Применение адсорбции

На этом явлении основаны:

- способы очистки газов и жидкостей от примесей;

- способы разделения смесей газов и жидкостей и анализ компонентов методами хроматографии;

- использование ПАВ (поверхностно активных веществ) в быту и производствах.

Физическая адсорбция

Задача 1

Приадсорбции 42,5 г аммиака мелкораздробленным железом выделилось 177,8 кДж теплоты. Рассчитайте тепловой эффект адсорбции.

Решение.

Тепловым эффектом адсорбции называют количество теплоты, выделяемое при поглощении 1 моль адсорбата поверхностью адсорбента. Молярная масса аммиака М = 17 г/моль. Количество молей аммиака, который адсорбировался в данном процессе: n = 42,5 / 17 = 2,5 моль.

Тепловой эффект адсорбции:

177,8

D H _адс = - ¾¾¾ = - 71,12 кДж /моль.

2,5

Задача 2

Рассчитайте степень заполнения поверхности адсорбента молекулами адсорбата, равновесная концентрация которого с = 10 ^-5 моль/л. Константа адсорбции K_a = 100 м ³ /моль.

Решение.

Степень заполнения поверхности по уравнению Лэнгмюра:

К_а с 100 ^. 10^{-5 .} 10³

q = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,5

1 + К_а с 1 + 100 ^. 10^-5. 10³

Задача 3

Рассчитайте, сколько литров фосгена адсорбируется на 25 м² площади активированного древесного угля, если адсорбция составляет Г=2^.10^-5 моль/м²?

Решение.

Число молей газа, поглощаемого 25 м² адсорбента: n = Г S = 2 ^. 10^–5. 25 = 5 ^. 10^-4моль.

Моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л.

Объем адсорбированного фосгена V =22,4^.5^.10^-4 =1,1^.10^-2 л

Химическая адсорбция (хемосорбция)

Задача 1

Запишите выражение для константы химического равновесия гетерогенной химической реакции H₂ (г) + I₂ (к) → 2HI (г).

В каком направлении сместится равновесие данной химической реакции при увеличении общего давления в пять раз?

Решение.

Константу гетерогенного химического равновесия можно записать через отношение равновесных концентраций или равновесных относительных парциальных давлений газообразных реагентов:

K_С = [ HI ]² / [ H₂ ], K_P = p _HI ² / p _H2

При увеличении общего давления в пять раз парциальные давления газообразных реагентов водорода и иодида водорода увеличатся в пять раз. Скорость прямой реакции при этом увеличится в пять раз, а скорость обратной реакции увеличится в 25 раз. Следовательно, равновесие в данной гетерогенной реакции сместится влево, количество получаемого продукта иодида водорода уменьшится в пять раз.

Задача 2

Рассчитайте константу гетерогенного химического равновесия для реакции H_2(г) + I_2(к)→ 2HI_(г), если реакция протекает при 400 К и стандартном состоянии реагентов.

Поиск по сайту: