Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3. Методические указания по организации самостоятельной работы.
Контрольные задания для каждого студента заочной формы обучения состоят из 6 теоретических вопросов и 6 задач.
Задания выполняются в виде домашней письменной контрольной работы в соответствии с индивидуальными вариантами. (Варианты перечислены в конце руководства). Выбор варианта осуществляется по двум последним цифрам шифра студенческого билета или зачётной книжки. Например, если последние две цифры шифра 8 и 1, то следует выполнять 81-ый вариант заданий, если 0 и 1, то – вариант 1, если 0 и 0, то вариант 00 (в списке вариантов следует после № 99).
Контрольные задания выполняются в отдельной тетради, ясным и разборчивым подчерком. Общим требованием к форме выполнения является: 1) указание шифра студенческого билета, наряду с фамилией, именем, отчеством и другими данными, позволяющими определить личную принадлежность работы, 2) указание номера выбранного варианта 3) указание номеров заданий (теоретических вопросов и задач) в соответствии с нумерацией в настоящем руководстве, и 3) письменное повторение формулировки задания. (То есть, формулировка, данная в руководстве, должна быть выписана вместе с номером задания перед ответом или решением). Ответы на вопросы и решения задач даются в той последовательности номеров заданий, какая указана в перечне вариантов. В конце контрольной работы необходимо указать список литературы, использованной при самостоятельном изучении предмета, с точным библиографическим описанием её. (В качестве примера, смотри библиографическое описание Рекомендуемой литературы). Контрольная работа подписывается студентом с указанием даты её окончания.
Ответ на теоретический вопрос должен быть подробным, однако его объём, как правило, не должен превышать две страницы ученической тетради. Более развёрнутые ответы должны быть завершены краткими выводами, суммирующими основные положения ответа. Решение задачи должно содержать как математические формулы в общем виде, так и промежуточные результаты вычислений (выкладки), так чтобы ход решения задачи был очевиден.
В конце решения задачи должен быть дан краткий ответ с числовыми результатами, выраженными, как правило, в единицах измерений СИ. Количество цифр в числовых (окончательных) результатах должно быть таким, какое подразумевается условием задачи.
1. Термодинамические системы и их классификация.
2. Понятия фазы, компонента и числа компонентов термодинамической системы.
3. Термодинамические параметры состояния. Экстенсивные и интенсивные параметры. Молярные и удельные величины.
4. Уравнение состояния идеального газа. Какими свойствами атомов или молекул должен обладать реальный газ, чтобы его уравнение состояния было близким к идеальному ? Примеры таких газов.
6. Внутренняя энергия системы. Её определение.
7. Первый закон термодинамики. Его применение к закрытым изолированным и к закрытым адиабатическим системам.
10. Работа обратимого расширения идеального газа при изобарном, изохорном и изотермическом процессах.
11. Тепловой эффект реакции. При каких условиях измеряют тепловой эффект реакции ? Первый закон термодинамики применительно к таким условиям.
13. Стандартное состояние веществ в твёрдом фазе, в газообразной и в растворе. Стандартные теплоты образования и сгорания.
14. Стандартная теплота образования метилиодида СН3I (ж) fH° = 8.4 кДж/моль. К какой реакции относится этот тепловой эффект?
15. Вычисление стандартных тепловых эффектов из стандартных теплот образования или сгорания.
16. Удельная, молярная, средняя и истинная теплоемкости.
18. Уравнения Кирхгофа, их применение для вычисления тепловых эффектов.
19. Для некоторой химической реакции зависимость теплоемкости от температуры представлена уравнением СP = а + bT + сT 2. Величины а, b, с больше нуля. Изобразите схематически график зависимости теплового эффекта этой реакции от температуры.
20. Изменение теплоемкости в ходе реакции в некотором интервале температур меньше нуля. Как изменяется тепловой эффект этой реакции при повышении температуры в данном интервале?
26. Процессы самопроизвольные и не самопроизвольные Критерии направления самопроизвольного процесса и равновесия в изолированной системе.
29. В каком соотношении находятся молярные энтропии трех агрегатных состояний одного и того же вещества: пара, жидкости, твердого тела?
30. Характеристические функции и термодинамические потенциалы.
31. При каких условиях изменение внутренней энергии может служить критерием направления самопроизвольного процесса?
32. При каких условиях по изменению энтальпии можно определить направление самопроизвольного процесса?
33. Функции состояния, определяющие направление процессов при постоянных V и T и при постоянных р и T .
34. Критерии состояния равновесия в закрытой системе при постоянных V и T и при постоянных р и T.
35. Связь между изменением молярные энергии Гиббса и энергии Гельмгольца обратимого изотермического расширения идеального газа.
36. Полнота протекания реакции характеризуется степенью превращения . Чему равно значение dG/d и какой знак имеет d2G/d2 в состоянии равновесия?
40. Химический потенциал и условие равновесия между фазами.
44. Изотерма химической реакции Вант Гоффа и ее использование для определения направления протекания химической реакции.
45. Химическая переменная и её применение в термодинамике химических равновесий.
46. Выражение константы равновесия вида AB (г) A (г) + B (г) через степень диссоциации и давление.
47. Выражение константы равновесия через химические потенциалы и активности реагирующих веществ.
48. Факторы, влияющие на константы равновесия КР и КС в идеальной системе (газовой смеси или растворе).
49. К'Р – константа равновесия 3/2H2 (г) + 1/2N2 (г) NH3 (г), а К''Р – константа равновесия ЗН2 (г) + N2 (г) 2NH3 (г). Написать количественное соотношение между ними.
50. Написать уравнение изотермы реакции Н2 + Вr2 = 2НВr (все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии).
51. Написать выражение для соотношения между константами КР и КС равновесия 2СO2 (г) 2СО (г) + O2 (г).
52. Выразить константу КР равновесия 2SO2 (г) + O2 (г) 2SOЗ (г) через равновесные парциальные давления реагирующих веществ.
53. Выражение константы равновесия Са(ОН)2 (т) СаО (т) + Н2О (г) через мольные доли и общее давление р.
54. Изменится ли степень диссоциации НСl и Н2O и если изменится, то как при повышении общего давления в следующих реакциях: 2HCl (г) H2 (г) + Cl2 (г); 2Н2О (г) 2Н2 (г) + О2 (г) ?
55. Написать уравнение зависимости константы химического равновесия КР от температуры в дифференциальной форме и проанализируйте его.
56. Зависимость константы равновесия КР от температуры и общего давления.
57. Соотношение между константами равновесия КР и КС химической реакции A + B Z + Y (все вещества в идеальном газообразном состоянии).
58. Зависимость константы равновесия от температуры можно выразить следующим уравнением: КР = -600/Т + 5.407. Выделяется или поглощается теплота в результате реакции?
59. Как влияет понижение давления на равновесие в реакции 2Сl2 + 2Н2O 4НСl + O2, если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии?
60. Для реакции H2 (г) + 1/2О2 (г) H2О (г) при 298 К КР = 3.141037. В какую сторону смещено равновесие при 298 К и стандартном давлении?
62. Cпособы вычисления константы равновесия.
64. Растворы и их термодинамическая классификация по взаимодействию между компонентами.
65. Термодинамическое условие самопроизвольного образования истинного раствора при постоянных р и Т.
66. Аддитивные и не аддитивные экстенсивные величины.
67. Парциальные молярные величины. Определение и примеры таких величин.
68. Химический потенциал компонента идеального раствора и его зависимость от состава раствора.
69. Уравнение Гиббса-Дюгема.
70. Идеальные растворы и функция смешения идеальных растворов.
71. Теплота растворения твердого вещества в жидкости, зависимость растворимости от температуры в соответствии с принципом Ле Шателье.
72. Теплота растворения газа в жидкости, зависимость растворимости от температуры в соответствии с принципом Ле Шателье.
73. Закон Генри, коэффициент Генри, его физический смысл.
74. Растворимость газов в жидкостях.
75. Влияние ассоциации молекул растворенного нелетучего вещества на давление насыщенного пара растворителя.
76. Растворимость неэлектролитов в растворах электролитов. Эмпирическое уравнение Сеченова.
77. Давление насыщенного пара над раствором. Закон Рауля.
78. Почему давление насыщенного пара растворителя над идеальным раствором меньше, чем над чистым растворителем?
79. Закон Рауля, его графическая интерпретация для идеального раствора, образованного двумя летучими взаимно растворимыми жидкими компонентами.
80. Эбулиоскопическое следствие закона Рауля, его графическая интерпретация.
81. Криоскопическое следствие закона Рауля, его графическая интерпретация.
82. Диаграмма зависимости давления пара от температуры для воды и для разбавленных водных растворов. Влияние растворённого вещества на диаграмму.
83. Осмотическое давление растворов и уравнение Вант Гоффа.
84. Коллигативные свойства растворов.
85. Уравнение Дюгема-Моргулеса.
86. Неидеальные растворы, активность, способы её выражения.
87. Химический потенциал, активность и коэффициент активности компонента смеси.
88. Причины положительных и отрицательных отклонений от закона Рауля.
89. Термодинамические условия фазового равновесия в однокомпонентной и многокомпонентной системе.
90. Что называют насыщенным паром? Насыщенным раствором? Что есть общего в их термодинамическом описании?
92. Тройная точка диаграммы состояния.
93. Правило фаз Гиббса.
94. Диаграмма состояния воды в координатах (Т, р).
98. Начертите график, которым можно воспользоваться для вычисления теплоты испарения, написать соответствующую формулу.
99. Графическое определение температуры кипения из экспериментальной зависимости давления насыщенного пара от температуры.
100. Максимальное число фаз гетерогенной системы при равновесия.
101. Параметры двухкомпонентных систем, виды диаграмм состояния.
102. р – Т диаграмма состояния для систем постоянного состава. Примеры.
103. Диаграмма (давление пара/состав раствора) для идеального раствора при Т = const.
104. Диаграммы давления пара при Т = const и диаграммы кипения при р = const для неидеальных растворов без азеотропа.
105. Законы Коновалова. Примеры диаграмм состояния, иллюстрирующие их.
106. Диаграммы давления пара при Т = const и диаграммы кипения при р = const для жидких смесей с азеотропом.
107. Разделение жидких смесей без азеотропа путем однократной перегонки. Коннода, правило рычага и коэффициент разделения.
108. Фракционная перегонка и ректификация жидких смесей без азеотропа.
109. Диаграмма расслоения жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью. Критическая температура смешения.
110. Перегонка с водяным паром взаимно нерастворимых жидкостей.
111. Распределения растворённого вещества между взаимно нерастворимыми жидкостями. Влияние ассоциации и диссоциации молекул.
112. Фазовые диаграммы бинарных сплавов с полной растворимостью компонентов в жидком и твердом состоянии, кривые охлаждения.
113. Фазовые диаграммы бинарных сплавов с полной растворимостью компонентов в жидком состоянии и с полной нерастворимостью их в твердом состоянии. Кривые охлаждения (диаграмма с простой эвтектикой).
114. Термический анализ.
115. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса.
116. Степень электролитической диссоциации, сильные и слабые электролиты.
117. Константа и степень диссоциации одно-одновалентного электролита.
118. Какие свойства растворителя определяют его способность ионизировать растворенное вещество?
119. Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации.
120. У какого из двух водных растворов с одинаковой концентрацией – раствора глюкозы или раствора сульфата натрия – осмотическое давление (при одинаковой температуре) больше и почему?
121. Эбулиоскопия, криоскопия и осмотическое давление растворов электролитов.
122. Активность ионов и коэффициент активности. Связь активности с концентрацией.
123. Химический потенциал электролита в растворе.
124. Ионная сила раствора и ее определение.
125. Зависимость коэффициента активности от ионной силы раствора. Предельный закон Дебая–Хюккеля.
126. Основные положения теории сильных электролитов.
127. Кажущаяся степень диссоциации сильных электролитов.
128. Ионная сила и правило ионной силы.
129. Удельная электрическая проводимость, ее зависимость от концентрации электролита, единицы измерения.
130. Молярная электрическая проводимость, ее зависимость от концентрации слабых и сильных электролитов, единицы измерения.
131. Связь между удельной и молярной электрическими проводимостями.
132. Молярная электрическая проводимость при бесконечном разведении.
133. Подвижность ионов и числа переноса.
134. Влияние заряда и радиуса ионов на их электрическую подвижность.
135. Закон независимого движения ионов Кольрауша.
136. Степень диссоциации и электрическая проводимость электролитов.
137. Вывод закона разведения Оствальда для одно-одновалентного электролита.
138. Закон квадратного корня Кольрауша.
139. Электрофоретическое и релаксационное торможение ионов.
140. Понятие электрохимического элемента. Электроды и проводники I и II рода.
141. Правила определения знака электродного потенциала и схематической записи электрохимической ячейки.
142. Термодинамика гальванического элемента. ЭДС элемента и электродные потенциалы.
143. Возникновение потенциала на границе раздела фаз. Уравнение Нернста.
144. Электродвижущая сила элемента. Экспериментальное измерение.
145. Работа и энергия Гиббса обратимого электродного процесса.
146. Уравнение Нернста для электродов I рода. Приведите примеры.
147. Устройство водородного электрода и уравнение Нернста для него.
148. Стандартный электродный потенциал и электрохимический ряд напряжений металлов.
149. Связь теплового эффекта электрохимической реакции с температурным коэффициентом ЭДС.
150. Уравнение Нернста для электродов II рода. Электроды сравнения и их примеры.
151. Электродная реакция, потенциал и устройство хлорсеребряного электрода.
152. Элемент Якоби–Даниэля. Уравнение Нернста для вычисления его ЭДС.
153. Концентрационные элементы и уравнение Нернста для них.
154. Окислительно-восстановительные электроды и уравнение их потенциала.
155. Потенциометрическое определение рН. Стеклянный электрод.
156. Скорость химической реакции и скорость изменения концентрации реагента. Значение стехиометрии реакции.
157. Кинетическое уравнение реакции, кинетический порядок и константа скорости.
158. Молекулярность, порядок и классификация простых реакций.
159. Кинетическое уравнение и кинетическая кривая реакции первого порядка.
160. Кинетические уравнения и кинетические кривые реакций второго порядка.
161. Кинетические уравнения и кинетические кривые реакций третьего порядка.
162. Период полупревращения реакций первого, второго и третьего порядка. Определение порядка и константы скорости реакции по зависимости периода полупревращения от начальной концентрации.
163. Определение скорости химической реакции в данный момент времени по кинетической кривой.
164. Методы определения порядка реакции.
165. Двусторонние (обратимые) реакции и их кинетические уравнения.
166. Параллельные реакции. Кинетические уравнения параллельных реакций.
167. Последовательные реакции, лимитирующая стадия. Кинетические кривые участников последовательных реакций.
168. Сопряженные реакции.
169. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры, уравнение Аррениуса.
170. Экспериментальное определение энергии активации.
171. Основные положения теории столкновений.
172. Энергия активации, предэкспоненциальный множитель и стерический фактор в теории столкновений.
173. Теория переходного состояния (активированного комплекса).
174. Связь теплового эффекта реакции с энергиями активации прямой и обратной реакции.
175. Какую наименьшую величину энергии активации может иметь эндотермическая реакция?
176. Энергия активации в теории переходного состояния (активированного комплекса).
177. Фотохимические реакции. Первичные и темновые реакции, квантовый выход.
178. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна и условия его применимости.
179. Кинетические закономерности фотохимических реакций (порядок реакции, зависимость скорости от температуры).
180. Общие положения кинетики цепные реакций.
181. Простые и разветвленные цепные реакции, стадии, активные центры, длина цепи.
182. Зарождение, развитие цепи и обрыв цепи простой цепной реакции, гибель активного центра. Порядок простых цепных реакций.
183. Условия стационарного и взрывного протекания разветвленной цепной реакции, вероятность разветвления и вероятность обрыва цепи.
184. Катализ, виды катализа. Активность, специфичность и селективность катализатора. Промоторы и ингибиторы.
185. Механизмы катализа. Влияние на энергию активации, на скорость прямой и обратной реакции, на константу равновесия.
186. Основные положения мультиплетной теории катализа.
187. Роль поверхности катализатора при гетерогенном катализе.
188. Специфичность гомогенного и гетерогенного катализа.
189. Автокаталитические реакции. Их примеры
190. Кинетическое уравнение реакции кислотно-основного катализа.
191. Изобразите и объясните график зависимости логарифма константы скорости от рН на примере кислотно-основного катализа сложных эфиров.
192. Ферментативный катализ, энзим и субстрат. Активные центры энзима.
193. Кинетическое уравнение ферментативного катализа в стационарном режиме.
194. Дипольный момент молекулы. Различие между постоянным и индуцированным дипольными моментами. Единицы измерения.
195. Поляризация атомов, ионов и молекул. Поляризуемость молекул.
196. Молярная поляризация. Уравнения Клаузиуса-Мосотти и Дебая.
197. Зависимость поляризации от температуры и частоты электромагнитного поля. Определение дипольного момента по зависимости рефракции от температуры.
198. Рефракция. Экспериментальное определение. Её связь со строением молекул. Правило аддитивности рефракций.
199. Межмолекулярные взаимодействия (ион-дипольные, диполь-диполь-ные, дисперсионные). Ассоциация полярных молекул в растворе.
200. Водородная связь. Примеры её проявления.
201. Вращательные, колебательные и электронные спектры.
202. Энергия вращательного движения двухатомной молекулы. Спектральное проявление.
203. Изменение вращательного квантового числа двухатомной молекулы при взаимодействии с электромагнитным излучением.
204. Момент инерции и приведённая масса двухатомной молекулы. Спектроскопическое определение.
205. Энергия колебательного движения двухатомной молекулы. Изменение колебательного квантового числа при взаимодействии с излучением.
206. Определение энергии атомизации двухатомных молекул из колебательного спектра.
207. Колебательно-вращательные ИК спектры молекул. Какую информацию можно извлечь из них?
208. Комбинационное рассеяние света.
209. Происхождение и интенсивность линий классического, стоксова и антистоксова рассеяния.
210. Спектры поглощения. Закон Бугера-Ламберта. Коэффициент экстинкции. Оптическая плотность.
211. Закон Бера. Молярный коэффициент поглощения. Определение концентрации растворенного вещества (по закону Бугера-Ламберта-Бера).
Теоретические вопросы
1. Предмет коллоидной химии. Какие вопросы она изучает?
2. Оценить место коллоидной химии в пищевой технологии.
3. Роль дисперсных систем и поверхностных явлений в природе и технике и связь коллоидной химии с защитой окружающей среды.
4. Классификация и названия дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
5. Классификация дисперсных систем по размеру частиц, виду дисперсной фазы и дисперсионной среды.
6. Удельная площадь поверхности. Выражение удельной поверхности частиц правильной формы (шарообразных или цилиндрических) через их геометрические параметры.
7. Коллоидные системы как разновидность дисперсных систем. Их отличие от молекулярно-дисперсных систем и от грубодисперсных.
8. Монодисперсные и полидисперсные системы. Характеристика полидисперсных систем с помощью средних параметров размера.
9. Как охарактеризовать размеры частиц неправильной или неопределённой формы ?
10. Какие величины размеров частиц и удельной площади поверхности характерны для коллоидных систем?
11. Лиофобные и лиофильные системы. Их примеры.
12. Происхождение избытка поверхностной энергии в гетерогенных системах. Связь удельной поверхностной энергии с поверхностным натяжением.
13. Поверхностное натяжением Его выражение через термодинамические функции состояния в однокомпонентной системе.
14. Экспериментальные методы измерения поверхностного натяжения жидкостей.
15. Сформулируйте принцип снижения поверхностной энергии за счет уменьшения площади поверхности раздела фаз. Сформулируйте тот же принцип для уменьшения поверхностного натяжения.
16. Происхождение капиллярного давления. Его связь с законом Лапласа. Опишите опыты, демонстрирующие существование капиллярного давления. Приведите примеры его применения.
17. Адгезия, аутогезия и когезия. Как объяснить явления смачивания и несмачивания с помощью понятий адгезии и когезии ?
18. Равновесная работы адгезии и её связь с избыточной поверхностной энергией.
19. Краевой угол смачивания и его экспериментальное определение.
20. Адгезия жидкости и смачивание. Гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) поверхности.
21. Связь краевого угла смачивания с поверхностным натяжением на границах раздела фаз жидкость/твердая поверхность, жидкость/воздух и воздух/твердая поверхность. Как объясняется эта связь с помощью механического или термодинамического равновесий.
22. Зависимость давления пара от кривизны поверхности жидкости..
23. Объяснение капиллярной конденсации с помощью уравнения Кельвина.
24. Адсорбция и её движущие силы. Объяснение с точки зрения межмолекулярных сил.
25. Изменение поверхностного натяжения при адсорбции.
26. Изотерма адсорбции Гиббса и её анализ. Примеры разного влияния концентрации растворов на изотерму адсорбции Гиббса.
27. Теплота адсорбции. Дифференциальная и интегральная теплоты адсорбции и их зависимость от количества адсорбированного газа.
28. Мономолекулярная и полимолекулярная адсорбции. Графическое изображение различных изотерм адсорбции.
29. Физическая адсорбция и хемосорбция. Примеры этих видов адсорбции.
30. Классификация пористых адсорбентов. Отличие адсорбции в микропорах от адсорбции на плоской поверхности.
31. Какие вещества называются поверхностно-активными? Как связана поверхностная активность с химическим строением молекул? Приведите примеры.
32. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации поверхностно-активного вещества. Анализ уравнения Шишковского.
33. Правило Траубе. Его интерпретация и иллюстрирующие примеры.
34. Влияние длины углеводородной цепи на адсорбцию ПАВ. Особенности этого влияния при адсорбции на границе жидкость/газ и жидкость/жидкость.
35. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра и теория Поляни.
36. Как перейти от уравнения Шишковского к уравнению Лэнгмюра с помощью уравнения Гиббса? Какие параметры этих уравнений связаны между собой ?
37. Основные положения теории Лэнгмюра. Экспериментальное определение коэффициентов уравнения Лэнгмюра.
38. Связь предельной адсорбции с площадью поверхности адсорбента.
39. Особенности строения молекул ПАВ. Их ориентация в адсорбционном слое на границах раздела фаз.
40. Уравнения Генри, Лэнгмюра и Фрёйндлиха для адсорбции газов на твёрдых поверхностях.
41. Влияние природы растворителя и природы поверхности адсорбента на адсорбцию из раствора.
42. Почему гидрофобные вещества (уголь, графит) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества (ПАВ) из водных растворов, а гидрофильные вещества (силикагель) – из углеводородных растворов?
43. Иониты. Их практическое применение. Примеры ионитов.
44. Структура матрицы катионитов и анионитов.
45. Гидрофильные и гидрофобные поверхности. Гидрофилизация поверхностей.
46. Молекулярно-кинетические явления и их проявление в коллоидных системах.
47. Броуновское движение и его количественные характеристики.
48. Опишите явление диффузии и приведите её примеры.
49. Что является движущей силой диффузии? Изложите и прокомментируйте 1-ый закон Фика.
50. Что понимается под устойчивостью дисперсных систем и чем отличается седиментационная (кинетическая) устойчивость от агрегативной устойчивости ? Приведите примеры устойчивости и неустойчивости применительно к различным областям пищевой технологии.
51. Скорость седиментации в поле тяжести и в центрифуге. Зависимость от свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды.
52. Определение размеров частиц суспензий по скорости их седиментации в поле тяжести. Границы применимости этого метода.
53. Равновесие седиментации в поле гравитационных сил и в поле центробежных сил.
54. Опишите явление осмоса. Что служит движущей силой осмоса и от чего зависит осмотическое давление ?
55. Какие явления наблюдаются при прохождении света через дисперсную систему? Что называется опалесценцией ?
56. Напишите уравнение Рэлея и проанализируйте его. Как с его помощью объяснить голубую окраску неба ?
57. Для каких величин размеров частиц и для каких концентраций золей справедливо уравнение Рэлея?
58. Причины возникновения электрического заряда на поверхности раздела фаз твердое тело/раствор.
59. Строение двойного электрического слоя и распределение электрического потенциала в теориях Гельмгольца и Гуи-Чапмена.
60. Противоионы и потенциалопределяющие ионы. Влияние их концентрации на распределение электрического потенциала в ДЭС.
61. Строение двойного электрического слоя в теориях Гуи-Чапмена и Штерна. Влияние ионной силы и специфической адсорбции на ДЭС.
62. Опишите явление электрофореза. Приведите количественные характеристики этого явления. В каких случаях электрофорез отсутствует?
63. Дзета-потенциал в теории ДЭС и его зависимость от концентрации противоионов.
64. Электрофоретическая подвижность и её связь с дзета-потенциалом.
65. Электроосмос.
66. Опишите явления потенциала седиментации и потенциала течения.
67. Что означает термин "агрегативная устойчивость"? Как связана агрегативная устойчивость с дзета-потенциалом ?
68. Что называется коагуляцией и флокуляцией? Что может вызывать эти процессы? Какие способы защиты от коагуляции известны ?
69. Основные положения теории ДЛФО. Зависимость энергии взаимодействия заряженных поверхностей от расстояния между ними.
70. Влияние потенциалопределяющих ионов и противоионов на энергию взаимодействия заряженных поверхностей.
71. Порог коагуляции. Его зависимость от заряда противоионов в теории ДЛФО.
72. Структурно-механический (стерический) фактор устойчивости лиофобных систем. Примеры механической защиты дисперсных систем в пищевых продуктах.
73. Расклинивающие давление.
74. В чем заключается принцип коллоидной защиты ? Приведите примеры коллоидной защиты.
75. Кинетическая теория коагуляции Смолуховского.
76. Время половинной коагуляции и константа скорости в теории Смолуховского.
77. Быстрая и медленная коагуляция. Их объяснение в теории ДЛФО.
78. Диспергационные методы получения дисперсных систем. Работа диспергирования и степень диспергирования.
79. Адсорбционное понижение прочности. Применение ПАВ для снижения прочности (эффект Ребиндера).
80. Конденсационные методы получения дисперсных систем. Роль степени пересыщения.
81. Получение монодисперсных и полидисперсных систем конденсационными методами. Роль степени пересыщения и скорости конденсации.
82. Какие методы очистки и концентрирования золей известны?
83. Что такое диализ и что такое электродиализ? Опишите принципиальные схемы этих процессов. Приведите примеры применения.
84. Ультрафильтрация. Конструкция и действие ультрафильтров.
85. Способы очистка воды и воздуха от дисперсных частиц. Значение этих способов для охраны окружающей среды.
86. Опишите явление гелеобразования. Синерезис и его движущие силы.
87. В чем отличие суспензии от пасты ? Приведите примеры пищевых паст.
88. Пены. Их структура и строение элементарной ячейки.
89. Механизм разрушения пен. Как ускорить разрушение пены ?
90. Чем вызвано избыточное давление внутри пузырьков пен? Какие факторы определяют устойчивость пен?
91. Что называется кратностью пены? От чего зависит кратность пен.
92. Стабилизаторы пен. Механизм их действия.
93. Способы получения пен и применение их в пищевой промышленности.
94. Флотация. Принципы, особенности и применение флотации.
95. Охарактеризуйте аэрозоли как дисперсные системы типа т/г и ж/г. Что такое дым, пыль, туман, смог, аэрозольная пена?
96. Как образуются аэрозоли? Приведите примеры образования аэрозолей на предприятиях пищевой промышленности. Что называется предельно-допустимой концентрацией аэрозоля.
97. Устойчивость аэрозолей.
98. Перемещение аэрозолей в воздушном потоке и осаждение аэрозолей на препятствиях. Пневмотранспортом.
99. Укажите причины электризации и взрывоопасности аэрозолей на примере мучной и сахарной пыли.
100. Очистка аэрозолей в циклонах и тканевых фильтрах.
101. Как перевести порошок в аэрозольное состояние? Что такое псевдоожижение и где оно осуществляется?
102. Как классифицируются эмульсии в зависимости от концентрации дисперсной фазы. Как определяется концентрация дисперсной фазы эмульсии?
103. Что такое прямые и обратные эмульсии? Как осуществляется обращение фаз эмульсии? Как определить тип эмульсии экспериментально ?
104. Связь устойчивости эмульсий с величиной межфазного натяжения.
105. Использование эмульсий в пищевой и парфюмерной промышленности.
106. ГЛБ и его применение при выборе ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий.
107. Какие факторы агрегативной устойчивости характерны для эмульсии? Что называется коалесценцией и гомогенизацией ?
108. В чем заключается принцип подбора и механизм действия порошков для стабилизации эмульсий ?
109. Классификация дифильных (амфифильных) ПАВ. Примеры синтетических и природных ПАВ.
110. Какие вещества и при каких условиях способны образовывать мицеллы в водном растворе ?
111. Гидрофобные взаимодействия и мицеллообразование.
112. Критическая концентрация мицеллообразования и факторы, влияющие на неё. Методы экспериментального определения ККМ.
113. Опишите образование мицелл как разделение фаз в пересыщенном растворе. Как объясняется существование ККМ в этой теории.
114. Опишите образование мицелл как равновесие ассоциации молекул в истинном растворе. Как объясняется существование ККМ в этой теории.
115. Механизм солюбилизации.
116. Моющие средства и моющее действие. Объяснение моющего действия мыла.
117. Роль коллоидных ПАВ в пищевой технологии.
118. Строение мицелл. Влияние мицеллообразования на пенообразующие и суспендирующие свойства коллоидных растворов ПАВ.
119. Изобразите схемы строения различных мицелл. От чего зависит их размер и форма.
120. Микроэмульсии. Роль энтропийного фактора в их образовании.
121. Высокомолекулярные соединения (ВМС) и их классификация. Примеры разных ВМС.
122. Химическая природа и строение макромолекул.
123. Конформации полимеров. Гибкость и жесткость полимерных цепей. Нативные конформации белков, денатурация.
124. Особенности растворов ВМС как лиофильных систем. По каким признакам растворы ВМС относятся к коллоидным системам?
125. Броуновское движение и диффузия полимеров в растворе.
126. Способы выражения молярной массы полидисперсных полимеров. Экспериментальные методы определения средних молярных масс.
127. Определение молярной массы ВМС методом измерения осмотического давления.
128. Применение рассеяния света для определения молярной массы полимеров в растворе.
129. Зависимость вязкости суспензии сферических частиц от концентрации.
130. Зависимость вязкости растворов полимеров от концентрации и конформации макромолекул.
131. Относительная, удельная, приведенная и характеристическая вязкость. Определение молярной массы полимера в растворе методом вискозиметрии.
132. Набухание полимеров в растворителях. Ограниченное и неограниченное набухание.
133. Кинетика набухания полимеров.
134. Термодинамика набухания полимеров.
135. Что называется контракцией и синерезисом ? Приведите примеры использования синерезиса в пищевой технологии.
136. Охарактеризуйте свойства белков как полиэлектролитов.
137. Почему и как может изменяться конформация белка и вязкость растворов белка при изменении рН среды?
138. Зависимость строения двойного электрического слоя полиэлектролитов от рН раствора. Электрофорез белков.
139. Изоэлектрическая и изоионная точки белка в растворе.
140. Высаливание полиэлектролитов. Зависимость от рН.
141. Мембранное равновесие Доннана.
Задачи
Тема : основные законы термодинамики
1-5. Для вещества, указанного ниже при соответствующем номере задачи, вычислить стандартную энтальпию образования при 298 К (fН°298), зная его стандартную энтальпию сгорания (CН°), а так же вычислить стандартную энтальпию образования при 398 К, используя полученную величину fН°298 и изобарные теплоёмкости СР (смотри CН° в таблице 6.3 и СР в таблицах 6.3 и 6.4 приложения 6). Продукты сгорания CO2 (г), H2O (ж), N2 (г).
1. анилин С6Н7N (ж); 2. мочевина CH4ON2 (т); 3. ацетилен C2H2 (г); 4. нафталин C10H8 (т); 5. метан СН4 (г)
6-9. С помощью стандартных энтальпий образования и изобарных теплоёмкостей в табл. 6.4 (приложение 6) вычислить стандартную энтальпию при 298 К и 398 К реакции, указанной в таблице ниже. Определить так же, насколько отличается стандартная внутренняя энергия U° этой реакции от Н°.
|
Задача |
Реакция |
|
6 |
2Н2 (г) + СО (г) = CН3ОН (г) |
|
7 |
2СO2 (г) = 2СO (г) + O2 (г) |
|
8 |
С2Н6 (г) = С2Н4 (г) + Н2 (г) |
|
9 |
C(т) + H2O (г) = CO (г) + H2 (г) |
10. С помощью стандартных теплот сгорания (табл. 6.3 приложение 6) вычислить тепловой эффект при 298 К реакции разложения глюкозы C6H12O6 (т) = 2C2H5OH (ж) + 2CO2 (г) при постоянном давлении (H) и постоянном объёме (U).
11. Не прибегая к справочным данным, вычислить разницу между энтальпией H и внутренней энергией U реакции гидрогенизации СН3СНО (т) + Н2 (г) = С2Н5OН (ж) при 298 К. Сделайте аналогичное вычисление для реакции СН3СНО (т) + Н2 (г) = С2Н5OН (г) при 400 К.
12. Определить энтальпию реакции CH4 (г) + Cl2 (г) = CH3Cl (г) + HCl (г), зная энтальпии следующих реакций :
CH3Cl (г) + 3/2O2 (г) = CO2 (г) + H2O(ж) + HCl (г) H° = – 687.0 кДж/моль
H2 (г) + 1/2O2 (г) = H2O (ж) H° = – 286 кДж/моль
1/2H2 (г) + 1/2Cl2 (г) = HCl (г) H° = – 92.5 кДж/моль
СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж) H° = 890.8 кДж/моль
13. Определить энтальпию реакции Fe (т) + Cl2 (г) = FeCl2 (т), зная энтальпии следующих реакций :
Fe (т) + 2HCl (aq) = FeCl2(aq) + H2 (г) H° = – 88.0 кДж/моль
FeCl2 (т) = FeCl2 (aq) H° = – 81.7 кДж/моль
HCl (г) = HCl (aq) H° = – 73.3 кДж/моль
H2 (г) + Cl2 (г) = 2HCl (г) H° = – 184.4 кДж/моль
14. Стандартная энтальпия образования NH3 (г) при 298 К равна 45.94 кДж/моль. Вычислить стандартную энтальпию образования NH3 (г) при 598 К, зная следующие данные о теплоёмкостях (Дж моль–1 К–1):
NH3 (г): CP = 26.14 + 33.0·10–3T – 3.043·10–6T2
N2 (г): CP = 26.98 + 5.91·10–3T – 0.338·10–6T2
H2 (г): CP = 29.07 – 0.836·10–3T + 2.011·10–6T2
15. На основании средних энтальпий связей (таблица 6.5 приложения 6) оцените энтальпию изомеризации этилового спирта в диметиловый эфир СН3СН2OН (г) = СН3ОСН3 (г).
16. Вычислить энтальпию реакции С2Н4 (г) + Н2O (г) = С2Н5ОН (г) двумя способами : 1) с помощью энтальпий связей (табл. 6.5 приложение 6) и 2) стандартных энтальпий образования (табл. 6.4 приложение 6). На сколько результаты вычислений различаются ?
17-24. С помощью стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий при 25 °С (табл. 6.4, приложение 6) вычислить стандартные величины энтальпии, внутренней энергии, энергии Гиббса и энергии Гельмгольца реакции, указанной в таблице ниже, при той же температуре. Определить, в каком направлении пойдёт реакция, в прямом или обратном.
|
Задача |
Реакция |
Задача |
Реакция |
|
17 |
2Н2 (г) + СО (г) = СН3ОН (г) |
21 |
4НСl (г) + O2 (г) = 2Н2О (ж) + 2Сl2 (г) |
|
18 |
SO2 (г) + Cl2 (г) = SO2Cl2 (г) |
22 |
CO2 (г) + 4H2 (г) = CH4 (г) + 2H2O (г) |
|
19 |
C2H6 (г) = С2Н4 (г) + Н2 (г) |
23 |
CH4 (г) + CO2 (г) = 2CO (г) + 2H2 (г) |
|
20 |
2SO2 (г) + O2 (г) = 2SO3 (г) |
24 |
CO (г) + 3H2 (г) = CH4 (г) + H2O (г) |
25-28. Зная стандартные энергии Гиббса образования веществ при 25 °С (табл. 6.6, приложение 6) вычислить энергию Гиббса и энергию Гельмгольца реакции, указанной в следующей таблице. Определить, в каком направлении пойдёт реакция, в прямом или обратном.
|
Задача |
Реакция |
|
25 |
2НСl(г) = Н2 (г) + Сl2 (г) |
|
26 |
2СO2 (г) = 2СО (г) + O2 (г) |
|
27 |
MgCO3 (т) = MgO (т) + CO2 (г) |
|
28 |
Fе3O4 (т) + 4Н2(г) = ЗFе(т) + 4Н2O (г) |
29. Вычислить энтропию смешения при постоянной температуре 1 моля газа О2 и 2 молей газа N2 , находящихся в отдельных сосудах, первоначально разделённых перегородкой. Объём сосуда с О2 1 л, объём сосуда с N2 2 л.
30. Вычислить изменение энтропии при нагревании 5.29 г азота N2 от 0 до 120 °С при постоянном объёме, рассматривая азот как идеальный газ с теплоёмкостью СV = 7R/2.
31. Вычислить энтропию испарения 0.811 молей муравьиной кислоты, если её температура кипения 100.7 °С, а теплота испарения 46.1 кДж/моль.
32. Определить изменение энтальпии, внутренней энергии и энтропии при переходе 1.00 кг жидкой воды, взятой при p1 = 1.0133105 Па и T1 = 298 К, в пар при p2 = 0.3123105 Па и нормальной температуре кипения 373 К, зная среднюю изобарную теплоёмкость жидкой воды 75.4 Дж/(мольК) и теплоту испарения 40.67 кДж/моль при 373 К. Примите, что пар имеет свойства идеального газа.
33. 20.6 кг азота N2 и 32.0 кг кислорода О2 в газообразном состоянии находятся первоначально в двух отдельных сосудах с равными объёмами. Найти энтропию изотермического смешения этих газов при соединении сосудов.
101-104. Константа равновесия KC реакции Н2 (г) + I2 (г) = 2НI (г) при 693 К равна 50. Будет ли происходить прямая реакция (образование иодида водорода) или обратная (разложение иодида водорода), если исходные концентрации партнеров реакции равны величинам, указанным в следующей таблице ?
|
Задача № |
[H2], моль/л |
[I2], моль/л |
[HI], моль/л |
|
101 |
2 |
5 |
10 |
|
102 |
3/2 |
¼ |
5 |
|
103 |
1 |
2 |
10 |
|
104 |
½ |
3/2 |
5 |
105. Стандартная энергия Гиббса реакции СО (г) + Н2О (г) = СО2 (г) + Н2 (г) равна –25.5 кДж/моль при 373 К. Вычислить константу равновесия этой реакции, а так же обратной реакции СО2 (г) + Н2 (г) = СО (г) + Н2О (г).
106. Вычислить энергию Гиббса реакции 2Fe (т) + O2 (г) = 2FeO (т) при 1000 К и начальном давлении кислорода 0.200 атм, если известна константа равновесия этой реакции 2.45×1020 атм–1 при этой температуре.
107-110. Определить константы равновесия КР и КС при 300 К для реакции, указанной в таблице ниже, зная равновесное общее давление газообразных партнеров А, В, и Z 8.0×104 Па и равновесное количество продукта Z, указанное в таблице (nZ). Начальные количества молей реагентов А и В равны соответствующим стехиометрическим коэффициентам, начальное количество продукта Z равно 0.
|
Задача № |
Реакция |
nZ, моль |
|
107 |
2A+1/2B = 2Z |
0.50 |
|
108 |
А + В = 1/2Z |
0.45 |
|
109 |
3A + 1/2B = Z |
0.20 |
|
110 |
2А + 3В = 2Z |
0.10 |
111. Зависимость константы равновесия N2O4 (г) 2NO2 (г) от температуры выражается уравнением lgK = a/T + blgT + cT + d с коэффициентами а = –2692 К, b = 1.750, c = –4.83×10–3 K–1, d = 1.943. Вычислить константу равновесия и энтальпию этой реакции при 400 К.
112. Степень диссоциации SO2Cl2(г) SO2(г) + Cl2(г) равна 0.2342 при 30 °С и давлении партнеров реакции 0.50 атм. Вычислить константу равновесия КР.
113. Вычислить стандартную энергию Гиббса реакции N2O3 (г) NO2 (г) + NO (г) при 25 °С, если известно, что при этой температуре и общем давлении партнеров реакции 1 атм равновесная степень диссоциации равна 0.30.
114. Константа равновесия Н2 (г) + I2 (г) 2HI (г) равна 50.0 при 448 °С и 66.9 при 350 °С. Вычислить энтальпию этой реакции.
115. Для равновесия FeO (т) + CO (г) Fe (т) + CO2 (г) известна константа КР 0.900 при 600 °С и 0.396 при 1000 °С. Вычислить G° , Н° и S° при 600 °С, а так же мольную долю СО2 в газовой фазе при 600 °С.
116. Вычислить константу КС равновесия 2А (г) 2Z (г) + Y (г) если известно, что при введении в реактор объёмом 5 дм3 вещества А в количестве 4 моля остаётся 1 моль А в равновесии с Z и Y.
117. Ионное произведение воды KW = [H+][OH–] равно 1.00×10–14 моль2 дм–6 при 25.0 °С и 1.45×10–14 моль2 дм–6 при 30.0 °С. Вычислить Н° и S° диссоциации Н2О = Н+ + ОН–, а так же KW при физиологической температуре 37 °С.
118. Стандартная энергия Гиббса образования озона при 400 К равна 163.2 кДж моль–1. Вычислить константу равновесия 2О3 (г) 3О2 (г) при этой температуре.
119. Определить теплоту испарения жидкого хлороформа СHCl3 графическим методом по зависимости давления его пара от температуры :
|
, °С |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
р, Па |
21465 |
33065 |
49198 |
71309 |
100663 |
120. При нормальном давлении висмут Bi плавится при 271.4 °С. Плотность твёрдого висмута равна 9.80 г/см3, а жидкого 10.27 г/см3. Вычислить температуру (°С) плавления висмута при давлении 21.72×105 Па, зная теплоту плавления 11.0 кДж/моль.
121. На сколько изменится температура плавления бензола С6Н6 при увеличении давления до 11.44×105 Па, если при нормальном давлении она равна 5.53 °С, теплота плавления 126.0 кДж/кг, разность удельных объёмов жидкого и твёрдого бензола 1.301×10–2 см3/г ?
122. Превращение ромбической формы NH4NО3 в ромбоэдрическую при 32.2 °С сопровождается поглощением 21.2 кДж/кг. Плотность при этом уменьшается от 1.725 до 1.66 г/см3. Вычислить производную dТ/dp (в К/Па) для этого превращения.
123. Как известно, температура кипения воды при нормальном давлении равна 100 °С. Вычислить температуру (°С) кипения воды при давлении, в 2 раза большем нормального, приняв постоянную теплоту испарения 40.4 кДж/моль.
124. Температура плавления I2 равна 113.5 °C. Увеличение давления пара при увеличении температуры на 1 К равно 580 Па. Рассчитайте теплоту сублимации йода при температуре плавления, если давление насыщенного пара I2 при этой температуре равно 11.85 кПа.
125. Давление пара метилового спирта при 20 °С равно 11.8 кПа, а при 40 °С 32.5 кПа. Определить молярную теплоту испарения.
126. Твёрдый СО2 (сухой лёд) имеет равновесное давление пара 1.0 атм при –72.2 °С и 2.0 атм при –69.1 °С. Вычислить теплоту сублимации.
127. При 9.3 °С давление насыщенного пара над жидким бромом равно 100 мм рт. ст. Теплота испарения 30910 Дж/моль. Вычислить температуру кипения при нормальном давлении (760 мм рт. ст).
128. В Денвере (высокогорный город в штате Колорадо) обычное (среднее) барометрическое давление составляет 82.7 кПа, в отличие от нормального давления 101.325 кПа. Вычислить температуру, при которой вода кипит в этом городе, зная теплоту испарения 40.67 кДж/моль при 100 °С .
129. Дана следующая температурная зависимость давления пара в равновесии с жидким аммиаком:
|
, °С |
4.7 |
25.7 |
50.1 |
78.9 |
|
р, атм |
5 |
10 |
20 |
40 |
Определить теплоту испарения и температуру кипения графическим методом.
130. Вычислить температуру и давление пара а тройной точке йода I2 по следующим данным : температура кипения при нормальном давлении 183.0 °С, давление пара жидкого I2 13.33 кПа при 116.5 °С, теплота плавления 15.65 кДж/моль, давление пара над твёрдым I2 0.1333 кПа при 38.7 °С.
131. При нормальном давлении лёд Н2О плавится при 273.15 К, плотность льда 0.92 г/см3, плотность жидкости 1.00 г/см3, теплота плавления 6.009 кДж/моль. Какова температура плавления льда при давлении в 50 раз большем нормального (то есть 50 атм) ?
132. Давление пара над твёрдым бензолом С6Н6 равно 299 Па при –30.0 °С и 3270 Па при 0 °С. Давление пара над жидким С6Н6 равно 6170 Па при 10.0 °С и 15800 Па при 30.0 °С. Вычислить теплоту сублимации, теплоту испарения, теплоту плавления и температуру тройной точки бензола.
133. Пропиловый спирт показывает следующую зависимость давления насыщенного пара от температуры:
|
, °С |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
р, кПа |
6.69 |
19.6 |
50.1 |
112.3 |
Определить теплоту испарения и температуру кипения графическим методом.
134. Давление насыщенного пара фторида урана UF6 описывается уравнением lnp = 29.411 – 5893.5/Т над твёрдой фазой и lnp = 22.254 – 3479.9/Т над жидкой фазой (р в паскалях, Т в кельвинах). Вычислить температуру и давление в тройной точке.
135. Теплоты испарения и плавления воды при 0 °С равны 2490 Дж/г и 333.5 Дж/г, соответственно. Давление пара при той же температуре равно 611 Па. Вычислить давление пара при –15 °С, предполагая что указанные теплоты остаются неизменными при –15 °С.
201. При 35 °С давление пара чистого ацетона C3H6O равно 45.9 кПа, давление пара чистого хлороформа СHCl3 39.08 кПа. Парциальное давление паров этих компонентов над раствором C3H6O–СHCl3 с мольной долей СHCl3 0.36 равно соответственно 26.77 и 9.64 кПа. Вычислить коэффициенты активностей компонентов в растворе.
202. Давление пара чистой воды при 40 °С равно 7.3759 кПа. Вычислить давление пара Н2О в равновесии с раствором, содержащем 110 г глицерина С3H8O3 и 401 г H2O, в предположении идеальности раствора.
203. Каким должно быть содержание глицерина С3Н8О3 в водном растворе, чтобы давление пара Н2О было на 2 % ниже давления пара чистой воды при той же температуре ?
204. Вычислить давление пара Н2О при 100 °С в равновесии с водным раствором, содержащем 5.00 вес % сахарозы C12H22О11. Вычислить так же содержание глицерина С3Н8О3 в растворе С3Н8О3-Н2О, имеющем то же давление пара Н2О при той же температуре.
205. Раствор, приготовленный из 0.524 г сахарозы C12H22О11 и 75 г воды, замерзает при температуре, которая на 0.038 К ниже температуры замерзания воды. Определить криоскопическую постоянную воды.
206. Сколько грамм олова требуется растворить в 50.0 г ртути, чтобы давление паров Hg снизилось от 94637 до 93275 Па?
207. Равновесное давление пара Н2О над раствором, содержащим 13.0 г нелетучего вещества и 100 г воды, равно 3.65 кПа. Рассчитайте молярную массу растворённого вещества, полагая раствор идеальным. Давление насыщенного пара чистой воды при данной температуре равно 3.74 кПа.
208. В 1000 г воды растворено 68.4 г сахарозы C12H22О11. Плотность раствора при 20 °С равна 1.024 г/см3. Давление насыщенного пара чистой воды равно 2.31 кПа при 20 °С. Определить: а) давление насыщенного пара Н2О над раствором; б) осмотическое давление раствора.
209. Рассчитайте эбулиоскопическую константу воды (температура кипения 100 °С), если удельная теплота испарения равна 2258.10 кДж/кг.
210-213. В следующей таблице приведены величины давления насыщенного пара воды (pw) и органических веществ (p) при нормальном общем давлении и температуре °С, указанной в таблице. Эти органические вещества практически не смешиваются с водой в жидкой фазе. Вычислить для своего номера задачи массу органического вещества, которая перегоняется с 1 кг водяного пара при указанной температуре.
|
задача |
°С |
pw , кПа |
вещество |
p , кПа |
|
210 |
99.0 |
97.33 |
нитробензол C6H5NO2 |
3.59 |
|
211 |
95.25 |
85.197 |
бромбензол C6H5Br |
16.132 |
|
212 |
95.0 |
84.50 |
нафталин C10H8 |
2.06 |
|
213 |
99.0 |
97.73 |
камфара C10H16O |
3.6 |
214. При 25 °С давление насыщенного пара тетрахлорида углерода ССl4 равно 19.066 кПа, а хлороформа СНСl3 26.53 кПа. Жидкие смеси этих веществ имеют свойства, близкие к идеальным. Вычислить общее давление паров ССl4 и СНСl3 и мольную долю ССl4 в газовой фазе над раствором, содержащим 1 моль ССl4 и 3 моля СНСl3.
215. Этанол и метанол образуют почти идеальные растворы. При 20 °С давление пара чистого этанола равно 5.933 кПа, а чистого метанола 11.826 кПа. Рассчитайте: а) мольные доли метанола и этанола в растворе, содержащем по 100 г каждого компонента; б) парциальные давления компонентов и общее давление пара над этим раствором; в) мольную долю метанола в газовой фазе.
216. Температура плавления фенола равна 40.8 °С. Раствор, содержащий 0.172 г ацетанилида C8H9ON и 12.54 г фенола, замерзает при 39.8 °С. Вычислить молярную теплоту плавления фенола.
217. При температуре 27 °С осмотическое давление раствора сахара в воде равно 1.064105 Па. Определить осмотическое давление этого раствора при 0 °С. (Пренебрегите влиянием температуры на плотность раствора)
218. При 25 °С давление пара воды равно 3.1672 кПа. Чему равно давление пара воды над раствором, содержащем 10.0 г мочевины (NH2)2CO и 200 г H2O.
219. Водный раствор этилового спирта, содержащий 8.74 г спирта на 1000 г H2O, замерзает при –0.354 °С. Определить молярную массу спирта в этом растворе, приняв его идеальным. Криоскопическая постоянная воды равна 1.86 К кг моль–1.
220. Раствор, содержащий 1.632 г трихлоруксусной кислоты СCl3COOH и 100 г бензола С6Н6, отвердевает при температуре, которая на 0.350 K ниже температуры замерзания чистого С6Н6. Определить молярную массу растворённого вещества и сравните её с молярной массой СCl3COOH. Сделайте вывод, имеет ли место диссоциация или ассоциация СCl3COOH в бензоле? Криоскопическая постоянная С6Н6 равна 5.12 К кг моль–1.
221. Сколько грамм сахарозы C12H22О11 должно быть растворено в 90 г воды, чтобы получился раствор, относительная равновесная влажность воздуха над которым составляет 95 % ? Примите свойства раствора идеальными.
222. Два грамма бензойной кислоты С6Н5СООН, растворённых в 25.0 г бензола, приводят к понижению температуры замерзания на 1.62 К. Зная криоскопическую постоянную бензола 4.90 К кг/моль, вычислить молярную массу бензойной кислоты в растворе. Сравните её с молярной массой, вычисленной из формулы С6Н5СООН.
223. Двухатомный спирт этиленгликоль, С2Н4(ОН)2, в смеси с водой используется повсеместно как автомобильный антифриз. Вычислить температуру замерзания (°С) растворов, содержащих 10, 20, 30, 40, 50 и 60 вес. % С2Н4(ОН)2, исходя из теплоты плавления Н2О (льда) 6009.5 Дж/моль и в предположении идеальности растворов. По результатам вычислений начертите график зависимости температуры замерзания от содержания С2Н4(ОН)2. (Примечание: коммерческие антифризы на основе С2Н4(ОН)2 содержат дополнительные добавки, из-за чего их температура замерзания несколько ниже, чем в чистых смесях С2Н4(ОН)2-Н2О)
224. При растворении 3.00 г некоторого вещества в 100 г тетрахлорида углерода CCl4 температура кипения повышается на 0.60 К. Вычислить понижение температуры замерзания, молярную массу растворённого вещества, относительное снижение давления насыщенного пара CCl4 (ро – р)/ро и осмотическое давление раствора при 25 °С, если для растворителя известна криоскопическая постоянная 31.8 К·кг/моль и эбулиоскопическая постоянная 5.03 К·кг/моль. Примите раствор идеальным и его плотность при 25 °С равной плотности чистого CCl4 1.59 г/см3.
225. Вычислить осмотическое давление водного раствора, содержащего 6.02 г мочевины (NH2)2CO в 1.00 л, при 27 °С.
226. В стеклянной цилиндрической трубке с площадью поперечного сечения 1.00 см2 один конец закрыт полупроницаемой мембраной. В трубку поместили навеску 1.14 г глюкозы С6Н12О6 (мол. масса 180.16 г/моль) и погрузили её вертикально в воду при 25 °С закрытым концом так, что вода имеет возможность проникать через мембрану и растворять глюкозу, но глюкоза не может переходить за пределы трубки. Чему равна высота столба раствора в трубке после достижения равновесия ? (Примите глубину погружения трубки в воду пренебрежимо малой и плотность раствора в трубке равной 1.00 г/см3). Чему равно осмотическое давление раствора и его концентрация в единицах г/л ?
301. Молярная электрическая проводимость водного раствора уксусной кислоты при 25 °С равна 4.815×10–3 Смм2/моль при концентрации 1.02 ммоль/л и 39.06×10–3 Смм2/моль при бесконечном разбавлении. Вычислить константу кислотной диссоциации и степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации.
302. Вычислить молярную электрическую проводимость раствора 4.41×10–2 моль/л СН3СООН ион 25 °С, если известно, что его проводимость при бесконечном разбавлении равна 3.91×10–2 Смм2/моль, константа кислотной диссоциации СН3СООН равна 1.8×10–5. Коэффициенты активности примите равными 1.
303. Вычислить ионную силу раствора, содержащего 1 ммоль H2SO4 и 2 ммоль MgSO4 на 1000 г воды.
304. Вычислить средние ионные коэффициенты активности хлорида натрия в растворах 0.01 и 0.001 моль/л NaCl при 25 °С и сравните их с опытными : ± (0.01 моль/л NaCl) = 0.909; ± (0.001 моль/л NaCl) = 0.967. Примите произведение Bå в уравнении Дебая Хюккеля равным 1 (л/моль)1/2.
305. При бесконечном разбавлении молярная электрическая проводимость пикрата калия (тринитрофенолят калия; 1-1 электролит) при 25 °С равна 10.39710–3 Смм2моль–1, проводимость К+ 7.35810–3 Смм2моль–1. Вычислить молярную проводимость пикрат-иона, его подвижность и число переноса.
306. Водный раствор LiX (где Х – анион) с концентрацией 0.100 моль/л имеет удельную электрическую проводимость 0.895 Смм–1. Молярная электрическая проводимость Li+ равна 3.9510–3 Смм2моль–1. Вычислить молярную проводимость раствора и молярную электрическую проводимость иона X–.
307. Вычислить степень диссоциации уксусной кислоты в растворе 6.7110–4 моль/л СН3СООН, а так же рН раствора. Константа кислотной диссоциации СН3СООН равна 1.7510–5.
308. В растворе NH4Cl число переноса хлорид иона равно 0.491. Определить подвижность и предельную проводимость катиона, если предельная проводимость хлорида аммония равна 14.910–3 Смм2моль–1.
309. Вычислить произведение растворимости Аg2СrО4, если его растворимость в воде равна 1.0410–4 моль/л при 25 °С. Равновесие растворимости хромата серебра: Ag2CrO4 (т) 2Ag+ (aq) + СrО42– (aq).
310. Раствор KCl имеет удельную электрическую проводимость 0.14088 См/м. Электрическое сопротивление кондуктометрической ячейки, наполненной этим раствором, равно 4.2156 Ом. Чему равна константа ячейки ? Чему равна удельная проводимость раствора НСl, имеющего сопротивление 1.0326 Ом в этой ячейке ?
311. Электрическая подвижность иона NH4+ равна 7.623×10–8 м2/(В·с). Вычислить 1) молярную проводимость иона, 2) скорость движения иона в кондуктометрической ячейке с разностью потенциалов электродов 15.0 В и расстоянием между ними 25.0 см, 3) число переноса иона аммония в растворе ацетата аммония NH4C2H3O2, если подвижность ацетат иона равна 4.239×10–8 м2/(В·с).
312. Вычислить подвижность и скорость движения катиона лития в растворе LiCl, если известно, что его число переноса равно 0.336, разность потенциалов электродов 6.0 В и расстояние между ними 4.00 см. Предельная молярная проводимость LiCl равна 1.1503×10–2 Смм2моль–1.
313. При 18 °С молярная проводимость KNO3 в водном растворе зависит от концентрации следующим образом:
|
С, ммоль/л |
0.20 |
0.50 |
1.00 |
2.00 |
5.00 |
|
×104, Смм2моль–1 |
125.2 |
124.5 |
123.7 |
122.6 |
120.5 |
Определить предельную молярную проводимость KNO3 графическим методом.
314. Определить предельную молярную проводимость HCl по следующим данным о зависимости проводимости растворов HCl от концентрации:
|
С, ммоль/л |
2.8408 |
8.1181 |
17.743 |
31.863 |
|
×104, Смм2моль–1 |
425.13 |
424.67 |
424.07 |
423.55 |
315. При 25 °С электролиты C6H5COONa (бензоат натрия), HCl и NaCl имеют следующие предельные молярные проводимости (Смм2моль–1): 0.008248, 0.042616 и 0.012645, соответственно. Вычислить на этом основании предельную молярную проводимость бензойной кислоты (C6H5COOН).
316. Удельная электрическая проводимость насыщенного раствора BaSO4 равна 3.48×10–4 См/м, а растворителя (воды) 0.50×10–4 См/м. Вычислить произведение растворимости этой соли, приняв молярную проводимость BaSO4 в насыщенном растворе равной предельной проводимости (предельные проводимости ионов Ba2+ и SO42– равны 0.012726 и 0.016004 Смм2моль–1, соответственно).
317. С применением уравнения Дебая-Хюккеля вычислить степень диссоциации 0.247 моляльной уксусной кислоты при 25 °С (К = 1.75×10–5) в 1.00 ×10–2 моляльном растворе Ca(NO3)2. Примите произведение Вå в этом уравнении равным 1 (л/моль)1/2.
318. При 25 °С произведение растворимости хлорида серебра AgCl равно 1.56×10–10. Вычислить его растворимость в чистой воде и в 0.0500 моляльном растворе KNO3. Примите произведение Вå в уравнении Дебая-Хюккеля равным 1 (л/моль)1/2.
319. С применением уравнения Дебая-Хюккеля рассчитайте произведение растворимости оксалата магния MgC2O4 в воде, зная его растворимость при 298 К 0.075 г/дм3. Примите Вå в уравнении Дебая-Хюккеля равным 1 (л/моль)1/2.
320. При 298 К растворимость йодата лантана La(IO3)3 в воде равна 1.7 г/дм3. Чему равно произведение растворимости этой соли ? Примите Вå в уравнении Дебая-Хюккеля равным 1 (л/моль)1/2.
321. Реакция Zn(т) + 2AgCl(т) = ZnCl2(aq) + 2Ag(т) характеризуется величиной ЭДС 1.015 В и температурным коэффициентом d/dT = –4.01210–4 В/К при 0 °С. Вычислить изменение термодинамических функций G, H, S.
322. Вычислить изменение термодинамических функций G, H, S для реакции в водной среде Ag(т) + 1/2Hg2Cl2(т) = AgCl(т) + Hg(ж) при 25 °С, если известна её ЭДС 0.0455 В и температурный коэффициент d/dT = 0.68 мВ/К.
323. Стандартная ЭДС элемента
|
PtI(т) |
Zn(т) |
ZnSO4 (aq) |
CuSO4 (aq) |
Сu(т) |
PtII(т) |
равна 1.100 В. Вычислить ЭДС аналогичной цепи при 25 °С, в которой концентрация CuSO4 равна 2.50×10–4 моль/л, a ZnSO4 – 2.50×10–2 моль/л. (Для раствора CuSO4 коэффициент активности принять равным 1; эффективный радиус Zn2+ равен 6 Å)
324. Вычислить максимальную работу следующего гальванического элемента со стандартной ЭДС 1.100 В.
|
Сu(т) |
Zn(т) |
ZnSO4 (aq) |
CuSO4 (aq) |
Сu(т) |
|
|
1.000 моль/л |
1.000 моль/л |
325. ЭДС следующей ячейки равна 0.082 В. Определить рН желудочного сока.
|
PtI(т) |
Н2(f = 1) |
H+ (желудочный сок) |
H+ (aq, a = 1) |
Н2(f = 1) |
PtII(т) |
326. Определить растворимость хлорида серебра в воде при 50 °С, если при этой температуре ЭДС гальванического элемента
|
Ag(т) |
AgCl(т) |
AgCl (aq) |
AgNO3 (aq, 0.05 моль/л) |
Ag(т) |
равна 0.199 В. При 50 °С параметры уравнения Дебая-Хюккеля: А = 0.5373 л1/2 моль–1/2, В = 0.3346 л1/2 моль–1/2 Å–1, å(Ag+) = 2.5Å.
327. Вычислить ЭДС следующего элемента при 25 °С, зная, что произведение растворимости AgCl = 1.77×10–10, a AgBr = 5.35×10–13:
|
Ag(т) |
AgBr(т) |
AgBr (aq) |
AgCl (aq) |
AgCl(т) |
Ag(т) |
328. Для электрохимической ячейки
Pt (т) |Zn(т) | Zn2+ (aq, a = 1) || Cu2+ (aq, a = 1) | Сu(т) | Pt (т)
со стандартным ЭДС 1.100 В при 25 °С написать уравнение протекающей в ней реакции и вычислить константу равновесия.
329. Определить ЭДС элемента при 25°С
|
СКЭ |
СН3СООН(aq, 0.445 моль/л) |
хингидрон (т) |
Pt(т) |
где СКЭ – стандартный каломельный электрод, потенциал которого равен 0.268 В. Стандартный потенциал хингидронного электрода равен 0.699 В, константа диссоциации уксусной кислоты K = 1.75×10–5. (Эффективный радиус H+ равен 9 Å, ацетат иона 4.5 Å)
330. Зная стандартный потенциал хингидронного электрода 0.699 В, определить ЭДС элемента:
|
PtI(т) |
Н2(f = 2.00) |
H+ (aq, а = 1.31×10–5) |
H+ (aq, a = 1.132) |
хингидрон (т) |
PtII(т) |
331. Вычислить константу равновесия реакции Zn(т) + CdSО4(aq) Cd(т) + ZnSО4(aq) при 298 К, зная электродные потенциалы °(Zn2+/Zn) = – 0.763 В и ° (Cd2+/Cd) = – 0.403 В.
332. Вычислить энергию Гиббса и константу равновесия реакции в водном растворе 2Fe3+ + Sn2+ 2Fe2+ + Sn4+ при 25 °С, зная стандартные потенциалы ° (Fe3+/Fe2+) = 0.771 В и ° (Sn4+/Sn2+) = 0.15 В
333. Для реакции комплексообразования в водном растворе Cd2+ + 4NH3 Cd(NH3)42+ вычислить константу равновесия и энергию Гиббса на основании следующих стандартных потенциалов:
Cd2+ + 2e– Cd ° = –0.40 В
Cd(NH3)42+ + 2e– Cd + 4NH3 ° = –0.61 В
334. Чему равны энергия Гиббса и константа равновесия Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ в водном растворе, если известны стандартные электродные потенциалы ° (Fe3+/Fe2+) = 0.771 В и ° (Fe2+/Fe) = -0.440 В.
401. Разложение N2О5 является реакцией первого порядка, константа скорости которой равна 2.7×10–3 мин–1 при 300 К. Определить, сколько N2O5 разложится за 120 минут при этой температуре (в % от начальной концентрации).
402. При 552.3 К константа скорости разложения SO2Cl2 равна 6.09×10–5 мин–1. Вычислить предэкспоненциальный множитель и константу скорости при 600 К, если известна энергия активации 210 кДж/моль.
403. В некоторой мономолекулярной реакции концентрация реагента уменьшается на половину за 1084 с. Сколько времени (в часах) необходимо для превращения 9/10 частей первоначального количества ?
404. Образец молока скисает в 40 раз быстрее при 25 °С, чем при 4 °С. Определить энергию активации процесса скисания.
405. Энергия активации реакции H + CH4 H2 + CH3 равна 49.8 кДж/моль. Вычислить энергию активации обратной реакции, зная стандартные энтальпии образования (кДж/моль) 218.0 водорода Н, –74.8 метана СН4, и 139.5 радикала СН3.
406. При равных начальных концентрациях щелочи и сложного эфира 0.010 моль/л, 20 % имеющегося эфира омыляется за 10 минут. Чему равна концентрация образующегося спирта через 30 минут после начала реакции, если известно, что реакция имеет первый порядок по каждому из реагентов ?
407. Константа скорости реакции в газовой фазе 2NO2 2NO + O2 равна 1.54 л/(моль·с) при 600 К и 6.31 л/(моль·с) при 640 К. Вычислить константу скорости этой реакции при 620 К и определить, сколько диоксида азота прореагирует через 60 секунд, если его начальная концентрация равна 2.00 моль/л.
408. При некоторой температуре сахароза гидролизуется в растворе на 33.0 % в течение 29.8 мин. Через сколько времени (от начала реакции) реакция пройдёт на 80.0 %, если известно, что она первого порядка ?
409. Для газофазной реакция окисления N + О2 NO + O найдены следующие значения константы скорости [см3моль–1с–1] : 1.63×1010 при 586 К и 1.77×1011 при 910 К. Определить энергию активации и предэкспоненциальный коэффициент.
410. Для некоторой реакции установлено, что при изменении начальной концентрации реагента от 0.502 до 1.007 моль/л и сохранении других условий постоянными время полупревращения уменьшается от 51 до 26 с. Чему равен кинетический порядок (по данному реагенту) и чему равна константа скорости ?
411. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 25 до 100 °С, если энергия активации равна 126 кДж/моль?
412. В водном растворе при 13 °С реакция NH4NCO CO(NH2)2 проходит на 50% за 22.58 часа при начальной концентрации 0.101 моль/л и за 45.17 часа при начальной концентрации 0.05005 моль/л. Вычислить кинетический порядок по цианату аммония NH4NCO и константу скорости (в расчете на секунду времени).
413. Для реакции 2NOBr 2NO + Br2 известны константы скорости 0.321 и 1.117 л моль–1 с–1 при 273 и 287 К, соответственно. Вычислить коэффициенты уравнения Аррениуса.
414. Для реакции 2О3 3О2 известны константы скорости второго порядка 0.450 и 51.2 л моль–1 с–1 при 383 и 439 К, соответственно. Вычислить 1) коэффициенты уравнения Аррениуса, 2) время (в часах), за которое прореагирует 90.0 % озона при температуре 350 К и начальной концентрации 9.19×10–3 моль/л.
415. При исследовании газофазной реакции 2О3 3О2 в некоторый момент времени найдена скорость изменения концентрации озона –d[O3]/dt = 1.5×10–2 моль л–1 с–1. Чему равна скорость реакции v в этот момент? Чему равна скорость изменения концентрации кислорода d[O2]/dt в этот момент ?
416. Константа скорости (л2 моль–2 с–1) газофазной реакции третьего порядка 2NO + Br2 2NOBr равна 2.12×103 при 265.2 К и 2.68×103 при 288.0 К. Вычислить по этим данным коэффициенты уравнения Аррениуса и константу скорости при 273 К.
417. Скорость изменения концентрации аммиака d[NH3]/dt в реакции N2 + 3H2 2NH3 в некоторый момент равна 0.10 моль/(л·с). Чему равна 1) скорость изменения концентрации азота –d[N2]/dt, 2) скорость изменения концентрации водорода –d[Н2]/dt, 3) скорость реакции v ?
418. При 25 °С константа скорости реакции второго порядка в растворе между анионом с зарядом Z = –1 и ионом с неизвестным зарядом имеет следующие значения при двух ионным силах : 1.763×10–3 дм3/(моль·с) при I = 0.01 моль/дм3 и 1.40×10–3 дм3/(моль·с) при I = 0.0025 моль/дм3. Определить заряд второго иона и константу скорости при нулевой ионной силе. (Заряд следует округлить до целого числа).
419. Простая реакция в растворе вида (А+ + В2– продукты) имеет константу скорости 2.8 ×10–4 дм3/(моль·с) при 25 °С и ионной силе 0.001 моль/дм3. С помощью уравнения Брёнстеда определить константу скорости при нулевой ионной силе.
420. Реакция окисления бромид иона пероксидом водорода в водной среде является сложной. Она следует стехиометрическому уравнению 2Br– + H2O2 + 2H+ Br2 + 2H2O и кинетическому уравнению v = k[H2O2][Br–][H+]. 1) Если в некоторый момент времени скорость уменьшения концентрации Br– равна 7.2×10–3 моль/(дм3с), чему равна скорость уменьшения концентрации Н2О2? 2) Во сколько раз уменьшится скорость этой реакции, если реакционную смесь разбавить растворителем в 2 раза?
421. Газофазная реакция 2NO + Cl2 2NOCl имеет второй порядок по NO и первый по Cl2. Когда в реактор ёмкостью 2 дм3 внесли 5 молей NO и 2 моля Cl2, начальная скорость реакции оказалась 2.22×10–3 моль дм–3 с–1. Какой будет скорость, когда прореагирует половина внесённого хлора ?
422. Газофазная реакция N2O5 2NO2 + ½O2 изучена со следующими результатами:
|
T, К |
273.1 |
293.1 |
308.1 |
318.1 |
328.1 |
338.1 |
|
k, с–1 |
7.87×10–7 |
1.76×10–5 |
1.35×10–4 |
4.98×10–4 |
1.50×10–3 |
4.87×10–3 |
Определить коэффициенты уравнения Аррениуса.
423. Реакцию омыления этилацетата избытком гидроксида натрия в водной среде изучали при постоянной температуре. Для определения текущей концентрации щелочи, из реакционной смеси отбирали пробы объёмом 100 см3 и титровали их раствором 0.0430 моль/л НСl. В таблице ниже приведена зависимость объёма раствора кислоты, V, пошедшего на титрование пробы, от времени реакции. Определить по этим данным константу скорости, зная, что реакция имеет второй порядок: первый по этилацетату и первый по ОН– ионам.
|
t, мин |
0 |
4.89 |
10.37 |
28.18 |
|
|
V, см3 |
62.0 |
50.6 |
42.4 |
29.4 |
14.9 |
424. По следующим ниже данным определить коэффициенты уравнения Аррениуса для реакции второго порядка 2HI H2 + I2 графическим методом. Вычислить константу скорости при 374 °С и концентрацию иодида водорода через 68 минут после начала реакции при этой температуре (начальная концентрация иодида водорода равна 2.58 моль/л)
|
T, К |
556 |
629 |
666 |
700 |
716 |
781 |
|
k, л моль–1 с–1 |
3.52×10–7 |
3.02×10–5 |
2.19×10–4 |
1.16×10–3 |
2.50×10–3 |
3.95×10–2 |
425. В результате растворения в воде, цианат аммония превращается в мочевину, NH4NCO CO(NH2)2. Определить кинетический порядок, константу скорости и начальную концентрацию NH4NCO по следующим данным (С – текущая концентрация NH4NCO; t – время после приготовления раствора):
|
t, час |
2 |
4 |
10 |
20 |
40 |
80 |
|
С, моль/л |
0.186 |
0.176 |
0.151 |
0.122 |
0.089 |
0.0570 |
426. Константа скорости реакции второго порядка 2О3 3О2 равна 0.450 л моль–1 с–1 при 383 К. Вычислить время превращения О3 на 50%, 70%, 80% и 90 % и постройте по этим результатам кинетические кривые (зависимость концентрации от времени реакции) для О3 и О2 при начальной концентрации озона 2.00 ммоль/л и кислорода 0 моль/л.
427. Константа скорости реакции пиридина с метил иодидом C5H5N + CH3I C5H5NCH3I (в тетрахлорэтане) определена для четырёх температур:
|
, °С |
19.9 |
29.9 |
39.9 |
50.0 |
|
k ×10–2, л моль–1 мин–1 |
0.713 |
1.50 |
3.05 |
5.89 |
Определить коэффициенты уравнения Аррениуса.
428. Для реакции в водном растворе (CH3)3CBr + H2O (CH3)3COH + H+ + Br– получены следующие данные при 298 К:
|
t, час |
1.389 |
5.56 |
11.11 |
16.67 |
27.78 |
41.67 |
|
[(CH3)3CBr], моль/л |
0.0380 |
0.0308 |
0.0233 |
0.0176 |
0.0100 |
0.00502 |
Определить по этим данным 1) порядок реакции по (CH3)3CBr, 2) константу скорости, 3) начальную концентрацию (CH3)3CBr.
429. Константа скорости реакции первого порядка разложения ацетондикарбоновой кислоты OC(CH2COOH)2 в водном растворе зависит от температуры следующим образом:
|
, °С |
0 |
20 |
40 |
60 |
|
k ×105, с–1 |
2.46 |
47.5 |
576 |
5480 |
Вычислить коэффициенты уравнения Аррениуса.
430. Гипохлорит-ион в щелочном водном растворе разлагается по стехиометрическому уравнению . Определить порядок реакции по гипохлорит-иону по следующим данным, полученным при начальной концентрации ClO– 0.0127 моль/дм3 и избытке щелочи (0.26 моль/дм3 ОН–):
|
t, час |
0.278 |
0.833 |
2.778 |
5.556 |
11.111 |
27.778 |
|
[ClO–], моль/ дм3 |
0.0122 |
0.0113 |
0.0089 |
0.0069 |
0.0047 |
0.0024 |
431. В следующей таблице приводится текущая концентрация гексафенил этана [(C6H5)3C]2 при его разложении в смеси 95% толуола + 5% анилина при 0 °С:
|
t, мин |
0.50 |
2.20 |
5.50 |
7.85 |
9.45 |
14.75 |
|
С, моль/л |
0.0934 |
0.0733 |
0.0465 |
0.0334 |
0.0265 |
0.0134 |
Определить кинетический порядок, константу скорости и начальную концентрацию реагента.
432. Следующие ниже данные показывают долю остающейся (не прореагировавшей) сахарозы от начальной концентрации как функцию времени реакции при её гидролизе в водном растворе 0.099 моль/л HCl (катализатор) при 35 °С:
|
t, мин |
9.82 |
59.60 |
93.18 |
142.9 |
294.8 |
589.4 |
|
С/С0 |
0.965 |
0.803 |
0.710 |
0.591 |
0.328 |
0.111 |
Чему равен кинетический порядок по сахарозе и константа скорости?
433. Определить константу Михиэлиса и число обращения фермента -химотрипсина в реакции гидролиза метилового эфира N-ацетил-L-валина по следующим данным, полученным при начальной концентрации фермента 38 мкмоль/л при 25 °С в растворе 0.1 моль/л KCl ([S]0 - начальная концентрация субстрата, v0 - начальная скорость гидролиза):
|
[S]0, моль/л |
0.200 |
0.124 |
0.091 |
0.071 |
0.060 |
|
v0×106, моль/(л·с) |
4.57 |
3.83 |
3.31 |
2.93 |
2.67 |
434. Для гидролиза метилового эфира N-бензоил-L-аминомасляной кислоты под действием фермента -химотрипсина с начальной концентрацией 2.16 мкмоль/л при 25 °С в растворе 0.1 моль/л KCl получены следующие результаты:
|
[S]0, ммоль/л |
2.24 |
1.49 |
1.12 |
0.90 |
0.75 |
|
v0×106, моль/(л·с) |
0.425 |
0.360 |
0.312 |
0.271 |
0.245 |
где [S]0 - начальная концентрация субстрата, v0 - начальная скорость гидролиза. Определить коэффициенты уравнения Михаэлиса-Ментена.
435. В следующей таблице приведена зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата [S] :
|
[S], ммоль/дм3 |
0.40 |
0.60 |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
3.00 |
4.00 |
5.00 |
10.0 |
|
v, у.е.* |
2.41 |
3.33 |
4.78 |
6.17 |
7.41 |
8.70 |
9.52 |
10.5 |
12.5 |
*условные единицы измерения
Определить константу Михаэлиса графическим методом.
436. Следующие ниже данные получены для гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) под действием фермента миозина при 25 °С и рН 7.0
|
[АТФ] ×103, моль дм–3 |
0.075 |
0.125 |
0.20 |
0.325 |
0.625 |
1.55 |
3.20 |
|
v ×106, моль дм–3 с–1 |
0.067 |
0.095 |
0.119 |
0.149 |
0.185 |
0.191 |
0.195 |
Определить константу Михаэлиса и предельную скорость катализа графически.
501. Вычислить дипольный момент молекулы диэтилового эфира по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости r и плотности от температуры Т:
|
Т , К |
283 |
288 |
293 |
298 |
|
, г/см3 |
0.725 |
0.720 |
0.714 |
0.705 |
|
r |
4.60 |
4.45 |
4.35 |
4.18 |
502. Вычислить дипольный момент молекулы хлористого этила по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости r и плотности от температуры Т:
|
Т , К |
283 |
288 |
293 |
298 |
|
, г/см3 |
0.904 |
0.898 |
0.890 |
0.883 |
|
r |
7.64 |
6.94 |
6.34 |
5.70 |
503. Вычислить дипольный момент и деформационную поляризуемость молекулы бромбензола по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости r и плотности от температуры Т:
|
Т , К |
283 |
288 |
293 |
298 |
|
, г/см3 |
1.507 |
1.501 |
1.493 |
1.483 |
|
r |
5.88 |
5.62 |
5.42 |
5.22 |
504. Вычислить дипольный момент молекулы пропанола-1 по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости r и плотности от температуры Т:
|
Т , К |
283 |
288 |
293 |
298 |
|
, г/см3 |
0.810 |
0.806 |
0.804 |
0.798 |
|
r |
40.8 |
29.6 |
23.2 |
18.3 |
505. Вычислить дипольный момент молекулы пентанола-1 по следующим данным о зависимости относительной диэлектрической проницаемости r и плотности от температуры Т:
|
Т , К |
283 |
288 |
293 |
298 |
|
, г/см3 |
0.824 |
0.820 |
0.817 |
0.815 |
|
r |
21.1 |
18.1 |
16.1 |
14.2 |
506-510. Известно, что молярная рефракция жидкости приблизительно равна её молярному объёму. На основании этого вычислить радиус молекулы вещества (растворителя), исходя из плотности и показателя преломления света n, указанных ниже для соответствующего номера задачи и приняв, что молекула имеет сферическую форму.
|
задача |
растворитель |
, г/см3 |
n |
|
506 |
н-гексан, С6Н14 |
0.725 |
1.3802 |
|
507 |
этилацетат С4Н8О2 |
0.913 |
1.3798 |
|
508 |
н-бутанол С4Н10О |
0.816 |
1.4029 |
|
509 |
ацетон С3Н6О |
0.797 |
1.3616 |
|
510 |
н-пропанол С3Н8О |
0.810 |
1.3886 |
511-516. Вычислить момент инерции, вращательную постоянную (в Дж), приведенную массу, межъядерное расстояние, и энергию вращения на квантовом уровне с j = 5 для двухатомной молекулы, зная разность волновых чисел ̃ соседних линий поглощения микроволнового спектра, как указано в таблице ниже для соответствующего номера задачи.
|
задача |
511 |
512 |
513 |
514 |
515 |
516 |
|
молекула |
2Н35Сl |
3Н35Сl |
1Н37Сl |
2Н37Сl |
3Н37Сl |
1Н39Br |
|
̃ , м–1 |
1097 |
751 |
2132 |
1094 |
748 |
1706 |
517-521. В таблице ниже, для соответствующего номера задачи, указаны волновые числа основного тона ̃1 и первого обертона ̃2 колебательного спектра двухатомного газа. Определить по ним волновое число собственных колебаний, коэффициент ангармоничности, максимальное квантовое число и энергию диссоциации D одного моля данного вещества.
|
задача |
молекула |
̃1 , см–1 |
̃2 , см–1 |
|
517 |
2Н35Cl |
2091 |
4116 |
|
518 |
3Н35Cl |
1719 |
3401 |
|
519 |
1Н37Cl |
2883 |
5660 |
|
520 |
2Н37Cl |
2087 |
4121 |
|
521 |
3Н79Br |
1519 |
3008 |
Задачи
Тема: Общие вопросы
1. Угол смачивания виноградным соком нержавеющей стали составляет 50°, а полиэтилена 100°. Во сколько раз равновесная работа адгезии сока к стали больше, чем к полиэтилену ?
2. Красные кровяные шарики человека имеют форму диска диаметром 7.5 мкм и толщиной 1.6 мкм. Вычислить удельную площадь поверхности и радиус эквивалентной сферы, имеющей: 1) тот же объём, 2) ту же площадь поверхности. Принять плотность вещества кровяных шариков 1.00 г/см3.
3. Бочка наполнена оливковым маслом (вязкость 84.0 мПас, плотность 0.918 г/см3) на высоту 1 м. Под собственной тяжестью масло вытекает через трубку в дне бочки. Внутренний диаметр трубки 10 мм, длина 20 см. Какое время требуется чтобы набрать литр масла через трубку ?
4. Кристаллы сахара и сахарной пудры имеют кубическую форму с длиной ребра (м): 210–3; 110–4; 610–5; 310–6; 510–7; 410–8; 710–9. Вычислить их удельную поверхность (м2/г) и количество частиц в 1 кг. Плотность сахара равна 1.60 г/cм3.
5. Вычислить удельную поверхность катализатора, если для образования мономолекулярного слоя на нем должно адсорбироваться 100 см3/г азота (объем приведен к нормальным условиям). Площадь молекулы азота в слое равна 1.6210–19 м2.
6. Суспензия каолина (плотность 2.50 г/см3) состоит из приблизительно одинаковых частиц, имеющих форму правильной шестиугольной призмы с высотой 0.066 мкм и стороной основания 0.71 мкм (шестигранные таблички). Вычислить удельную площадь поверхности, а так же радиус эквивалентной сферы, имеющей 1) тот же объём, 2) ту же площадь поверхности.
7. Число капель воды, вытекающей из сталагмометра, равно 54.8; 54.6; 54.7. Среднее число капель исследуемого раствора равно 88.2. Поверхностное натяжение воды при температуре опыта составляет 72.4 мДж/м2. Относительная плотность раствора /0 = 1.1306, где 0 – плотность воды. Вычислить поверхностное натяжение раствора.
8. Во сколько раз поверхностное натяжение глицерина выше поверхностного натяжения оливкового масла, если в капилляре с внутренним радиусом 0.400 мм столбик первого поднялся на высоту h1 = 26.8 мм, а второго – на h2 = 18.8 мм? Плотность глицерина равна 1.26 г/см3, оливкового масла – 0.94 г/см3. (Для угла смачивания обоими жидкостями принять cos = 1, плотностью воздуха пренебречь)
9. Вертикально установленная трубка с внутренним диаметром 300 мкм одним концом погружена в жидкость на глубину 3.00 см, а вторым соединена с воздухом в сосуде, который позволяет создавать избыточное давление по сравнению с давлением над поверхностью жидкости вокруг трубки. Определить при каком избыточном давлении в сосуде будет происходить отрыв пузырька воздуха от нижнего, погруженного в жидкость, конца капилляра. Поверхностное натяжение и плотность жидкости равны 72.0 мН/м и 997 кг/м3 соответственно. Плотностью воздуха пренебречь.
10. Из раствора додецилсульфата натрия с поверхностным натяжением 38 мН/м "выдут" мыльный пузырек воздуха радиусом 1 см. Чему равно избыточное давление воздуха внутри пузырька ? (ответ дайте в единицах физической атмосферы)
11. Оценить вязкость крови исходя из факта, что она проходит через аорту здорового взрослого человека (находящегося в покое) с объёмной скоростью приблизительно 84 см3/с при перепаде давления на единицу длины (р/) около 0.98 мм рт.ст./м. Радиус аорты принять 9.0 мм.
12. Предположим, 1 см3 воды распылён до капель с радиусом 0.1 мкм. Поверхностное натяжение воды 72.75 мН/м. Вычислить прирост энергии Гиббса в этом процессе.
13. Сколько-нибудь устойчивую эмульсию толуола в воде приготовить простым диспергированием жидкостей невозможно. Однако, если диспергировать в воде раствор спирта в толуоле, то спирт переходит из толуола в воду, оставляя за собой устойчивые капли толуола.
Если 10 г раствора, содержащего 15 вес % спирта и 85 вес % толуола, смешать с 10 г воды, эмульсия образуется самопроизвольно. Диаметр капель толуола 1.0 мкм, его плотность 0.87 г/см3, а межфазное натяжение толуол/дисперсионная среда 36 мН/м. Вычислить прирост энергии Гиббса, связанный с образованием капель, и общую энергию Гиббса этого процесса с учётом энергии перехода этилового спирта из толуола в воду (-315 Дж).
14. В тензометре ДюНуи (разновидность прибора для измерения поверхностного натяжение) измеряется сила, требуемая для отрыва кольца из легкой проволоки от поверхности жидкости. Если диаметр кольца 1.00 см и измеренная сила 6.77 мН, чему равно поверхностное натяжение жидкости ? (Обратите внимание, что в этом методе жидкость смачивает две поверхности кольца – внутреннюю и внешнюю)
15. При 25 °С плотность ртути равна 13.53 г/см3, поверхностное натяжение 484 мН/м. Чему равна высота подъёма ртути в узкой стеклянной трубке относительно плоской поверхности ртути, если внутренний диаметр трубки равен 1.00 мм, а угол смачивания стенок трубки равен 180°. Плотностью воздуха пренебречь.
16. В стеклянной трубке, погруженной одним концом в воду, вода поднимается на 2.0 см при 20 °С относительно плоской поверхности (за пределами трубки). Вычислить внутренний диаметр трубки. Плотность воды равна 0.9982 г/см3, поверхностное натяжение 72.75 мН/м, угол смачивания стекла 0°. Плотностью воздуха пренебречь.
17. Если бы 30-метровое дерево снабжалось соком от корней посредством капиллярного поднятия жидкости, какой требовался бы радиус капилляров в стволе ? Принять плотность сока 1.0 г/см3, угол смачивания стенок 0° и поверхностное натяжение 73 мН/м. Плотностью воздуха пренебречь. (Примечание: в действительности сок поднимается главным образом благодаря осмосу)
18. Предположим, полидисперсный образец полимера содержит 5 молей с молярной массой 1 кг/моль, 5 молей с молярной массой 2 кг/моль, 5 молей с молярной массой 3 кг/моль и 5 молей с молярной массой 4 кг/моль. Вычислить среднечисловую, средневесовую и z-среднюю молярные массы.
19. Капиллярная трубка с радиусом 0.0500 см соприкасается с поверхностью жидкости с поверхностным натяжением 72.0 мН/м. Какое минимальное избыточное давление требуется чтобы выдуть из капилляра пузырёк воздуха с радиусом, равным радиусу капилляра ? Принять глубину погружения капилляра в жидкость пренебрежимо малой.
20. Чтобы на конце капиллярной трубки диаметром 0.300 мм, погруженной в ацетон, образовался полусферический пузырёк воздуха, необходимо избыточное давление в трубке 364 Па. Вычислить поверхностное натяжение ацетона в пренебрежении глубиной погружения трубки.
21. Вычислить растворимость кристалликов BaSO4, имеющих размеры 1 мкм, 0.1 мкм и 0.01 мкм при 20 °С. Принять, что кристаллики имеют шарообразную форму с диаметрами, равными указанным размерам. Плотность BaSO4 4.50 г/см3, межфазное натяжение BaSO4/Н2О 500 мДж/м2, растворимость грубодисперсного BaSO4 1.2210–5 моль/л.
22. Вычислить среднечисловой, среднеповерхностный и среднеобъёмный диаметры для следующего распределения сферических частиц дисперсии по диаметрам
|
Ni |
1 |
12 |
31 |
23 |
12 |
|
di, мкм |
0.426 |
0.376 |
0.326 |
0.276 |
0.226 |
23. При 20.0 °С плотность четырёххлористого углерода равна 1.59 г/см3, поверхностное натяжение 26.95 мН/м, давление насыщенных паров (над плоской поверхностью) 11.50 кПа. Вычислить давление насыщенных паров над каплями с радиусами 0.1, 0.01, и 0.001 мкм.
24. Для препарата тонкодисперсного хлорида натрия определена удельная площадь поверхности 42.5 м2/г и измерена растворимость в этиловом спирте при 25 °С. Оказалось, что раствор пересыщен на 6.71 % по сравнению с растворимостью грубодисперсного NaCl. Вычислить межфазное натяжение NaCl/ C2H5OH, приняв, что препарат представляет собой монодисперсную систему сферических частиц.
25. Горизонтальная стеклянная трубка длиной 10 см соединена одним концом с содержимым широкой ёмкости через её стенку. Ёмкость наполнена водой (плотность 1.00 г/см3, вязкость 1.00 мПас) на высоту 25 см выше трубки. Чтобы набрать 200 см3 воды через трубку требуется 60 с. Чему равен диаметр трубки ? Принять, что уровень воды в ёмкости при вытекании этого объёма практически не меняется.
26. В следующей ниже таблице приведены результаты определения концентрации насыщения (растворимости) молекулярно-дисперсной кремниевой кислоты (в расчёте на формулу SiO2) в монодисперсных золях кремнезёма в зависимости от их удельной поверхности. Вычислить по этим данным межфазное натяжение кремнезём/вода. Принять плотность кремнезёма 2.2 г/см3. Температура 25 °С, частицы золя сферические.
|
S, м2/г |
300 |
344 |
427 |
511 |
537 |
|
c ×102, вес.% |
1.31 |
1.36 |
1.47 |
1.63 |
1.68 |
27. Сульфат стронция SrSO4 (плотность 3.96 г/см3) приготавливали в таких условиях, которые позволяли получать препараты с разными размерами частиц. Средний размер частиц в нескольких препаратах (d, в таблице ниже) измеряли с помощью электронной микроскопии и затем определяли их растворимость в воде при 25 С. В таблице ниже приведены степени пересыщения C/CS, в долях единицы, по отношению к растворимости CS грубодисперсного сульфата стронция.
|
d, Å |
96 |
130 |
155 |
168 |
252 |
378 |
500 |
|
C/CS |
1.55 |
1.41 |
1.32 |
1.33 |
1.18 |
1.11 |
1.08 |
Найдите по этим данным межфазное натяжение на границе фаз SrSO4/H2O в предположении сферической формы частиц.
28. Вычислить средневесовую и среднечисловую массу (по аналогии со средневесовой и среднечисловой молярными массами) для следующего распределения числа частиц золя по массе
|
Ni |
4 |
2 |
27 |
37 |
32 |
26 |
20 |
8 |
3 |
3 |
1 |
|
mi ×1012, г |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
29. Нефть течёт из танкера через трубу длиной 15 м с внутренним диаметром 1.3 см. Перепад давления между концами трубы равен 4 атм. Чему равна объёмная скорость течения, если вязкость нефти равна 0.40 Пас.
30. Вычислить среднечисловую и средневесовую молярную массу для следующего распределения полимера по молярным массам:
|
ni, моль |
3.0 |
8.0 |
11.0 |
17.0 |
9.0 |
1.0 |
|
Мi, кг/моль |
10.0 |
12.0 |
14.0 |
16.0 |
18.0 |
20.0 |
31. Плотности ацетона и воды при 20 °С равны 0.792 и 0.9982 г/см3 соответственно. Вязкость воды 1.002 мПас. Если между двумя метками одного и того же капиллярного вискозиметра вода протекает за 120.5 с, а ацетон за 49.5 с, то чему равна вязкость ацетона ?
32. Вычислить среднечисловую, средневесовую и z-среднюю молярную массу для следующего распределения полимера по молярным массам
|
mi, г |
1.15 |
0.73 |
0.415 |
0.35 |
0.51 |
0.34 |
1.78 |
|
Мi, кг/моль |
12.5 |
20.5 |
24.0 |
32.0 |
39.0 |
45.0 |
63.5 |
33. В U-образной трубке, одно колено которой имеет внутренний радиус 1.00 мм, а другое 1.00 см, находится жидкость с плотностью 0.95 г/см3, ограниченно смачивающая стенки сосуда (cos 0). В более узком колене уровень мениска жидкости на 1.90 см выше, чем в более широком. Вычислить поверхностное натяжение жидкости, приняв радиус кривизны мениска равным радиусу трубки в каждом колене.
Тема 2: Адсорбция
101. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-бутилового спирта в воде при 12.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу, концентрация С в ммоль/л, поверхностное натяжение в мН/м) найдите предельную адсорбцию спирта графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.
|
С |
0 |
3.2 |
4.8 |
6.4 |
8.5 |
13.0 |
16.9 |
26.0 |
33.8 |
51.0 |
67.5 |
102 |
135 |
203 |
|
|
74.2 |
73.0 |
73.1 |
72.0 |
71.3 |
71.3 |
70.1 |
68.0 |
65.8 |
63.1 |
60.7 |
56.9 |
53.8 |
48.9 |
102. При 25 °С поверхностное натяжение водных растворов пропионовой кислоты зависит от её моляльности следующим образом:
|
с, моль/кг Н2О |
0.263 |
0.837 |
1.466 |
3.741 |
|
, мН/м |
60.0 |
49.0 |
44.0 |
36.0 |
Постройте график зависимости от lnc и определить из него избыточную поверхностную концентрацию . Найдите площадь, приходящуюся на одну молекулу кислоты.
103. Зная коэффициенты уравнения Шишковского (А = 4.6510–2 моль/л, B = 0.167), постройте график изотермы поверхностного натяжения водных растворов масляной кислоты при 273 К в диапазоне концентраций от 0 до 0.1 моль/л. Поверхностное натяжение воды при 273 К равно 75.510–3 Н/м.
104. Пользуясь графическим методом, определить поверхностную активность (-d/dC) при C 0 масляной кислоты на границе ее водного раствора с воздухом при 293 К по следующим экспериментальным данным:
|
С, моль/л |
0 |
0.021 |
0.050 |
0.104 |
0.246 |
|
×103, Н/м |
72.5 |
68.1 |
63.7 |
58.2 |
49.8 |
105. Вычислить адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водный раствор–воздух при 283 К и концентрации 0.104 моль/л, используя следующие экспериментальные данные:
|
С, моль/л |
0 |
0.021 |
0.050 |
0.104 |
0.246 |
0.489 |
|
×103, Н/м |
74.0 |
69.5 |
64.3 |
59.9 |
51.1 |
44.0 |
106. Смесь из 250 мл водного раствора метилового оранжевого с концентрацией 0.070 вес. % и 0.209 мл минерального масла встряхивали до образования эмульсии со средним диаметром капель масла 4.3510–7 м. В результате адсорбции на поверхности капель концентрация метилового оранжевого в растворе уменьшилась до 0.038 вес. %. Вычислить адсорбцию красителя. Плотность раствора 0.9982 г/см3, формула метилоранжа: HO3S–С6Н4–N=N–C6H4–N(СН3)2.
107. Раствор пальмитиновой кислоты C16H32O2 в бензоле содержит 4.24 г/л кислоты. После нанесения раствора на поверхность воды бензол испаряется и остающаяся пальмитиновая кислота образует мономолекулярную пленку. Какой объем раствора кислоты требуется, чтобы покрыть мономолекулярным слоем поверхность площадью 500 см2. Площадь молекулы пальмитиновой кислоты в монослое равна 0.205 нм2.
108. Вычислить площадь поверхности, приходящуюся на 1 молекулу стеариновой кислоты, и толщину мономолекулярной пленки, покрывающей поверхность воды, если известно, что 1 мг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды, равную 0.419 м2. Молярная масса кислоты равна 284.48, плотность 0.847 г/см3.
109. Коэффициенты уравнения Шишковского для водного раствора валериановой кислоты при 273 К составляют: А = 9.6210–2 моль/л, B = 0.195. При какой концентрации поверхностное натяжение раствора составляет 52.1 мН/м, если поверхностное натяжение воды при данной температуре равно 75.5 мН/м?
110. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-амилового спирта в воде при 39.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.
|
С, ммоль/л |
0 |
1.25 |
2.50 |
3.70 |
4.90 |
7.40 |
9.8 |
14.7 |
19.6 |
29.4 |
|
, мН/м |
72.1 |
69.5 |
66.6 |
63.4 |
61.2 |
57.1 |
52.9 |
47.8 |
44.5 |
39.6 |
111. Стеариновая кислота, С17Н35СООН (не растворима в воде), имеет плотность 0.85 г/см3. Известно, что её молекула имеет площадь поперечного сечения 0.205 нм2 в насыщенном мономолекулярном слое. Вычислить длину молекулы.
112. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-гексилового спирта в воде при 12.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое.
|
С, ммоль/л |
0 |
0.62 |
0.81 |
1.25 |
1.72 |
2.50 |
3.43 |
4.90 |
6.86 |
9.80 |
|
, мН/м |
74.2 |
71.9 |
71.7 |
70.3 |
68.5 |
66.3 |
64.8 |
60.8 |
57.9 |
54.8 |
113. Из 5.19 ×10–5 г пальмитиновой кислоты (С15Н31СООН, не растворима в воде) приготовили разбавленный раствор в бензоле и нанесли на поверхность воды. После испарения бензола оставшуюся плёнку оказалось возможным сжать до площади 265 см2. Вычислить площадь, занимаемую одной молекулой в такой плёнке.
114. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-октилового спирта в воде при 39.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.
|
С, ммоль/л |
0 |
0.14 |
0.29 |
0.38 |
0.58 |
0.77 |
1.16 |
1.54 |
2.31 |
|
, мН/м |
70.1 |
68.9 |
65.9 |
62.8 |
61.0 |
55.8 |
51.1 |
45.9 |
40.5 |
115. При встряхивании смеси 0.175 см3 минерального масла с 250 см3 водного раствора конго с концентрацией 0.100 вес. % получена эмульсия с радиусом капель масла 4.3510–7 м. Содержание конго в растворе уменьшилось на 0.045 г. Молярная масса конго равна 690 г/моль. Вычислить адсорбцию .
116. Следующая ниже таблица показывает зависимость поверхностного натяжения растворов н-гексилового спирта в воде от концентрации при 39.0 °С.
|
С, ммоль/л |
0 |
1.85 |
2.50 |
3.70 |
4.90 |
7.40 |
9.80 |
14.7 |
19.6 |
29.4 |
|
, мН/м |
70.1 |
66.8 |
65.1 |
62.5 |
60.4 |
56.8 |
53.3 |
49.3 |
45.4 |
38.7 |
Найдите предельную адсорбцию спирта графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.
117. Гексадеканол, С16Н33ОН (не растворим в воде), иногда используется для покрытия поверхности резервуаров чтобы предотвратить испарение воды. Если площадь молекулы гексадеканола в насыщенном монослое составляет 0.20 нм2, то сколько грамм этого вещества потребуется чтобы покрыть мономолекулярной плёнкой озеро площадью 10 акров (40000 м2) ?
118. По результатам измерений поверхностного натяжения растворов н-гептилового спирта в воде при 39.0 °С в зависимости от концентрации (таблица внизу) найдите предельную адсорбцию спирта графическим методом, и вычислить площадь, занимаемую 1 молекулой спирта в насыщенном адсорбционном слое в предположении мономолекулярной адсорбции.
|
С, ммоль/л |
0 |
0.22 |
0.44 |
0.87 |
1.29 |
1.73 |
2.58 |
3.45 |
5.16 |
6.90 |
|
, мН/м |
70.1 |
69.5 |
68.1 |
65.3 |
62.0 |
60.0 |
55.9 |
52.1 |
46.4 |
41.5 |
119. При 273 К и соответствующем давлении 1 г активированного угля адсорбирует следующее количество азота:
|
р, кПа |
0.524 |
7.495 |
|
m×103, г |
1.234 |
12.89 |
Определить константы уравнения Лэнгмюра, а также степень заполнения поверхности угля при р = 3.0 кПа.
120. Определить константы уравнения Фрейндлиха при адсорбции СО коксовым углем по следующей зависимости адсорбции от парциального давления СО:
|
р, кПа |
1.34 |
2.50 |
4.25 |
5.71 |
7.18 |
8.90 |
|
n ×106, моль/г |
0.38 |
0.58 |
1.016 |
1.17 |
1.33 |
1.46 |
121. Определить графическим методом константы уравнения Фрёйндлиха по следующей изотерме адсорбции азота на активированном угле:
|
р, Па |
2.90 |
5.0 |
11.0 |
14.0 |
20.0 |
|
n, моль/кг |
2.16 |
2.39 |
2.86 |
3.02 |
3.33 |
122. Методом БЭТ вычислить удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола на его поверхности. Площадь, занимаемая молекулой бензола, равна 4910–20 м2.
|
р/рS |
0.024 |
0.08 |
0.14 |
0.2 |
0.27 |
0.35 |
0.46 |
|
n×103, моль/кг |
14.9 |
34.8 |
47.2 |
56.8 |
66.3 |
79.3 |
101 |
123. Используя уравнение Лэнгмюра, вычислить адсорбцию азота на цеолите при давлении р = 280 Па при ёмкости мономолекулярного слоя nm = 1.3910–3 моль/г и константе адсорбции KL = 1.5610–3 Па–1.
124. По экспериментальным данным (таблица ниже) постройте изотерму адсорбции углекислого газа цеолитом при 293 К и определить константы уравнения Лэнгмюра графически. (р – давление; m – масса СО2 адсорбированного 1 г цеолита)
|
р×10–2, Па |
10.0 |
30.0 |
75.0 |
100.0 |
200.0 |
|
m×103, г |
112.0 |
152.0 |
174.0 |
178.0 |
188.0 |
125. По экспериментальным данным об адсорбции СO2 на активированном угле (см. таблицу ниже) определить константы уравнения Лэнгмюра, а также постройте график изотермы адсорбции. (В таблице: p – давление, m – масса СО2, адсорбированного единицей массы угля)
|
p×10–2, Па |
9.90 |
49.7 |
99.8 |
200.0 |
297.0 |
398.5 |
|
m×103, г/г |
32.0 |
70.0 |
91.0 |
102.0 |
107.3 |
108.0 |
126. В таблице ниже приведены экспериментальные данные по адсорбции криптона на силикагеле при температуре жидкого азота 77.8 К. Вычислить удельную площадь поверхности образца по методу БЭТ, приняв посадочную площадку криптона 21.5 Å2.
|
р/рS |
0.00058 |
0.0109 |
0.089 |
0.208 |
0.249 |
0.335 |
|
n, мкмоль/г |
66 |
182 |
357 |
482 |
515 |
573 |
127. Изучена адсорбция полистирола с молярной массой 300 кг/моль из толуола на активированном угле с удельной площадью поверхности 120 м2/г. Найдено, что адсорбция следует уравнению Лэнгмюра с адсорбционной ёмкостью 33 мг полимера на грамм адсорбента. При концентрации 0.1 г/л адсорбция составляла 28 мг/г. Вычислить константу адсорбции Лэнгмюра и число адсорбированных молекул полимера, приходящееся на 1 м2 поверхности угля, при насыщенной адсорбционной ёмкости.
128. Адсорбция красителей из растворов часто применяется для приблизительного определения удельной поверхности порошков. Предположим, в порции по 100 см3 раствора метиленового голубого с начальной концентрацией 1.00×10–4 моль/л вносят разные навески костного угля и определяют остающуюся концентрацию в растворе после достижения равновесия. При внесении навески 1 г конечная концентрация оказалась 6.0×10–5 моль/л, а при внесении 2 г – 4.0×10–5 моль/л. Известно, что площадь молекулы метиленового голубого в мономолекулярном слое равна 65 Å2. Вычислить удельную поверхность угля, предполагая справедливым уравнение Лэнгмюра.
129. Данные в следующей таблице описывают адсорбцию уксусной кислоты из её раствора на древесном угле при 25 °С
|
С, моль/дм3 |
0.05 |
0.10 |
0.50 |
1.00 |
1.50 |
|
m*, г |
0.045 |
0.061 |
0.110 |
0.148 |
0.178 |
*m – масса кислоты, адсорбированной 1 граммом угля
Определить, какое уравнение – Лэнгмюра или Фрёйндлиха – описывает эти данные лучше и найдите коэффициенты этого уравнения.
130. Следующие результаты получены при исследовании адсорбции диоксида углерода на 1 грамме древесного угля при 0 °С и разных давлениях СО2:
|
р, мм рт. ст. |
25.1 |
137.4 |
416.4 |
858.6 |
|
m, мг СО2 |
0.77 |
1.78 |
2.26 |
2.42 |
Предполагая, что изотерма Лэнгмюра применима в данном случае, определить максимальное количество СО2, адсорбируемое в мономолекулярном слое. Определить удельную площадь поверхность угля, приняв молекулу СО2 сферической с диаметром 0.35 нм.
131. При адсорбции азота на образце слюды при 90 К и давлениях газа 5.60 ×10–4 и 5.45 ×10–3 мм рт.ст. объёмы адсорбированного газа (приведённые к нормальным условиям) составляли 1.082 ×10–6 и 1.769 ×10–6 м3 соответственно. Предполагая, что в данном случае применима изотерма Лэнгмюра, вычислить (а) объём адсорбата при давлении 0.01 мм рт.ст. (б) площадь поверхности образца слюды, если посадочная площадь молекулы N2 составляет 15 Å2.
132. После перемешивания 1.000 г порошка костяного угля с 100 см3 раствора метиленового голубого с концентрацией 100 мкмоль/л равновесная концентрация последнего равна 60 мкмоль/л. Если навеску угля удвоить (2 г), равновесная концентрация раствора становится равной 40 мкмоль/л. Вычислить удельную площадь поверхности угля, предполагая, что адсорбция следует уравнению Лэнгмюра. Принять площадь молекулы метиленового голубого в монослое равной 6510–20 м2.
Тема: Седиментация
201. В цельном коровьем молоке среднеобъёмный диаметр капель жира составляет от 2.9 до 4.4 мкм в зависимости от индивидуальных условий. Другие характеристики более постоянны : при 20 °С плотность жира 0.920 г/см3, плотность дисперсионной среды (снятого молока) 1.034 г/см3, вязкость 1.60 мПас.
Предположим, цельное молоко с диаметром капель жира 4 мкм находится при 20 °С в прямоугольном картонном "пакете" высотой 15 см. В начальный момент времени капли распределены во высоте однородно. За какое время на поверхность молока всплывёт 50 % жира, если все капли имеют одинаковый диаметр ? (Заметьте, в этих условиях время всплытия 50 % жира равно времени всплытия одной капли с половины высоты пакета)
202. Решите задачу 201 для молока с диаметром капель жира 3 мкм.
203. В гомогенизированном молоке диаметр капель жира составляет от 0.3 до 0.8 мкм в зависимости от давления гомогенизации и других условий. Предположим, речь идёт о молоке с диаметром капель 0.4 мкм. Решите задачу 201 для этого диаметра, при прочих условиях тех же, что в 201.
204. В воде при 20 °С белок гамма-глобулин имеет константу седиментации 7.75 ×10–13 с, коэффициент диффузии 4.80 ×10–11 м2/с и удельный парциальный объём 0.739 см3/г. Вычислить молярную массу гамма-глобулина и радиус молекулы, предполагая сферическую форму. (Плотность воды 0.998 г/см3, вязкость 1.002 мПас)
205. При наблюдении Броуновского движения частиц гуммигута в воде с интервалами времени наблюдения 60 секунд установлен средний квадратичный сдвиг 10.65 мкм. Частицы имеют шарообразную форму с радиусом 0.212 мкм, температура опыта 17 °С, вязкость воды 1.0910–3 Пас. Вычислить по этим данным постоянную Авогадро NA, зная газовую постоянную R.
206. Из исследований фермента лизоцима в буферном водном растворе при 20 °С найден коэффициент седиментации 1.87 ×10–13 с, коэффициент диффузии 10.4 ×10–7 см2/с, и удельный парциальный объём 0.688 см3/г при плотности среды 1.00289 г/см3. Определить по этим данным молярную массу фермента.
207. Граница седиментации (граница между мутной и прозрачной частями раствора) сывороточного глобулина в фосфатном буферном растворе при 26 °С измерена как функция времени при числе оборотов центрифуги 44000 мин–1:
|
t, мин |
30 |
50 |
70 |
90 |
110 |
130 |
150 |
170 |
|
х*, см |
4.72 |
4.79 |
4.86 |
4.93 |
4.99 |
5.06 |
5.13 |
5.21 |
* х – расстояние от оси вращения
Определить по этим данным коэффициент седиментации, а также молярную массу белка, зная, что коэффициент диффузии равен 5.27 ×10–7 см2/с, удельный парциальный объём белка 0.745 см3/г, плотность буферного раствора 1.013 г/см3.
208. Фосфатидилхолины с малым молекулярным весом (встречаются, например, в яичном желтке) образуют в воде мицеллы сферической формы со средней молярной массой 97.0 кг/моль. Плотность сухого вещества 1.018 г/см3. Предполагая, что эта плотность применима к мицеллам в растворе, вычислить радиус и коэффициент диффузии мицелл при 20 °С в воде (вязкость 1.00 мПас)
209. С какой скоростью осаждается в поле тяжести Земли аэрозоль хлорида аммония (плотность 1.527103 кг/м3) с радиусом частиц 0.45 мкм? Вязкость воздуха принять равной 1.76 ×10–5 Пас, плотностью воздуха пренебречь.
210. Рассчитайте коэффициент диффузии шарообразных частиц дыма с радиусом 2.00 мкм при вязкости воздуха 1.7 ×10–5 Пас и температуре 283 К.
211. Вычислить средний радиус частиц глины, если скорость их оседания в воде равна 4 ×10–5 м/с, плотность глины 2 ×103 кг/м3, вязкость воды 1 ×10–3 Пас, плотность воды 1 ×103 кг/м3.
212. Граница седиментации (граница между мутной и прозрачной частями раствора) фермента в водном растворе при 20.6 °С наблюдалась как функция времени при числе оборотов центрифуги 56050 мин–1:
|
t, мин |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
|
х*, см |
5.911 |
6.0217 |
6.1141 |
6.2068 |
6.304 |
6.4047 |
6.5133 |
6.6141 |
* х – расстояние от оси вращения
Определить по этим данным коэффициент седиментации и молярную массу фермента, зная, что коэффициент трения равен 8.24 ×10–11 кг/с и коэффициент всплытия (1 – Vуд0) = 0.256.
213. Определить время оседания сферических частиц суспензии под действием силы тяжести на расстояние 10 см при условиях: радиус частиц 1.25 мкм, плотность вещества суспензии 8.10 г/см3, плотность среды 1.11 г/см3, вязкость среды 2.02 мПас.
214. Вычислить скорость седиментации в единицах (расстояние/час) сферических коллоидных частиц с плотностью 1.50 г/см3 в поле тяжести Земли. Дисперсионной средой является вода при 20 °С (плотность 1.00 г/см3, вязкость 1.00 мПас). Сделайте вычисления для диаметра частиц а) 1 нм, б) 1 мкм.
215. Вычислить, во сколько раз отличается время седиментации сферических частиц суспензии на расстояние 10 см в поле тяжести Земли (g = 9.807 м/с2) и на аналогичное расстояние от 5 до 15 см (от оси вращения) в центрифуге, ротор которой вращается с постоянным числом оборотов 600 с–1. Радиус частиц 0.50 мкм, плотность 8.10 г/см3, плотность среды 1.11 г/см3, её вязкость 2.02 мПас.
216. В ультрацентрифуге, вращающейся со скоростью 975 оборотов в секунду, граница седиментации (граница между мутной и прозрачной частями раствора) движется от 6.187 см до 6.297 см за 150 минут. Вычислить константу седиментации.
217. При исследовании белка серум альбумина (сывороточный альбумин) с помощью ультрацентрифуги найдено отношение D/s = 128 м2/с2 при 20 °С. Вычислить молярную массу белка, если его парциальный удельный объём равен 0.729 см3/г, плотность воды 0.998 г/см3.
218. Вычислить коэффициент диффузии и средний квадратичный сдвиг частиц гидрозоля за 10 с при температуре 20 °С. Принять, что частицы являются сферическими с радиусом 50 мкм, вязкость растворителя (воды) 1.00 мПас.
219. Вычислить скорость оседания частиц арсената кальция с диаметром 20 мкм в водной суспензии. Плотность Ca3(AsO4)2 равна 3.620 г/см3, плотность воды 1.000 г/cм3, вязкость воды 1.000 мПас.
220. Определить постоянную Авогадро по результатам наблюдения Броуновского движения частиц каучукового латекса (радиус 212 нм), приведённым в следующей таблице
|
t, с |
30 |
60 |
90 |
120 |
|
, мкм2 |
50.2 |
113.5 |
128 |
144 |
где t – время наблюдения, – средний квадрат смещения (подсчитанный по наблюдениям над 50 частицами). Опыты проводились при 17 °С; вязкость среды 1.10 сПз.
221. Вычислить радиусы частиц трёх монодисперсных фракций сульфида ртути (нерастворимое твёрдое вещество; плотность 8.17 г/см3), зная время, за которое они оседают из водной суспензии на 1 см: фракция №1 за 5.86 с, №2 за 9.77 мин и №3 за 16.28 час. При температуре опытов вода имеет плотность 0.9991 г/см3 и вязкость 1.135 сПз.
222. Определить молярную массу гемоглобина по следующим данным о равновесном центрифугировании его раствора:
|
x , см |
4.16 |
4.21 |
4.31 |
4.36 |
4.46 |
4.51 |
|
Р, вес. % |
0.398 |
0.437 |
0.564 |
0.639 |
0.832 |
0.930 |
где x – расстояние от оси вращения ротора центрифуги, Р – процентная концентрация белка. Другие данные: температура 20 °С, удельный парциальный объём растворённого белка 0.749 см3/г; плотность растворителя 1.008 г/см3, число оборотов ротора 8700 мин–1.
223. Мышечные фибриллы содержат ряд белковых компонент, участвующих в механизме их сокращения. Один из таких компонент – белок М-линии скелетной мышцы кролика, был изучен методом равновесного центрифугирования при числе оборотов ротора 6800 в минуту и температуре 5 °С. Белок имел удельный парциальный объём 0.797 см3/г; плотность растворителя 1.041 г/см3. Вычислить молярную массу этого белка по следующим данным о распределении концентрации белка вдоль расстояния от оси центрифуги:
|
x , см |
6.950 |
6.992 |
7.035 |
7.069 |
7.106 |
7.132 |
|
c, г/л |
2.027 |
2.428 |
2.868 |
3.307 |
3.971 |
4.479 |
224. Вычислить молярную массу неочищенного белка яичного альбумина по следующим данным о равновесном центрифугировании его раствора. Плотность растворителя 1.0077 г/см3, удельный объём белка в растворе 0.741 см3/г, температура 291 К, число оборотов ротора центрифуги 10900 мин–1. На расстоянии от оси вращения ротора 4.23 см концентрация равна 0.643 вес. %, а на расстоянии 4.28 см – 0.712 вес. %.
225. Полимер с молярной массой 17 кг/моль и удельным объёмом 0.773 см3/г подвергается центрифугированию при 20 °С в воде (плотность 0.998 г/см3) до равновесия. Во сколько раз концентрация полимера на расстоянии 7 см от оси вращение больше концентрации на расстоянии 6 см, если число оборотов центрифуги в минуту составляет 60000.
226. Раствор полимера с эффективной молярной массой 200 кг/моль, при 27 °С, заполняет сосуд на 10 см от дна. Если при равновесии в поле тяжести концентрация на дне сосуда 1 моль/л, чему равна концентрация на поверхности ?
227. В таблице ниже приведены данные о зависимости логарифма концентрации частиц золота от глубины h, отсчитанной от поверхности суспензии при равновесии седиментации в поле тяжести:
|
h, мм |
4.44 |
5.06 |
5.67 |
6.30 |
6.90 |
7.53 |
8.15 |
8.65 |
|
lg |
10.36 |
10.51 |
10.63 |
10.75 |
10.89 |
11.05 |
11.22 |
11.39 |
Вычислить радиус частиц золота, приняв их форму сферической. Другие необходимые данные: температура 20 °С, плотность золота 19.3 г/см3, плотность среды 0.998 г/см3.
228. С помощью оптического микроскопа определялось распределение частиц каучукового латекса по высоте капли (h) над предметным стеклом (см. таблицу ниже). Латекс был предварительно фракционирован до монодисперсной эмульсии с радиусом частиц 212 нм, плотность которых была больше плотности дисперсионной среды на 0.2067 г/см3. Температура опытов 20 °С. Вычислить по этим данным постоянную Авогадро.
|
h, мкм |
5 |
35 |
65 |
95 |
|
n* |
100 |
47 |
22.6 |
12 |
*n – относительное число частиц.
229. 1 кг золя кремнезема с содержанием SiO2 30 % вес. находится в лабораторном цилиндре, образуя столб жидкости высотой 340 мм. Предположим, после того, как установилось седиментационное равновесие при 18 °С, половину объёма осторожно слили. Какая часть SiO2 окажется в слитой половине, если известно, что диаметр частиц золя равен 15 нм, а плотности SiO2 и дисперсионной среды равны 2.20 и 1.01 г/см3 соответственно ?
230. Полимер в растворе имеет валовую концентрацию 0.100 моль/м3 и эффективную молярную массу 20.0 кг/моль. При 25 °С раствор заполняет цилиндрический сосуд высотой 50 см. Чему равна концентрация на поверхности столба жидкости и на дне сосуда при равновесии ?
231. Вычислить постоянную Авогадро по данным работы Перрена. Им исследовалось распределение по высоте приблизительно сферических частиц суспензии гуммигута в воде при температуре 15 °С. Диаметр частиц составлял 0.52 мкм. Измерения показали, что с поднятием оси горизонтального микроскопа на 6.00 мкм число частиц уменьшается в 2 раза. Плотность гуммигута 1.56 г/см3, плотность воды 0.9991 г/см3.
232. Цилиндрическую ёмкость с площадью поперечного сечения 1 м2 наполняет жидкость до высоты 1 м. Жидкость содержит 50 мг вируса, о котором известно, что он имеет молярную массу 50103 кг/моль и удельный парциальный объём 0.74 см3/г. Плотность жидкости 1.008 г/см3. Вычислить равновесную молярную концентрацию вируса при 22 °С на дне сосуда и на поверхности столба жидкости.
233. Определить радиус частиц гидрозоля золота, если после установления седиментационно-диффузионного равновесия при 293 К на высоте 8.56 см концентрация частиц уменьшается в е раз. Плотность золота 19.3 г/cм3, плотность воды 1.00 г/cм3.
234. Вычислить молярную массу белка яичного альбумина по следующим данным о равновесном центрифугировании его раствора. Плотность растворителя 1.0077 г/см3, удельный объём белка в растворе 0.749 см3/г, температура 298 К, число оборотов ротора центрифуги 10700 мин–1. На расстоянии от оси вращения ротора 4.53 см концентрация равна 1.185 вес. %, а на расстоянии 4.55 см – 1.309 вес. %.
301. Определить молярную массу образца нитроцеллюлозы по следующим данным о зависимости осмотического давления её раствора в метаноле от концентрации при 20 °С:
|
с, г/л |
0.55 |
1.25 |
2.28 |
6.65 |
12.1 |
|
, Па |
13.1 |
32.0 |
62.1 |
237 |
612 |
302. Жиры и липиды усваиваются организмом благодаря многоступенчатому процессу диспергирования, в последних стадиях которого важную роль играет способность желчных солей образовывать смешанные мицеллы. Мицеллы одного из компонент таких солей, натриевой соли дезоксихолевой кислоты (молярная масса 415.55 г/моль), изучены методом осмометрии при 25 °С в водном растворе NaCl со следующими результатами
|
сМ, кг/м3 |
4.0 |
8.0 |
12.0 |
16.0 |
|
, кПа (раствор 0.03 моль/л NaCl) |
1.47 |
3.18 |
5.15 |
7.32 |
сМ – избыточная концентрация мицелл в камере раствора (по отношению к камере растворителя)
Вычислить по этим данным молярную массу мицелл и число молекул в мицелле (число агрегации).
303. Фермент лизоцим (компонент белкового вещества куриного яйца) изучен методом мембранной осмометрии в водном растворе 1.0 моль/л (NH4)2НРO4 (pH 7) при 25 °С со следующими результатами :
|
с, г/л |
4.07 |
6.18 |
8.31 |
10.37 |
12.37 |
14.4 |
16.4 |
18.41 |
20.34 |
|
, мм рт. ст. |
4.43 |
6.67 |
8.83 |
11.00 |
13.10 |
15.13 |
17.03 |
18.98 |
21.00 |
Определить молярную массу.
304. Белок миозин (один из главных компонент мышечной ткани млекопитающих) в водном растворе имеет сильную тенденцию образовывать агрегаты из двух молекул – димеры. В таблице ниже цитированы результаты измерений осмотического давления при 20 °С в таких условиях, которые не предотвращают агрегацию. Вычислить по этим данным молярную массу димера и найдите молярную массу миозина, поделив результат на 2.
|
с, г/л |
2.48 |
2.92 |
5.44 |
7.71 |
10.35 |
13.92 |
18.14 |
|
, мм рт. ст. |
0.062 |
0.071 |
0.157 |
0.260 |
0.366 |
0.584 |
0.987 |
305. Вычислить осмотическое давление гидрозоля золота с концентрацией 0.30 г/л при 20 °С, пренебрегая вириальными коэффициентами. Золь монодисперсный со сферическими частицами диаметром 1.0 нм. Плотность золота 19.3 г/см3.
306. Определить молярную массу фракции полистирола с помощью следующих данных об осмотическом давлении его раствора в толуоле при 25.0 °С
|
с, г/л |
1.75 |
2.42 |
2.85 |
4.35 |
6.50 |
8.85 |
|
, Па |
30.4 |
42.7 |
52.0 |
86.3 |
146 |
231 |
307. Раствор 1 г белка гемоглобина в 1 л воды имеет осмотическое давление 36.5 Па при 25 °С. Определить молярную массу гемоглобина и абсолютную массу молекулы гемоглобина. При расчете принять, что вириальные коэффициенты равны нулю.
308. В каком отношении находятся осмотические давления двух коллоидных растворов одного и того же вещества с равными весовыми концентрациями, если в одном из растворов средний радиус частиц равен 20 нм, а в другом 300 нм ?
309. Определить молярную массу образца нитроцеллюлозы по следующим данным о зависимости осмотического давления её раствора в нитробензоле от концентрации при 20 °С:
|
с, г/л |
1.20 |
2.78 |
5.01 |
9.98 |
15.7 |
|
, Па |
25.2 |
58.9 |
108 |
222 |
360 |
310. Во сколько раз отличается осмотическое давление монодисперсного золя золота с радиусом частиц 25.0 нм от аналогичной характеристики золя золота с радиусом частиц 50 нм, если весовые концентрации (г/л) этих золей равны и температура измерений одинакова. Пренебречь вероятной неидеальностью золей.
311. Ниже приведены значения осмотического давления, измеренного в метрах h столба манометрической жидкости, в зависимости от концентрации полимера при 25 °С:
|
с, кг/м3 |
3.201 |
4.798 |
5.702 |
6.898 |
7.797 |
|
h, м |
0.0291 |
0.0583 |
0.0787 |
0.1099 |
0.1397 |
Определить по этим данным молярный вес полимера и второй вириальный коэффициент. Плотность манометрической жидкости равна 925 кг/м3.
312. Вода поступает от корней к листьям кроны деревьев благодаря осмосу. Каким должно быть минимальное осмотическое давление в клеточном соке, чтобы грунтовая вода могла подняться до кроны высотой 25 м ? Какой должна быть молярная концентрация клеточного сока чтобы такое давление развилось. (Принять температуру 25 °С, плотность воды 1.00 г/см3 ; полученное давление переведите для наглядности в атмосферы)
313. Золь кремнезема изучен методом осмометрии при 25.0 °С со следующими результатами:
|
с*, г/л |
80 |
60 |
40 |
20 |
10 |
5 |
|
, Па |
252.2 |
110.8 |
64.5 |
20.3 |
9.23 |
4 |
*с – грамм SiO2 на литр раствора.
Предполагая частицы золя сферическими и монодисперсными, определить молярную массу частиц, число формульных единиц SiO2 в одной частице, радиус частиц и удельную площадь поверхности. Плотность кремнезема в этом золе равна 2.0 г/см3.
314. Плазма крови человека содержит приблизительно 40 г альбумина (М = 69 кг/моль) и 20 г глобулина (М = 160 кг/моль) в 1 литре. Вычислить осмотическое давление этого раствора при 37 °С, приняв вириальные коэффициенты равными нулю.
315. Мутность золя кремнезема (SiO2, торговая марка Людокс) измерена как функция концентрации со следующими результатами:
|
с ×102, г/см3 |
0.57 |
1.14 |
1.7 |
2.3 |
|
×102, см–1 |
1.56 |
2.97 |
4.25 |
5.36 |
Определить по этим данным молярную массу коллоидных частиц и затем их радиус, приняв плотность кремнезёма 2.2 г/см3. Оптическая постоянная прибора Н = 4.0810–7 мольсм2/г2.
316. Навеска 1.22 г полистирола растворена в метилэтилкетоне до объёма раствора 100 мл при 25 °С. При турбидиметрическом исследовании в ячейке длиной 1.00 см, интенсивность света с длиной волны 546 нм уменьшилась до 0.9907 от интенсивности входящего света. Вычислить мутность раствора и молярную массу полимера, приняв вириальные коэффициенты равными нулю. Константа рассеяния света Н = 6.25 ×10–4 м2 моль/кг2.
317. Определить ККМ хлорида додецил аммония C12H25NH3Cl (мол. вес 221.80 г/моль) в водном растворе при 30 °С по следующим данным о мутности:
|
с, г/л |
0 |
0.89 |
2.22 |
2.95 |
3.43 |
3.63 |
4.00 |
4.39 |
5.05 |
5.61 |
6.80 |
|
×103, м–1 |
4.76 |
5.00 |
4.95 |
5.33 |
6.95 |
7.81 |
12.23 |
15.28 |
20.42 |
24.18 |
31.42 |
318. При исследовании методом поточной ультрамикроскопии Дерягина – Власенко гидрозоля золота, в объёме 1.6010–5 см3, прошедшем через счётное поле микроскопа, обнаружено в среднем 70 частиц. Вычислить радиус частиц золя, зная его концентрацию 7.0 мг/м3 и плотность золота 19.3 г/см3.
319. Золь кремнезёма Людокс (торговая марка) изучен методом турбидиметрии со следующими результатами:
|
с, г/л |
4.97 |
9.94 |
19.15 |
39.15 |
|
, м–1 |
2.42 |
4.52 |
7.86 |
12.94 |
при длине волны света 435.8 нм, показателе преломления в растворителе 1.3408 и инкременте показателя преломления 0.0625 см3/г. Вычислить по этим данным радиус частиц золя, приняв плотность кремнезёма 2.278 г/см3.
320. Золь гумуса освещается в одном случае светом с длиной волны 4000 Å, а в другом случае – с длиной волны 7000 Å. В каком случае и во сколько раз интенсивность рассеяния выше.
321. Используя уравнение Рэлея, сравните интенсивности рассеяния монохроматического света из одного источника двумя эмульсиями в воде с одинаковыми размерами капель масла и одинаковыми концентрациями масла. В первом случае фаза масла представлена бензолом (показатель преломления 1.5011), а во втором случае – н-пентаном (показатель преломления 1.3575). Показатель преломления света фазой воды 1.3330.
322. Сравните интенсивности рассеяния света высокодисперсным полистиролом: в одном случае использован свет с длиной волны 680 нм, в другом – с длиной волны 420 нм.
323. Определить молярную массу и число агрегации мицелл хлорида додецил аммония C12H25NH3Cl (молекулярная масса 221.80 г/моль) в водных растворах 0.01 моль/л NaCl при 30 °С по следующим данным о мутности:
|
с, г/л |
3.20 |
4.10 |
5.10 |
6.10 |
7.35 |
8.15 |
10.15 |
12.15 |
|
×103, м–1 |
12.00 |
21.13 |
29.04 |
34.84 |
40.41 |
43.32 |
49.46 |
54.36 |
Известно, что ККМ равна 2.72 г/л, мутность раствора при ККМ 5.5710–3 м–1. Другие данные: длина волны света 436 нм, показатель преломления света в растворителе 1.332, инкремент показателя преломления n/c = 0.160 см3/г.
324. Для раствора полистирола в метилэтилкетоне 1.22 г/100 см3 зависимость показателя преломления света от концентрации выражается величиной dn/dc равной 0.231 см3/г при длине волны 436 нм. Показатель преломления света в метилэтилкетона равен 1.377. При прохождении света через 1.00 см этого раствора интенсивность уменьшается до 0.9773 от начальной. Вычислить оптическую константу рассеяния и молярную массу полимера, приняв вириальные коэффициенты равными нулю.
325. Определить молярную массу и число агрегации мицелл хлорида додецил триметил аммония С12Н25N(СН3)3Cl (число молекул ПАВ в составе одной мицеллы) в водных растворах 0.10 моль/л NaCl при 23 °С по следующим данным о мутности:
|
с, г/л |
3.42 |
4.45 |
5.50 |
7.38 |
9.26 |
10.48 |
|
×103, м–1 |
20.3 |
29.5 |
38.2 |
50.8 |
62.9 |
71.1 |
Известно, что ККМ равна 1.90 г/л, мутность раствора при ККМ 5.3010–3 м–1. Другие данные: длина волны света 436 нм, показатель преломления света в растворителе 1.3338, инкремент показателя преломления n/c = 0.155 см3/г.
326. При исследовании методом поточной ультрамикроскопии Дерягина – Власенко масляного аэрозоля обнаружено в среднем 50 частиц в объёме 1.3310–5 см3, прошедшем через счётное поле микроскопа. Вычислить радиус капель аэрозоля, зная его концентрацию 25.0 мг/м3 и плотность масла 0.910 г/см3.
327. Определить молярную массу и число агрегации мицелл хлорида тетрадецил триметил аммония С14Н29N(СН3)3Cl (число молекул ПАВ в составе одной мицеллы) в водных растворах 0.02 моль/л NaCl при 23 °С по следующим данным о мутности:
|
с, г/л |
1.05 |
1.66 |
2.2 |
2.82 |
3.44 |
4.07 |
4.98 |
5.65 |
|
×103, м–1 |
10.1 |
17.0 |
22.7 |
28.3 |
32.6 |
37.2 |
42.7 |
45.2 |
Известно, что ККМ равна 0.70 г/л, мутность раствора при ККМ 5.2410–3 м–1. Другие данные: длина волны света 436 нм, показатель преломления света в растворителе 1.333, инкремент показателя преломления n/c = 0.157 см3/г.
328. Золь кремнезёма Ситон (торговая марка) изучен методом турбидиметрии со следующими результатами:
|
с, г/л |
18.9 |
35.9 |
70.8 |
140.1 |
|
, м–1 |
1.46 |
2.29 |
3.30 |
4.32 |
при длине волны света 546.1 нм, показателе преломления света в растворителе 1.3345 и инкременте показателя преломления 0.0638 см3/г. Вычислить по этим данным радиус частиц золя, приняв плотность кремнезёма 2.20 г/см3.
329. При исследовании методом поточной ультрамикроскопии Дерягина – Власенко водяного аэрозоля, обнаружено в среднем 60 частиц в объёме 3.0010–5 см3, проходящем через счётное поле микроскопа. Вычислить радиус капель золя, зная его концентрацию 15.0 мг/м3 и плотность воды 1.00 г/см3.
401. Апельсиновый сок представляет собой золь, обычно содержащий очень маленькие сферические частицы с дзета-потенциалом 50 мВ и имеющий низкую ионную силу. Определить электрофоретическую подвижность и скорость электрофореза этих частиц, когда сок находится между плоскими электродами с разностью потенциалов 120 В и расстоянием между ними 40 см. Для дисперсионной среды сока принять вязкость 4.5 мПас и относительную диэлектрическую проницаемость 54.1.
402. Предположим, дисперсионной средой суспензии является раствор перхлората лития LiClO4 0.1 ммоль/дм3 в формамиде при 25 °С (r = 109.5). Вычислить толщину ионной атмосферы –1 в этой среде. Какое уравнение следовало бы использовать для расчета -потенциала из результатов электрофореза, если бы радиус частиц был 6 нм ?
403. Электрофорез гидрозоля Fe(OH)3 проводили при разности потенциалов на электродах 150 В и расстоянии между электродами 30 см. Перемещение частиц за 20 минут составило 24 мм. Относительная диэлектрическая проницаемость воды 80.2, вязкость воды 1.00 мПас. Вычислить дзета-потенциал частиц, в предположении применимости уравнения Хюккеля.
404. Для суспензии аморфного кремнезема SiO2 с радиусом частиц 10 нм в водном растворе нитрата натрия 5.00 смоль/л (pH 4.5) сообщалась электрофоретическая подвижность –1.3410–8 м2В–1с–1. Вычислить -потенциал. Другие необходимые данные: температура 25.0 °С, вязкость 0.930 сПз, r = 77.7.
405. Монодисперсный латекс полистирола (с сополимером метакриловой кислоты и натриевой соли винилфенилсульфоната) с диаметром частиц 610 нм был изучен методом микроэлектрофореза в водной среде 1.00 ммоль/дм3 хлорида калия KCl. При 25 °С (и pH 7) электрофоретическая подвижность составляла –4.0510–8 м2/(сВ). Вычислить толщину ДЭС и дзета потенциал, приняв r = 78.35, = 0.890 сПз.
406. Определить потенциал течения, если через пористую пленку продавливается 42.4 %-ный водный раствор этилового спирта под давлением 20 кПа. Электрическая проводимость раствора равна 0.013 Смм–1, относительная диэлектрическая проницаемость растворителя 41.3, вязкость 0.90 мПас, дзета потенциал 16.0 мВ, поверхностной проводимостью мембраны пренебречь.
407. В опытах по электрофорезу наблюдается среднее расстояние, на которое заряженные частицы смещаются за некоторое время под действием электрического поля и в результате Броуновского движения, х = хэл ± хскв (хскв - среднеквадратичное смещение в результате Броуновского движения). Предположим, для сферических частиц с радиусом 5 нм измерена электрофоретическая подвижность 4.00×10–7 м2/(В·с) в воде при 20 °С (вязкость 1.00 мПа·с). Вычислить максимальное (хмакс = хэл + хскв) и минимальное (хмин = хэл – хскв) смещение индивидуальных частиц за 20 секунд в электрическом поле напряженностью 400 В/м.
408. Определить дзета-потенциал на границе раздела фаз керамический фильтр/водный раствор хлорида калия, если при протекании раствора под давлением 20 кПа, потенциал течения равен 6.5 мВ. Удельная электрическая проводимость среды 0.013 Смм–1, вязкость 1.00 мПас, относительная диэлектрическая проницаемость раствора 80.1, поверхностной проводимостью керамики пренебречь.
409. Дисперсионной средой суспензии является водный раствор бромида тетраметиламмония (CH3)4NBr 210–6 моль/дм3 при 25 °С (r = 78.4). Вычислить толщину ДЭС –1 в этой среде. Каким уравнением следовало бы пользоваться для вычисления -потенциала из электрофоретической подвижности, если бы радиус частиц был 30 нм ?
410. Вычислить толщину ДЭС у поверхности частиц сульфата бария в водном растворе хлорида натрия с концентрацией 25 мг/л при температуре 20 °С. Относительная диэлектрическая проницаемость раствора 82.2.
411. Коммерческий коллоидный кварц (SiO2, торговая марка Min-U-Sil), фракционированный до эквивалентного радиуса частиц 0.3-0.5 мкм, показывает электрофоретическую подвижность –0.035 мм2/(Вс) в растворе 0.100 моль/л NaCl при 25.0 °С (pH 9). Вычислить толщину ДЭС и дзета потенциал. Необходимые характеристики раствора NaCl найдите из справочных эмпирических уравнений: r = 78.36 – 13.8С + 0.98С 2; = 0.8903×(1 + 0.0793C), где С в моль/л, в сПз.
412. Вычислить напряжённость электрического поля, при которой золь фторида алюминия в этилацетате покажет скорость электрофореза 15.0 мкм/мин при -потенциале 42.0 мВ. Относительная диэлектрическая проницаемость этилацетата равна 6.081, вязкость 0.454 мПас. Прочие характеристики соответствуют применимости уравнения Хюккеля.
413. Известно, что время уменьшения концентрации единичных частиц в 2 раза (в результате быстрой коагуляции в золе с образованием двойных агрегатов) равно 30 секунд. Зная это, вычислить время уменьшения концентрации в том же золе (а) в 1.5 раза, (б) в 1.75 раза, (в) в 1.25 раза
414. Вычислить порог коагуляции золя Fe(OH)3 бихроматом калия, если быстрая коагуляция наблюдается при добавлении к 100 мл золя минимум 1.99 мл раствора 10 ммоль/л К2Сг2О7.
415. Быстрая коагуляция 10 мл золя иодида серебра (заряд которого отрицателен) наблюдается при добавлении к нему 1.65 мл раствора 1 моль/л КNО3. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор Са(NО3)2, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя AgI.
416. Быстрая коагуляция 15 мл золя иодида серебра (заряд которого отрицателен) наблюдается при добавлении к нему 2.48 мл раствора 1 моль/л КNО3. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор K2SO4, чтобы 3 мл его раствора оказали аналогичное действие на тот же объём золя AgI.
417. Какой минимальный объём раствора BaCl2 с концентрацией 50 ммоль/л требуется добавить к 1 мл золя AgI для его коагуляции, если известно, что порог коагуляции в данном случае составляет 2.43 ммоль/л ?
418. В следующей ниже таблице приведены результаты определения частичной концентрации коллоидной дисперсии каолина как функции времени при быстрой коагуляции электролитом:
|
t, с |
0 |
105 |
180 |
255 |
335 |
420 |
510 |
|
×10–9, см–3 |
5.0 |
3.90 |
3.18 |
2.92 |
2.52 |
2.00 |
1.92 |
Определить по этим данным константу скорости и сравните её с тем, что ожидается из теории быстрой коагуляции при 20 °С и вязкости растворителя 1.0 сПз.
419. Константа скорости коагуляции золя равна 5 ×10–18 м3с–1. Начальная концентрация золя составляет 3 ×1014 м–3. Определить концентрацию частиц через 30 мин.
420. Определить графическим методом константу скорости и время половинной коагуляции для золя золота по следующим экспериментальным данным:
|
t, с |
0 |
20 |
60 |
120 |
240 |
480 |
|
×10–14, м–3 |
20.20 |
14.70 |
10.80 |
8.25 |
4.89 |
3.03 |
421. Быстрая коагуляция 50 мл золя гидроксида железа (заряд которого положителен) наблюдается при добавлении к нему 1.55 мл раствора 0.4 моль/л КNО3. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор K2SO4, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя Fe(OH)3.
422. Вычислить начальную концентрацию золя, если его концентрация через 20 минут после добавления коагулирующего агента равна 1.1 ×1014 м–3. Константа скорости коагуляции равна 4.0 ×10–18 м3с–1.
423. Быстрая коагуляция 50 мл золя гидроксида железа (заряд которого положителен) наблюдается при добавлении к нему 1.55 мл раствора 0.4 моль/л КNО3. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор BaCl2, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя Fe(OH)3.
424. Быстрая коагуляция 75 мл золя оксида алюминия (заряд которого положителен) наблюдается при добавлении к нему 4.11 мл раствора 1 моль/л КСl. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор K2Cr2O7, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя Al2O3.
425. Быстрая коагуляция 75 мл золя оксида алюминия (заряд которого положителен) наблюдается при добавлении к нему 4.11 мл раствора 1 моль/л КСl. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор Ca(NO3)2, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя Al2O3.
426. Экспериментально получены следующие данные по коагуляции гидрозоля золота раствором NaCl:
|
t, с |
0 |
60 |
120 |
420 |
900 |
|
×10–14, м–3 |
5.22 |
4.35 |
3.63 |
2.31 |
1.48 |
Определить константу скорости коагуляции графическим методом и сравните ее с константой, вычисленной по теоретическому уравнению k = 4kBT/(3) при = 1.00 мПас и Т = 300 К.
427. Быстрая коагуляция 75 мл золя оксида алюминия (заряд которого положителен) наблюдается при добавлении к нему 4.11 мл раствора 1 моль/л КСl. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор AlCl3, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя Al2O3.
428. Быстрая коагуляция 1000 мл золя сульфида мышьяка (заряд которого отрицателен) наблюдается при добавлении к нему 1.38 мл раствора 0.5 моль/л ZnCl2. На основании теории ДЛФО оценить, какую минимальную концентрацию должен иметь раствор Al2(SO4)3, чтобы 1 мл его раствора оказал аналогичное действие на тот же объём золя As2S3.
429. Определить время половинной коагуляции золя, если через 40 минут после начала быстрой коагуляции концентрация стала равной 6.0×1013 м–3, константа скорости равна 5.3 ×10–18 м3с–1.
430. Вычислить концентрацию золя через 40 минут, если время половинной коагуляции равно 30 минутам при константе скорости 2.2 ×10–18 м3с–1.
Тема: Вязкость суспензий и растворов полимеров
501. Определить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка для ацетата амилозы в смешанном растворителе 43 об. % нитрометан + 57 об. % н-пропанол по следующим данным о зависимости характеристической вязкости от молярной массы при 25 °С:
|
М ×10–6, г/моль |
3.11 |
2.17 |
1.68 |
1.34 |
0.869 |
0.676 |
0.569 |
0.376 |
0.148 |
|
[], мл/г |
168 |
135 |
121 |
110 |
86 |
77 |
69 |
56 |
35 |
502. В таблице ниже приведены результаты измерений вязкости смесей сливок со снятым (обезжиренным) молоком как функции концентрации жира при 64 °С:
|
с, вес % |
27.4 |
18.3 |
9.1 |
6.1 |
0 |
|
*, г/см3 |
0.9766 |
0.9889 |
1.002 |
1.008 |
1.015 |
|
, сПз |
1.952 |
1.281 |
0.872 |
0.777 |
0.644 |
* - плотность эмульсии; плотность жира сливок 0.8887 г/см3
Постройте по этим данным график зависимости приведённой вязкости от объёмной доли жира и определить характеристическую вязкость [ при 0]. Равна ли она теоретическому коэффициенту уравнения Эйнштейна для суспензий ?
503. В таблице ниже приведены результаты исследования вязкости суспензий стеклянных шариков (средний диаметр 65 мкм) в водном растворе йодида цинка (состав, который предотвращал седиментацию шариков в процессе измерений):
|
0 |
0.0326 |
0.0652 |
0.0978 |
0.1328 |
0.1609 |
|
|
/0 |
1 |
1.094 |
1.208 |
1.340 |
1.504 |
1.684 |
Постройте по этим данным график зависимости приведённой вязкости от объёмной доли суспензии и определить характеристическую вязкость [ при 0]. Равна ли она теоретическому коэффициенту уравнения Эйнштейна для суспензий ?
504. При 20.13 °С относительная вязкость бутадиен-стирольного латекса зависит от концентрации как показывает следующая таблица :
|
0 |
0.0306 |
0.0515 |
0.101 |
0.1795 |
0.2481 |
|
|
/0 |
1 |
1.085 |
1.157 |
1.363 |
1.819 |
2.479 |
Постройте по этим данным график зависимости приведённой вязкости от объёмной доли латекса и определить характеристическую вязкость [ при 0]. Равна ли она теоретическому коэффициенту уравнения Эйнштейна для суспензий ?
505. Рассчитайте молярную массу поливинилового спирта по данным вискозиметрического метода: характеристическая вязкость 0.15 м3/кг, константы уравнения Марка–Хаувинка KMH = 4.53 ×10–5 л/г и = 0.74.
506. Рассчитайте молярную массу этилцеллюлозы в анилине, используя экспериментальные данные вискозиметрического метода (константы: KMH = 6.9 ×10–5 л/г, = 0.72):
|
Концентрация раствора, г/л |
1.0 |
1.75 |
2.5 |
3.25 |
4.0 |
|
Удельная вязкость раствора |
0.24 |
0.525 |
0.875 |
1.35 |
1.84 |
507. Для нескольких фракций нитрата целлюлозы в ацетоне проведены измерения вязкости при 25 °С и вычислены характеристические вязкости:
|
М ×10–3, г/моль |
77 |
89 |
273 |
360 |
400 |
640 |
846 |
1550 |
2510 |
2640 |
|
[], дл/г |
1.23 |
1.45 |
3.54 |
5.5 |
6.5 |
10.6 |
14.9 |
30.3 |
31.0 |
36.3 |
Вычислить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка для этой системы.
508. В таблице ниже приведены результаты вискозиметрических измерений растворов поли(-бензил-L-глутамата) в диметилформамиде. Определить по ним ко-эффициенты уравнения Марка-Хаувинка.
|
М ×10–3, г/моль |
21.4 |
66.5 |
130 |
208 |
347 |
|
[], дл/г |
0.107 |
0.451 |
1.32 |
3.27 |
7.20 |
509. В таблице ниже приведены результаты вискозиметрических измерений растворов нескольких фракций полистирола в метилэтилкетоне при 22 °С:
|
М, г/моль |
1760 |
1620 |
1320 |
980 |
940 |
520 |
318 |
230 |
|
[], дл/г |
1.65 |
1.61 |
1.4 |
1.21 |
1.17 |
0.77 |
0.6 |
0.53 |
Найдите коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка для данной системы.
510. Для нескольких препаратов поликапролактама установлены молярные массы и определены характеристические вязкости их растворов в м-крезоле при 25 °С:
|
М ×10–3, г/моль |
3.50 |
4.46 |
7.69 |
8.6 |
13.0 |
15.8 |
17.6 |
21.6 |
25.0 |
30.8 |
|
[], дл/г |
0.36 |
0.43 |
0.61 |
0.69 |
0.87 |
0.94 |
1.10 |
1.25 |
1.40 |
1.59 |
Найдите по этим данным коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка для системы поликапролактам/м-крезол.
511. Вычислить молярную массу поливинилацетата в ацетоне, пользуясь данными вискозиметрического метода (константы уравнения Марка – Хаувинка KMH = 4.2 ×10–5 л/г, = 0.68):
|
Концентрация раствора. кг/м3 |
1.0 |
3.0 |
5.0 |
7.0 |
|
Удельная вязкость раствора |
0.14 |
0.465 |
0.84 |
1.3 |
512. Определить характеристическую вязкость и коэффициент Хаггинса для поли(-бензил-L-глутамата) в хлороформе по следующим данным:
|
с, г/дл |
0.670 |
0.478 |
0.332 |
0.208 |
0.105 |
|
отн |
3.32 |
2.32 |
1.76 |
1.37 |
1.13 |
513. Определить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка для поли изобутилена в циклогексане при 30 °С по следующим данным:
|
М ×10–3, г/моль |
37.8 |
80.6 |
167 |
251 |
333 |
540 |
710 |
|
[], дл/г |
0.388 |
0.638 |
1.12 |
1.50 |
1.81 |
2.48 |
2.87 |
514. Растворы нескольких образцов поли пропиолактона в трифторэтаноле (ТФЭ) изучены вискозиметрически при 25 °С и была получена следующая зависимость характеристической вязкости от молярной массы :
|
М, кг/моль |
193 |
167 |
148 |
126 |
92.4 |
80.0 |
51.4 |
38.8 |
|
[], см3/г |
150 |
130 |
107 |
86.5 |
60.1 |
49.1 |
28.5 |
19.6 |
Вычислить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка.
515. В таблице ниже приведены результаты измерений вязкости смесей сливок со снятым (обезжиренным) молоком и дистиллированной водой как функция концентрации жира при 64 °С
|
с, вес % |
20.0 |
16.0 |
12.0 |
8.0 |
4.0 |
0 |
|
*, г/см3 |
0.970 |
0.975 |
0.979 |
0.983 |
0.988 |
0.993 |
|
, сПз |
0.986 |
0.857 |
0.697 |
0.612 |
0.532 |
0.476 |
* - плотность эмульсии; плотность жира сливок 0.8887 г/см3)
Постройте по этим данным график зависимости приведённой вязкости от объёмной доли жира и определить характеристическую вязкость [ при 0]. Равна ли она теоретическому коэффициенту уравнения Эйнштейна для суспензий ?
516. Растворы нескольких образцов полипропиолактона в хлороформе (трихлорметан, СHСl3) были изучены вискозиметрически при 30 °С и была получена следующая зависимость характеристической вязкости от молярной массы :
|
М, кг/моль |
145.0 |
110.0 |
70.7 |
59.4 |
30.5 |
|
[], см3/г |
150 |
107 |
58.9 |
49.1 |
19.6 |
Вычислить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка.
517. Установлено, что при 20 °С связь между характеристической вязкостью раствора полиизобутилена и его молярной массой M описывается формулой [] (л/г) = 3.6010–4М0.64. Определить молярную массу фракции полиизобутилена в растворе, характеристическая вязкость которого равна 1.80 м3/кг.
518. Измерения характеристической вязкости растворов нескольких фракций полиизобутилена с известными молярными массами в диизобутилене привели к следующим результатам:
|
М, кг/моль |
6.2 |
10.4 |
124 |
856 |
|
[], м3/кг |
0.00963 |
0.0134 |
0.0655 |
0.225 |
Вычислить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка.
519. Рассчитайте молярную массу полистирола по характеристической вязкости его раствора 0.105 л/г. Растворитель – толуол; константы уравнения Марка– Хаувинка для данных условий: KMH = 1.7 ×10–5 л/г, = 0.69.
520. Вычислить молярную массу поливинилацетата в бензоле, если характеристическая вязкость его раствора равна 0.225 л/г, константы уравнения Марка–Хаувинка KMH = 5.7 ×10–5 л/г и = 0.70.
522. Определить молярную массу поливинилацетата в хлороформе, используя следующие данные: [] = 0.340 л/г, константы уравнения Марка–Хаувинка KMH = 6.5 ×10–5 л/г и = 0.71.
521. В таблице ниже приведены результаты измерений вязкости смесей сливок со снятым (обезжиренным) молоком и дистиллированной водой как функция концентрации жира при 64 °С
|
с, вес % |
20.0 |
16.0 |
12.0 |
8.0 |
4.0 |
0 |
|
*, г/см3 |
1.021 |
1.029 |
1.037 |
1.045 |
1.053 |
1.061 |
|
, сПз |
2.506 |
2.047 |
1.739 |
1.490 |
1.270 |
1.134 |
* - плотность эмульсии, плотность жира сливок 0.8887 г/см3)
Постройте по этим данным график зависимости приведённой вязкости от объёмной доли жира и определить характеристическую вязкость [ при 0]. Равна ли она теоретическому коэффициенту уравнения Эйнштейна для суспензий ?
523. Определить молярную массу нитроцеллюлозы, если характеристическая вязкость её раствора в ацетоне составляет 0.204 м3/кг, константы уравнения Марка–Хаувинка KMH = 0.89 ×10–5 л/г и = 0.9.
524. Для растворов нескольких образцов полипропиолактона в бутилхлориде получена следующая зависимость характеристической вязкости от молярной массы при 13 °С:
|
М, кг/моль |
150 |
107 |
49.1 |
19.6 |
|
[], см3/г |
38.6 |
32.8 |
22.1 |
14.2 |
Вычислить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка.
525. Определить молярную массу этилцеллюлозы в толуоле, используя данные вискозиметрического метода (константы: KMH = 11.8 ×10–5 л/г, = 0.666):
|
Концентрация полимера, г/л |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
10.0 |
|
Приведенная вязкость, л/г |
0.163 |
0.192 |
0.210 |
0.240 |
0.263 |
526. При 25 °С была определена характеристическая вязкость растворов в тетрагидрофуране нескольких фракций полистирола с известными молярными массами:
|
М ×10–6, г/моль |
0.0204 |
0.0972 |
0.39 |
0.86 |
2.42 |
4.59 |
9.60 |
35.0 |
|
[], л/г |
17.3 |
48.7 |
134 |
244 |
498 |
800 |
1350 |
3220 |
Вычислить коэффициенты уравнения Марка-Хаувинка.