4.5 Задачі для самостійного розв’язування
1. Скільки розчину Al2(SO4)3 концентрацією 0,01 кмоль/м3 потрібно для коагуляції 10-3 м3 золю As2S3 поріг коагуляції становить 9,6·10-2 моль/м3.
2. Золь хлориду срібла одержано змішуванням однакових об’ємів 0,0095 М розчину хлориду калію і 0,012 M розчину нітрату срібла. Який з електролітів K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6] чи MgSO4 матиме більший поріг коагуляції для цього золю.
3. Для позитивно заряджених частинок золю Fe(ОН)3 коагуляторами є аніони. Пороги коагуляції розчинів солей з одновалентними аніонами близькі між собою і становлять в середньому 10,69 моль/м3. Розчини солей з двовалентними аніонами мають також близькі між собою пороги коагуляції, в середньому 0,2 моль/м3 золю. У скільки разів здатність до коагуляції двовалентних аніонів більша ніж одновалентних?
4. До 1·10-4 м3 0,3%-го розчину NaCl додано 2,5·10-4 м3 0,001М розчину AgNO3. Для вивчення процесу коагуляції до одержаного розчину AgCl додано електроліт: KBr, Ba(NO3)2, K2CrO4, MgSO4, AlCl3. Який із доданих електролітів має найменший поріг коагуляції, найменшу коагулюючу здатність?
5. Коагуляція негативно зарядженого іона золю сульфіду миш’яку (ІІІ) викликається катіонами. Пороги коагуляції для розчинів електролітів KNO3, MgCl2, AlCl3 відповідно дорівнюють 50,0; 0,2; 0,093 ммоль /дм3 золю. Як співвідносяться між собою здатності до коагуляції розчинів електролітів, що містять катіони різної валентності?
6.
Пороги коагуляції електролітів для
золю AgI
(ммоль/дм3):
.
Визначте знак заряду частинок золю і
обчисліть коагулюючу здатність кожного
з електролітів.
7.
Золь йодиду срібла отриманий змішуванням
однакових об’ємів розчинів йодиду
калію і нітрату срібла. Пороги коагуляції
для розчинів різних електролітів і
даного золю мають такі значення
(ммоль/дм3):
В якого з електролітів KI
чи AgNO3
концентрація
більша? Відповідь аргументуйте.
8. Для вивчення коагуляції взяли золь Fe(OH)3 і 0,01 М = С(0,5K2SO4) розчин K2SO4. Розчин електроліту розбавили водою (див. табл.). У сім пробірок відміряли по 10 см3 золю і додали по 5 см3 відповідного розбавленого розчину K2SO4. При цьому спостерігали:
співвідношення електроліт : вода |
1:1 |
1:2 |
1:4 |
1:6 |
1:7 |
1:8 |
1:15 |
Коагуляція |
Осад |
Осад |
Осад |
Осад |
Помутніння |
- |
- |
Обчисліть поріг коагуляції електроліту .
9. Щоб викликати коагуляцію 5 см3 золю Fe(OH)3 необхідно додати один з розчинів: 4 см3 3 М КCl; 0,5 см3 0,01 М= С(0,5K2SO4); 3,9 см3 0,0005 М=С(0,25 K4[Fe(CN)6]). Обчисліть пороги коагуляції і визначте, в якого з наведених електролітів найбільша коагулююча здатність?
10. У три колби налито по 50 см3 золю Fe(OH)3. Щоб викликати коагуляцію золю, необхідно додати в першу колбу 5,3 см3 1 М розчину КCl, у другу - 31,5 см3 0,01 М = С(0,5 Na2SO4), у третю - 18,7 см3 0,001 М=С(0,33 Na3PO4). Обчисліть пороги коагуляції електролітів і визначте знак заряду частинок золю.
11. Який об’єм 0,01 М розчину K2Cr2O7 потрібно додати до 1 дм3 золю Al(OH)3 щоб викликати його коагуляцію? Поріг коагуляції 0,63 ммоль/ дм3.
12. Який з електролітів: NH4Cl чи (NH4)2SO4 є більш економним коагулятором для золю гідроксиду алюмінію: {m[Al(OH)3]nAl3+3(n-x)Cl-}3x+3xCl-
Обчисліть поріг коагуляції для розчину NH4Cl, якщо на коагуляцію 30 м3 золю необхідно 0,33 м3 20%-го розчину NH4Cl (густина розчину 1060 кг/м3).
13. На 100 м3 стічних вод для коагуляції As2S3 витрачається 1 м3 25%-го розчину NaCl (густина 1190 кг/м3). Розрахуйте поріг коагуляції NaCl для цього золю. Який об’єм 30%-го розчину СаСl2 (густина 1280 кг/м3) може викликати коагуляцію в 100 м3 згаданого золю?
14. Перед подачею води в цех заводу її освітлюють (додають електроліт - коагулятор), а утворений мул відстоюють у спеціальних відстійниках. Розрахуйте витрати електролітів - коагуляторів, якщо добові витрати води на підприємстві становлять 100000 м3, а поріг коагуляції електролітів:
а) NaCl - 52 моль/м3; б) Al2(SO4)3 - 0,23 моль/м3; в) FeSO4- 0,68 моль/м3.
Назвіть знак заряду частинок.
15. Відпрацьовані розчини виробництва фотоматеріалів містять колоїдне срібло у вигляді галогенідів. Обчисліть витрати Al2(SO4)3, на коагуляцію 100 м3 стічних вод, вважаючи, що знак зарядів колоїдних частинок а) додатний; б) від’ємний. Поріг коагуляції для одновалентних іонів дорівнює 142 моль/м3; для двовалентних - 2,43 моль/м3; для тривалентних -0,068 моль/м3.
16. У пробі стічних вод об’ємом 5,0∙10-2 м3 після додавання до неї 2,3∙10-3 м3 26%-го розчину NaCl (густина 1200 кг/м3) з’являється помутніння. Визначте поріг коагуляції розглянутого золю розчином NaCl. Розрахуйте витрату 26%-го розчину КCl для очищення вод від колоїдних чястинок, якщо знак заряду: а) додатний; б) від’ємний.
17. При дослідженні коагуляції полістирольного латексу отримані такі значення порогів коагуляції:
Електроліт |
NaCl |
CaCl2 |
AlCl3 |
Поріг коагуляції, моль/дм3 |
0,47 |
8,8∙10-3 |
6∙10-4 |
Розрахуйте співвідношення порогів коагуляції та порівняйте його з співвідношенням, що отримується за правилом Щульце - Гарді.
18. Поріг коагуляції негативно зарядженого гідрозолю As2S3 під дією КCl дорівнює 4,9∙10-2 моль/ дм3. За допомогою правила Шульце - Гарді обчисліть пороги коагуляції для цього золю, викликаної такими електролітами: K2SO4, MgCl2, MgSO4, AlCl3, Al2(SO4)3.
19. Поріг коагуляції позитивно зарядженого гідрозолю Fe(OH)3 під дією розчину NaCl становить 9,25 ммоль/ дм3. За допомогою правила Шульце - Гарді обчисліть для цього золю пороги коагуляції, що викликана такими електролітами: KNO3, BaCl2, K2SO4, MgSO4, K2Cr2O7.
20. Поріг коагуляції гідрозолю металічного золота, що викликана розчином NaCl дорівнює 24 ммоль/дм3, а K2SO4- 11,5 ммоль/дм3. Використовуючи правило ІЦульце - Гарді, визначте знак заряду золю і обчисліть поріг коагуляції для таких електролітів: CaCl2, MgSO4, Al2(SO4)3, AlCl3, Th(NO3)4.
21. Вивчення швидкості коагуляції суспензії коаліну підрахунком кількості частинок за допомогою ультрамікроскопу показало, що через 0, 105, 180, 255, 335, 420 с після початку процесу загальна кількість частинок в 1 м3 золю відповідно дорівнюватиме 5,00∙10-14; 3,90∙10-14; 3,18∙10-14; 2,92∙10-14; 2,52∙10-14; 2,00∙10-14. Обчислити за наведеними даними час напівкоагуляції.
22. Визначте радіус сферичних частинок монодисперсного золю, якщо 30% падаючого світла довжиною 600 нм розсіюється. Показники заломлення дисперсного середовища і дисперсної фази відповідно рівні 1,333 та 2,035; масова концентрація золю 1 кг/м3, густина дисперсної фази 2,5·103 кг/м3.
23. Визначте радіус сферичних частинок золю йодиду срібла та розрахуйте величину зсуву частинок за 10 хв за наступними даними: коефіцієнт дифузії рівний 1,2·10-12 м2/с; в’язкість середовища 1·103 Па·с.
24. При розгляді гідрозолю золота під ультрамікроскопом у видимому об’ємі 12·10-19 м3 нараховано 5 частинок. Вважаючи частинки сферичними, обчислити їх середній радіус. Концентрація золю становить 30·10-2 кг/м3, густина золота – 19,3·103 кг/м3.
25. При досліджені гідрозолю золота методом потокової ультрамікроскопії в об’ємі 1,6·10-11 м3 нараховано 70 частинок. Обчисліть середній радіус частинок золю, вважаючи їх кубічними. Масова концентрація золю становить 7·10-6 кг/м3, а густина – 19,3·103 кг/м3.
26. Використовуючи рівняння Релея, порівняти інтенсивності світлорозсіювання двох емульсій з однаковими радіусами часточок і концентраціями: бензол у воді (показник заломлення дорівнює 1,50) і н-пентан у воді (показник заломлення 1,36). Показник заломлення води становить 1,33.
27. Знайти середнє зміщення частинок диму хлориду амонію з радіусом
10-6 м при 273 К за 5 с. В’язкість повітря вважати такою, що дорівнює 1,7·10-5 Па·с. Чи зміниться зміщення, якщо радіус частинок диму зменшиться до 10-7 м.
28. Обчислити коефіцієнт дифузії золю сульфіду миш’яку з радіусом частинок 20·10-9 м, якщо в’язкість середовища становить 10-3 Па·с, а температура 288 К.
29. З якою швидкістю осідатимуть краплини водяного туману з радіусами частинок 10-4 м; 10-6 м. В’язкість повітря становить 1,8·10-5 Па·с. Густиною повітря знехтувати.
30. Обчислити коефіцієнт дифузії золю високодисперсного аерозолю з радіусом частинок 2·10-8 м, при 298К, якщо в’язкість повітря становить 1,8·10-5 Па·с.
31. Знайти швидкість осідання частинок суспензії каоліну у воді при 288 К. Радіус частинок дорівнює 2·10-6 м, густина каоліну – 2,2·103 кг/м3, в’язкість води – 1,14·10-3 Па·с.