Zespół E/6:
SZANIAWSKA Anna
SZCZYGIEA
Przemysław
ŚWIERCZEK Aleksandra
Destylacja
1. Cel ćwiczenia:
Doświadczalne wyznaczenie równowagi ciecz-para dla układu woda-kwas octowy
w warunkach izobarycznych; obliczenia na podstawie danych literaturowych
współczynników aktywności wody i acetonu w roztworach wrzących pod ciśnieniem
1 atm oraz wykreślenie odpowiednich funkcji obrazujących zależność aktywności i
współczynników aktywności od składu i temperatury wrzącego roztworu
2. Opracowanie wyników:
Prowadziliśmy kolejno destylację czterech r-rów wodnych kwasu octowego (I, III, IV,
VI), po uprzednim oznaczeniu stężeń w każdym r-rze oraz oznaczając skład
destylatów za pomocą miareczkowania 0,1M NaOH w obecności fenoloftaleiny.
Reakcja zobojętniania:
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
Reakcja stechiometryczna 1:1, zatem
cNaOH�"V
NaOH
cNaOH�"V =cCH3COOH�"V => cCH3COOH=
NaOH CH3COOH
V
CH3COOH
mol
cNaOH = 0,1
dm3
Pobieraliśmy pipetą 1cm3 r-ru kwasu octowego (lub destylatu takiego r-ru) i
przenosiliśmy ilościowo do kolby miarowej o poj. 100 cm3, dopełnialiśmy do kreski
kalibracyjnej i mieszaliśmy. Do miareczkowania pobieraliśmy próbki po 20 cm3 tak
przygotowanego r-ru.
VCH3COOH = 20 cm3
0,1�"V [cm3]
mol
NaOH
cCH3COOH (rozc)= cCH3COOH (stęż)=100�"cCH3COOH (rozc)
[ ]
20
dm3
Na podstawie tablicy gęstości odpowiadających obliczonym stężeniom
(umieszczonej w pracowni) oszacowaliśmy stężenia procentowe (wagowe):
PRZED (ciecz) PO (para) TEMP
V Vśr C rozc Ckw [mol/dm3] Ckw [%] V Vśr C rozc Ckw [mol/dm3] Ckw [%] WRZENIA
21,7 18,0
21,3 21,47 0,1073 10,7333 60,5 18,0 18,00 0,0900 9,0000 51,5 105,5
21,4 18,0
19,0 12,0
18,7 18,73 0,0937 9,3667 53,0 11,8 11,97 0,0598 5,9833 34,4 104
18,5 12,1
11,3 7,6
11,2 11,23 0,0562 5,6167 32,5 7,5 7,73 0,0387 3,8667 22,5 103,5
11,2 8,1
10,6 6,0
10,6 10,63 0,0532 5,3167 30,7 6,0 5,90 0,0295 2,9500 17,4 102,75
10,7 5,7
120
118
116
114
112
110
Krzywa tablicowa
Krzywa doświadczalna
108
106
104
102
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
obj. kwasu octowego [% wag.]
wykres 1. zależność temperatury wrzenia od udziału procentowego kwasu octowego
wykres 2. zależność objętości pary od objętości cieczy [% wag]
temperatura wrzenia [�C]
Na podstawie danych doświadczalnych można stwierdzić wzrost temperatury wrzenia
roztworu wraz ze wzrostem objętości wagowych kwasu octowego. Wartości
doświadczalne są wyższe od wartości tablicowych w każdej próbie, może być to
spowodowane błędami przy sprawdzaniu stężenia próbek przez miareczkowanie.
W każdym przypadku pary nad cieczą są mniej bogate w kwas octowy co potwierdza nam
to że woda jest składnikiem bardziej lotnym od kwasu octowego.
Zależność objętości pary od objętości cieczy wyszła nam nie liniowa, co świadczy nam o
odstępstwach w układzie kwas octowy  woda od Prawa Roulta.
3. Wyliczenie współczynników aktywności acetonu i wody w r-rach pod
ciśnieniem atmosferycznym:
Ma = Macetonu = 58,08 g/mol
Mw = Mwody = 18,02 g/mol
xw + xa = 1
ma ma
na M M ma M M ma M
a a a w w
xa= = = = �" =
na+nw ma mw ma M +mw M M ma M +mw M ma M +mw M
w a a w a w a
�"
M M M M
a w a w
ma
%waga= �! ma=(ma+mw)�"%waga
(ma+mw)
mw
%wagw= �! mw=(ma+mw)�"%wagw
(ma+mw)
(ma+mw)�"%waga M %waga M
w w
zatem xa= =
(ma+mw)�"%waga M +(ma+mw)�"%wagw M %wag M +%wagw M
w a a w a
xw=1-xa
Analogicznie obliczamy ya, yw.
Stężenie acetonu i wody Temp. wrzenia Rzeczywiste stężenia acetonu
we wrzącej cieczy roztworu/ oC i wody w parze
% wag. % mol. % mol. % wag. % mol. % mol.
Acetonu xa xw acetonu ya yw
0,0 0,0000 1,0000 100,0 0,0 0,0000 1,0000
0,0047 0,9953 0,1431 0,8569
1,5 95,0 35,0
0,0128 0,9872 0,2999 0,7001
4,0 90,0 58,0
0,0228 0,9772 0,4199 0,5801
7,0 85,0 70,0
0,0333 0,9667 0,5238 0,4762
10,0 80,0 78,0
0,0519 0,9481 0,6196 0,3804
15,0 75,0 84,0
0,0848 0,9152 0,6947 0,3053
23,0 70,0 88,0
0,1174 0,8826 0,7363 0,2637
30,0 68,0 90,0
0,1714 0,8286 0,7811 0,2189
40,0 65,0 92,0
0,2368 0,7632 0,8048 0,1952
50,0 63,0 93,0
0,3176 0,6824 0,8170 0,1830
60,0 62,0 93,5
0,4199 0,5801 0,8294 0,1706
70,0 60,5 94,0
0,5095 0,4905 0,8420 0,1580
77,0 60,0 94,5
0,5538 0,4462 0,8550 0,1450
80,0 59,5 95,0
0,7363 0,2637 0,9094 0,0906
90,0 58,0 97,0
1,0000 0,0000 1,0000 0,0000
100,0 56,3 100,0
p0 = 760 mm Hg
Rzeczywista prężność acetonu w parze: pw= p0�"ya
Raultowska prężność acetonu w parze: pa= xa�"p0
a
p0�"ya p0�"yw p0�"ya p0�"yw
aa= ; aw= ; f = ; f = ;
a w
p0 p0 p0 xa p0 xw
a w a w
Rzeczywista Raoultowska
p0 p0 prężność prężność
w a
acetonu acetonu fa aa fw aw
/ /
w parze w parze
mm Hg mm Hg
pw /mm Hg pa /mm Hg
10 11 12 13 14 15
760 2820
0 0 - 0,000 1,000 1,000
634 2460 109 12 9,404 0,044 1,032 1,027
528 2140 228 27 8,346 0,107 1,021 1,008
434 1840 319 42 7,601 0,173 1,040 1,016
355 1585 398 53 7,537 0,251 1,055 1,019
289 1350 471 70 6,720 0,349 1,055 1,000
234 1150 528 98 5,413 0,459 1,084 0,992
214 1095 560 129 4,354 0,511 1,061 0,936
188 1023 594 175 3,386 0,580 1,068 0,885
171 935 612 221 2,762 0,654 1,137 0,868
164 892 621 283 2,192 0,696 1,243 0,848
153 871 630 366 1,723 0,724 1,461 0,848
149 852 640 434 1,474 0,751 1,643 0,806
146 833 650 461 1,409 0,780 1,692 0,755
136 812 691 598 1,156 0,851 1,921 0,507
126 760 760 760 1,000 1,000 - 0,000
wykres 3. zależność współczynnika aktywności wody (linia pomarańczowa) i acetonu (linia niebieska) od temperatury
wrzenia układu aceton  woda
wykres 4. zależności aktywności wody (linia pomarańczowa) i acetonu (linia niebieska) od temperatury wrzenia układu
aceton  woda
wykres 4. zależności aktywności wody (linia pomarańczowa) i acetonu (linia niebieska) od udziału objętościowego
acetonu we wrzącej cieczy
wykres 5. zależności współczynnika aktywności wody (linia pomarańczowa) i acetonu (linia niebieska) od udziału
objętościowego acetonu we wrzącej cieczy
Współczynnik aktywności acetonu dąży do 10 wraz ze wzrostem temperatury, natomiast
współczynnik aktywności wody spada z 2 do 1. Natomiast w zależności od udziału
wagowego acetonu we wrzącej cieczy jego współczynnik aktywności maleje
logarytmicznie.
Wraz ze wzrostem objętości wagowych acetonu wzrasta jego aktywność, ten wzrost jest
równomierny, natomiast aktywność wody gwałtownie spada gdy objętość acetonu osiągnie
wartość ok. 70%.
4. Zadanie rachunkowe:
Układ Skład, % mol. Skład, % mol. T [K]
P*�10-4
A-B x y
N/m2
C H O-CH OH 0,0 0,0 337,7 10,133
3 6 3
4,8 14,0 335,9
17,6 31,7 333,1
28,0 42,0 331,3
40,0 51,6 330,2
60,0 65,6 329,1
80,0 80,0 328,6
95,0 94,0 328,6
98,2 97,6 329,1
100,0 100,0 329,5
1. W jakiej temperaturze zaczyna wrzeć układ, zawierający 60 % mol składnika
A; jaki jest skład pierwszej banieczki par, w jakiej temperaturze znika
ostatnia kropla cieczy i jaki jest jej skład?
Układ zacznie wrzeć w temp. 329 K, a pierwsza banieczka pary będzie
zawierać 68% substancji A. Ostatnia kropla cieczy znika w 329,5 K a jej
skład to 60% substancji A.
2. Określ skład pary znajdującej się w równowadze z ciekłym układem
dwuskładnikowym wrzącym w temperaturze 329,25 K.
Para ta zawiera 66% substancji A.
3. Który składnik i w jakiej ilości może zostać wydzielony z układu
składającego się z 73 kg substancji A i 27 kg substancji B?
Składnik A, gdyż posiada większą lotność od składnika B. Wchodzimy na
układ z zawartością 59% substancji A (przeliczenie z kg na mole). Pary
zawierają w sobie 60% składnika A.
4. Którego składnika i w jakiej ilości należy dodać do mieszaniny podanej w
punkcie 3, aby otrzymać mieszaninę azeotropową?
Składnika A  w ilości 276 kg
5. Jaka ilość substancji A (w kg) będzie znajdować się w parze i fazie
ciekłej, jeśli 2 kg mieszaniny, zawierającej 60 % substancji A zostanie
ogrzane do temperatury 329,25 K?
25% cieczy i 75% pary, gdzie w cieczy 58% substancji A  0,29 kg a w
parze 66% substancji A  0,99 kg.
Dokładniejsze obliczenia nie są możliwe ze względu na brak doskonalszego
diagramu oraz ze względu na możliwy błąd ludzki.