АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Часть 3. Адсорбция на границе газ - твердое тело, раствор - твердое тело.
1. При адсорбции углекислого газа на саже с удельной поверхностью 73,7·103 м2/кг были получены следующие данные:
р ·10-2, Н/м
| 9,9
| 49,7
| 99,8
|
| А ·102, моль/кг
| 7,27
| 15,9
| 20,67
| 23,17
| Рассчитайте площадь, занимаемую молекулой углекислого газа в плотном монослое, предполагая, что изотерма адсорбции описывается уравнением Ленгмюра.
2. По уравнению Ленгмюра вычислите величину адсорбции азота на цеолите при давлении 1,5·102 н/м2, если A max= 38,9·10-3 кг/кг, К = 0,156·10-2.
3. При адсорбции газообразного азота на активированном угле при 194 К были получены следующие данные:
p ·10-3, Па
| 1,86
| 6,12
| 17,96
| 33,65
| 68,9
| А ·103, м3/кг
| 5,06
| 14,27
| 23,61
| 32,56
| 40,8
| Значения А даны для азота при нормальных условиях. Рассчитайте постоянные в уравнении Ленгмюра и удельную поверхность активного угля, принимая плотность газообразного азота равной 1,25 кг/м3, а площадь, занимаемую молекулой азота на поверхности адсорбента, равной 0,16 нм2.
4. По константам уравнения Ленгмюра Гмакс = 18,2٠10-3 кг/кг и К = 0,1·10-2 рассчитайте величину адсорбции углекислого газа на активном угле при давлении газа, равном 4×103 Н/м2,
5. Используя уравнение БЭТ, рассчитайте удельную поверхность адсорбента по данным адсорбции азота:
p/ps
| 0,05
| 0,15
| 0,25
| 0,30
| А ·103, м3/кг
| 0,15
| 0,5
| 0,8
| 23,17
| Площадь, занимаемая молекулой азота в плотном монослое, равна 0,16 нм2, плотность азота 1,25 кг/м3.Рассчитайте удельную поверхность порошка стали, принимая s о молекулы стеариновой кислоты в насыщенном монослое 0,20 нм2.
6. По приведенным данным рассчитайте (по БЭТ) удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола на твердой поверхности. Площадь, занимаемая одной молекулой бензола s о = 49×10-2 м2.
р/рs
| 0,024
| 0,05
| 0,14
| 0,20
| 0,265
| 0,35
| А ×105,кмоль/кг
| 1,49
| 3,48
| 4,72
| 5,66
| 6,63
| 7,99
| 7. При адсорбции углекислого газа на активированном угле получены следующие данные:
p ·10-2, Па
| 10,0
| 44,8
| 100,0
| 144.0
| 250,0
| А ·103, кг/кг
| 32,3
| 66,2
| 96,2
| 117,2
| 145,6
| Определите константы уравнения Бедекера-Фрейндлиха.
8. По приведенным данным рассчитайте (по БЭТ) удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола, если s о = 0,49 нм2.
р/рs
| 0,04
| 0,05
| 0,15
| 0,22
| 0,27
| 0,36
| А ×105,кмоль/кг
| 3,45
| 4,53
| 6,24
| 7,24
| 8,05
| 9,29
| 9. По изотерме адсорбции бензола определите удельную поверхность адсорбента (Т = 293 К, s о = 49×10-20 м2)
р/рs
| 0,05
| 0,12
| 0,20
| 0,30
| 0,40
| 0,50
| А× 105,кмоль/кг
| 3,1
| 5,98
| 8,0
| 11,0
| 13,6
| 17,7
| 10. По экспериментальным данным адсорбции этана на цеолите при 298 К рассчитайте константы уравнения БЭТ:
Равновесное
давление
р ×10-2, Н/м2
|
|
|
|
|
|
| А ×103,кмоль/кг
| 2,0
| 2,37
| 2,53
| 2,63
| 2,77
| 2.84
| Давление насыщенного пара рs = 37×105 Н/м2.
11. По экспериментальным данным адсорбции углекислого газа на цеолите при -17оС рассчитайте константы уравнения БЭТ, если давление насыщенного пара рs = 23,7×105 Н/м2.
Равновесное
давление
р ×10-2, Н/м2
|
|
|
|
|
|
| А ×103,кмоль/кг
| 3,64
| 3,83
| 3,94
| 4,03
| 4,10
| 4,19
| 12. Используя константы эмпирического уравнения Бедекера – Фрейдлиха β = 1,6×10-3 и 1/n =0,48, построите изотерму адсорбции углекислого газа на активированном угле при 20С в интервале давлений от 2×102 до 20×102 Н/м2.
13. Определите константы уравнения Фрейндлиха для адсорбции бензойной кислоты на угле по следующим данным:
с, кмоль/м3
| 0,01
| 0,02
| 0,03
| 0,04
| 0,053
| А ×103 кмоль/кг
| 0,5
| 0,66
| 0,8
| 0,93
| 1,04
| 14. При адсорбции неионого ПАВ RO(CH2CH2O)8H (R – С10) на саже из водного раствора различной концентрации получены следующие экспериментальные данные:
с, моль/м3
| 0,02
| 0,07
| 0,22
| 0,4
| | | А ∙107, моль/г
|
| 22,5
| 28,5
| 28,5
| | | | | | | | | | | | Определите удельную поверхность адсорбента, если площадь, занимаемая одной молекулой ПАВ s о = 0,86∙10 нм2.
15. При адсорбции из водного раствора ПАВ на гидрофобной поверхности образуется насыщенный адсорбционный слой толщиной 6,25×10-10 м. Рассчитайте молекулярную массу ПАВ, если его плотность 890 кг/м3, а площадь, занимаемая одной молекулой в насыщенном слое s о=29,7×10-20 м2.
16. Вычислите константу скорости адсорбции полибутадиена на сульфате кальция из растворов в гексане (концентрация раствора 1%, Т = 293 К) по следующим экспериментальным данным:
t. мин
|
|
|
|
|
|
|
| А ×103. кг/кг
| 0,9
| 1,5
| 2,22
| 2,5
| 2,75
| 3,1
| 3,1
| 17. При адсорбции стеариновой кислоты на сульфате кальция из толуольного раствора различной концентрации получены следующие экспериментальные данные:
с ×103 кг/м3
| 2,5
| 5,0
| 7,5
| 10,0
| А ·103, кг/кг
| 2,0
| 3,75
| 5,5
| 7,5
| Определите удельную поверхность адсорбента, если известно, что площадь, занимаемая одной молекулой кислоты в насыщенном монослое, равна 0,205 нм2.
18. Вычислите константу скорости адсорбции лаурилдиметилбензиламмоний хлорида на силикагеле из водных растворов при 026оС по следующим экспериментальным данным:
t, мин
|
|
|
|
|
|
| А ×104,кмоль/кг
| 0,51
| 0,87
| 1,37
| 1,65
| 1,94
| 2,01
| 19. Используя константы эмпирического уравнения Фрейндлиха b =1,5×10-4 и 1/n = 0,32 построить изотерму адсорбции пропионовой кислоты на угле при 290 К в интервале концентраций от 0,03×10-3 кмоль/кг до 0,66×10-3 кмоль/кг.
20. Полистирол с молекулярной массой 3×105 адсорбируется из толуольного раствора на углеродном волокне, имеющим удельную поверхность 0,12 м2/кг. Величина предельной адсорбции при образовании монослоя равна 0,033 кг/кг. Рассчитайте площадь, приходящуюся на 1 молекулу полистирола в плотном монослое.
21. При адсорбции полибутадиена из раствора в гексане при температуре 293К на сульфате кальция получены следующие экспериментальные данные:
с, кг/м3
| 2,0
| 4,2
| 6,4
| 8,0
| А ·103, кг/кг
| 2,03
| 4,22
| 6,97
| 7,6
| Определите константы уравнения Ленгмюра.
22. Рассчитайте константы уравнения Ленгмюра по результатам адсорбции стеариновой кислоты из растворов в н-гексане при различной концентрации на порошке стали:
с ×105, моль/л
| 1,0
| 2,0
| 4,0
| 7,0
| 10,0
| 15,0
| А ×103, кг/кг
| 0,786
| 0,864
| 1,0
| 1,17
| 1,3
| 1,47
| 23. Определите краевой угол смачивания, образованный каплей воды на твердом теле, если поверхностные натяжения на границе воздух - твердое тело, жидкость - твердое тело и жидкость-воздух соответственно равны 0,067; 0,020 и 0,074 Дж/м2.
24. Рассчитайте работу адгезии для воды, глицерина и бензола, смачивающих фторопласт. Поверхностное натяжение (на границе с воздухом) воды, глицерина и бензола соответственно равны 71,96; 63,2 и 28,9 мДж/м2, а краевые углы составляют 108, 100 и 46°.
25. Вычислите коэффициент растекания и определите, будет ли растекаться нормальный гексан по воде, если работа когезии для гексана 0,0368 Дж/м2, а работа адгезии гексана к воде 0,0401 Дж/м2.
26. Краевой угол воды на парафине равен 111° при 298 К. Для 0,1 М раствора бутиламина в воде поверхностное натяжение составляет 56,3 мДж/м2, краевой угол на парафине равен 92°. Рассчитайте поверхностное давление пленки бутиламина, адсорбированного на поверхности парафин - вода. Поверхностное натяжение воды s = 71,96 мДж/м2.
27.Экспериментально получено значение коэффициента растекания гептанола по воде, равное 37 мН/м. Рассчитайте межфазное натяжение на границе вода - гептанол, принимая значения поверхностных натяжений воды и гептанола соответственно 71,96 и 26,1 мН/м.
28. Вычислите поверхностное натяжение олеиновой кислоты, если коэффициент растекания ее по воде равен 24,5 мДж/м2.Поверхностное натяжение воды равно 72,5·10-3 Дж/м2, межфазное натяжение составляет 0,016 Дж/м2.
29. Через водную суспензию, состоящую из частиц кварца и графита, пропускается воздух. Какие частицы будут выносится с пеной, если краевой угол кварца 0°, графита 60°?
30. Порошок кварца и серы осторожно высыпали на поверхность воды. Какое явление можно наблюдать, если краевой угол для кварца 0°, для серы 78°?
31. Рассчитайте работу адгезии глицерина к 14% гелю желатины, нанесенному на парафин, если краевой угол равен 69°. Поверхностное натяжение глицерина s = 63,4 мН/м. Найдите коэффициент растекания глицерина по поверхности геля.
32. Рассчитайте работу когезии вазелинового масла и работу адгезии к гелю желатина, сформированному на фторопласте, если краевой угол равен 40°. Поверхностное натяжение вазелинового масла 30 мДж/м2.
33. Вычислите краевой угол, образованный формамидом на поверхности желатинового геля, если работа адгезии составляет 48,7 мДж/м2. Поверхностное натяжение формамида равно 38,2 мДж/м2.
34. Коэффициент растекания хлорбензола на поверхности воды при 20°С составляет 2,3 мДж/м2. Рассчитайте межфазное натяжение на границе двух жидкостей, принимая значения поверхностного натяжения воды и хлорбензола соответственно 71,96 и 35,97 мДж/м2.
35. Определите краевой угол, образованный каплей воды на кварцевом стекле, если поверхностные натяжения на границе воздух - твердое тело, жидкость - твердое тело и жидкость-воздух соответственно равны 0,740; 0,668 и 0,072 Дж/м2.
Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 1736 | Нарушение авторских прав
|