Рекомендации по обработке экспериментальных данных. 1. Определить молярные доли изопропанола в исходной смеси xF и в кубовом остатке xW.

 

1. Определить молярные доли изопропанола в исходной смеси x _F и в кубовом остатке x _W.

Для этого по данным, представленным в таблице равновесных составов (см. с. 56), построить график зависимости состава жидкости от температуры кипения (для интервала 100,0… t _F, °С) и, используя значения зафиксированных температур t _F и t _W, определить искомые концентрации.

2. Определить экспериментальное значение молярной доли изопропанола в дистилляте x _{D, эксп}.

Для этого использовать измеренное значение показателя преломления дистиллята. Молярная доля х [в (моль С₃Н₈О)/(моль раствора)] и показатель преломления[3] r водного раствора изопропилового спирта связаны соотношением:

 

х = ехр (71,8504× r − 99,7753).

(3.1.6)

 

3. Определить количества исходной смеси n _F и дистиллята n _{D, эксп} по формуле (3.1.4).

Для этого использовать зафиксированные значения объёмов исходной смеси V _F и дистиллята V _D.

Плотность r (в кг/м³) водного раствора изопропилового спирта при комнатной температуре может быть рассчитана по формуле:

 

r = (1,0064×10−3 + 3,827×10−4× х)−1.

(3.1.7)

 

При расчёте по (3.1.5) молярной массы исследуемой системы рекомендуется считать компонентом А изопропиловый спирт, имеющий молярную массу , а компонентом В — воду, молярная масса которой .

4. Рассчитать теоретическую концентрацию изопропанола в дистилляте x _{D, расч}.

Полагая известными 3 параметра (x _F, x _W и n _F) и решая систему уравнений (3.1.1)…(3.1.3) относительно x _D, получают формулу для расчёта искомой концентрации:

 

,

(3.1.8)

 

где .

 

Для определения интеграла S рекомендуется предварительно вычислить значения интегрируемой функции f = (у ^* − х)⁻¹ при различных значениях х, используя данные таблицы равновесных составов (см. с. 56). Значения у ^* при x = x _W и x = x _F могут быть найдены линейной интерполяцией по известным ближайшим табличным величинам у ^*. Величины х ₂… х _{k − 1} рекомендуется принять тождественными табличным. Подготовленную числовую информацию внести в таблицу:

 

№ п/п	х ·102, моль моль	у *·102, моль моль	(х − у *)·102, моль моль	f
	[ x W]
…
k − 2
k − 1
k	[ x F]

 

Величина интеграла S, то есть площадь, ограниченная осью абсцисс, ординатами, проходящими через точки х = x _W и х = x _F, и кривой функции f, может быть определена по одной из квадратурных формул. Здесь рекомендуется применить формулу трапеций:

 

(3.1.9)

 

При начальной концентрации раствора не более 0,04 моль/моль рекомендуется принять D х = 0,002 моль/моль соответственно шагу изменения концентрации (в интервале х = 0,0…0,04 моль/моль) в указанной таблице. При x _F > 0,04 моль/моль рекомендуется принять D х = 0,005 моль/моль.

 

5. Рассчитать теоретическое количество получаемого дистиллята n _{D, расч}.

Решая систему уравнений (3.1.1)…(3.1.3) относительно п _D, получают формулу для расчёта искомой величины:

 

.

(3.1.10)

 

Измеренные и рассчитанные параметры рекомендуется занести в таблицу:

 

№	Исходная смесь	Остаток
V F, л	t F, °С	x F, моль моль	rF, кг м3	M F, г_ моль	n F, моль	t W, °С	x W моль моль

 

	Дистиллят
	V D, л	r	x D, эксп моль моль	rD, кг м3	M D, г_ моль	n D, эксп моль	x D, расч моль моль	n D, расч моль

 

Проанализировать значения количества и качества (состава) дистиллята, полученные экспериментально и рассчитанные теоретически, и сделать выводы по работе.