Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
10-10. При адсорбции паров метилового спирта на микропористом глинистом адсорбенте получены следующие величины адсорбции:
р/р* 0.01 0.07 0.25 0.44 0.64 0.90
а, моль • кг-1 0.70 1.00 1.28 1.55 1.85 2.55
Постройте изотерму адсорбции, предложите ее аналитическое описание и рассчитайте значение ат.
10-11. Давление при адсорбции некоторого количества СН 1 г древесного угля равно 42 Торр при 313 К и 261 Торр при 363 К. Вычислите теплоту адсорбции при данной степени заполнения.
10-12. При адсорбции этана на поверхности графитированной сажи степень заполнения 0 = 0.5 достигается при следующих значениях температуры и давления: 173 К, 2.15 Торр и 188 К, 7.49 Торр. Найдите изо-стерическую теплоту адсорбции.
10-13. Определите энтальпию адсорбции окиси азота на фториде бария, если для адсорбции 4 см3 газа при 233 К необходимо создать давление 40.7 Торр, а при 273 К - 206.5 Торр.
10-14. Исследуя адсорбцию СО на древесном угле обнаружили, что для того, чтобы при разных температурах адсорбировалось 10 см3 газа (объемы приведены к н. у.), необходимо задать следующие равновесные давления
Т, К 200 220 230 250
р, торр 30.0 45.2 54.0 73.9
Определите изостерическую теплоту, соответствующую данной величине адсорбции.
10-15. Для адсорбции N на 1 г кремнеземных материалов с различным размером пор при 77 К получены приведенные в таблице зависимости объемов адсорбированного газа (Кадс, измерены в см3) от давления. Объемы приведены к стандартному давлению. Одна молекула N зани-
174
Глава 2. Приложения химической термодинамики
мает площадь ^(N2) = 0.16 нм2. Рассчитайте удельные поверхности О (м2-г-1) материалов.
N. р № образца И О О се И О О се И О О О се И О О се И О О се И О О О ос
1 4.6 8.2 11.9 14.5 16.7 19.0
2 6.0 11.5 16.0 19.0 23.1 25.5
3 7.8 14.0 19.0 24.0 28.0 31.3
4 8.1 14.7 20.8 25.5 29.0 34.0
10-16. Определите величину поверхности ТЮ2 по данным, полученным при измерении адсорбции пара криптона на рутиле при температуре жидкого азота. Примите, что площадь, занимаемая одной молекулой криптона на поверхности ТЮ2, равна 19.5 А.
а, мкмоль г 1 14.1 20.9 32.3 35.5 36.6 39.3 45.6
РФ* 0.00214 0.00846 0.0922 0.1586 0.1850 0.2342 0.3932
10-17. В таблице приведены значения поверхностного натяжения разбавленных растворов фенола в воде при 30 °С
Вес.% фенола 0.024 0.047 0.118 0.471
о, дин см-1 72.6 72.2 71.3 66.5
Рассчитайте адсорбцию фенола при концентрациях 0.1 и 0.3 вес.%.
10-18. Получены следующие данные для растворов н-бутанола в воде
при 20 °С
активность 0.0258 0.0518 0.0989 0.1928
о, дин см-1 68.0 63.14 56.31 48.08
Рассчитайте адсорбцию н-бутанола при активностях 0.05 и 0.1.
Глава
Электрохимия
§ 11. Термодинамика растворов электролитов
Электролитами называют вещества или системы, содержащие в заметных количествах ионы и обладающие ионной проводимостью. Соответственно, различают твердые электролиты, расплавы и растворы электролитов. В более узком смысле электролитами называют вещества, молекулы которых в растворе способны распадаться на ионы в результате процесса электролитической диссоциации. Растворы электролитов также часто называют электролитами.
По способности к электролитической диссоциации электролиты условно разделяют на сильные и слабые. Сильные электролиты в разбавленных растворах практически полностью диссоциированы на ионы. Слабые электролиты в растворах диссоциированы лишь частично. Доля диссоциированных молекул электролита называется степенью диссоциации. Степень диссоциации а электролита связана с константой диссоциации К законом разведения Оствальда, который для бинарного электролита записывается следующим образом:
К = — = — •-, (11.1)
1 -а 1-а У
где с - молярность электролита, У = 1/с - разведение (или разбавление) раствора, т. е. объем, в котором содержится 1 моль электролита.
Поскольку при диссоциации число частиц в растворе возрастает, растворы электролитов обладают аномальными коллигативными свойствами. Уравнения, описывающие коллигативные свойства растворов неэлектролитов, можно применить и для описания свойств растворов электролитов, если ввести поправочный изотонический коэффициент Вант-Гоффа г, например:
я = гсКТ или АТзам = гКт. (11.2)
3
176
Глава 3. Электрохимия
Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации а электролита:
(11.3) г = 1 + а(у - 1),
где V - количество ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы.
При термодинамическом описании растворов электролитов так же, как и растворов неэлектролитов, используют метод активностей. Свойства реальных растворов описываются уравнениями, в которых вместо концентраций вводится активность а:
(11.4) М = М° + ЯТ 1л а.
Активность аг выражается в виде произведения концентрации тг на коэффициент активности уг:
(11.5) а, = уг тг-.
Экспериментально активность электролитов можно определить так же, как и активность неэлектролитов, из измерений коллигативных свойств растворов - давления пара, осмотического давления, температуры кипения и замерзания, а также из измерения ЭДС гальванического элемента (см. § 13).
