ベンゼンの液体と気体が混在する時は、このグラフで言うとどこに相当するんでしょうか

ベンゼンの液体と気体が混在する時は、このグラフで言うとどこに相当するんでしょうか

質問者からの補足コメント

• 回答よろしくお願いします

    補足日時：2021/01/19 22:52

• イからウを導く際ですが一旦全て液体にしてから沸騰させているという意味ですか？

    補足日時：2021/01/19 23:31

• 回答よろしくお願いします

    補足日時：2021/01/20 00:35

No.3 回答者： konjii 回答日時： 2021/01/20 12:10

例えば、95℃で液相と気相は平衡状態にあります。

しかし、平衡状態にあり
ながらも、液相のベンゼンのモル分率と、気相のベンゼンのモル分率は
異なると言う図です。このような図になるからこそ、ベンゼンとトルエンは
蒸留塔で分けられます。２つの曲線が同じなら、混合物は蒸留で分けられません。
基本ですが、図の見方は、温度を見てその温度と曲線の交点２つを見ます。

No.2 回答者： konjii 回答日時： 2021/01/20 10:19

図は、トルエン、ベンゼンの2相系の相図と言います。

ベンゼンとトルエンの
混合物からベンゼンのみを蒸留するには理論段数？の蒸留塔が必要かなどに
使います。表からは、理論段数６以上で純粋なベンセンが得られることが
分かります。蒸留塔内では（下の方高温）気化ー液化ー気化ー液化・・・・
（上の方低温）となっていて、蒸留塔の上の方から、沸点の低い純度の高い
この場合、ベンゼンが得られます。（書きましたが、気化ー液化を繰り返さないと意味ありません）
イからウを導く際ですが一旦全て液体にしてから沸騰させているという意味ですか？
そうですが、工業的には連続して、気化ー液化を繰り返す蒸留塔を利用しています。

さて、問題ですが、縦軸は気相と液相の温度、下のカーブは液相の組成
上のカーブは気相の組成です。ベンゼンのモル分率が0.4０の液体は
95℃で沸騰して、その蒸気のベンゼンのモル分率は0.62です。
ベンゼンのモル分率が0.62の液体は68.5℃で沸騰して、
その蒸気のベンゼンのモル分率は0.80です。
ア：95℃
イ：0.62
ウ：68.5℃
エ：0.80

この回答へのお礼

このグラフですが、上側は気相を占めるベンゼンのmol分率と、（液体部分の溶液の）沸点を表し下側は液相部分を占めるベンゼンのmol分率と（液体部分の溶液の）沸点を表しているんでしょうか

お礼日時：2021/01/20 10:23

No.1 回答者： Zincer 回答日時： 2021/01/20 10:16

上の線が気相線、下の線が液相線と呼ばれる線である温度で気液平衡状態（気相と液相が共存する状態）にある時の液相と気相の分率（濃度）を示しています。

ある分率の組成の混合物があった場合、その温度が液相線よりも下（＝低温）であれば液体、上（＝高温）であればすべて気体になると考えられるので、質問の混在（共存）する領域はその中間領域ということです。
ただし、これらが全てベンゼンとトルエンの混合物であることには注意してください。（純ベンゼンではありません。）
＞イからウを導く際ですが一旦全て液体にしてから沸騰させているという意味ですか？
そのように考えてください。
少しでも温度が下がると液体が現れますが、その組成は気体よりもベンゼンの分率が低いものです。その分、気体中のベンゼンの分率の高い気体になっています。このように気液平衡状態を保ちながら温度は低下し、すべて液体となった時には分率は（元の気体と同じ）0.62になるのです。
この状態は分率0.62の液体を加熱して沸騰直前の状態と同じです。