Binaire eau-ammoniac
Bonsoir,
Je dispose d'un diagramme binaire isobare (1,013bar) eau-ammoniac, avec le pourcentage massique de l'eau en abscisse.
On me demande de placer le point M, caractéristique de la solution:
à 20°C, d=0,910 c(ammoniac)=12,8mol/L
Cela fait longtemps que je n'ai pas fais de binaire, et je bloque bêtement... Comment faire pour trouver le pourcentage massique en eau dans ce mélange ?
mon instinct de chimiste (lol) me dit que c'est 91% d'eau... mais je ne suis pas sûr
En revenant à la définition de la densité (d)
et en notant mv la masse volumique [Kg/L]
d=mv de la solution / mv de l'eau
mv de l'eau à 20°C ~ 1 Kg/L
d= mv de la solution = m de solution/Volume de la solution
Pour 1L de solution
d = W solution [Kg/L]
= W eau [Kg/L] + W NH3 [Kg/L]
or W NH3 = C NH3 [mol/L]*Masse molaire NH3 [Kg/mol]
Qu'appellez vous W ?
W est la concentration massique de solution d'eau ou d'ammoniac
Je comprends ce que vous voulez dire, mais je ne comprends toujours pas comment remonter à la fraction massique en eau du mélange.. Ce qui me gène c'est que l'eau est le solvant.. donc il est en quantité largement supérieure à celle de l'ammoniac non ?
L'eau n'est pas en si large excès que cela
La fraction massique d'eau= masse d'eau/masse de la solution
Pour 1L de solution on a :
fraction massique d'eau = W eau / W solution
= W eau / (Weau+W NH3)
Or d = Weau + W NH3 (formule trouvée précédemment)
soit Weau = d - W NH3
De plus W NH3 = C NH3 * MM NH3
(MM = masse molaire (Kg/mol) )
donc
fraction massique d'eau=Weau/(Weau + C NH3*MM NH3)
avec Weau = d - C NH3 * MM NH3
Pour l'application numérique
C NH3 = 12.8 mol/L
d= 0.910
MM NH3 = 0.017 Kg/mol
Si tu fais le calcul tu verras qu'il y a beaucoup d'ammoniac dans ta solution
Merci, j'ai un peu mixé tout ce que vous m'avez dit afin de m'approprier un peu le calcul, en particulier je garde jusqu'à l'application numérique finale le Volume de solution qui vaut 1L, et la masse volumique de l'eau qui vaut 1kg/L afin de ne pas me tromper dans les unités lors de l'application numérique.
J'ai trouvé %massique d'eau=76,1% est-ce bon?
oui c'est ça
bravo!
bye
Bonjour
Je n'ai rien compris à l'explication ci dessus...
Etant donné qu'il y a 12.8 mol/l il suffit de faire 12.8 * 17 soit 217.6 g par litre de solution.
1 litre pèse 910 g, donc on a 217.6 / 910 = 23.9% de NH3, le reste étant bien sur de l'eau.
Dans la mesure du possible il faut essayer de ne pas utiliser de formule toute faite, c'est le meilleur moyen de ne jamais apprendre à réfléchir.
Je n'ai pas utilisée de formule toute faite, j'ai bien compris ce que m'a expliqué petrusmok, et j'ai un peu modifié le raisonnement afin de le rendre plus accessible pour moi .. Mais merci quand même pour cette méthode simple, j'y penserai aussi la prochaine fois!
Jai fini mon exercice, est ce qu'il serait possible que je soumette quelques uns de mes résultats.. parce qu'à la fin, ce que l'exercice propose me parait un peu étrange. Je m'explique!
voici le diagramme binaire liquide vapeur eau ammoniac dont vous aurez besoin pour comprendre (il n'est pas bien gradué, mais il permet de se situer grossièrement): http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/...rs/AMMONI1.jpg
1) il fallait trouver la fraction massique d'eau, qui est donc de 76,1. On se trouve dans une zone L uniquement, avec un mélange homogène eau ammoniac
La courbe supérieure = courbe de rosée
La courbe inférieure = courbe d'ébullition
2) a) L'ébullition commence environ à 40°C (ordonnée du point situé sur la courbe d'ébullition avec w(eau)=0,76)
vers 99°C, on n'a plus que de la vapeur dans le récipient (ordonnée du point situé sur la courbe de rosée avec w(eau)=076)
b) à 70°C, on a successivement:
w(eau vap)=0.26
w(eau liq)=0.89
w(NH3 vap)=0.74
w(NH3 liq)=0.11
(à lire grace au théorème du pallier qui dit qu'on peut lire la composition de la vapeur sur la courbe de rosée, et celle du liquide sur la courbe d'ébullition)
Ensuite, grace au théorème des moments, on trouve que w(vap)=0,18
d'ou on déduit, que m(vap)=w(vap)xm(tot)=0,20kg
m(liq)=m(tot)-m(vap)=0,93kg
d'ou on déduit successivement grâce aux fractions massiques vues au dessus que:
m(eau vap)=0,052kg
m(eau liq)=0,83kg
m(NH3 vap)=0,148kg
m(NH3 liq)=0,10kg
Mais là il y a un HIC! puisque lorsqu'on fait la somme m(NH3 liq)+m(NH3 vap) on ne trouve pas m(NH3 tot)=C(NH3)xV(solution)xM(NH3) =217,6g (idem pour l'eau). Ce n'est pas normal n'est-ce pas? Ais-je fais une erreur ?
3) On réalise une distillation SIMPLE (sans colone vigreux) du mélange précedent. Je dois décrire qualitativement ce qui se passe:
- dégagement de vapeur lorsqu'on atteint 40°C
- de 40°C à 99°C le liquide s'appauvrit en ammoniac et s'enrichit en eau
- à 99°C, on a la dernière goutte de liquide qui est de l'eau pure
La on me demande précisément: "est que la composition du distillat à 20°C varie au cours de l'expérience ?" Je ne comprends pas le sens de la question là..
De plus on me demande après s'il est possible de reccueillir un des constituants pur à la fin... Moi je dis que oui, l'eau, en infime quantité non ? On retrouve de l'eau pure dans le ballon... Mais bon.. quel intérêt ? lol
Bref, voilà un peu ce qui m'était demandé, et j'ai l'impression que j'ai fais des erreurs un peu partout
Pas d'idée?
