Test na Nernstův rozdělovací zákon a extrakce

Otázka 1: Je rozdělovací rovnováha stav, kdy se již koncentrace rozdělované látky v obou fázích s časem nemění, pokud nedojde k vnějšímu zásahu?

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Rozdělovací rovnováha je definována jako stav, kdy se koncentrace rozdělované látky v obou fázích již s časem nemění, pokud nedojde k vnějšímu zásahu.

Otázka 2: Při jednorázové extrakci fenolu z jednoho litru vodného roztoku s počáteční koncentrací 20 g/l, je-li cílem snížit koncentraci fenolu ve vodné fázi na 0,02 g/l, rovnovážná koncentrace fenolu v butylacetátové fázi dosáhne hodnoty 1,0 g/l.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Rovnovážná koncentrace fenolu v butylacetátové fázi (c1) se vypočítá pomocí rozdělovacího koeficientu (k = 55) a požadované rovnovážné koncentrace ve vodné fázi (c2 = 0,02 g/l) jako c1 = k * c2 = 55 * 0,02 g/l = 1,1 g/l. Tudíž koncentrace nebude 1,0 g/l.

Otázka 3: Fenol se extrahuje z odpadních vod butylacetátem. Rozdělovací koeficient fenolu mezi butylacetát (fáze 1) a vodu (fáze 2) je při 30 °C roven 55 (k = c₁/c₂). Jaké množství butylacetátu je potřeba k jednorázové extrakci fenolu z jednoho litru vodného roztoku s počáteční koncentrací 20 g/l, jestliže chceme tuto koncentraci snížit extrakcí na jednu tisícinu původní hodnoty? Předpokládá se, že změna objemu butylacetátu po rozpuštění fenolu je zanedbatelná.

A. 18.16 l

B. 1.80 l

C. 18.18 l

D. 0.018 l

Vysvětlení: Podle studijních materiálů je postup následující:1. Celkové množství fenolu v počátečním roztoku je 1 l * 20 g/l = 20 g.2. Požadovaná rovnovážná koncentrace fenolu ve vodné fázi (c₂) je jedna tisícina z 20 g/l, tedy 0.02 g/l.3. Množství fenolu zbývající ve vodné fázi je 1 l * 0.02 g/l = 0.02 g.4. Množství fenolu, které musí přejít do butylacetátové fáze (m₁), je 20 g - 0.02 g = 19.98 g.5. Rovnovážná koncentrace fenolu v butylacetátové fázi (c₁) se vypočítá z rozdělovacího koeficientu: c₁ = k * c₂ = 55 * 0.02 g/l = 1.1 g/l.6. Potřebný objem butylacetátu (V₁) se vypočítá jako V₁ = m₁ / c₁ = 19.98 g / 1.1 g/l = 18.16 l.

Otázka 4: Podle Příklad 1-2 studijních materiálů, který z následujících výroků správně popisuje definici rozdělovacího koeficientu k pro jod mezi tetrachlormethanem a vodou a jednotky použitých koncentrací?

A. k je poměr molární koncentrace jodu ve fázi tetrachlormethanu k molární koncentraci jodu ve vodné fázi, přičemž obě koncentrace jsou udávány v mol/l.

B. k je poměr hmotnostní koncentrace jodu ve fázi tetrachlormethanu k hmotnostní koncentraci jodu ve vodné fázi, přičemž obě koncentrace jsou udávány v g/l.

C. k je poměr molární koncentrace jodu ve vodné fázi k molární koncentraci jodu ve fázi tetrachlormethanu, přičemž obě koncentrace jsou udávány v mol/l.

D. k je poměr molární koncentrace jodu ve fázi tetrachlormethanu k molární koncentraci jodu ve vodné fázi, přičemž c1 je v g/l a c2 je v mol/l.

Vysvětlení: Příklad 1-2 explicitně definuje rozdělovací koeficient k pro tuto úlohu jako k = c1/c2, kde c1 udává molární koncentraci jodu ve fázi tetrachlormethanu a c2 ve vodné fázi, přičemž obě koncentrace jsou v mol/l.

Otázka 5: Jestliže bylo do chloroformové fáze extrahováno 1,6 mol látky z počátečních 2 mol, pak bylo extrahováno 90% látky.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Procento extrahované látky se vypočítá jako podíl extrahovaného látkového množství (1,6 mol) k počátečnímu látkovému množství (2 mol) vynásobený stem, což je (1,6 / 2) * 100 = 80%. Tvrzení, že bylo extrahováno 90% látky, je proto nepravdivé.