[理学]南京理工大学化工原理第5-8章课后答案.doc

第五章 蒸馏 5-1 苯和甲苯的饱和蒸气压数据如本题附表1所示。根据表中数据作101.33kPa下苯和甲苯溶液的t-x-y图及x-y图。此溶液服从拉乌尔定律。 5-1附表1温度/℃ P0/kPa PB0/kPa 80.2 101.33 39.99 84.1 113.59 44.4 88.0 127.59 50.6 92.0 143.72 57.6 96.0 160.52 65.66 100 179.19 74.53 104 199.32 83.33 108 221.19 93.93 110.4 233.05 101.33 解 根据拉乌尔定律，理想溶液上方各组分的平衡分压为 pA=pA°xA pB=pB°xB=（1－x A） 所以， 根据附表1数据计算气液相中甲苯的摩尔分率见本题附表2，根据附表2数据可作出t-x-y图及x-y图，见习题5-1附图1。习题5-1附表2 温度 苯饱和蒸气压 甲苯饱和蒸气压 xA yA 温度/℃ P0/kPa PB0/kPa 80.2 101.33 39.99 1 1 84.1 113.59 44.4 0.823 0.923 88.0 127.59 50.6 0.66 0.83 92.0 143.72 57.6 0.508 0.72 96.0 160.52 65.66 0.376 0.60 100 179.19 74.53 0.256 0.453 104 199.32 83.33 0.155 0.305 108 221.19 93.93 0.058 0.127 110.4 233.05 101.33 0 0 习题5-1附5-2 在101.33kPa下正庚烷和正辛烷的平衡数据如本题附表1所示。试求： （1）在101.33kPa下溶液中含正庚烷为0.35（摩尔分率）时的泡点及平衡蒸气的瞬间组成？ （2）在101.33kPa下加热到117℃溶液处于什么状态？各相的组成如何？溶液被加热到什么温度全部气化为饱和蒸气？ 习题5-2附表1 温度/℃ 液相中正庚烷摩尔分率 气相中正庚烷摩尔分率 98.4 1.0 1.0 105 0.656 0.81 110 0.487 0.673 115 0.311 0.491 120 0.157 0.280 125.6 0 0 解 根据本题附表1数据作出t-x-y图，查图可得。 （1）在101.33kPa下溶液中含正庚烷为0.35时的泡点为113.7℃；平衡蒸汽瞬间组成为正庚烷0.54（摩尔分率），正辛烷为0.46。 （2）在101.33kPa下加热到117℃溶液处于气液混合状态（或气液平衡状态）；液相正庚烷0.25，正辛烷0.75气相正庚烷0.42，正辛烷0.58；加热到118.7℃全部变为饱和蒸汽。 题5-2附图 5-3 利用习题5-1的数据 （1）计算相对挥发度α； （2）写出平衡方程式； （3）算出x-y的一系列平衡数据与习题5-1作比较。 计算结果如本题附表1所示。 习题5-3附表1 温度/℃ PA0/kPa PB0/kPa α 80.2 101.33 39.99 2.534 84.1 113.59 44.4 2.558 88.0 127.59 50.6 2.522 92.0 143.72 57.6 2.495 96.0 160.52 65.66 2.445 100 179.19 74.53 2.404 104 199.32 83.33 2.392 108 221.19 93.93 2.355 110.4 233.05 101.33 2.300 （2），α可取塔顶底平均值， 即 （3）由，计算比较。 由本题附表2看出，两种计算方法结果基本一致。 习题5-3附表2 温度 苯饱和蒸气压 甲苯饱和蒸气压 xA yA yA 温度/℃ PA0/kPa PB0/kPa 习题5-1计算 本题计算 80.2 101.33 39.99 1 1 1 84.1 113.59 44.4 0.823 0.923 0.918 88.0 127.59 50.6 0.66 0.83 0.824 92.0 143.72 57.6 0.508 0.72 0.714 96.0 160.52 65.66 0.376 0.60 0.593 100 179.19 74.53 0.256 0.453 0.454 104 199.32 83.33 0.155 0.305 0.307 108 221.19 93.93 0.058 0.127 0.130 110.4 233.05 101.33 0 0 0 5-4 苯和甲苯在