Mtdbthn1
.pdf179.Абсолютные скорости движения ионов ½ Са2+ и NO3- при градиенте потенциала 100 В/м соответственно равны 6,2 10-8 и 7,4 10-8 м2 с-1 В-1. Определите числа переноса Са2+ и NO3- в растворе нитрата кальция.
180.Эквивалентная электрическая проводимость 0,00102 н. СН3СООН при 25оС равна
4,815 См м2 кг-экв. Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведении 39,06 См м2/моль. Рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации и константы диссоциации.
181. Вычислите эквивалентную электрическую проводимость 0,05 н. СН3СООН при 25оС, если известно, что λ0=39,10 См м2/моль и Кдис = 1,8 10-5.
182.Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора бромида таллия при 20оС равна 2,158 10-2 См м-1, удельная электрическая проводимость воды, применяемой для опыта, -0,044 10-4 См м-1. Эквивалентная электрическая проводимость этой соли при бесконечном разведении равна 13,83 10-3 См м2 моль-1. Вычислите растворимость бромида таллия.
183.При 18оС эквивалентная электрическая проводимость иодоводородной кислоты
при бесконечном разведении λ0 = 38,4 См м2 моль-1, а удельная электрическая проводимость HI (С = 0,406 10-3 моль/м3) = 13,32 10-2 См м-1. Каково значение активности ионов водорода
врастворе?
184.В растворе NH4Cl число переноса аниона Cl- na = = 0,491. Рассчитайте абсолютную скорость и подвижность катиона, если эквивалентная электрическая проводимость при
бесконечном разбавлении равна 14,9 См м2 кг-экв-1.
185. Вычислите кажущуюся константу ионизации уксусной кислоты, ионная сила которой 0,01 при 25оС, предположив, что jна = 1. Термодинамическое значение константы ионизации равно 1,75 10-5.
186.Вычислите концентрацию ионов водорода и рН водного раствора уксусной кислоты при 25оС, содержащей 0,1 кмоль/м3, Ка = 1,75 10-5.
187.Ag2CrO4 (т) = 2Ag+ + CrO42− . Вычислите произведение растворимости Ag2CrO4,
если его растворимость в воде 8,00 10-5 кмоль/м3 при 25оС.
188.Ток силой в 1,5А проходит через раствор CuSO4 в течение часа. Какова масса выделившейся меди?
189.При рафинировке меди ток силой в 50 А выделяет за 5 ч 0,281 кг Cu. Каков выход
по току?
190.Сколько времени надо пропускать ток через раствор соли серебра, чтобы покрыть
пластинку поверхностью 0,03 м2 слоем серебра толщиной в 15 10-6 м, если сила тока 0,5 А, а плотность серебра 10,5 103 кг/м3?
191-196. Рассчитайте изменение термодинамических функций ∆Н, ∆F, ∆G, ∆S для реакции работающего гальванического элемента по электрохимическим параметрам, приведенным в табл.18.
|
|
|
|
|
|
Таблица 18 |
||
Зада |
|
|
|
|
dE , В/град |
|
||
чи |
Реакция |
o |
C |
ЭДС, В |
|
|
|
|
|
||||||||
t, |
dT p |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
191 |
Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2 Ag |
0 |
1,015 |
|
- 4,02 10-4 |
|
||
192 |
Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb |
25 |
0,1880 |
|
- 4,8 10-4 |
|
||
193 |
Ag + ½ Hg2Cl2 = AgCl + Hg |
25 |
0,0455 |
|
- 6,8 10-4 |
|
||
194 |
Pb + PbO2 + 2H2SO4 = PbSo4+ 2H2O |
25 |
2,04 |
|
0,00136 |
|
||
195 |
Zn + 2 AgO = ZnO + Ag2O |
25 |
1,83 |
|
- 5,7 10-5 |
|
||
196 |
Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 |
25 |
1,099 |
|
- 4,3 10-4 |
|
197.Электродвижущая сила элемента Якоби-Даниэля, в котором концентрации ионов меди и цинка одинаковы, при 18оС равна 1,1 В. Вычислите ЭДС цепи, в которой концентра-
ция Cu2+ равна 0,0005, а Zn2+ - 0,5 н.
198.ЭДС элемента Якоби-Даниэля
Cu | Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu
CZn2+ = 1н CCu2 + = 1н.
равна 1,1 В при 18оС. Вычислите максимальную работу обратимой реакции, выразив её в джоулях и калориях.
199. Вычислите при 25оС ЭДС цепи:
Ag | 0,1 н. AgNO3 | насыщ. NH4NO3 | 0,01 н AgNo3 | Ag
Эквивалентная электрическая проводимость 0,1 н. AgNO3 равна 10,93 См м2 кг-экв-1, а для 0,01 н. AgNO3 она равна 12,53 См м2 кг-экв-1.
200. ЭДС цепи
Стандартный |
KCl (насыщ.) |
Желудочный |
Водородный |
водородный |
|
сок |
электрод |
электрод |
|
|
|
равна 0,082 В. Определите рН желудочного сока.
201. Рассчитайте растворимость хлорида серебра в воде при 50оС, если при этой температуре ЭДС гальванического элемента
Ag | AgCl (насыщ.) || 0,05 н. AgNO3 | Ag
равна 0,199 В, а коэффициент активности Ag+ в растворе нитрата серебра при 50оС равен 0,9. 202. Цинковый электрод погружен в 0,1 н ZnSO4. Вычислите, насколько изменится потенциал Zn, если раствор ZnSO4 разбавить в 10 раз, предположив сначала, что кажущаяся степень диссоциации при разбавлении не изменяется, а затем, учитывая, что αкаж для 0,1 н.
раствора равна 0,40, а для 0,01 н. - 0,64.
203. ПРAgCl = 1 10-10, ПPAgBr = 2 10-13. Вычислите ЭДС цепи:
Ag | AgCl (насыщ. водный раствор) | AgBr (насыщ.водный раствор) |Ag.
204.Определите константу равновесия реакции, протекающей при 25оС в элементе Zn | Zn2+ (a = 1)||Cu2+(a = 1)|Cu. ЭДС данного элемента равна 1,1 В.
205. Определите ЭДС элемента при 298 К.
Pt |
Хингидрон |
СН3СООН |
KCl |
Hg |
|
(на- |
С = 0,1 н |
aCl− = 1 |
Hg2Cl2 |
|
сыщ.раствор) |
|
|
|
Стандартный электродный потенциал хингидронного полуэлемента равен 0,6994 В. Константа диссоциации уксусной кислоты 1,79 10-5, потенциал каломельного полуэлемента ра-
вен 0,2819 В.
206. Определите ЭДС элемента
Pt, H2 |
|
H+ |
|
|
|
Хингидрон [H+] |
|
Pt |
|
|
|
|
|||||
pH2 = 2 1,0133 105 |
|
aH + = 0,1 |
|
|
|
(насыщ.раствор) |
|
|
|
|
|
|
|
|
aH + = 2 |
|
|
Стандартный электродный потенциал хингидронного полуэлемента равен 0,6994 В. 207. Для элемента
Zn |
ZnSO4 |
ZnSO4 |
Zn |
|
C1 = 0,05 кмоль/м3 |
C1 = 0,005 кмоль/м3 |
|
При 298 К ЭДС равна 0,0217 В. если в разбавленном растворе j ± = 0,59, то каково его значение в более концентрированном растворе?
208. Стандартный потенциал Cd равен -0,4 В, а стандартный потенциал Ag равен 0,808 В по отношению к стандартному водородному электроду. Пренебрегая диффузионным потенциалом, вычислите ЭДС цепи:
Ag |
AgNO3 |
Cd(NO3)2 |
Cd |
|
0,1 н. |
0,5 кмоль/м3 |
|
Кажущаяся степень диссоциации Cd(NO3)2 в растворе равна 0,48, а AgNO3 - 0,81.
209.Вычислите константу равновесия реакции Cd+ZnSO4 ↔ Zn + CdSO4 при 298 К. Стандартный электродный потенциал ЕZn = -0,762 В, а ЕCd = -0,40В.
210.Какова ЭДС цепи
Водородный |
0,5н. муравьи- |
1н. уксусная |
Водородный |
электрод |
ная кислота |
кислота |
электрод |
если не принимать во внимание диффузионный потенциал? Константа диссоциации муравьиной кислоты 1,77 10-10, а уксусной 1,8 10-5.
211. Электродвижущая сила цепи
Водородный |
H2SO4 |
KCl |
NaOH |
Водородный |
электрод |
2 н. |
насыщ. |
0,1 н. |
электрод |
при 25оС равна 0,764 В. При указанной температуре кажущаяся степень диссоциации H2SO4 равна 0,5, а NaOH 0,9. Определите рН 0,1 н. NaOH, ионное произведение воды [Н+] [ОН-] и рН чистой воды.
212. Определите константу скорости протекания реакции взаимодействия циклогексиламина с бромистым аллилом
C6H11NH2 + C3H5Br → C6H11NHC3H5 + HBr
если известны следующие данные:
t, мин |
4 |
12 |
16 |
х, % превращения |
26,31 |
59,43 |
66,25 |
Опыт протекал при 100оС в бензольной среде. 213. Определите константу скорости реакции
2Ag + (NH4)2S2O8 → Ag2SO4 + (NH4)2SO4
если известны следующие опытные данные:
t, мин |
|
|
5 |
15 |
25 |
35 |
|
CAg |
SO |
, моль/л |
0,00030 |
0,00041 |
0,00056 |
0,00076 |
|
2 |
|
4 |
|
|
|
|
214.Разложение N2O5 является реакцией первого порядка, константа скорости которой равна 0,002 мин-1 при 300оС. Определите (в %), сколько разложится N2O5 за 2ч.
215.В некоторой мономолекулярной реакции половина вещества распадается за 1000с. Сколько времени необходимо для разложения 0,9 ч первоначального количества?
216.Во сколько раз потребуется больше времени, чтобы в мономолекулярной реакции прореагировало 99,9% исходного вещества по сравнению с тем временем, которое необходимо на первую половину реакции?
217.Омыление этилацетата NaOH является реакцией бимолекулярной. Для нейтрализации пробы в 100 см3 реагирующей смеси в различные моменты после начала реакции расходовалось на нейтрализацию NaOH в отдельных пробах следующее количество 0,043 н. HCl:
t, мин |
0 |
4,89 |
10,37 |
28,18 |
∞ |
n - количество 0,043 н. HCl, см3 |
61,95 |
50,59 |
42,40 |
29,36 |
14,92 |
Температура равна 10оС. Вычислите константу скорости этой реакции при указанной температуре.
218. Определите порядок реакции превращения цианата аммония в мочевину по следующим данным:
С, кмоль/м3 |
0,2 |
0,1 |
0,05 |
t, ч |
9,45 |
19,15 |
37,07 |
219.Превращение органического вещества (реакция первого порядка) при 60оС прошло за 10 мин на 75,2%. Вычислите константу скорости реакции.
220.0,01 н. раствор этилацетата СН3СООС2Н5 омыляется 0,002 н. NaOH за 28 мин на 10%. Через сколько минут он будет омылен до такой же степени 0,005 н. NaOH?
221.При гидролизе пропилацетате CH3COOC3H7 были получены следующие данные:
Время от начала реакции, мин |
60 |
350 |
Количество разложившегося эфира, % |
18,17 |
69,12 |
Вычислите время, в течение которого разложилась половина начального количества эфира.
222.Константа скорости бимолекулярной реакции образования муравьиной кислоты
действием пероксида водорода Н2О2 на формальдегид НСОН равна 0,754, если концентрацию выразить в молях на литр, а время в часах. Сколько граммов муравьиной кислоты образуется через час после начала реакции, если смешать 1 л раствора 1 М НСОН с 3 л 1М Н2О2?
223.При омылении метилацетата СН3СООСН3 гидроксидом натрия в течение 10 мин омыляется 20% эфира, если начальные концентрации растворов составляют 0,01 моль/л. Какова будет концентрация метилового спирта через 30 мин после начала реакции?
224. Раствор сахара концентрации 0,3 моль/л в течение 30 мин инвертируется на 33%. Через сколько времени инвертируется 80 и 90% сахара?
225-227. В табл. 19 приведены значения констант скоростей реакций r1 и r2 при температурах t1 и t2. Вычислите константу скорости заданной реакции при температуре t3 и определите, сколько вещества прореагировало к моменту времени t, если начальные концентрации С0 реагирующих веществ одинаковы. Порядок реакции считать по молекулярности.
228. Константа скорости реакции 2 NO + O2 = 2NO2 при 0о равна 0,00363, а при 86оС
равна 0,00112. Вычислите по формуле Аррениуса константу, скорости этой реакции при
25оС.
229. Скорость реакции N + O2 → NO + O в газовой фазе изучалась в высокочастотном разряде. Найдены следующие значения константы скорости:
|
Т, К |
|
|
|
|
|
586 |
|
|
910 |
||
|
r, см3 моль-1 с-1 |
|
|
|
|
1,63 1010 |
|
|
1,77 1011 |
|||
Определить энергию активации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 19 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Зада |
|
t1 , |
r1 |
|
t2 , |
|
r2 |
|
t3 , |
t, |
Со, |
|
чи |
Реакции |
|
|
|
|||||||
|
oC |
|
oC |
|
|
oC |
мин |
кмоль/м3 |
||||
|
225 |
2HI=H2+I2 |
356 |
|
-5 |
389 |
|
|
-5 |
374 |
68 |
2,5 |
|
|
8,09 10 |
|
|
|
5,88 10 |
|
|
|
|
||
|
226 |
2NO+O2=2NO2 |
0 |
0,00363 |
86 |
|
0,00112 |
50 |
40 |
1,5 |
||
|
227 |
2NO2=2NO+O2 |
600 |
83,9 |
|
640 |
|
407 |
|
620 |
60 |
2,0 |
230-239. В табл.20 приведены значения констант скоростей при двух различных температурах Т1 и Т2. Вычислите энергию активации реакции и определите, сколько вещества прореагировало к моменту времени t, если начальные концентрации Со реагирующих веществ одинаковы. Порядок реакции считать по молекулярности.
Таблица 20
Зада |
|
|
* |
|
* |
t, |
Со, |
|
чи |
Реакции |
Т1, К |
Т2, К |
кмоль/ |
||||
r1 |
r2 |
мин |
||||||
|
|
|
|
м3 |
||||
230 |
Н2+Br2→2HBr |
574,5 |
0,0856 |
497,2 |
0,00036 |
60 |
0,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
231 |
H2+I2→2HI |
599 |
0,00146 |
679 |
0,0568 |
28 |
2,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
232 |
2NO→N2+O2 |
1525,2 |
47059 |
1251,4 |
1073 |
45 |
2,83 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
233 |
PH3→1/2P2+ |
953,2 |
0,0183 |
918,2 |
0,0038 |
80 |
0,87 |
|
|
+3/2H2 |
|
|
|
|
|
|
|
234 |
SO2Cl2→SO2+ |
552,2 |
0,609 10-4 |
593,2 |
0,132 10-2 |
35 |
2,5 |
|
|
+ Cl2 |
|
|
|
|
|
|
|
235 |
(CH2)3→CH3 - |
833,2 |
0,00687 |
923,2 |
0,146 |
40 |
1,52 |
|
|
CH=CH2 |
|
|
|
|
|
|
|
236 |
COCl2→CO+Cl2 |
655,0 |
0,5310 |
745 |
67,7 |
10 |
0,8 |
|
237 |
CH3COOC2H5+ |
283 |
2,307 |
318,1 |
21,6 |
15 |
0,90 |
|
|
+NaOH→CH3CO |
|
|
|
|
|
|
|
|
ONa+ C2H5OH |
|
|
|
|
|
|
|
238 |
CO+H2O→CO2+ |
288 |
0,0003 |
313 |
0,008 |
90 |
3,75 |
|
|
+H2 |
|
|
|
|
|
|
|
239 |
C6H5CH2Br+C2 |
298 |
1,44 |
388 |
2,01 |
100 |
2,75 |
|
|
H5OH→C6H5CH2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
OC2H5+HBr |
|
|
|
|
|
|
*Размерность констант для реакций 1-го, 2-го и 3-го порядков соответствует мин-1, мин-1. (кмоль/м3); мин-1. (кмоль/м3)2.
240.При взаимодействии равных концентраций NO2 и CO (0,5 моль/л) при 435 К через 1 ч было обнаружено 0,05 моль/л СО2. При какой температуре количество СО2 будет вдвое больше при тех же условиях, если Еа = 122,42 кДж/моль?
241.Во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры от 25
до 100оС, если энергия активации равна 125,61 106 дж/моль?
242. Реакция первого порядка протекает на 30% при 25оС за 30 мин, а при 40оС за 5 мин. Определите энергию активации.
243.Используя уравнение Ленгмюра, вычислите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхности раздела водный раствор - воздух при 293 К и концентрации 0,1 кмоль/м3, если известны константы уравнения Шишковского: а = 12,8 10-3; b = 7,16.
244. Рассчитайте поверхностную активность валериановой кислоты на границе её водного раствора с воздухом при 353 К и концентрации 0,01 кмоль/м3 по константам Шиш-
ковского: а = 17,7 10-3 и b = 19,72.
245.Опредлите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхнсти раздела водный раствор - воздух при 273 К и концентрации 0,5 кмоль/м3 по константам Шишковского:
а=12,5 10-3 и b = 7,73.
246.Для водного раствора пропилового спирта определены следующие значения кон-
стант уравнения Шишковского (при 293 К): а = 14,4 10-3 Н/м, b = 6,6. Вычислите поверхностное натяжение раствора с концентрацией, равной 1кмоль/м3. При этой температуре
σH2O = 72,53 10−3 Н/м.
247.Определите площадь, приходящуюся на одну молекулу в насыщенном адсорбци-
онном слое анилина на поверхности его водного раствора, если предельная адсорбция Г∞ = 6,0 10-9 кмоль/м2.
248.Вычислите по формуле Ленгмюра величину адсорбции изоамилового спирта из раствора концентрации 0,1 кмоль/м3 на поверхности раздела водный раствор-воздух при 292
Кпо данным константам: Г∞ = 8,7 10-9 кмоль/м2; b=42.
249.Какова площадь, приходящаяся на одну молекулу изомаслянной кислоты на по-
верхности раздела водный раствор-воздух, если предельная адсорбция Г∞ = 5,42 10-9 кмоль/м2?
250.Вычислите поверхностное натяжение глицерина, если в капилляре с радиусом r = 0,4 10-3 м он поднялся на высоту h = 26,8 10-3 м. Плотность глицерина ρ = 1,26 103 кг/м3.
251.Каково поверхностное натяжение ртути, если в стеклянном капилляре с радиусом
r = 0,6 10-3м столбик её опустился на 12 10-3м ниже уровня ртути в сосуде и ρHg = =13,53 103 кг/м3?
252. Для водного раствора пропилового спирта определены следующие значения констант уравнения Шишковского (при 293 К): а = 14,4 10-3; b = 6,6. Вычислите поверхностное натяжение раствора с концентрацией, равной 1 кмоль/м3. Поверхностное натяжение воды равно 72,53 10-3 Н/м.
253.Даны константы уравнения Шишковского для водного раствора валериановой кислоты при 273 К: а = 14,72 10-3; b = 10,4. При какой концентрации поверхностное натяжение раствора будет составлять 52,1 10-3 Н/м, если поверхностное натяжение воды при 273 К
равно 75,49 10-3 Н/м?
254.используя константы уравнения Шишковского (а= 12,6 10-3; b = 21,5), рассчитайте поверхностное натяжение водных растворов масляной кислоты при 273К для следующих
концентраций (кмоль/м3): 0,007, 0,021, 0,05, 0,104 и постройте кривую в координатах σ = f (С). Поверхностное натяжение воды при этой температуре равно 75,49 10-3 Н/м.
255. Пользуясь графическим методом, определите поверхностную активность масляной кислоты на границе её водного раствора с воздухом при 293 К по следующим экспериментальным данным:
С, кмоль/м3 |
0,00 |
0,021 |
0,050 |
0,104 |
0,246 |
σ103, Н/м |
72,53 |
68,12 |
63,53 |
58,60 |
50,30 |
256. Вычислите адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водного раствора с воздухом при 273 К и концентрации 0,1 кмоль/м3, если зависимость поверхностного натяжения от концентрации выражается уравнением Шишковского: σ = σ0 - 16,7 10-3 ln(1+21,5С); σ0 = 75,49 10-3 Н/м.
257. Определите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух при 273 К и концентрации 0,5 кмоль/м3 по константам Шишковского:
а=12,5 10-3 и b = 7,73.
258. Вычислите адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водный рас- твор-воздух при 283 К и концентрации 0,104 кмоль/м3, используя следующие экспериментальные данные:
С, кмоль/м3 |
0,00 |
0,021 |
0,050 |
0,104 |
0,246 |
0,489 |
σ103, Н/м |
74,01 |
69,51 |
64,30 |
59,85 |
51,09 |
44,00 |
259. По экспериментальным данным постройте кривую адсорбции СО2 на цеолите при 293 К и с помощью графического метода определите константы уравнения Ленгмюра:
Равновесное давление |
1,0 |
5,0 |
10,0 |
30,0 |
75,0 |
100,0 |
200,0 |
р 10-2, Па |
|
|
|
|
|
|
|
Адсорбция Г 103, кг/кг |
35,0 |
86,0 |
112,0 |
152,0 |
174,0 |
178,0 |
188,0 |
260.Используя уравнение Ленгмюра, вычислите величину адсорбции азота на цеоли-
те при давлении р = 2,8 102 Па, если Г∞ = 38,9 10-3 кг/кг, а b = 0,156 10-2.
261.По экспериментальным данным адсорбции СО2 на активированном угле определите константы уравнения Ленгмюра и постройте кривую адсорбции:
Равновесное давление |
9,9 |
49,7 |
99,8 |
200,0 |
297,0 |
398,5 |
р 10-2, Па |
||||||
Адсорбция Г 103, кг/кг |
32,0 |
70,0 |
91,0 |
102,0 |
107,3 |
108,0 |
262. По константам уравнения Ленгмюра Г∞ = 182 10-3 кг/кг, а b = 0,1 10-2 Па-1 рассчитайте и постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле в пределах следующих равновесных давлений газа: от 10 102 до 400 102 Па.
263. Постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 231оС и определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные:
Равновесное давление |
10,0 |
44,8 |
100,0 |
144,0 |
250, |
452,0 |
р 10-2, Па |
||||||
Адсорбция Г 103, кг/кг |
32,3 |
66,7 |
96,2 |
117,2 |
145,0 |
177,0 |
264. Используя константы эмпирического уравнения Фрейндлиха К = 1,6 10-3 и 1/n = 0,48, постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 271оС в интервале давлений от 2 102 до 30 102 Па.
265. Вычислите удельную поверхность раздела фаз гидрозоля полуторного сульфида
мышьяка As2S3, средний диаметр частиц которого 120 10-9 м, а их плотность ρ=3,43 103 кг/м3 (ответ дайте в м-1 и м2/кг).
266.Определите удельную поверхность раздела фаз суспензии каолина (плотность которого ρ = 2,5 103 кг/м3), если её частицы принять шарообразными и средний диаметр частиц считать равным 0,5 10-6 м. Суспензию считать монодисперсной.
267.Смесь из 250 мл 0,07%-ного водного раствора метилового оранжевого и 0,209 мл минерального масла встряхивалась до образования эмульсии со средним диаметром капель
масла 4,35 10-7 м. После адсорбции на поверхности капель концентрация метилового оранжевого в растворе уменьшилась на 0,032%. Определите адсорбцию метилового оранжевого на поверхности капель эмульсии по экспериментальным данным и на основе теоретического расчета по уравнению Гиббса. Зависимость поверхностного натяжения водного раствора метилового оранжевого от концентрации приведена ниже:
С,% |
0 |
0,018 |
0,036 |
0,073 |
σ103, Дж/м2 |
48 |
44,49 |
42,81 |
40,41 |
Формула метилового оранжевого:
HO3S - C6H4 -N = N - C6H4 - N(CH3)2
268. После перемешивания 1 10-3 кг порошка костяного угля с 1 10-4 м3 раствора метиленового голубого с концентрацией 10-4 кмоль/м3 равновесная концентрация последнего равна 0,6 10-4 кмоль/м3. Если навеску угля удвоить (2 10-3 кг), равновесная концентрация раствора становится равной 0,4 10-4 кмоль/м3. Используя уравнение Лэнгмюра, рассчитайте удельную поверхность угля. Площадь молекулы метиленового голубого в монослое равна
65 10-20м2.
269. Раствор пальмитиновой кислоты С16Н32О2 в бензоле содержит 4,24 г/л кислоты. После нанесения раствора на поверхность воды бензол испаряется и пальмитиновая кислота образует мономолекулярную пленку. Какой объем раствора кислоты требуется, чтобы покрыть мономолекулярным слоем поверхность S = 500 см2. Площадь молекулы пальмитиновой кислоты в монослое Sмол = 21 10-20 м2.
270.Вычислите удельную поверхность катализатора Sуд, на которой при образовании монослоя адсорбируется 103 см3/г азота при р = 1,0133 105 Па и 273К. Эффективная площадь, занимаемая молекулой азота в монослое, равна 16,2 10-20м2.
271.При 273К и соответствующем давлении 1 кг активированного угля адсорбирует следующее количество азота:
р 10-3, Па |
0,524 |
7,495 |
|
g |
103 , кг |
1,234 |
12,886 |
|
N2 |
|
|
Определите константы b и Г∞ уравнения Лэнгмюра, а также степень ϕ заполнения поверхности угля при р = 3 103 Па.
272.Вычислите площадь Sмол, приходящуюся на молекулу стеариновой кислоты и толщину пленки δ, покрывающей поверхность воды, если известно, что 0,1 10-6 кг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды, равную 5 10-2 м2. Молекулярная масса стеариновой кислоты равна 284, плотность 0,85 103 кг/м3.
273.Определите константы уравнения Фрейндлиха при адсорбции СО коксовым углем. Условия опыта:
р 10-3, Па |
1,34 |
2,50 |
4,25 |
5,71 |
7,18 |
8,90 |
х/т, а, ммоль/кг |
0,38 |
0,58 |
1,016 |
1,17 |
1,33 |
1,46 |
274. Постройте кривую адсорбции СО2 на активированном угле при 231оС и определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные:
Равновесное давление |
10,0 |
44,8 |
100,0 |
144,0 |
250,0 |
452,0 |
р 10-2, Па |
||||||
Адсорбция Г 103, кг/кг |
32,3 |
66,7 |
96,2 |
117,2 |
145,0 |
177,0 |
275. При адсорбции бензойной кислоты углем из раствора в бензоле при 25оС получены следующие данные:
С 10-3, моль/м3 |
0,006 |
0,025 |
0,053 |
0,118 |
х/т, моль/кг |
0,44 |
0,78 |
1,04 |
1,44 |
Определите графическим способом константы уравнения Фрейндлиха.
276.Вычислите радиусы монодисперсных фракционированных частиц соединений
ртути, оседающих в воде под действием силы тяжести, если при плотности частиц ρr=10 103 кг/м3, температуре воды t = 15oC, плотности ρ0 = =0,99913 кг/м3 и вязкости η0 = 1,15 10-3 Па с частицы осели на 1 см в первом опыте за 5,86 с, во втором - за 9,8 мин, а в третьем - за 16 ч.
277.Вычислите, через какое время осядут на 10 см коллоидный частицы соединения ртути, имеющие радиусы 1- и 1 мкм при условиях предыдущей задачи.
278.С какой скоростью осаждаются частицы аэрозоля хлорида аммония (плотность ρ =1,5 103 кг/м3), имеющие радиус 4,5 10-7 м. Вязкость воздуха можно принять равной 1,76 10-5 Па с, а плотностью воздуха пренебречь.
279.Вычислите и сравните величину осмотического давления двух монодисперсных гидрозолей золота одинаковой концентрации по массе, но различной дисперсности, если радиусы частиц в них равны r1= 25нм и r2 = 50нм.
280.постройте кривую распределения по радиусом для суспензии TiO2 в бутилацетате, используя следующие экспериментальные данные:
Время оседания t, c Количество осевшей суспензии Q, %
Плотность TiO2 равна 3,82 103 кг/ 0,79 10-3 Па с, высота h=11 10-2 м.
60 |
180 |
300 |
600 |
900 |
1800 |
16,0 |
60,0 |
75,0 |
87,0 |
92,0 |
100 |
м3, плотность среды ρ0=0,87 103 |
кг/м3, вязкость ее η= |
281-284. Вычислите средний квадратичный сдвиг коллоидных частиц с радиусом r при броуновском движении и температуре Т за время t при вязкости среды η. Данные для расчета приведены в табл. 21.
|
|
|
|
|
Таблица 21 |
|
Зада |
Коллоидная система |
Радиус частиц |
Т, К |
t, с |
|
|
чи |
|
η, Па с |
||||
|
|
|
|
|
|
|
281 |
Аэрозоль NH4Cl |
1 10-6 |
273 |
5 |
|
1,7 10-5 |
282 |
Гидрозоль Fe(OH)3 |
1 10-8 |
293 |
4 |
|
10-3 |
283 |
Аэрозоль NH4Cl |
1 10-7 |
273 |
5 |
|
1,7 10-5 |
284 |
Эмульсия |
6,5 10-6 |
288 |
1 |
|
10-3 |
285-287. Рассчитайте коэффициент диффузии коллоидных частиц радиуса r при вязкости η и температуре Т. Данные для расчета приведены в табл.22.
|
|
|
|
Таблица 22 |
|
Зада |
|
|
|
|
|
чи |
Коллоидная система |
r, м |
η, Па с |
|
Т,К |
|
|
|
|
|
|
285 |
Аэрозоль оксида цинка |
2 10-6 |
1,7 10-5 |
|
283 |
286 |
Мицеллы мыла в воде |
1,25 10-10 |
6,5 10-4 |
|
313 |
287 |
Суспензия глины в воде |
1 10-7 |
6,5 10-4 |
|
313 |
288-293. При исследовании золя методом поточной ультрамикроскопии ДерягинаВласенко в объеме золя V м3, протекшем через счетное поле микроскопа, подсчитано n частиц. Определите средний размер частиц по данным табл.23.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 23 |
|
Зада |
|
|
V 1011, |
|
|
3 |
ρ10-3, |
|
Средний r |
чи |
Характеристика золя |
м3 |
n |
С, кг/м |
|
кг/м3 |
|
или l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
288 |
Масляный туман |
1,33 |
50 |
25 10-6 |
0,9 |
|
Радиус |
||
289 |
Гидрозоль серы |
2 |
100 |
6,5 10-5 |
1 |
|
» |
||
290 |
Водяной туман |
3 |
60 |
15 10-6 |
1 |
|
» |
||
291 |
Гидрозоль золота |
1,6 |
70 |
7 10-6 |
19,3 |
|
Ребро куба |
||
292 |
Масляный туман |
1,5 |
53 |
21 10-6 |
0,92 |
|
Радиус |
||
293 |
Дым |
мартенов- |
2 |
80 |
10-4 |
2 |
|
Ребро куба |
|
ской печи |
|
|
|
|
|
|
|
294. Сравните интенсивности светорассеяния высокодисперсного полистирола, осве-
щенного монохроматическим светом с длиной волны λ1 = 680 10-9 м, а затем с длиной волны
λ2 = 420 10-9 м (α = 4).
295.Используя уравнение Рэлея, сравните интенсивности светорассеяния двух эмульсий с равными радиусами частиц и концентрациями: бензола в воде (показатель преломления С6Н6 n = 1,50) и н-пентана С5Н12 (n = 1,36). Показатель преломления воды n0 = 1,33.
296.Сравните интенсивности светорассеяния эмульсий бензина в воде (показатель
преломления n1 = 1,38) и тетралина в воде (n2 = 1,54) при 293 К. Показатель преломления воды n0 = 1,33. Размер частиц и концентрации эмульсий одинаковы.
297.В каком случае и во сколько раз интенсивность светорассеяния латекса полисти-
рола больше: при освещении светом с λ1 = 530 10-9 м или с λ2 = 680 10-9 м?
298.С помощью нефелометра сравнивались мутности двух гидрозолей мастики равных концентраций. Получены следующие экспериментальные данные: мутности определяемого и стандартного золей стали одинаковыми при высоте освещенной части первого золя h1
=5 10-3 м и высоте второго золя h2 = 19,0 10-3 м. Средний радиус частиц стандартного золя r =120 10-9м. Определите радиус частиц второго золя.
299.Рассчитайте средний радиус частиц гидрозоля латекса полистирола, пользуясь данными, полученными с помощью нефелометра: высота освещенной части стандартного
золя h1 = 8 10-3 м, средний радиус частиц r =88 10-9м, высота освещенной части неизвестного золя h2 = 18 10-3 м. Концентрации стандартного и неизвестного золя одинаковы.
300. При прохождении света с длиной волны λ = 610 мкм через слой золя мастики толщиной d при концентрации С были получены следующие данные:
С, % |
1,0 |
0,6 |
0,20 |
0,10 |
0,06 |
0,02 |
0,01 |
d, мм |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
5,0 |
20,0 |
20,0 |
30,0 |
Интенсивность про- |
14,4 |
27,0 |
63,9 |
65,8 |
37,1 |
70,1 |
77,8 |
шедшего света, % |
|
|
|
|
|
|
|
Вычислите коэффициент поглощения К и сделайте вывод о справедливости закона Ламберта - Бера.
301. При пропускании света с длиной волны λ = 550-600 мкм через желто-зеленый светофильтр и слой золя гликогена толщиной d получены следующие данные:
d, мм |
2,5 |
5 |
10 |
15 |
20 |
Интенсивность прошедшего света, % |
92,5 |
85,5 |
73 |
64 |
55 |
Вычислите оптическую плотность D (коэффициент экстинции) и оцените справедливость закона Ламберта-Бера.
302-308. Вычислите электрокинетический потенциал частиц золя по следующим данным, полученным в опытах по электрофорезу (см.табл.24).
|
|
|
|
|
|
Таблица 24 |
|
Зада |
|
Скорость |
Градиент |
|
|
||
Название вещества дисперсной |
перемеще- |
ε |
η, Па с |
||||
чи |
фазы и среды |
ния частиц |
поля Н, |
||||
|
В/м |
|
|
||||
|
|
и, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
302 |
Золото - вода |
|
-6 |
100 |
81 |
0,001 |
|
-2,2 10 |
|
|
|
|
|
||
303 |
Висмут - вода |
|
|
-5 |
1000 |
81 |
0,001 |
+1,1 10 |
|
|
|
|
|||
304 |
Олово - этанол |
|
-6 |
500 |
25,5 |
0,00123 |
|
-1,8 10 |
|
|
|
|
|
||
305 |
Сульфид мышьяка (III) |
-1,73 10-5 |
800 |
81 |
0,001 |
||
вода |
|
|
|
|
|
|
|
306 |
Берлинская лазурь - вода |
-2,00 10-5 |
500 |
81 |
0,001 |
||
307 |
Свинец - метанол |
|
|
-6 |
300 |
34 |
0,000612 |
+6,6 10 |
|
|
|
|
|||
308 |
Кварц - вода (суспензия) |
|
-5 |
1000 |
81 |
0,001 |
|
-3,0 10 |
|
|
|
|
|
Знак скорости означает направление движения частиц: (-) - к аноду, (+) - к катоду. Форму частиц считать сферической во всех задачах.
309.Определите ξ - потенциал поверхности кварца в водном растворе хлорида калия, если объемная скорость раствора, переносимого через мембрану током I = 8 10-4 А при электроосмосе, равна V = 0,15 10-3 м3 с-1, а удельная электрическая проводимость раствора KCl равна 1,6 10-2 См м-1. Вязкость раствора η и относительную диэлектрическую проницаемость
εсчитать равными воде, т.е. взять величины, указанные в задаче 308.
310.Вычислите скорость электрофореза частиц гидрозоля платины при градиенте
внешнего поля 1200 В м-1, если ξ-потенциал их равен 0,044 В, ε и η такие же, как у воды (см.
табл.24).
311.Какое количество раствора Al2(SO4)3 концентрации 0,01 кмоль/м3 требуется для коагуляции 10-3 м3 золя Al(OH)3? Порог коагуляции γ = 96 10-6 кмоль/м3.
312.Для коагуляции 10 10-6 м3 золя AgI требуется 0,45 10-6 м3 раствора Ba(NO3)2. Концентрация электролита равна 0,05 кмоль/м3. Рассчитайте порог коагуляции золя.
313.Какое количество электролита K2CrO4 нужно добавить к 1 10-3 м3 золя Al2O3, чтобы вызвать его коагуляцию? Концентрация электролита 0,01 кмоль/м3, порог коагуляции
γ= 0,63 10-3 кмоль/м3.
314.Электрокинетический потенциал золя апельсинового сока равен ξ = 50мВ. Определите скорость и электрокинетическую подвижность частиц сферической формы, если от-
носительная диэлектрическая проницаемость ε=54,1, приложенная внешняя ЭДС Еэ = 120В, расстояние между электродами L = 40 см, вязкость η = 4,5 10-3 Па с, коэффициент формы частиц f = 0,67.
315. Определите электрокинетический потенциал 20%-ного коллоидного раствора сахарозы при градиенте внешнего электрического поля Е = 400 В/м, относительной диэлектрической проницаемости ε=69,4, вязкости η=1,5 10-3 Па с и скорости электрофореза и = 13,5 мкм/с. Коэффициент формы частиц f = 0,67.
316. Определите необходимую величину внешнего электрического поля при электрофорезе сферических частиц золя алюминия в этилацетате , если электрокинетический потенциал ξ = 42 мВ, относительная диэлектрическая проницаемость ε = 6, вязкость η=0,43 10-3 Па с и скорость электрофореза и = 1,5 10-5 м/с. коэффициент формы частиц f= 0,67.
317.Определите потенциал течения, если через пленку продавливается 42,4%-ный водный раствор этилового спирта при давлении р = 20 103 Па. Удельная электрическая проводимость раствора χ = 1,3 10-2 См м-1, относительная диэлектрическая проницаемость ε = 41,3, вязкость η = 0,9 10-3 Па с, электрокинетический потенциал ξ = 16 10-3В.
318.Определите порог коагуляции золя Al2O3, если коагуляция происходит при добавлении 50 мл электролита K2CrO4 концентрации 0,01 кмоль/м3 к 10-3 м3 золя.
319.Коагуляция 10-5 м3 золя AgI наблюдается при добавлении к нему 5 мл электроли-
та Ca(NO3)2 концентрации 0,01 кмоль/м3. На основании теории ДЛФО определите концентрацию 10-6 м3 электролита Al(NO3)3, которая вызывает коагуляцию 10-5 м3 данного золя.
320.Коагуляция 3 10-5 м3 золя AgI наблюдается при добавлении к нему 30 мл элек-
тролита KNO3 концентрации 1 кмоль/м3. На основании теории ДЛФО определите концентрация 10-7 м3 электролита Al(NO3)3, которая вызывает коагуляцию 10-5 м3 данного золя.
321.Время половинной коагуляции θ золя золота в воде при действии хлорида натрия равно 20 с. Определите время, за которое концентрация золя уменьшится в 10 раз. Константу
скорости коагуляции вычислите по формуле К=4RT/ (3ηNA); η = 10-3 Па с; Т = 300 К.
322.Константа скорости коагуляции золя К = 5 10-18 м3 с-1. Начальная концентрация золя составляет 3 10-14 м-3. Определите концентрацию золя через 30 мин.
323.При исследовании кинетики коагуляции золя золота раствором хлорида натрия получены следующие экспериментальные данные:
Время коагуляции τ, с |
0 |
120 |
240 |
420 |
600 |
900 |
Общее число частиц в |
|
|
|
|
|
|
1 м3 n 10-14 |
2,69 |
2,25 |
2,02 |
1,69 |
1,47 |
1,36 |
Определите константу скорости коагуляции по Смолуховскому графическим методом и сравните её с константой, рассчитанной по формуле К = 4RT/ (3ηNA); η = 10-3 Па с; Т=293 К.
324. Экспериментально получены следующие данные по коагуляции гидрозоля золота раствором NaCl:
Время коагуляции τ, с |
0 |
60 |
120 |
420 |
900 |
Общее число частиц в |
|
|
|
|
|
1 м3 n 10-14 |
5,22 |
4,35 |
3,63 |
2,31 |
1,48 |
Определите константу скорости коагуляции по Смолуховскому графическим методом и сравните её с константой, рассчитанной по формуле К = 4RT/(3ηNA); η = 10-3 Па с; Т=300 К.
325. Пользуясь экспериментальными данными, определите графическим методом константу скорости коагуляции по Смолуховскому и время половинной коагуляции θ:
Время |
коагуляции |
|
|
|
|
|
|
|
τ, с |
|
0 |
60 |
120 |
180 |
300 |
420 |
600 |
Общее |
число час- |
|
|
|
|
|
|
|
тиц в 1 м3 n 10-14 |
20,22 |
11,0 |
7,92 |
6,30 |
4,82 |
3,73 |
2,86 |
326. Определите графическим методом константу скорости коагуляции по Смолуховсому и время половинной коагуляции θ для золя золота по следующим экспериментальным данным:
Время |
коагуляции |
|
|
|
|
|
|
|
τ, с |
|
0 |
20 |
60 |
120 |
240 |
480 |
|
Общее |
число час- |
20,20 |
14,70 |
10,80 |
8,25 |
4,89 |
3,03 |
|
тиц в 1 м3 n 10-14 |
||||||||
|
|
|
|
|
|