単蒸留の実験にて留出量/mollを求めたい

質問

メタノールと水の蒸留を行い留出液(g)、釜残液(g)を得ました。ピクノメータを使いそれぞれの密度(g/cm^3)を求めました(蒸留原液も)。またモル分率、質量%濃度(mol%)を導き出しました。課題として留出量のモルを出せとあるのですがどう出せばいいのでしょうか？

回答No.2

okormazd · ベストアンサー

mol%はわかるが、wt%がわからないということですか。
全量D[g]と、mol%がわかれば、モル数を求めることができます。
wt%　⇔　mol%の換算ということです。
%だと、100を掛けたり割ったりで煩わしいので分率にします。

モル分率　　　x_m=n_m/(n_w+n_m) =(m_m/M_m)/(m_m/M_m+m_w/M_w)
質量分率　　　c_m=m_m/(m_w+m_m)
流出液量　　　D=m_m+m_w

nはモル数、mは質量、Mは分子量(モル質量のほうが正しい、単位がある)添え字、_mはメタノール、_wは水を表すとします。
質問では、x_mとDがわかっていて、それぞれの分子量もわかるから、上の3式から、c_m、m_m、m_wを求められる(式が3つで未知数3つ、単なる連立方程式)。
メタノールのモル数を知りたいということだから、m_mがわかればいい。計算する(自分でやってみる)と、

メタノールの質量 m_m=x_mM_mD/(M_w+x_m(M_m-M_w))

となるから、

メタノールのモル数は、

n_m=m_m/M_m

です。

お礼

回答ありがとうございました。無事解けました。

回答No.1

okormazd

「質量%濃度(mol%)」というと、少し混乱があるようですね。
質量%濃度(wt%)とモル%(mol%)は違います。

で、

流出液質量D[g]と流出液のメタノールの質量濃度c[wt%]がわかっているなら、流出液中のメタノールの質量w[g]は、

w=Dc/100[g]

です。
このモル数mは、これをメタノールの分子質量M[g/mol](=32[g/mol])で割れば求められます。したがって、

m=w/M=Dc/(100M)

です。

これでいいのですが、原液、釜残液の質量、濃度から流出液のメタノール濃度を計算で求める方法もあります。この計算を物質収支といいます。

補足

質量%濃度(mol%)について訂正させてください。求めた単位がmol%で、検索したら質量%濃度と出たのでこれなのかと

求めた経緯としては...

密度→組成を求めるため C=ax^2+bx+c を使いました
C:溶液のメタノール濃度(mol%) x:溶液の密度(g/cm^3) a,b,cは係数