Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Тема 1. Поверхностные явления. Дисперсионные системы.

Задача 1.1

Для определения поверхностного натяжения толуола сталагмометрическим методом можно воспользоваться формулой:

σ(тол.) = σ(н2о)· m(тол)· n(н2о)/ m(н2о)· n(тол)

σ(тол.) = 76,91·10-3·1,486г·25/2,657г·38 = 28,30·10-3Н/м.

Ответ: поверхностное натяжение толуола при 50°С равно

28,30·10-3Н/м.

Задача 1.2

а) Адсорбцию на границе раздела жидкость-газ вычисляют с помощью уравнения Гиббса:

 

Г = -сdσ/RTdC,

 

где Г — величина адсорбции растворенного вещества, измеряемая количеством этого вещества (моль), приходящегося на единицу площади поверхности адсорбента, моль/м2 .

См — равновесная молярная концентрация растворенного вещества, моль/л, в узких интервалах измерений рассчитывается как средняя величина:

 

С12/2

 

-dσ/dC — поверхностная активность (понижение удельного поверхностного натяжения, вызванное повышением концентрации растворенного вещества в поверхностном слое); в узком диапазоне — Δσ/РС; Δσ=σ21; Δс = с21.

R – газовая постоянная, Дж/моль·К

б) Определяем величину адсорбции новокаина:

Гнов. = -((0,2+0,15)/2) моль/л · (7,1-6,9)· 10-2Н/м : 8,31 Дж/моль· К 293 К ·(0,15-0,2) моль/л = 1,875·10-3 моль/ м2.

m(C2H5COOH) = 1,875·10-3 моль · 74 г/моль = 0,139 г.

в) Определяем величину адсорбции кокаина:

Гкок = -((0,2+0,15)/2) моль/л ·(7,0-6,5)· 10-2 Н/м : 8,31 Дж/моль· К 293 К · (0,15-0,2) моль/л = 7,19·10-6 моль/м.2

Ответ: адсорбция кокаина при прочих равных условиях выше.

 

Задача 1.3

а) По результатам титрования находим равновесную концентрацию уксусной кислоты:

С1(CH3COOH)равн.= С(КОН) ·V(KOH)/ V(CH3COOH) = 15мл·0,05моль/л : 10 мл = 0,075 моль/л

б) Определяем адсорбцию по разности концентраций исходного и равновесного растворов уксусной кислоты:



 

Г = (Соравн)· V : m,

 

гдеСо и Сравн — начальная и равновесная концентрации адсорбата;

V — объем раствора из которого выделяется адсорбат;

m — масса адсорбента.

Г = (0,100-0,079)моль/л ·50·10-3л : 2 г. = 6,25·10-4 моль/г

Ответ: величина адсорбции уксусной кислоты составила 6,25·10-4 моль/г.

 

Задача 1.4

а) Величину адсорбции определяем по уравнению Ленгмюра, принимая, что предельная адсорбция Г равна емкости адсорбента 0,7 мкмоль/г или 0,7·10-6 моль/г;

 

Г = Г·С : а+с;

 

Г = 0,7·10-6 моль/г·4,8·10-6моль/мл : (4,8+2)· 10-6 моль/мл = 4,9·10-7 моль/г.

Гч= 0,7·10-6 моль/г·5,4·10-6моль/мл : (5,4+2)· 10-6 моль/мл =5,1·10-6 моль/г.

б) Массу холестерина, адсорбированного из плазмы, определяем по формуле:

m =MV,

 

где V=Г1.

m(хол)1 = 4,9·10-7 моль·386,6 г/моль = 189,4·10-6 г = 1,89·10-4 г.

m(хол)2 = 5,1·10-7 моль·386,6 г/моль = 1,97·10-4 г.

Ответ: с увеличением концентрации холестерина величина адсорбции увеличивается.

 

Задача 1.5

Величина и тип адсорбции определяются по уравнению Гиббса:

 

Г= - С*σ21 : Rt*C2-C1,

 

где С1 = 0, так как в воде до растворения отсутствует H2SO4.

Следовательно: С=(С12): 2 = С2 : 2.

Уравнение Гиббса приобретает вид:

Г = σ21 : 2RT.

Г =- (75,2-73,05)·10-3 : 2·8,31·291 = -4,44·10-7 моль/м2.

Ответ: адсорбция отрицательная. Г=-4,44·10-7 моль/м2.

 

Задача 1.6

а) Для определения величины адсорбции на неподвижной поверхности раздела фаз (твердом адсорбенте) часто используют уравнение Ленгмюра:

 

Г = Г·С : а+с;

 

б) Находим величину адсорбции:

Г=3,0·10-3 моль/г·0,1 моль/л : 0,1 моль/л+6,0·10-2 моль/л= 1,875·10-3 моль/г.

в) Находим массу адсорбата:

m(C2H5OH) = VM = 1,875·10-3 моль ·74 г/моль = 0,139 г.

Ответ: из раствора адсорбировалась пропионовая кислота массой 0,139г.

 

 

Задача 1.7

а) Величину и степень адсорбции определяем по формулам:

 

Г = h·C0V : mад-та =>C0 = Г·mад-та : hV.

 

С0 = 2,32·10-3 моль/г · 2г : 0,6·1 = 7,73·10-3 моль/л.

б) Вычисляем массу пропионовгй кислоты:

m(C2H5COOH) = С0(C2H5COOH) · М(C2H5COOH)·Vр-ра, л.

m(C2H5COOH) = 7,73·10-3моль/л·74г/моль·1л=0,572г.

Ответ:m(C2H5COOH) в 1л раствора до адсорбции составила 0,572 г.

 

Задача 1.8

Величину адсорбции вычисляют по уравнению Гиббса:

Г = -С·∆σ : RTΔC, считая, чтоΔC = 0,056 моль/л, а Δσ=σ2 — σ1 = (4,33-7,28)·10-2 н/м=-2,95·10-2 н/м.

σ(Н2О) =7,28·10-2( справочные данные)

Г = - 0,028 моль/л· -2,95·10-2 н/м : 8,31 Дж/моль·К·293 К·0,056 моль/л = 6,06·10-6 моль/м2

Ответ: положительная адсорбция составила 6,06·10-6 моль/м2.

 

Задача 1.9

а) Определяем адсорбцию по формуле:

Г = (Соравн)·V : m = (0,44-0,35)моль/л·60·10-3 л : 3г. = 0,0018 моль/г.

б) определяем степень адсорбции:

h = (C0-Cp)·100% : С0; h = (0,44-0,35)·100% : 0,44 = 20,5%

Ответ: величина адсорбции составила 0,0018 моль/г, степень адсорбции = 20,5%

 

Задача 1.10

В медико-биологических исследованиях часто наряду с изотермой Ленгмюра, используют изотерму Фрейндлиха:

 

Г = КС1/n , если n>1

Г = Ксn , если n<1,

 

где К и n — константы Фрейндлиха, получаемые эмпирическим путем в определенном ограниченном диапазоне концентраций.

Г = 0,5 моль/г·0,22 = 0,253 моль/г.

Ответ: величина адсорбции уксусной кислоты равна 0,253 моль/г.

 

Задача 1.11

Построим график, отражающий зависимость σ от С. Проведем касательную к кривой в точке, имеющей ординату 0,03кмоль/м3. Тангенс угла наклона касательной к оси абсцисс равен dσ:dC. Из графика находим: -4,7·10-3 : 0,015 = -0,495 (Нм2/кмоль). (множитель 10-3 в числителе вводится в связи с тем, что поверхностное натяжение в таблице и на рис.1 выражено в МН(м). По уравнению изотермы адсорбции Гиббса находим:

Г = -0,03+0,495 : 8,31·298·103 = 5,95·10-9 (кмоль/м2).

G

 


C

 

Задача 1.12

В координатах (1/Г; 1/С) график изотермы подчиняется уравнению Ленгмюра, представляет собой прямую, уравнения которой: 1/Г = 1/∞+ 1/Г∞·В·1/С

 

 


Отрезок, отсекаемый прямой на оси координат равен 1/Г∞, а угловой коэффициент равен 1/ Г∞·В.

Построив график, находим угловой коэффициент прямых: для гексилового спирта -0,9·10-7, для гептилового спирта -0,3·10-7. Отсюда находим коэффициенты уравнения Ленгмюра:

гексиловый спирт - Г∞ = 1·10-8, В = 1,1·10-7

гептиловый спирт - Г∞ = 1·10-8. В = 3,3·10-7.

Константа В при переходе от гексилового спирта к гептиловому увеличивается в три раза. Следовательно, правило Дюкло-Траубе выполняется.

 

Тема 2. Дисперсные системы. Лиофобные коллоидные растворы.

Задача 2.1

а) Золь получен конденсационным методом по реакции обмена:

AgNO3 + KI =>AgI + KNO3.

Для того, чтобы вместо осадка AgIобразовался коллоидный раствор (золь) необходимо условие: один из реагентов должен быть в избытке.

б) Рассчитаем количество ионов серебра и йода:

n(Ag+) =CV=40·10-3·0,004 = 1,6·10-4 моль

n(I-) = CV = 30·10-3·0,006 моль/л = 1,8·10-4 моль, следовательно, КIв избытке.

в)В этом случае мицелла имеет строение:

{m(AgI)·nI-(n-x)K+}x- ·xK+

Ответ: гранула заряжена отрицательно.

 

Задача 2.2

а) Из анализа результатов электрофореза можно сделать вывод, что мицелла заряжена положительно.

б) Формула мицеллы с положительным зарядом гранулы имеет вид:

{[mAgCl]·nAg+(n-x)NO3-}x+ ·xNO3-

в) Чтобы образовалась мицелла подобного строения, хлорид натрия должен быть в недостатке. Так как объемы смешиваемых растворов одинаковы, то концентрация хлорида натрия должна быть меньше концентрации нитрата серебра, т.е. меньше 0,005 н.

Ответ: С(NaCl)<0,005 моль/л.

 

Задача 2.3

а) Порог коагуляции — это минимальное количество электролита, которое надо добавить к коллоидному раствору, чтобы вызвать явную коагуляцию (помутнение раствора или изменение его окраски).

Порог коагуляции можно рассчитать по формуле.

 

Спк = Сэл·Мэл-та: Vкол.р-ра+Vэл..

 

б) Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующим действием: (ρ):

 

ρ = 1/СПк

 

ρ(KNO3) = 1/50 = 0,02 л/ммоль

ρ(MgCl2) = 1/0,8 = 1,25 л/ммоль

ρ(NaBr) = 1/49 = 0,0204 л/ммоль

MgCl2 обладает наибольшим коагулирующим действием. Коагулирующее действие тем сильнее, чем выше заряд иона-коагулянта.

ρ= f(z6) – коагулирующее действие иона-коагулянта пропорционально его заряду в шестой степени.

ρ(Na+) : ρ(K+) : ρ(Mg2+) = 0,0204:0,02:1,25= 1:1:62,5

в) Так как анион во всех данных электролитах однозарядны, то ионами-коагулятами являются катионы, а следовательно, заряд коллоидной частицы — отрицательный.

Ответ: наибольшим коагулирующим действием обладают ионы Mg2+ .Заряд гранулы — отрицательный.

Задача 2.4

Определяем массу MgSO4 вызвавшего коагуляцию и его количество:

m(MgSO4) = wpV/100% = 10·1,1 г/мл·0,91 мл. : 100% = 0,1 г.

V(MgSO4) = 0,1/120 = 0,00083 моль = 8,3·10-4 моль.

Определяем порог коагуляции:

Спк = 8,3·10-4 моль : 4л+0,91·10-3л = 2,1·10-4 моль/л.

Ответ: Спк = 2,1·10-4 моль/л.

 

 

Задача 2.5

а) Обозначим исходный объем электролита — коагулянта через х, тогда:

Спк = Сэл·х : Vзоля

б) Определим концентрацию электролита вызвавшего коагуляцию по формуле:

Сэл = wp10 : M = 10·1,07·10/294 = 0,364 моль/л

в) Определяем объем электролита, т. е. Находим х:

0,63·10-3 = 0,364х/1,5+х

х=0,0026 л = 2,6 мл.

Ответ:Vр-ра(K2Cr2O2) = 2,6 мл.

 

Задача 2.6

Потенциалопределяющими ионами в данном случае могут быть ионы НS-, так как в состав малорастворимого As2S3 входят ионы серы. Ионы Н+ образуют диффузный слой. Схему строения мицеллы золя можно выразить следующей формулой:

{[mAs2S3] · nHS- ·(n-x)H+· yH2O}-x·xH+zH2O

Частица имеет отрицательный заряд, следовательно, электрофоретическое движение направлено к аноду.

 

Задача 2.7

Расчет проводим используя формулу, связывающую константу скорости коагуляции с временем половинной коагуляции:

К = 1 : n0·t1/2 = 1 : 3,2·1014·11,5 = 2,8·10-16 (1/частиц·с)

 

Задача 2.8

Строение мицеллы золя таково:

{[mAgI] · nI-(n-x)K+}+xxK+

Противоионами являются катионы К+. Следовательно, при выявлении коагулирующего действия, необходимо сравнивать заряды катионов вводимого электролита. Так как заряд иона Са2+ выше заряда иона К+, то в соответствии с правилом Шульце-Гарди коагулирующее действие

Са (СН3СОО)2 сильнее.

 

Задача 2.9

Количество n1 вещества NaCl в 8·10-4м3 10% раствора NaCl равно:

 

n1=V1p1q1.

 

Порог коагуляции находим по формуле:

 

Скр = n/(V+VЭ)

 

Скр = 1,46/(1·10-2+8·10-4)=135 моль/м3

а) Если электрический заряд коллоидных частиц положительный, то ионами-коагуляторами в Al2(SO4)3 являются ионы SO42-. Порог коагуляции рассматриваемого гидрозоля по ионам SO42- согласно формуле:

 

Скр = kT5/Z6, Cкр = 2,12 моль/м3

 

следовательно, \ для коагуляции 100 м3 сточных вод потребуется ионов SO42- = 2,12·100=212 моль.

Масса m2Al2(SO4)3 содержащая такое количество ионов SO42- равна:

m2 = n2M2/3 = 212·0,342/3=24,2 кг.

Объем раствора равен:

V=m100/q2p2 = 24,2·100/2,8·1,3·103 = 6,65·10-2 м3.

б) Если электрический заряд коллоидных частиц отрицательный, то ионами-коагуляторами являются ионы Al3+.

Порог коагуляции равен — 135/729=0,186 моль/м3

Следовательно, для коагуляции 100 м3 сточных вод потребуется ионов Al3+n3=0,186·100=18,6 моль. Масса m3 = 18,6·0,342/2=318 кг. Объем раствора равен: V3 = 3,18·100/128·1,3·10-3=8,74·10-3 м3.

Ответы: а) 6,65·10-2 м3; б) 8,74·10-3 м3

 

Задача 2.10

{[mBaSO4]·nSO42-·2(n-x)Na+·yH2O}2x- · 2xNa+·zH20

 

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.