluol = 40 g / 92 (g/mol) =0.435 mol, n Benzol = 80 g / 78 (g/mol) =1.026 mol Stoffmengenanteile: x Toluol = mol mol 1.026mol mol mol 1.026mol , x Benzol = Beachten Sie, dass die Summe der Stoffmengenanteile stets 1 bzw. 100% ergibt! P Total = x Toluol *P Toluol + x Benzol *P Benzol = *37.91 mbar * mbar = mbar b) Wie gross ist der Dampfdruck bei 60 C? P Total = x Toluol *P Toluol + x Benzol *P Benzol = * mbar * mbar = mbar

7 b1) Bei welchem Druck siedet das Gemisch bei 60 C? LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 7 von 12 Das Gemisch siedet wenn der Apparaturdruck auf mbar gesetzt wird. b2) Welche Zusammensetzung hat der Dampf am Siedepunkt? Die Zusammensetzung am Siedepunkt lässt über das Dalton-Gesetz berechnen: Toluol: P Toluol = y Toluol *P total => * mbar = y Toluol * mbar => y Toluol = 0.13 Benzol: P Benzol = y Benzol *P total => * mbar = y Benzol * mbar => y Benzol = 0.87 Die folgende Tabelle fasst die Zusammensetzung des Flüssigkeit und des Dampfes am Siedepunkt zusammen: Benzol Toluol Stoffmengenanteil in der FLÜSSIGKEIT Beitrag zum Dampfdruck der Mischung mbar 55.2 mbar 0 Pi i Pi Stoffmengenanteil im DAMPF Schlussfolgerung: Benzol reichert sich im Dampf an, weil es den grösseren Beitrag zum Dampfdruck des Flüssiggemisches leistet.

8 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 8 von 12 Aufgabe 6: Dampfdruck eines Idealen Zweistoffgemisches. Isothermes P-X-Diagramm. Vervollständigen Sie folgende Tabelle und fertigen Sie eine Grafik an, in der Sie die einzelnen Teildrucke und den Gesamtdruck gegen die Temperatur auftragen. Die nötigen Berechnungen werden genauso gemacht wie in Aufgabe 3 gezeigt. t 25 C P Benzol P Toluol 37.9 mbar mbar mbar X Benzol X Toluol Teildruck Benzol P Benzol =X Benzol *P Benzol Teildruck Toluol P Toluol =X Toluol *P Toluol Gesamtdruck P tot =P Benzol +P Toluol

LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 9 von 12 Aufgabe 7. Isobares Siedediagramm eines idealen Zweistoffgemisches am Beispiel Toluol/Benzol bei 1013 mbar.

c) Erklären Sie in eigenen Worten, was man dem Siedediagramm entnehmen kann. t [ C] X Benzol Y Benzol 80.1 1.00 1.00 81.6 0.93 0.97 83.1 0.85 0.94 84.7 0.79 0.90 86.2 0.72 0.87 87.7 0.66 0.

9 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 9 von 12 Aufgabe 7. Isobares Siedediagramm eines idealen Zweistoffgemisches am Beispiel Toluol/Benzol bei 1013 mbar. a) Zeichen Sie anhand der angegebenen Daten das Siedediagramm. b) Beschriften Sie die Achsen im Diagramm und bezeichnen Sie die zwei Kurven. c) Erklären Sie in eigenen Worten, was man dem Siedediagramm entnehmen kann. t [ C] X Benzol Y Benzol

10 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 10 von 12 Aufgabe 8. Konstruieren Sie das Gleichgewichtsdiagramm aus dem Siedediagramm. a) Beschriften Sie die zwei Diagramme.

11 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 11 von 12 Aufgabe 9 und Ethanol bilden ideale Lösungen. Bei 50 C hat reines einen Dampfdruck von 53.6 kpa und reines Ethanol einen von 29.6 kpa. a) Welchen Dampfdruck hat eine Lösung aus 24 g und 5.76 g Ethanol bei 50 C? Ethanol Summe m i 24 g 5.76 g g M i g/mol g/mol n i 24g mol g /mol 5.76g g /mol mol mol i 0.749mol mol 0.125mol mol P = Ethanol P 0 Ethanol P kPa kPa 50.2 kpa. b) Welcher ist der Stoffmengenanteil von in einer Lösung, die bei 50 C einen Dampfdruck von 40.5 kpa hat? P = ( 1 ) 29.6kPa 29.6kPa 29.6kPa = kPa 24kPa 40.5kPa 24kPa 10.9 kpa Alternative Grafische Lösung 53.6kPa 40.5kPa 53.6kPa 40.5kPa

12 LMPG1 ÜB Grundlagen der Destillation Lösungen Seite 12 von 12 Aufgabe 10 Ein ideales Gemisch a) hat einen konstanten Siedepunkt bei einer Destillation. Dies ist nur in den Fällen zutreffend, wo die zweite Komponente um ein vielfaches weniger flüchtig ist als die andere Komponente. In solch einem Fall ist der Beitrag der schwerer flüchtigeren Komponente zum Dampfdruck des Gemisches praktisch vernachlässigbar. b) hat einen konstanten Dampfdruck, der jedoch von der Zusammensetzung abhängt c) ist durch Destillation prinzipiell trennbar d) Kann durch Gleichstromdestillation trennbar sein, wenn die Siedepunktsdifferenz > 100 C ist, denn dann trägt die Komponente mit dem höheren Siedepunkt (die schwerer flüchtige Komponente) praktisch nur sehr wenig zum Dampfdruck bei. Das heisst der Dampf besteht hauptsächlich aus nur einer Komponente und somit auch das Destillat.

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