Модульная программа лекционного курса, семинаров, практикума и самостоятельной работы аспирантов Направление подготовки 04. 06. 01 «Химические науки»

6.7. Примеры вариантов контрольных работ

1. 
   Оценить размер наночастиц силикагеля с удельной поверхностью 450 м²/г и истинной плотностью 2,2 г/см³. (максимально 10 баллов).
   
2. 
   Рассчитать пористость оксида алюминия, если известно, что объём пор в этом материале равен 0,4 см³/г, а его истинная плотность равна 3,5 г/см³. (10 баллов).
   
3. 
   Каковы будут удельная поверхность и пористость механической смеси силикагеля (удельная поверхность 400 м²/г, объём пор 0,9 см³/г, истинная плотность равна 2,2 г/см³) и оксида алюминия (удельная поверхность 200 м²/г, объём пор 0,4 см³/г, истинная плотность равна 3,5 г/см³), взятых в массовой пропорции 1:3. (25 баллов).
   
4. 
   Вывести зависимость пористости материала, состоящего из сферических частиц, упакованных в простую кубическую упаковку, от их среднего размера. (25 баллов).
   
5. 
   Удельная поверхность носителя равна 300 м²/г носителя. После введения активного компонента в количестве 0,2 г компонента / г носителя удельная поверхность снизилась до 240 м²/г катализатора. Предложить вариант наиболее вероятной локализации активного компонента в пористом пространстве носителя. (30 баллов).
   

1. 
   Оценить среднее время жизни молекулы водорода в адсорбированном состоянии при 298 К, если теплота адсорбции равна: а) 15 кДж/моль, б) 150 кДж/моль. (максимально 10 баллов).
   
2. 
   По заданным точкам изотермы адсорбции азота при 77К на катализаторе рассчитать его удельную поверхность методом БЭТ. Величины адсорбции выражены в см³/г при стандартных температуре и давлении. (20 баллов)
   

3. 
   Используя допущения модели Лэнгмюра, вывести уравнение изотермы обратимой хемосорбции, сопровождающейся диссоциацией адсорбтива A₂ на два адсорбированных фрагмента A, каждый из которых занимает отдельный центр. (20 баллов)
   
4. 
   Рассчитать посадочную площадку N,N,N',N'-тетраметилтионина хлорида (метиленового голубого, МГ) на мезопористом углероде с удельной поверхностью 100 м²/г, если из натурного эксперимента известно, что адсорбционная ёмкость монослоя МГ на этом материале равна 95 мг/г. Молекулярная масса МГ равна 374 г/моль. (20 баллов).
   
5. 
   Какую часть от абсолютной адсорбции составляет избыточная адсорбция, если в результате адсорбции концентрация адсорбата по сравнению с концентрацией адсорбтива увеличилась в 10 раз? (10 баллов).
   

1. 
   Оценить наибольший диаметр пор в фитиле керосиновой лампы, обеспечивающий подъём керосина от дна до горелки на высоту 10 см. Считать поры цилиндрическими трубками постоянного сечения, смачивание полным, поверхностное натяжение керосина 24 дин/см², плотность 0,82 г/см³ (максимально 15 баллов).
   
2. 
   Рассчитать давление насыщенного пара воды над каплями воды с дисперсностью 0,1 нм^-1 при температуре 293 К. Давление паров воды над плоской поверхностью при этой температуре равно 2338 Па, поверхностное натяжение 72,7 мДж/м². (15 баллов).
   
3. 
   Рассчитать поверхностное натяжение ртути, если в стеклянном капилляре радиусом 0,2 мм её столбик опустился на 1 мм ниже уровня ртути в сосуде. Плотность ртути равна 13,6 г/см³, контактный угол принять равным 140°. (15 баллов).
   
4. 
   Рассчитать работу адгезии в системе вода-графит, зная, что угол смачивания равен 90° , а поверхностное натяжение воды равно 72,7 мДж/м². (20 баллов).
   
5. 
   Известно, что добавление ПАВ может драматически снижать поверхностное натяжение водных растворов при пренебрежимо малом влиянии ПАВ на плотность. В связи с этим решить задачу: В воде плавает ареометр, стенки которого полностью смачиваются. Диаметр вертикальной цилиндрической части ареометра равен 6 мм. На сколько изменится глубина погружения ареометра, если на поверхность воды нанести каплю ПАВ с поверхностным натяжением 20 мДж/м²? Поверхностное натяжение воды 72,7 мДж/м² (35 баллов).
   

1. 
   Пористое пространство алюмосиликатного носителя с истинной плотностью 2,5 г/см³, кажущейся плотностью 1,5 г/см³ и удельной поверхностью 300 м²/г полностью заполняют углеродом с истинной плотностью 1,9 г/см³. Далее исходный носитель полностью удаляют путём растворения. Определить пористость, кажущуюся плотность и удельную поверхность полученного углеродного материала. (максимально 20 баллов).
   
2. 
   Рассчитать зависимость пористости MgO, полученного при псевдоморфном разложении Mg(OH)₂, от степени разложения, если известно, что истинная плотность гидроксида равна 2,34 г/см³, оксида – 3,58 г/см³. Молекулярные массы гидроксида и оксида равны 58,3 г/моль и 40,3 г/моль, соответственно. (20 баллов).
   
3. 
   Оценить пикнометрическую плотность катализатора Ag/SiO₂, содержащего 15 % масс. серебра, принимая плотность носителя SiO₂ 2,2 г/см³, плотность металлического серебра 10,5 г/см³. Определить суммарный объем пор в таком катализаторе при исходном удельном объеме пор носителя 0,8 см³/г, предполагая, что весь нанесенный компонент находится в объеме пор носителя (20 баллов).
   
4. 
   Оценить удельную поверхность катализатора, рассмотренного в предыдущей задаче, при удельной поверхности исходного носителя 300 м²/г и размере частиц серебра 2 нм (форму частиц Ag для упрощения принять кубической) (20 баллов).
   
5. 
   Рассчитать удельный объем пор нанесенного Ni/Al₂O₃ катализатора, полученного двухкратной пропиткой носителя раствором Ni(NO₃)₂ c концентрацией (в расчете на Ni) 1.5 г/см³ раствора. Удельный объем пор в исходном носителе 0,8 см³/г носителя. После каждой пропитки катализатор высушивается, нанесенный компонент восстанавливается до металлического Ni с пикнометрической плотностью 8.9 г/см³. (30 баллов).