Question

ゲスト1

解法を確認したいです。よろしくお願い致します。

(ハ) 次の文章を読み、 下の設問 (1), (2) に答えよ。
図1のように、連続的に供給される溶液を沸騰させ、蒸気と溶液に分離するフ
ラッシュ蒸留プロセスがある。 エタノールと水の混合液は加熱器で約100℃に加
熱され、調圧器で大気圧 (1.01×10'Pa)に戻されて、気液分離塔へ送り込まれ
る。 気液分離塔では、蒸気と液体の間に平衡(気液平衡) が成立しており,ここ
で蒸気と液体が分離される。 液体は気液分離塔の下部から缶出液として取り出さ
れる。 蒸気は気液分離塔の上部から取り出され、冷却塔で冷却されて,すべて液
体となり。 留出液となる。
次のページの表1には、 エタノール-水混合液とその蒸気が 1.01 ×10' Pa で
平衡になっているときの, 蒸気中と液中のエタノールのモル分率〔%〕の一般的
なデータを示した。
(1) エタノールをモル分率15%含む水溶液を100mol/sの速度 (エタノールと
水の総量の速度)で供給し, フラッシュ蒸留したところ, 留出液がモル分率
47%のエタノールを含んでいた。 1秒間に得られる留出液の物質量(エタ
ノールと水の総量) [mol] を有効数字2桁で答えよ。 ただし、 気液分離塔内
は常に 1.01 × 103Paに保たれており, 気液分離塔内に滞留するエタノールと
水の物質量は常に一定である。 また, 蒸気および液中のエタノールの濃度も常
に一定である。
7.5ml
(2) 得られた留出液を再び原液としてフラッシュ蒸留プロセスで処理すれば,さ
らに高いエタノール濃度をもつ留出液が得られる。 この操作を繰り返すことで.
得られる液体のエタノールのモル分率は, ある限界値まで上がっていく。 表 1
のデータを参考に, その限界値を有効数字2桁で示せ。
89%

モル分15%
原液
エタノール
100 mol/s
加熱器
約 100℃
200
液中のエタノール
モル分率〔%〕
0.0
1.9
7.2
9.7
12.4
23.4
32.7
50.8
57.3
67.6
74.7
89.4
芝浦工業大学 化学 問題
1.01x18 Pa
調圧器
図 1. フラッシュ蒸留プロセス
表 1. エタノール水混合液の1.01 × 10′Pa における気液平衡時の
蒸気中および液中のエタノールモル分率
100.0
特厳けま
蒸気
液
はて
17.0
38.9
蒸気中のエタノール
モル分率〔%〕
0.0
43.8
47.0
54.5
58.3
65.6
68.4
73.9
78.2
冷却器
89.4
100.0
モル47%
留出液
1.01×105pa
気液分離塔
(含まれる蒸気や
液の濃度や組成は
一定である)
缶出液
M