Поверхностные явления. Адсорбция

№1. Характерные признаки физической адсорбции:

а) обратимость;

б) специфичность;

в) увеличение адсорбции с увеличением температуры;

г) уменьшение адсорбции с повышением температуры.

№2. Характерные признаки хемосорбции:

а) обратимость;

б) необратимость;

в) специфичность;

г) уменьшение адсорбции с повышением температуры.

№3. При встряхивании 2 г угля с 800 мл раствора, содержащего 0,1 моль/л фуксина, раствор оказался бесцветным. Определите величину фуксина на угле.

а) 0,4 моль/л;

б) 0,04 моль/л;

в) 0,4 ммоль/г;

г) 0,5 моль/г.

№4. Мономолекулярную адсорбцию из раствора рассчитывают по уравнению:

а) Г =

б) Г = К · С ;

в) А = А_∞·

г) А = А_∞·

№5. На поверхности кристаллов AlРО₄ могут адсорбироваться из раствора ионы:

а) ОН^–;

б) Cl^–;

в) РО₄^3–;

г) NO₃^–.

№6. Достоинства ионообменных сорбентов:

а) механическая прочность;

б) химическая стойкость;

в) способность к регенерации;

г) большая обменная ёмкость.

№7. В адсорбционном процессе не принимают участие силы и связи:

а) водородные связи;

б) Ван-дер-ваальсовые силы;

в) химические силы;

г) электростатические силы.

№8. Адсорбционный показатель в уравнении Фрейндлиха зависит от:

а) температуры;

б) природы адсорбента;

в) природы адсорбата;

г) концентрации адсорбата.

№9. Определите величину и знак удельной адсорбции (кмоль/м²) при 20°С для раствора с содержанием 100 мг/л октановой кислоты С₇Н₁₅СООН, если поверхностное натяжение данного раствора 52 · 10^–3 Дж/м².

а) 0,3;

б) 0,06;

в) 60;

г) 30.

№10. Для удаления всего метанола из 300 мл раствора с концентрацией 0,5 моль/л сорбентом с адсорбционной способностью 0,5 моль/л необходимо взять сорбента массой (г):

а) 25;

б) 0,1;

в) 1,0;

г) 0,3.

Задачи для самостоятельной работы

1. Определите удельную поверхность и суммарную площадь поверхности частиц золя серебра, полученного при дроблении 1,2 г серебра на частицы шарообразной формы с диаметром 1,0^.10^–8 м. Плотность серебра равна 10500 кг/м³.

2. Рассчитайте суммарную площадь поверхности частиц золя сульфида мышьяка и число частиц в 0,5 л золя, если 1 л золя содержит 2,25 г сульфида мышьяка. Частицы имеют форму кубиков с длиной ребра 1,2^.10^–7 м. Плотность сульфида мышьяка равна 3506 кг/м³.

3. 3.Суспензия кварца содержит сферические частицы, причем 30% массы приходится на частицы, имеющие радиус 1^.10^–5 м, а масса остальных – на частицы радиуса 5^.10^–5 м. Какова удельная поверхность кварца?

4. Определите коэффициент диффузии красителя в водном растворе, если при градиенте концентраций 0,5 кг/м³ за 2 ч через 25^.10^–4 м² проходит 4,9^.10^–7 г вещества.

5. Определите коэффициент диффузии коллоидного золота при 20°С в воде, если радиус его частиц равен 10^–9 м, вязкость равна 0,001 Па^.с.

6. Определите коэффициент диффузии частиц золота, если при изучении броуновского движения этой частицы вдоль оси через каждые 2 с определялись смещения, которые оказались равными (в мкм): 1,2,2,3,1,1,2,2,1,2,3,2,1,2,3.

7. Определите удельную поверхность следующих частиц: а) куб с длиной ребра 10^–6 м, б) шар с диаметром 1 мкм, в) цилиндр с высотой и диаметром основания по 1 мкм.

8. Пробирка высотой 0,1 м заполнена высокодисперсной суспензией кварца (плотность 2650 кг/м³ в воде (плотность 1000 кг/м³, вязкость 0,001 Па^.с)). Время полного оседания частиц равно 2 ч. Каков минимальный размер частиц, принимая, что они имеют сферическую форму?

9. Во сколько раз возрастет поверхность частиц в результате дробления кубика серебра с длиной ребра 0,5 см до частиц кубической формы с длиной ребра 5^.10^–6 см. Плотность серебра 10,5 г/см³.

10. Рассчитать средний сдвиг сферических частиц оксида алюминия в воде и скорость их седиментации при следующих условиях: температура 293 К, вязкость среды 1^.10^–3 Па^.с; плотность дисперсной фазы равна 3,9^.10³ кг/м³. Сравнить седиментационную устойчивость дисперсных систем с размерами частиц 10^–6 и 10^–9 м. Плотность дисперсионной среды считать равную 1^.10³ кг/м³.

11. Сопоставьте осмотические давления двух гидрозолей со сферическими частицами при одинаковой дисперсности, если массовая концентрация соответственно равна 7 и 3,5 г/л.

12. Рассчитайте, во сколько раз изменится запас поверхностной энергии 1 кг водяного тумана при его конденсации: от размера капель в 1 нм до капель в 1 мкм.

13. По изотерме поверхностного натяжения (σ) бутилового спирта при 325 К

σ = σ₀ – 17,7^.10^–3ln(1+19,72с)

с-концентрация спирта

Рассчитайте его изотерму адсорбции и оцените размеры полярной группы.

14. Золь иодида серебра получен смешением 8 мл 0,05 М раствора иодида калия и 10 мл 0,02 М раствора нитрата серебра. Напишите строение частиц золя. Как можно опытным путем подтвердить его?

15. По данным изотермы поверхностного натяжения водных растворов гептановой кислоты при 293 К постройте её изотерму адсорбции

16. Рассчитайте полную поверхностную энергию 5 г эмульсии бензола в воде с концентрацией 55% (мас), если размер капель равен 0,3 мкм. Межфазное натяжение равно 26,13 мДж/м², плотность бензола- 0,858 г/см³.

17. По данным адсорбции азота на слюде при 293 К и 1 атм установите, что процесс описывается изотермой Лэнгмюра

Опыт проведен на образцах с массой 24,3 г и площадью 5750 см².

18. Рассчитайте количество уксусной кислоты, адсорбированное 100 г почвы, из раствора концентрации 15,5 ммоль/л, константы а и 1/n равны соответственно 9,5 и 0,22.

19. Вычислить удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола из циклогексана при 298 К на силикагеле

20. Определите константы в уравнении изотермы Лэнгмюра для раствора гексилового спирта. Зависимость адсорбции от концентрации приведена в таблице:

21. При адсорбции уксусной кислоты из водного раствора (V = 1 л) животным углем (m = 1 г) при 25°С были получены следующие данные:

Определите константы в уравнении Фрейндлиха.

22. На основании опытных данных графическим методом рассчитайте константы в уравнении Ленгмюра для адсорбции муравьиной кислоты из водного раствора углём

23. К 100 см³ раствора уксусной кислоты различной концентрации при 20°С добавили по 3 г активированного угля. Количество кислоты до и после адсорбции определяли титрованием 50 см³ раствора 0,1 М раствором NaOH в присутствии фенолфталеина. Определите адсорбцию для каждого раствора кислоты.

24. При изучении адсорбции ацетона древесным активированным углем при 20°С были получены следующие результаты:

Графически определите постоянные в уравнении изотермы адсорбции Фрейндлиха и рассчитайте количество ацетона, адсорбируемое 1 г угля при равновесной концентрации ацетона 125 ммоль/л.

25. Какой объём 0,001 М AsCl₃ надо прибавить к 0,02 л 0,003 М H₂S, чтобы не произошло образования золя сульфида мышьяка, а выпал осадок As₂S₃?

26. Золь иодида серебра получен смешением равных объемов растворов KI и AgNO₃. Пороги коагуляции для различных электролитов и данного золя имеют следующие значения (ммоль/л): C(Ca(NO₃)₂) = 315; C(NaCl) = 300; C(MgCl₂) = 320; C(Na₃PO₄) = 0,6; C(Na₂SO₄) = 20; C(AICl₃) = 330. У какого из электролитов KI или AgNO₃ концентрация больше? Дайте обоснованный ответ.

27. Какой объем 0,001 М FeCl₃ надо прибавить к 0,03 л 0,002 н AgNO₃, чтобы частицы золя хлорида серебра в электрическом поле двигались бы к аноду? Напишите формулу мицеллы золя.

28. Золь гидроксида железа получен смешиванием равных объемов 0,002 н NaOH и 0,0003 н Fe₂(SO₄)₃. Какой знак заряда имеют частицы золя? Составьте формулу мицеллы. Как расположатся пороги коагуляции в ряду CrCl₃, Ba(NO₃)₂, K₂SO₄ для этого золя.

29. Коллоидный раствор получен в результате реакции обмена при смешивании равных объёмов 0,09 н гидроксида бария и 0,05 н раствора серной кислоты. Напишите и объясните формулу мицеллы золя и знак заряда частицы. Определите, какой из двух электролитов будет иметь меньший порог коагуляции для полученного золя – сульфат калия или хлорид бария.

30. Золь хлорида серебра получен смешиванием равных объёмов 0,0095 М KCl и 0,012 н AgNO₃. Какой из электролитов: K₃[Fe(CN)₆], K₄[Fe(CN)₆] или MgSO₄ – будет обладать наименьшей коагулирующей способностью?

31. Золь сульфида кадмия получен смешиванием равных объёмов растворов Na₂S и Cd(NO₃)₂.Пороги коагуляции для различных электролитов имеют следующие значения (моль/л): С(Ca(NO₃)₂) = 265; C(MgCl₂) = 290; C(Na₃PO₄) = 0,4; C(Na₂SO₄) = 15; C(AICl₃) = 300. Какой из электролитов – Na₂S или Cd(NO₃)₂ взят в избытке для приготовления золя?

32. К 100 см³ раствора NaCl с массовой долей вещества 0,03% добавлено 250 см³ 0,001 н раствора AgNO₃. Для коагуляции полученного золя к нему добавлены следующие электролиты: KBr, Ba(NO₃)₂, K₂CrO₄, MоSO₄, AICl₃.Какой из добавленных электролитов имеет наименьший порог коагуляции? Напишите формулу мицеллы золя.

33. В каком порядке следует сливать растворы: а) H₃AsO₃ и (NH₄)₂S; б)CdCl₂ и Na₂S; в) H₃AsO₄ и (NH₄)₂S; г) AgNO₃ и KI, чтобы получить коллоидную систему с частицами, несущими: а) положительные электрические заряды; б) отрицательные электрические заряды? Напишите формулу мицелл и укажите знак электрического заряда коллоидных частиц этого золя.

34. При достаточно медленном введении В в разбавленный раствор вещества А возможно образование гидрозоля вещества С. Напишите формулу мицелл и укажите знак заряда коллоидных частиц этого золя. Какое из рекомендованных веществ является наиболее экономичным коагулятором этого золя? Какие ещё имеются возможности для отделения вещества С от жидкости?

35. При достаточно медленном введении В в разбавленный раствор вещества А возможно образование гидрозоля вещества С. Напишите формулу мицелл и укажите знак заряда коллоидных частиц этого золя. Какое из рекомендованных веществ является наиболее экономичным коагулятором этого золя? Какие ещё имеются возможности для отделения вещества С от жидкости?

36. Пороги коагуляции для положительно заряженного золя равны (ммоль/л): C(KCl) = 180; C(K₂SO₄) = 3; C(CaCl₂) = 175; C(Na₃PO₄) = 0,25. Рассчитайте, подтверждается ли правило Шульце Гарди.

Вопросы для подготовки к зачету

1.Каковы возможные причины возникновения ДЭС на межфазной поверхности? Строение ДЭС. Теории Гельмгольца, Гуи, Штерна. Ёмкость ДЭС.

2.Что понимают под толщиной ДЭС? Чем объясняется толщина плотной и диффузионной части ДЭС?

3.По какому признаку дисперсионные системы делятся на лиофобные и лиофильные? Как происходит формирование частиц дисперсной фазы в лиофильных и лиофобных системах?

4.Чем определяется критический радиус зародыша новой фазы? Как можно регулировать размеры лиофобных дисперсных частиц, получаемых методом конденсации?

5.Теория устойчивости ДЛФО. Электростатическая и молекулярная составляющая расклинивающего давления. Каковы особенности коагуляции частиц в первом и вторичном энергетических минимумах в соответствии с теорией ДЛФО.

6.Коагуляция под действием электролитов. Влияние размера и заряда иона-коагулятора индифферентного электролита на порог коагуляции.

7.Особенности коагуляции смесью электролитов, взаимной коагуляции. Явления синергизма, антогонизма, привыкания.

8.Коллоидная защита. Физический смысл «защитного числа». Механизм защитного действия. Значение коллоидной защиты.

9.Солюбилизация. Причины и практическое значение этого явления. Мицеллярный катализ.

10.Белки как полиэлектролиты. Влияние рН на свойства растворов белков. Изоэлектрическое состояние. Денатурация, высаливание, коацервация.

11.Моющие вещества и теория моющего действия.

12.Студни. Диффузия в студнях. Реакции в студнях. Синерезис. Тиксотропия. Набухание. Явления набухания в природе.

13.Какие явления называются адсорбцией? Уравнение Гиббса. Избыточная и отрицательная адсорбция.

14.Адгезия и смачивание. В чем различие между этими явлениями?

15.Влияние ПАВ на процесс смачивания гидрофобных поверхностей.

16.Равновесный краевой угол, углы натекания и отекания. Методы определения краевого угла. Условия растекания жидкости по поверхности.

17.Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра и Генри. Физический смысл констант в этих уравнениях.

18.Адсорбция на неоднородных поверхностях. Уравнение изотермы Фрейндлиха.

19.Адсорбция из растворов. Изотермы адсорбции из бинарных растворов.

20.Какова количественная взаимосвязь между Броуновским движением частиц и тепловым движением молекул среды? Как рассчитать число Авогадро?

21.Осмотическое давление в дисперсных системах.

22.Седиментационный анализ в гравитационном и центробежном поле.

23.Каковы преимущества и недостатки электронной микроскопии, применяемой для определения размеров частиц дисперсных систем?

24.Метод нефелометрии. Как зависит оптическая плотность от размера частиц и длины волны падающего света?

25.В чем заключаются особенности метода ультрамикроскопии? Как определить размер частиц методом ультрамикроскопии?

26.Физико-химические основы хромотографии ГЖХ. Качественный и количественный анализ смеси компонентов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: