ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2025
Просмотров: 175
Скачиваний: 0
изотермической перегонки – жидкость будет самопроизвольно перегоняться из капилляров большего радиуса в капилляры меньшего радиуса.
Решение для варианта 1.
Для решения этой задачи используем уравнение (10). Молярный объем ацетона
равен:
V = M/ρ = 0,058 (кг/моль)/806,1 (кг/м3) = 7,195·10–5 (м3/моль).
Степень насыщения воздуха парами ацетона (β = 50 %) позволяет определить давление, при котором начнется капиллярная конденсация:
Рr = Р0·β/100 = 91,1·50/100 = 45,55 (мм рт. ст.).
Вычисляем величину lnР0/Рr:
lnР0/Рr = ln91,1/45,55 = 0,6931.
Подставляем это значение в уравнение (10):
r = 2σV/(RTlnР0/Рr) = 2·0,02549·7,195·10–5/8,31441·278,8·0,6931 = = 2,283·10–9 (м) (22,83 Å) → d = 45,7 (Å).
Задача 13
Процесс адсорбции данного вещества с молярной массой М углем из раствора описывается изотермой адсорбции Лэнгмюра с заданными коэффициентами a∞ и b (таблица 9).
Поясните физический смысл этих коэффициентов. Рассчитайте равновесную концентрацию С (моль/л) и степень извлечения α (%) этого вещества из раствора адсорбентом, если навеску угля массой m (г) поместили в V (мл) раствора с концентрацией С0 (моль/л).
Таблица 9 – Условия задачи 13
№ |
М |
a∞, |
b, |
Навеска |
Объём |
С0, |
л/моль |
m, г |
V, мл |
моль/л |
|||
г/г |
||||||
1 |
192 |
0,1993 |
5,8 |
2,0 |
63 |
1,29 |
2 |
191 |
0,2120 |
6,2 |
3,2 |
74 |
1,28 |
3 |
190 |
0,2243 |
6,6 |
4,4 |
85 |
1,27 |
4 |
189 |
0,2367 |
7,0 |
5,6 |
96 |
1,26 |
5 |
188 |
0,2494 |
7,4 |
6,8 |
107 |
1,25 |
6 |
187 |
0,2617 |
7,8 |
8,0 |
118 |
1,24 |
7 |
186 |
0,2740 |
8,2 |
9,2 |
129 |
1,23 |
8 |
185 |
0,2868 |
8,6 |
10,4 |
140 |
1,22 |
9 |
184 |
0,2991 |
9,0 |
11,6 |
151 |
1,21 |
10 |
183 |
0,3114 |
9,4 |
12,8 |
162 |
1,20 |
11 |
182 |
0,3242 |
9,8 |
14,0 |
173 |
1,19 |
12 |
181 |
0,1994 |
10,2 |
2,0 |
63 |
1,18 |
13 |
180 |
0,2117 |
10,6 |
3,2 |
74 |
1,17 |
14 |
179 |
0,2245 |
11,0 |
4,4 |
85 |
1,16 |
15 |
178 |
0,2368 |
11,4 |
5,6 |
96 |
1,15 |
16 |
177 |
0,2491 |
11,8 |
6,8 |
107 |
1,14 |
17 |
176 |
0,2619 |
12,2 |
8,0 |
118 |
1,13 |
17
Продолжение таблицы 9
№ |
М |
a∞, |
b, |
Навеска |
Объём |
С0, |
л/моль |
m, г |
V, мл |
моль/л |
|||
г/г |
||||||
18 |
175 |
0,2742 |
5,8 |
9,2 |
129 |
1,12 |
19 |
174 |
0,2865 |
6,2 |
10,4 |
140 |
1,11 |
20 |
173 |
0,2993 |
6,6 |
11,6 |
151 |
1,10 |
21 |
172 |
0,3116 |
7,0 |
12,8 |
162 |
1,09 |
22 |
171 |
0,3239 |
7,4 |
14,0 |
173 |
1,08 |
23 |
170 |
0,1995 |
7,8 |
2,0 |
63 |
1,07 |
24 |
169 |
0,2119 |
8,2 |
3,2 |
74 |
1,06 |
25 |
168 |
0,2242 |
8,6 |
4,4 |
85 |
1,05 |
26 |
167 |
0,2369 |
9,0 |
5,6 |
96 |
1,04 |
27 |
166 |
0,2493 |
9,4 |
6,8 |
107 |
1,03 |
28 |
165 |
0,2616 |
9,8 |
8,0 |
118 |
1,02 |
29 |
164 |
0,2744 |
10,2 |
9,2 |
129 |
1,01 |
30 |
163 |
0,2867 |
10,6 |
10,4 |
140 |
1,00 |
31 |
162 |
0,2990 |
11,0 |
11,6 |
151 |
0,99 |
32 |
161 |
0,3118 |
11,4 |
12,8 |
162 |
0,98 |
33 |
160 |
0,3241 |
11,8 |
14,0 |
173 |
0,97 |
34 |
159 |
0,1993 |
12,2 |
2,0 |
63 |
0,96 |
35 |
158 |
0,2120 |
5,8 |
3,2 |
74 |
0,95 |
36 |
157 |
0,2243 |
6,2 |
4,4 |
85 |
0,94 |
37 |
156 |
0,2367 |
6,6 |
5,6 |
96 |
0,93 |
38 |
155 |
0,2494 |
7,0 |
6,8 |
107 |
0,92 |
39 |
154 |
0,2617 |
7,4 |
8,0 |
118 |
0,91 |
40 |
153 |
0,2740 |
7,8 |
9,2 |
129 |
0,90 |
41 |
152 |
0,2869 |
8,2 |
10,4 |
140 |
0,89 |
42 |
151 |
0,2992 |
8,6 |
11,6 |
151 |
0,88 |
43 |
150 |
0,3114 |
9,0 |
12,8 |
162 |
0,87 |
44 |
149 |
0,3243 |
9,4 |
14,0 |
173 |
0,86 |
45 |
148 |
0,1994 |
9,8 |
2,0 |
63 |
0,85 |
46 |
147 |
0,2117 |
10,2 |
3,2 |
74 |
0,84 |
47 |
146 |
0,2245 |
10,6 |
4,4 |
85 |
0,83 |
48 |
145 |
0,2368 |
11,0 |
5,6 |
96 |
0,82 |
49 |
144 |
0,2491 |
11,4 |
6,8 |
107 |
0,81 |
50 |
143 |
0,2619 |
11,8 |
8,0 |
118 |
0,80 |
51 |
142 |
0,2742 |
12,2 |
9,2 |
129 |
0,79 |
52 |
141 |
0,2865 |
5,8 |
10,4 |
140 |
0,78 |
18
Продолжение таблицы 9
№ |
М |
a∞, |
b, |
Навеска |
Объём |
С0, |
л/моль |
m, г |
V, мл |
моль/л |
|||
г/г |
||||||
53 |
140 |
0,2994 |
6,2 |
11,6 |
151 |
0,77 |
54 |
139 |
0,3116 |
6,6 |
12,8 |
162 |
0,76 |
55 |
138 |
0,3239 |
7,0 |
14,0 |
173 |
0,75 |
56 |
137 |
0,1996 |
7,4 |
2,0 |
63 |
0,74 |
57 |
136 |
0,2119 |
7,8 |
3,2 |
74 |
0,73 |
58 |
135 |
0,2242 |
8,2 |
4,4 |
85 |
0,72 |
59 |
134 |
0,2370 |
8,6 |
5,6 |
96 |
0,71 |
60 |
133 |
0,2493 |
9,0 |
6,8 |
107 |
0,70 |
Таблица 10 – Ответы к задаче 13
№ |
С, моль/л |
α, % |
№ |
С, моль/л |
α, % |
№ |
С, моль/л |
α, % |
1 |
1,261 |
2,2 |
9 |
1,097 |
9,4 |
17 |
1,037 |
8,3 |
2 |
1,238 |
3,3 |
10 |
1,078 |
10,2 |
18 |
1,024 |
8,5 |
3 |
1,216 |
4,3 |
11 |
1,059 |
11,0 |
19 |
1,005 |
9,5 |
4 |
1,195 |
5,2 |
12 |
1,148 |
2,7 |
20 |
0,985 |
10,5 |
5 |
1,174 |
6,0 |
13 |
1,123 |
4,0 |
21 |
0,965 |
11,4 |
6 |
1,155 |
6,9 |
14 |
1,100 |
5,2 |
22 |
0,946 |
12,4 |
7 |
1,135 |
7,7 |
15 |
1,078 |
6,2 |
23 |
1,037 |
3,1 |
8 |
1,116 |
8,5 |
16 |
1,057 |
7,3 |
24 |
1,012 |
4,6 |
Вэтой задаче величина адсорбции может быть выражена двумя способами:
–по уравнению Лэнгмюра:
a = a |
b С |
, |
(11) |
|||
∞ 1 |
+b С |
|||||
где a∞ – предельная адсорбция (моль/г), равная a∞(г/г)/M;
– через изменение концентрации адсорбируемого вещества в растворе в результате его адсорбции углем:
a(моль/г) = (C0 – C)·V/(m·1000).
В последнем уравнении C0 – начальная концентрация вещества, C – равновесная концентрация адсорбируемого вещества, которые могут быть определены аналитически до начала опыта и после установления равновесия адсорбции.
В обоих уравнениях a и С – одни и те же равновесные величины адсорбции и концентрации адсорбируемого вещества. Приравнивая правые части этих уравнений, получаем величину С, из которой находим искомую степень извлечения вещества углем:
α = (C0 – C)/C0(·100%).
Решение для варианта 1.
(0,1993/192)·5,8·С/(1 + 5,8·С) = (1,29 – С)·63/(2,0·1000), 0,00602052·С·2000 = (1,29 – С)·63·(1 + 5,8·С), 12,041·С = 81,27 + 408,366·С – 365,4·С2,
19