水・エタノールの蒸留についてですが

質問

水・エタノールの蒸留について質問です。
水・エタノール混合液に熱を加えると
(1)エタノールだけが蒸発
(2)水・エタノール混合物が一定の比率で蒸発
(3)水だけが蒸発
のどれでしょうか？

(1)水・エタノールだと沸点の違いからエタノールの方が低温で沸騰→蒸気を冷やすことでエタノールが生成だと思ってました。

(2)下記の質問を見ると
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1662272.html
この混合液は「水：液体(A)＝8:2」の比率の混合気体として沸騰することが可能　
と書かれてますが、水・エタノールを沸騰させると、純粋なエタノールではなく水・エタノール混合物が蒸気として出てくるのでしょうか？

(3)共沸についての記述ですが、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%B1%E6%B2%B8
水（沸点100℃）とエタノール（沸点78.3℃）の混合物が沸騰する際、エタノールの濃度が低ければ気相におけるエタノール濃度は液相のそれより高い。ところが、エタノールの濃度が96%（重量%、以下同じ）に達すると共沸混合物となり、気相のエタノール濃度も同じく96%となる。よって蒸留によって水－エタノール混合物のエタノール濃度を96%以上に濃縮することはできない。
とのことが理解できません。この記述だけ見ると「エタノールの濃度が96%（重量%、以下同じ）に達する」というのは、蒸留していって水だけがとんでエタノール濃度が９６％に達するということでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.2

ta73 · ベストアンサー

(2)水・エタノール混合物が一定の比率で蒸発、です。

蒸気に含まれる水・エタノールの比率は、混合液の水・エタノールの比率により変化します。
詳しい数値は気液平衡で調べれば色々でてくるはずです。

次に共沸についてです。
水・エタノールの混合液を加熱すると、液体よりエタノールの濃度の高い（水・エタノール混合の）蒸気となります。
この蒸気を集め、再度蒸留することを繰り返すことで徐々にエタノールの濃度を増やすことができます。

しかしエタノールの濃度が一定以上（96%以上）になると液体の水・エタノールの比率と蒸気の水・エタノールの比率が等しくなるため、蒸気を回収してもエタノールの濃度は上がりません。
これが共沸です。

そのため「エタノール濃度を96%以上に濃縮することはできない」となります。

http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/ohelabo/joryu/joryu_toha.htm
http://irws.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/itou/ice/ice_s3.html

回答No.3

gyokugitu

水もエタノールも蒸発しますので、１と３は間違いです。

全く同じ条件の場合に限り、一定の比率で蒸発するので、２も間違いです。

回答No.1

noname#62864

(2)になります。
ただし、蒸発の過程で水かエタノールのどちらかがなくなってしまえば、それ以降は残ったもののみが出てくるのは当然のことです。

(3)に関しては、はじめに96:4の混合物が出て来るということです。
水が多い場合でも、はじめに96:4の混合物が出て来て、エタノールがなくなれば水のみが出てきます。ただし、いずれも蒸留が理想的に進んだ場合の話で、現実には（加熱の状況によっては）完璧にそのようになるというわけではないと思います。