Test sobre Destilación fraccionada (rectificación)

Pregunta 1: Al aumentar el número de platos teóricos y la relación de reflujo en una simulación de destilación fraccionada, se observa una mejora en la pureza de los productos.

A. Sí

B. No

Explicación: Según la sección 'Manipulación Variables Simulación', se establece que 'Al aumentar el número de platos teóricos en la simulación, se observará una mejora en la pureza del producto destilado y del producto de fondo' y que 'Al aumentar la relación de reflujo..., se observará una mejora significativa en la pureza de los productos'. Por lo tanto, el aumento de ambas variables conduce a una mejora en la pureza de los productos.

Pregunta 2: Aumentar la relación de reflujo en una columna de destilación fraccionada permite mejorar la pureza de los productos y, al mismo tiempo, incrementar la velocidad de producción del destilado.

A. Sí

B. No

Explicación: Los materiales de estudio indican que un aumento en la relación de reflujo mejora la pureza de los productos, pero también significa que se está reciclando más material, lo que reduce la cantidad neta de producto que se puede retirar por unidad de tiempo, resultando en una menor velocidad de producción del destilado.

Pregunta 3: En el ejemplo práctico de separación de metanol y agua por destilación fraccionada, ¿cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente el proceso o sus resultados esperados?

A. La temperatura en la cima de la columna sería cercana a los 100 °C, mientras que en el fondo sería cercana a los 64.7 °C.

B. El metanol, al ser el componente más volátil, se concentra principalmente en el destilado de la cima de la columna, mientras que el agua se recoge en el fondo.

C. Se introduce una mezcla equimolar de metanol y agua en la columna, y no forman un azeótropo binario a presión atmosférica, lo que permite su separación completa.

D. En cada plato de la columna, el líquido que desciende se enriquece en metanol y el vapor que asciende se enriquece en agua.

Explicación: El metanol es el componente más volátil y, por lo tanto, se enriquece en el vapor ascendente y se recoge como destilado en la cima. El agua, menos volátil, se concentra en el líquido descendente y se retira por el fondo. La mezcla de metanol y agua se puede separar completamente por destilación fraccionada porque no forman un azeótropo a presión atmosférica. La temperatura en la cima es cercana al punto de ebullición del metanol puro (aproximadamente 64.7 °C) y en el fondo cerca al punto de ebullición del agua pura (aproximadamente 100 °C). En cada plato, el vapor se enriquece en el componente más volátil (metanol) y el líquido en el menos volátil (agua).

Pregunta 4: ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente un aspecto clave del funcionamiento de una columna de destilación fraccionada?

A. El vapor se enriquece en el componente menos volátil a medida que asciende por la columna.

B. La temperatura es más baja en la base (hervidor) y aumenta progresivamente hacia la cima (condensador).

C. En cada plato, el componente más volátil del líquido descendente se vaporiza y se une al vapor ascendente.

D. El reflujo es el condensado que se retira completamente como producto destilado de la cima de la columna.

Explicación: La opción correcta es la 2. En cada plato de la columna de destilación, el vapor ascendente entra en contacto con el líquido que desciende. Durante este intercambio, el componente más volátil del líquido descendente se vaporiza y se une al vapor que sube, mientras que el componente menos volátil del vapor ascendente se condensa y se une al líquido que baja. La opción 0 es incorrecta porque el vapor se enriquece en el componente más volátil a medida que asciende. La opción 1 es incorrecta porque la temperatura es más alta en la base y disminuye hacia la cima. La opción 3 es incorrecta porque el reflujo es una parte del condensado que se devuelve a la columna, no se retira completamente como producto.

Pregunta 5: La presión parcial del componente A en el vapor (P_A) se define como la fracción molar de A en la fase líquida (x_A) multiplicada por la presión total del sistema (P_total).

A. Sí

B. No

Explicación: Según la Ley de Raoult, P_A = x_A · P*_A, donde P*_A es la presión de vapor del componente puro A. Alternativamente, según la Ley de Dalton, P_A = y_A · P_total, donde y_A es la fracción molar de A en la fase vapor. Por lo tanto, la definición proporcionada en la pregunta es incorrecta, ya que combina elementos de ambas leyes de manera errónea.