平成30年度 問35 化学プロセス
メタノール水溶液を 87.7 ℃ で長時間保持し、気液平衡を成り立たせた。このときの液相のメタノール組成が 0.10 [モル分率] であった。これに平衡な気相のメタノール組成 [モル分率] に最も近い値はどれか。ただし、87.7 ℃ でのメタノール及び水の飽和蒸気圧は、それぞれ 236.7 kPa 及び 64.24 kPa である。また、メタノール及び水の活量係数はそれぞれ 1.786 及び 1.009 である。
①
0.11
②
0.13
③
0.21
④
0.24
⑤
0.42
正答
⑤ 0.42
液相のメタノール濃度が 10%（モル基準）であるため、水は 90% です。メタノールと水それぞれの分圧を求めます。
メタノールの分圧：\(236.7\times 0.1\times 1.786 = 42.3\) kPa
水の分圧：\(64.24\times 0.9\times 1.009 = 58.3\) kPa
ドルトンの分圧の法則より、気相の全圧は各分圧を足した値となります。\(42.3 + 58.3 = 100.6\) kPa。よって、気相のメタノール濃度は \(42.3/100.6 = 0.42\) です。