Электропроводность Пример решения вариант №12

Удельная электропроводность 5 % раствора ½ Mg(NО₃)₂ при 18°С равна 4,38 См∙м^-1, а его плотность - 1,038 г/см³. Рассчитайте эквивалентную электропроводность раствора и кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Подвижности ионов Mg⁺ и при 18°С равны 44,6 и 62,6 См∙см²∙моль∙экв^-1.

Решение:

λ⁰ = 44,6 + 62,6 = 10,2 ( См·см²·г-экв^-1 )

α = λ/λ⁰ = 62,6/107,2 = 0,583.

Ответ: λ = 62,5 См·см²·г-экв^-1, α = 0,583.

Пример решения вариант №13

Удельная электропроводность 0,135 моль/л раствора пропионовой кислоты (С₂Н₅СООН) равна 4,79∙10^-2 См∙м^-1. Рассчитайте молярную электропроводность раствора, константу диссоциации кислоты и рН раствора, если предельные подвижности H⁺ и СН₃СОО^- равны 349,8 См∙см²∙моль^-1 и 37,2 См∙см²∙моль^-1, соответственно.

Решение:

λ⁰ = 349,8 + 37,2 = 387,0 См· см²·моль^-1,

λ = к/с·1000 = 4,79·10^-2 См·м^-1/0,135 моль^-1·1000 = 3,55 См·см²·моль^-1,

α = λ/λ⁰ = 3,55/387,0 = 0,009

Ответ: λ = 3,55 См·см²·моль^‑1; α = 0,009; К = 1,15·10^-5 моль/л^-1; рН=2,91

Пример решения вариант №15

В растворе NH₄CI число переноса аниона Сl^- (t-) равно 0,491. Найти абсолютную скорость и подвижность катиона, если эквивалентная электропроводность раствора при бесконечном разведении равна 14,9 См∙м²∙моль^-1.

Решение:

С учетом уравнения:

Отсюда

λ₊ = t₊·λ_∞ = (1 – t_-)·λ_∞

λ₊ = (1 – 0,491)·14,9 = 7,6 ом^-1·м²(кг-экв)^-1

Согласно уравнению

Ответ: ν₊ = 7,8∙10^-8 (м²/сек)∙В.

Домашнее задание №3 поверхностные явления. Адсорбция (задача №1)

1. При обработке данных при адсорбции азота на графитированной саже при 77 К с помощью графика, соответствующего линейному уравнению БЭТ, найдено, что тангенс угла наклона прямой составляет 1,5·10³, а отрезок отсекаемый на оси ординат, равен 5 единицам (адсорбция выражена в м³ азота на 1 кг адсорбента при нормальных условиях). Рассчитайте удельную поверхность адсорбента, предполагая, что площадь занимаемая одной молекулой азота, равна 0,16 нм².

2. Какой объем аммиака при 0 °С и 760 мм рт. ст. может адсорбироваться на поверхности 10 м² активированного угля в предельном случае, т.е. когда молекулы касаются друг друга, если диаметр молекулы аммиака равен 3·10^-8 см.

3. Определите адсорбцию уксусной кислоты на угле, если к 50 мл раствора кислоты добавили 2 г угля, а на титрование 20 мл раствора израсходовано раствора гидроксида натрия до адсорбции 2,6 мл, а после адсорбции 0,6 мл, а концентрация NaOH равна 0,1 моль/л.

4. Найдите равновесную концентрацию бензойной кислоты в бензоле, при которой 1 г угля адсорбирует 0,0792 г бензойной кислоты, используя полученные константы в уравнении Фрейндлиха 1/n = 0,4 и k = 31,62 м³/кг (при 25 °С).

5. Рассчитайте площадь поверхности катализатора, 1 г которого при образовании монослоя адсорбирует при н.у. 83 г азота. Примите, что эффективная площадь, занятая молекулой азота, равна 0,16 нм².

6. В растворе нитрата серебра концентрацией 10^-3 моль/л и объемом 50 мл диспергировано 10 г порошкообразного хлорида серебра с удельной поверхностью 5,4 м²/г. Рассчитайте величину адсорбции ионов серебра на хлориде серебра, если концентрация нитрата серебра понизилась до 0,8·10^-3моль/л.

7. Сколько литров аммиака при 273 К и 1 атм. может адсорбироваться на поверхности 25 г активированного угля, если образуется мономолекулярный слой. Поверхность 1 г угля примите равной 950 м². Диаметр молекулы аммиака 3 Å.

8. Адсорбция растворимого в воде ПАВ на поверхности ртуть - вода подчиняется уравнению Ленгмюра. При концентрации ПАВ 0,2 моль/л степень заполнения поверхности θ = 0,5. Рассчитайте адсорбцию ПАВ при 298 К и концентрации ПАВ в растворе 0,1 моль/л, если площадь занимаемая одной молекулой ПАВ равна 0,2 нм².

9. Вычислите площадь поверхности, приходящуюся на 1 молекулу стеариновой кислоты и толщину мономолекулярной пленки, покрывающей поверхность воды, если известно, что мг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды равную 0,419 м². Молярная масса кислоты равна 284,48 г/моль, плотность 0,847 г/см³.

10. Определите по уравнению Ленгмюра адсорбцию пропионовой кислоты, поверхностное натяжение раствора которой равно 55,6 мДж/м². Концентрация кислоты в растворе 0,5 моль/л, коэффициент в уравнении Ленгмюра в =7,73 л/моль, поверхностное натяжение воды при 295 К равно в = 71,96 мДж/м².

11. Определите площадь, занимаемую одной молекулой изовалериановой кислоты при 15 ⁰С, если для концентрации кислоты 0,0312 и 0,25 моль/л поверхностное натяжение соответственно равно 57,5·10^-3 и 35,0·10^-3 Н/м. Поверхностное натяжение воды при данной температуре 73,49 10^-3 Н/м.

12. Поверхностное натяжение водного раствора гидроксида натрия массовой долей 20 % при 20 °С равно 85,8·10^-3 Н/м. Определите адсорбцию на поверхности раствора и сделайте вывод о поверхностной активности гидроксида натрия. Поверхностное натяжение воды при 20 °С равно σ_Н2О = 72·10^-3 Н/м, а плотность раствора NaOH равна 1,219 г/см³.

13. Определите поверхностный избыток для водных растворов фенола при 20 °С, если для концентрации фенола 0,0156 и 0,0625 моль/л, поверхностное натяжение растворов соответственно равно, 58,2·10^-3 и 43,3·10^-3 Н/м. Используя уравнение Ленгмюра к данному процессу рассчитайте площадь, занимаемую одной молекулой фенола в адсорбционном слое.

14. Вычислите удельную поверхность катализатора, на которой при образовании монослоя образуется 103 см³/г азота при р=1,013·10⁵ Па и Т = 273 К. Эффективная площадь, занимаемая молекулой азота в монослое равна 0,16 нм².

15. Используя уравнение Ленгмюра, вычислите адсорбцию пропионовой кислоты на поверхности раздела водный раствор-воздух при Т=293 К и концентрации 0,1 моль/л, если известны константы уравнения Шишковского.

а =12,8·10^-3, в = 7,16, σ₀ = 72,75 мДж/м².

16. Растворенное в воде ПАВ адсорбируется на поверхности ртуть - вода согласно уравнению Ленгмюра. При концентрации ПАВ 0,3 моль/л степень заполнения поверхности составляет 0,6. Рассчитайте поверхностное натяжение по уравнению Шишковского на границе раздела ртуть-раствор при 298 К, если концентра­ция ПАВ равна 0,2 моль/л. Предельное значение площади, занимаемой молекулой ПАВ на поверхности, примите равной 0,20 нм², поверхностное натяжение на гра­нице раздела ртуть - вода 0,373 Дж/м².

17. Величина адсорбции красителя (ПАВ) из раствора может быть использована для оценки удельной поверхности порошков. При введении 1 г угля в 100 мл водного раствора метиленового голубого концентрация красителя изменяется от начальной 1·10^-4 моль/л до конечной равновесной 6·10^-5 моль/л. Считая, что адсорбция описывается уравнением Ленгмюра, рассчитайте S_уд угля, площадь, занимаемую молекулой красителя на поверхности, примите равной 0,65 нм².

18. Рассчитайте величину предельной адсорбции анилина (C₆H₅NH₂) и площадь приходящуюся на одну молекулу в адсорбционном монослое на границе его с воздухом, если толщина адсорбционного слоя равна 0,546 нм, а плотность анилина 1,022 г/см³.

19. Рассчитайте поверхностный избыток и его знак для 20 % раствора серной кислоты при 18 °С, если поверхностное натяжение раствора равно 75,2·10^-3 Н/м, а воды 73,05·10^­-3 Н/м. Плотность раствора серной кислоты 1143 кг/см³.

20. Коробка противогаза содержит 40 г активированного угля. Какое количество хлора (в граммах) может быть поглощено пятью противогазами, если 1 г активированного угля адсорбирует 235 мл хлора при нормальных условиях.

21. Водород поступающий на синтез аммиака подвергается тщательной очистке от NО адсорбирующего цеалитом СаА при 40 °С и 2 МПа. Какова адсорбирующая активность цеалита, если 1 т его полностью очищает 270000 м³ водорода, содержащего 0,67·10^-6 г/мл NO?

22. Удельная поверхность силикагеля равна 465 м²/г. Сколько молей брома поглощается 1 м поверхности адсорбента, если 10 г силикагеля адсорбировали 5 мг брома.

23. Вычислите площадь, приходящуюся на молекулу стеариновой кислоты и толщину пленки, покрывающий поверхность воды, если известно, что 0,1·10^-6 кг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды, равную 5·10^-2 м. Молекулярная масса стеариновой кислоты равна 284 г/моль, плотность 0,85·10³ кг/м³.

24. При 273 К, давлении 0,524·10³ Па и 7,495·10³ Па 1кг активированного угля адсорбирует следующее количество азота: 1,234·10^-3 кг и 12,886·10^-3 кг соответственно. Определите константы уравнения Ленгмюра, а также степень заполнения поверхности при р = 3·10³ Па.

25. Гексадеканол С₁₆Н₃₃ОН (не растворим в воде), иногда используется для покрытия поверхности резервуаров, чтобы предотвратить испарение воды. Если площадь молекулы гексадеканола в насыщенном монослое составляет 0,2 нм², то сколько грамм этого вещества потребуется чтобы покрыть мономолекулярной пленкой озе­ро площадью 40000 м².