UV CM22 Printemps 2012 MEDIAN du 24 avril 2012 durée : 2H, calculatrice autorisée

UV CM22 Printemps 2012 MEDIAN du 24 avril 2012 durée : 2H, calculatrice autorisée

1. Comment appelle-t-on le point H? Préciser ses coordonnées en fraction molaire.

2. On étudie un mélange de 3 moles d’eau et de 7 moles de toluène. Quelle est la composition du mélange pour la température de 80°C.

3. À partir de 80°C, on élève à pression constante la température progressivement.

Décrire les phénomènes qui se produisent.

4. Quelle est la composition du mélange lorsque T = 90°C?

Exercice 2 : Diagramme binaire isobare (1 bar) eau-HNO3 (acide nitrique)

1. Indiquer le nombre et la nature des phases des différents systèmes correspondant aux zones 1, 2, 3, 4 du diagramme. Situer les courbes d’ébullition et de rosée.

2. Le système étant fermé, on refroidit un mélange de titre massique 0,30 en HNO3, initialement pris à 130°C.

A quelle température observe-t-on un changement de phase ? Quel point du diagramme indique la composition de la nouvelle phase formée ?

3. Donner ou calculer à 110°C : la nature des phases en présence ; leur composition massique et leur rapport massique.

4. Est-il possible d’obtenir de l’acide nitrique HNO3 pur par distillation ? Si oui préciser dans quelles conditions.

Exercice 3 : Distillation du mélange binaire eau-HNO3

On souhaite rectifier 500 kg d’un mélange eau / acide de titre massique 40 % en acide afin d’obtenir : un distillat et un soutirat de titre massique 93 % en eau

1. Préciser les titres massiques de l’alimentation (entrée), du distillat et du soutirat 2. Calculer les masses obtenues de distillat et du soutirat

Dans les conditions de l’alimentation qui est liquide à son point d’ébullition 3. Démontrer l’équation de la droite opératoire de rectification

4. Tracer la droite opératoire minimale de rectification de ce mélange 5. En déduire le taux de reflux minimum

Sachant que le taux de reflux optimal est Ropt = 1.3  Rmini 6. Calculer le taux de reflux optimal

7. Tracer les droites opératoires optimales de fonctionnement de la colonne 8. En déduire le nombre de plateaux théoriques de la colonne

9. Calculer les débits molaires liquide et vapeur en zone de rectification et en zone d’épuisement Sachant que l’efficacité d’un plateau, pour ce mélange est de 0.8

10. Calculer le nombre de plateaux réels de la colonne

11. Sur quel plateau devra se faire l’alimentation et à quelle température

UV CM22 Printemps 2012

Exercice 4 : Mélange ternaire au-acide acétique-MIBK

Phase aqueuse Phase organique

%acide %MIBK %eau %acide %MIBK %eau

0 1.5 98.5 0 98 2

2.7 1.7 95.6 1.8 95.4 2.8

11.7 2.4 85.9 8.8 85.8 5.4

20.4 3.9 75.7 17.1 73.4 9.5

26.5 6.0 67.5 23.5 62.5 14

32.7 13 54.3 30.5 45.6 23.9

35 23 42 34 35.5 30.5

1. En considérant le méthylisobutyl cétone (MIBK) comme le solvant, tracer le diagramme triangulaire rectangle avec ses connodales.

2. On considère 1 kg de mélange contenant 42.5% d'eau, 18.5% d'acide acétique, et 39% de MIBK. Tracer sur le diagramme triangulaire rectangle le point M représentatif du mélange. Déterminer les noms, les masses et les compositions des phases obtenues à l'équilibre.

3. On traite dans une ampoule à décanter 100g d'un mélange eau - acide acétique à 20% massique en acide, par 110.5g de MIBK. Trouver les masses et compositions de l'extrait et du raffinat en utilisant le diagramme triangulaire rectangle. Calculer le rendement de l'extraction réalisée