Обучающие задачи. Задача 1.Полистирольный сульфокатионит в Н+ форме в количестве 1г внесли в раствор КС1 с концентрацией 100 моль/м3 объёмом 50 мл и смесь выдержали до

Задача 1. Полистирольный сульфокатионит в Н⁺ форме в количестве 1г внесли в раствор КС1 с концентрацией 100 моль/м³ объёмом 50 мл и смесь выдержали до равновесного состояния. Константа адсорбционного равновесия К = 2,5. Полная обменная ёмкость катионита 5 моль/кг. Определить равновесную концентрацию ионов калия в ионите.

Решение: а) определим количество вещества ионов К⁺ в растворе:

С _К⁺ = 100 моль/м³ ´5,0´10^-5м³ = 5,0´ 10^-3моль.

б) определим количество адсорбируемого вещества (К⁺):

Г = Г_max ´ К ^. С / 1 + К ^. С;

Г _max = 5 моль/кг или 5 ´ 10^-3моль/г.

Г = 5 ^. 10^-3моль/г ´ 2,5´5,0 ^. 10^-3моль/1+2,5 ´ 5,0 ^. 10^-3 моль = 4,625 ^. 10^-3 моль/г.

в) определим равновесную концентрацию ионов калия в ионите:

Г= С₀–С_равн./m _{адсорбента}; m _{адсорбента} = 1 г. Тогда:

С _равн. = С₀ – Г = 5,0 ^. 10^-3 – 4,625 ^. 10^-3 = 0,375 ^. 10^-3 (моль).

В моль/л концентрация К⁺ будет равна: 0,375 ^. 10^-3моль /5 ^. 10^-2л = 7,5 ^. 10^-3 моль/л.

Задача 2. Определить константы в уравнении изотермы адсорбции Лэнгмюра для растворов гексанола на основании следующих экспериментальных данных:

С .103 кмоль/м3	0,935	1,875	3,100	5,550	11,051
Г. 1010кмоль/м2	8,75	17,35	25,10	37,80	56,50

Решение: для нахождения констант преобразуем уравнение Лэнгмюра в уравнение прямой:

В координатах 1/Г – 1/С получаем прямую линию. Отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат, равен 1/Г_max, а угловой коэффициент 1/ Г_max ´ К. Построим график:

По графику определяем угловой коэффициент: a = 0,9 10⁷; 1/Г_max = 0,1 ^. 10⁹, следовательно, Г_max =1 10^-8 кмоль/м². К = 1,1 ^. 10^-7.

Задача 3: На основании экспериментальных данных, полученных при изучении адсорбции бензойной кислоты углем из её раствора в бензоле при 25⁰С, определить графически константы b и n в уравнении Фрейндлиха.

С, моль/л	0,006	0,025	0,053	0,118
х /m, ммоль/г	0,44	0,78	1,04	1,44

Решение: для определения коэффициентов в уравнении Фрейндлиха преобразуем его в уравнение прямой линии: 1g х /m = 1g b + 1/n 1g С; Для построения прямой находим 1g С и 1g х/m:

1g С1 = 1g 0,006 = - 2,2218	1g (х/m)1 = 1g 0,44 = - 0,3565
1g С2 = 1g 0,025 = - 1,6021	1g (х/m)2 = 1g 0,78 = - 0,1079
1g С3 = 1g 0,053 = - 1,2757	1g (х/m)3 = 1g 1,04 = + 0,0170
1g С4 = 1g 0,118 = - 0,9281	1g (х/m)4 = 1g 1,44 = + 0,1584

Строим график в координатах: 1g х/m - 1g С:

Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат равен 1g b, а тангенс угла наклона – 1/n.

1g b = 0,5; b = 3,16; tg a = 0,31; 1/n = 0,31; n = 3,2.