23. Охарактеризуем константами диссоциативного типа все вещества, участвующие в равновесии: иодид серебра и уксусную кислоту:

AgI(тв) ↔ Ag+ + I– (насыщ р-р);

ПР(AgI) = 1,5·10-16

CH3COOH ↔ H+ + CH3COO–;

K(CH3COOH ) = [H+] ∙[CH3COO-]/[ CH3COOH]=1,74·10–5

Запишем уравнения реакций взаимодействия иодида серебра с уксусной кислотой.

AgI (тв) + CH3COOH CH3COOAg + HI

AgI (тв) + CH3COOH Ag+ +CH3COO– + H+ + I-

Запишем общую константу совмещенного равновесия для реакции исходя из определения.

Кравн= ПР(AgI)∙.К(CH3COOH ) = 1,5·10-16∙1,74 ∙ 10-5=2,61 ∙ 10-21

Kравн < 1 и Kравн < 1·10–5 иодид серебра в уксусной кислоте не растворяется, равновесие невозможно протекает только

обратная реакция. Правильный ответ 2.

ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ VIII. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ

1. Чем полярнее жидкость, тем больше у нее поверхностное натяжение. Из рассмотренных жидкостей наибольшую полярность имеет вода, т.к. спирты содержат гидрофобную

углеводородного радикала полярность жидкости уменьшается, и поверхностное натяжение увеличивается.

Среди указанных ответов есть раствор КСl, имеется в виду водный раствор хлорида калия. КСl по своей способности изменять поверхностное натяжение относится к ПИАВ (поверхностно-инактивным веществам) и увеличивает σ воды.

наибольшее значение σ имеет раствор КС1.

Правильный ответ: 3

262

2. Факторы, от которых зависит σ:

температура;

природа жидкости;

наличие примесей;

природа граничащих фаз. Факторы, от которых не зависит σ:

масса жидкости;

объем жидкости;

площадь поверхности жидкости;

количество вещества жидкости.

Если взять одну и ту же жидкость различного объема (1 мл, 1 л, 1 м3 и т.д.) ее σ при этом не изменится. Правильный ответ: 2

3. ПАВ – поверхностно-активные вещества – уменьшают поверхностное натяжение той жидкости, к которой добавлены. Эти вещества обычно дифильные по своей природе, т.е. их молекулы состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной.

Гидрофобная часть – углеводородный радикал – содержит неполярные или малополярные связи С–С; С–Н. Гидрофильная часть – карбоксильная группа – содержит сильно электроотрицательные атомы О, которые поляризуют связь.

ПАВ – это обычно вещества органические, хотя обратное утверждение неверно. Не все органические вещества являются ПАВ.

ПИАВ – поверхностно-инактивные вещества. Увеличивают σ той жидкости, к которой добавлены. Обычно это вещества неорганические: минеральные кислоты, щелочи, соли.

ПИАВ.

Среди приведенных веществ к ПАВ относится только стеарат натрия (Na-мыло) C17H35COONa .

Правильный ответ 3.

263

желчных кислот – ПАВ, органические дифильные вещества.

Правильный ответ 1.

5. Правильный ответ: добавка ПИАВ увеличивает поверхностное натяжение воды. Следовательно, σр ра σH O .

Правильный ответ 3

6. Правильный ответ: поверхностное натяжение σ – это избыточная поверхностная энергия единицы площади поверхности. Ключевое слово – энергия. Правильный ответ 1.

7. При увеличении длины углеводородного радикала увеличивается гидрофобная часть молекулы, поверхностное натяжение снижается, а поверхностная активность вещества увеличивается в 3-3,5 раза. Правильный ответ 1.

8. Правило Дюкло-Траубе характеризует адсорбцию ПАВ. Рис. 1 содержит изотерму σ и ПАВ (С3Н7ОН) и ПИАВ (NaCl).

Рис. 2 показывает изменение поверхностного натяжения веществ, не относящихся к одному гомологическому ряду. Рис. 3 – изотермы поверхностного натяжения расположены неправильно: чем длиннее углеводородный радикал, тем ниже и круче идет изотерма. Только рис. 4 соответствует правилу Дюкло-Траубе: вещества относятся к одному гомологическому ряду, и графики располагаются в нужном порядке.

Правильный ответ 4.

264

поверхностная активность. Правильный ответ 3.

10. Проанализируем знак адсорбции ПАВ по изотерме поверхностного натяжения.

Следовательно, величина адсорбции принимает только положительные значения. Это возможно на рис. 1 и 2, но рис. 2 не отражает, что при образовании мономолекулярного слоя наблюдается насыщение – предельная адсорбция, как на рис. 1, когда предельному насыщению соответствует прямая часть графика, параллельная оси Х.

Правильный ответ 1.

265

11. Соли желчной кислоты – ПАВ, снижающие поверхностное натяжение, значит, зависимость поверхностного натяжения мочи от концентрации солей желчных кислот можно представить следующим образом:

Нанесем на график σ мочи в норме: 57-68, проведем линию до графика и опустим перпендикуляр на ось Х. Получим отрезок, где содержание желчи в норме. Если желчи будет меньше нормы, то поверхностное натяжение должно быть больше N, если содержание в моче солей желчной кислоты повышенное, то

σдолжно быть меньше нормы.

σ= 78 или 71 Эрг / см2 , σ больше нормы, значит содержание желчи пониженное.

повышенное. Правильный ответ 4.

12. Величина адсорбции на твердых сорбентах рассчитывается по уравнению Лэнгмюра. Для адсорбции из растворов:

266

уравнение – это уравнение Гиббса для расчета адсорбции на поверхности жидкости. Правильный ответ 1.

13. Молекулярная адсорбция подчиняется правилу Ребиндера. Адсорбция максимальна в том случае, если полярность адсорбента лежит между полярностью адсорбтива и растворителя. Адсорбция протекает по принципу подобное адсорбируется на подобном.

Мел – адсорбент полярный – соединение с ионным типом связи. Дифильный адсорбтив адсорбируется на полярном сорбенте своей полярной частью (полярная часть изображается о), поэтому в схеме адсорбции дифильное вещество ориентировано своей полярной частью к адсорбенту: .

Неполярный растворитель ( | ) не имеет сродства к полярному адсорбенту.

Схема адсорбции полностью:

В данной схеме наблюдается закономерное изменение полярности. Полярность адсорбтива лежит между полярностью адсорбента и растворителя. Схема подчиняется правилу Ребиндера. Адсорбция полная. Правильный ответ 1.

14. Уголь – адсорбент неполярный. По принципу подобное адсорбируется на подобном, на неполярном угле будут адсорбироваться и дифильный адсорбтив своей неполярной частью, и неполярный раств ритель: .

267

Это одна из причин неполной адсорбции – сродство к адсорбенту и растворителя и адсорбтива. Вторая причина неполной адсорбции – сродство растворителя и адсорбтива - в растворе образуется сольват Схема адсорбции полностью:

Адсорбция неполная. Схема не подчиняется правилу Ребиндера.

Правильный ответ 3.

15. Уголь – адсорбент неполярный. Дифильное вещество адсорбируется своей неполярной : . Вода – полярный растворитель не имеет сродства к неполярному адсорбенту. Схема адсорбции полностью:

Соблюдается правило уравнивания полярностей Ребиндера: полярность адсорбтива лежит между полярностью адсорбента и растворителя. Адсорбция полная. Правильный ответ 2.

16. Речь идет об адсорбции из спиртового раствора адсорбтива. Растворитель-спирт ( ) и адсорбтив ) - оба дифильные вещества – имеют сродство друг к другу, поэтому в растворе

Дифильные вещества адсорбируются своей полярной частью. Адсорбция неполная. Схема не подчиняется правилу Ребиндера. Схема адсорбции полностью:

17. Уголь – адсорбент неполярный. Обе причины неполной адсорбции налицо: 1) сродство растворителя и адсорбтива (в растворе образуется сольват ) и 2) сродство к

268

Схема адсорбции полностью:

18. Дана смесь твердых веществ: ; - дифильное вещество; | - неполярное вещество. Сначала вещества нужно растворить. Подбор растворителя осуществляется по принципу – подобное растворяется в подобном. Оба вещества имеют неполярную часть, значит, их можно растворить в неполярном растворителе

– бензоле. Составим часть схемы адсорбции:

Подберем правило Ребиндера для дифильного адсорбтива: неполярный растворитель – малополярный адсорбтив – полярный адсорбент. Значит, в качестве адсорбента нужно взять мел. Схема адсорбции полностью:

Из смеси дифильного и неполярного веществ на меле адсорбируется только дифильное своей полярной частью.

Правильный ответ 4.

избирательно адсорбируются, согласно первому правилу Панета-Фаянса, ионы, которые достраивают кристаллическую решетку сорбента. Из всех представленных веществ только

Na2SO4 содержит ионы SO24 , входящие в кристаллическую решетку адсорбента PbSO4 . Правильный ответ 1.

269

20. По первому правилу Панета-Фаянса на поверхности

входят в состав кристаллической решетки сорбента.

первую очередь должны окружать адсорбент. Поверхность приобретает заряд.

По второму правилу на заряженной поверхности сорбента могут дополнительно поглощаться ионы противоположного знака - противоионы:

Правильный ответ 2.

270