Ejercicios de Fisicoquímica: Equilibrio Líquido-Vapor

A continuación se encuentran ejercicios de equilibrio L-V

1)     Una mezcla líquida de 20% n-pentano, 65% n-Hexano y 15% n-Octano se introduce en un recipiente y se deja alcanzar equilibrio L-V. Considerando a estos componentes como una mezcla ideal que obedece a la ley de Raoult, calcular:

a)     La presión total que se genera en el recipiente

b)     La composición de la fase gaseosa

2)     ¿Cuál es el punto de burbuja de una mezcla equimolar de metanol-etanol a una presión total de 2atm?. Si a la mezcla se añade Tetracloruro de carbono (que es un solvente no polar), ¿cuál será el punto de ebullición de la mezcla?

constantes de Antoine A B C
Metanol 18,5875 3626,55 -34,29
Etanol 18,5242 3578,91 -50,5
Tetracloruro de carbono 15,8742 2808,19 -45,99

Ln (Pv) = A – B/(C+T);   Pv[=]mmHg;   T[=]K

3)     Explique en un diagrama T vs. (X,Y) como se determinan los puntos de burbuja y rocío a Pcte. Explique adicionalmente como se calculan analíticamente estos valores.

4)     La siguiente mezcla de hidrocarburos se introduce en una columna de destilación flash:

25%C3, 15%iC4, 45% nC4, 15%C6

La mencionada columna opera isotérmicamente a 80ºC. Calcular

a)     Calcular la presión necesaria para separar la mezcla en partes iguales de líquido y vapor

b)     Calcular la composición del líquido y el vapor que se obtienen

c)     Calcular la temperatura de rocío de la mezcla

5)     Dos líquidos A y B presentan un azeótropo a 55ºC y 308.2mmHg con una composición de Xa=Ya=0.749.

Dibujar el diagrama P vs. X,Y a Tcte=55ºC

Dibujar el diagrama T vs. X,Y a Pcte=308.2mmHg

¿A 55ºC y 200mmHg, cuantas mezclas (Zi=?) pueden originar separaciones de 50% líquido 50% vapor?

¿A que temperatura una mezcla 40% A  se licua en un 80% si la presión es de 308.2mmHg?

6)     Un líquido saturado con una composición de 5% C2, 15% C3, 30%  iC4, 30% C4, y 20% C5, se introduce en una columna de separación que opera isotérmicamente a 50ºC.

¿Cuál es la presión de entrada del líquido?

¿A que presión debe operar la columna para que el 40% de la mezcla condense?

¿Qué composiciones se tendrán en el líquido y el vapor de salida?

7)     A 1 atm se conocen las Teb del sistema H2O-tetrahidrofurano y los valores de equilibrio (Xi, Yi). El sistema presenta un azeótropo a 63.41ºC con XT=0.8 que corta una laguna de miscibilidad que a esta temperatura tiene los límites (XT)ac=0.19 y (XT)T=0.8. A 25ºC la laguna tiene los límites (XT)ac=0.12 y (XT)T=0.95. Si se destilan diariamente 1000moles de una solución de tetrah. De XT=0.09 (65ºC) hasta 0.002 (95ºC), que cantidad de tetrah. se recoge si el refrigerante opera a 25ºC.

8)     En una columna de destilación el producto del tope tiene el siguiente porcentaje molar: C2 20%, C3 40%, iC4 15% y nC4 25%. Este vapor debe ser licuado completamente en un condensador refrigerado por agua a 70ºC. Si se asume que la temperatura promedio en el condensador a 80ºF:

a)     ¿Cuál debe ser la presión del condensador?

b)     Si debido a defectos en las bombas la temperatura sube a 90ºF a la presión calculada en (a) ¿Cuál es el % licuado?

9)     A una cierta temperatura una mexcla de ciclopentano y tetracloruro de carbono tiene una presión de vapor de 201.6mmHg. A esa misma temperatura Pºciclo =317.01 y Pºtetra = 113.5 mmHg, cromatográficamente se determina que: yciclo=0.6675 y que xtetra = 0.4188

Calcular los coeficientes de actividad de cada componente

10)   A 50ºC una mezcla de 1:4 moles de acetona y cloroformo tiene una P=474mmHg y la relación en fase gaseosa es 1:5.06. En una tabla se lee que a esa temperatura PºA = 614 y PºCL = 520. Calcular los coeficientes de actividad de cada componente

11)   El azeótropo 1-propanol – H20 hierve a 87ºC siendo Xw = 0.568. A esta temperatura PºW=483 y Pº1P=524mmHg. Determinar los coeficientes de actividad.

12)   El sistema A, B a temperatura constante presenta un azeótropo a 1200mmHg y 80ºC. A esta temperatura la presión parcial de los compuestos puros son respectivamente: Pa=1075mmHg, Pb=940mmHg. Si el sistema puede ajustarse a un modelo constante para los coeficientes de actividad, determine la composición del azeótropo, dibuje el diagrama Pvs. X,y (para los valores de x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1). Determine en la gráfica y analíticamente los puntos de burbuja y rocío para una mezcla equimolar de A y B.

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Ingeniero Químico (Universidad de Los Andes - 2006). Profesor Asistente adscrito al Departamento de Química Industrial y Aplicada de la Escuela de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería en la Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. Asociado al Laboratorio de Formulación Interfases Reología y Procesos (FIRP) de la Facultad de Ingeniería (ULA) como investigador desde el 2006.