水100 molに成分A 20 molを溶解した水溶液に、純粋なトルエン100 molを加え、容器の中で撹拌し、静置したところ、2液相に分離した。上層の成分Aの量として、最も近い値はどれか。相互溶解度は非常に小さいので、相互溶解度をゼロとして算出してよい。液液平衡のデータを下表に示す。
- 13.5 mol
- 10 mol
- 8 mol
- 6.5 mol
- 4.5 mol
解答解説
正答は5番です。
水の比重よりトルエンの比重の方が小さいことから、上層がトルエン、下層が水となります。
今回、成分A濃度の異なる液液平衡データが2種類与えられています。それぞれで分配係数を計算してみます。希薄溶液であり、抽出により分子が変化しない場合は分配係数が同じになります。
1行目：2.6 / 7.8＝0.33
2行目：5.0 / 15.0＝0.33
分配係数から上層であるトルエン相の成分Aの量 x を求めます。使用する成分Aは20 molですので、水層の成分Aの量は20-xとなります。
x / (20-x)＝0.33
x＝4.96 mol
最も近いのは4.5 molです。
