Ejercicios Sist. Binarios

Ejercicios

Equilibrio de Fases Sistemas Binarios

Ejercicios Complementarios 1. Al final del pro problema ema se adjuntan los datos de equilib librio líquido-vapor para la mezcla binaria metanol-agua a una  presión de una atmósfera. a) Construya el diagrama T-x-y para este sistema.  b) Si la temperatura de equilibrio es 70ºC y la  presión del sistema 1 atm, ¿cuáles son las composiciones del del líqu líquid ido o y del del vapo vapor? r? c) Una mezcla equimolar se alimenta a una inst nstalac alació ión n expe experrimen imenttal par para la dete determ rmiinaci nación ón de dato datoss de equilibrio líquido-vapor y se le permite que alcance una temperatura de 80ºC a una presión de 1 atm. Prediga la comp omposición de las las fases y el porc orcentaj taje de la mezcla que que se ha vaporizado. Las constantes de la ecuación de Antoine  para el metanol y para el agua son:

 Metanol 

A

B

C

7,87863

1473,110

230,000

T [ ºC ]

x

y

100

0,000

0,000

96,4

0,020

0,134

93,5

0,040

0,230

91,2

0,060

0,304

89,3

0,080

0,365

87,7

0,100

0,418

84,4

0,150

0,517

81,7

0,200

0,579

78,0

0,300

0,665

75,3

0,400

0,729

73,1

0,500

0,779

71,2

0,600

0,825

69,3

0,700

0,870

67,6

0,800

0,915

66,0

0,900

0,958

65 0

0 950

0 979

 

2. Los siguientes valores corresponden a los datos de equilibrio para el sistema formado por metanol y etanol (expresados como fracción molar de etanol) x

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

y

0

0.16

0.30

0.42

0.53

0.63

0.72

0.8

0.87

0.94

1.0

78.3

76.6

75.1

73.6

72.1

70.8

69.5

68.2

67.0

65.8

64.7

T(ºC)

Si se alimenta una mezcla de 75 Kmol de metanol y 25 Kmol de etanol a una columna de rectificación, determine el numero de platos teoricos que debe tener la torre para extraer un destilado de 90% en moles de metanol

3. Los datos experimentales de la siguiente tabla corresponden al sistema acetato de etilo  –  etanol. a) ¿Pueden separarse completamente los constituyentes de la mezcla por medio de una destilación sencilla?  b) Si calienta una mezcla compuesta de 2 moles de etanol y 8 moles de acetato de etilo a una temperatura de 75 ºC, determine la composición de las fases que se forman y la proporción de la mezcla que permanece liquida.

4. A la presión de 1 atm se prepararon diferentes mezclas de m-toluidina con glicerol y luego se calentaron partiendo desde la temperatura ambiente. Se observó que una mezcla perdía su transparencia a la temperatura T1 y luego la recuperaba a una temperatura superior T2. a) Construya un diagrama de fases con los datos siguientes y determine las temperaturas de cosolución superior e inferior. % (p/p) de m-toluidina

18

20

40

60

80

85

T1/ºC

48

18

8

10

19

30

T2/ºC

53

90

120

118

83

48

 b) Calcule la masa de las dos fases que se separan cuando se mezclan 50g de m-toluidina con 50 g de glicerol a 60 ºC.

5. Dados los siguientes datos para el benceno y el ciclohexano: X benc

Tb/K

Xciclohex Tc/K  

1,0

278,6

0,6

192,1

0,9

271,9

0,7

211,9

0,8

264,8

0,8

232,8

0,7

257,2

0,9

254,9

0,6

248,9

1,0

278,6

0,5

239,8

0,4

229,6

0,3

217,5

0,2

202,6

a) Represente el diagrama de fases T vs. x  para estos dos compuestos y calcule la temperatura eutéctica y la composición eutéctica.  b) Si se prepara una solucion mezclando 3 moles de ciclohexano con 7 moles de  benceno a 300 ºC, describa que ocurre al enfriar lentamente la mezcla hasta 200 ºC. c) A la temperatura de 240 K que  porcentaje de la mezcla es solido.

6. Dado el diagrama de fases CoO - TiO2, conteste lo siguiente: a) Identifique en el diagrama, la o las fases que existen en equilibrio en las diferentes áreas del diagrama.  b) Identifique y describa las reacciones que ocurren en las siguientes isotermas: 1510°C, 1482°C,1430°C y 1432°C. c) Si 200 kilos de solución al 10 % TiO2 se enfría hasta 1600 ºC. Calcule las composiciones y la cantidad en kilos de las fases presentes.