Практическая работа

1) Выполнить лабораторную работу «Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле»

2) Цель работы: Определить величину адсорбции уксусной кислоты из ее водного раствора на неполярной поверхности активированного угля на основе колориметрического и потенциометрического титрования раствора кислоты до и после адсорбции. Определить параметры уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха, удельную поверхность адсорбента S_уд, определить рК_а уксусной кислоты потенциометрическим методом.

3) Методика проведения работы.

1) В мерной колбе вместимостью 100 мл приготовить путем разбавления одномолярного раствора уксусной кислоты раствор заданной концентрации. Для этого рассчитать необходимый объем исходного 1 М раствора CH₃COOH, отобрать его из бюретки в мерную колбу на 100 мл, разбавить дистиллированной водой до метки, тщательно перемешать.

2) В коническую колбу отобрать пипеткой 50 мл приготовленного раствора уксусной кислоты, внести 1 г толченого активированного угля и интенсивно перемешивать суспензию в течение 20-25 мин. до установления адсорбционного равновесия.

3) Заполнить бюретку 0,1 М рабочим раствором щелочи.

4) Уточнить начальную концентрацию С_нач уксусной кислоты в приготовленном растворе. Для этого рассчитать оптимальный объем аликвоты, исходя из величины заданной концентрации и концентрации рабочего раствора щелочи, отобрать аликвоту в колбу для титрования, добавить» 20-30 мл дистиллированной воды и титровать в присутствии фенолфталеина. Титрование повторить 2-3 раза; точность параметра титрования ± 0,1 мл.

5) Профильтровать суспензию угля через воронку с бумажным фильтром, отбросив первые»1-2 мл фильтрата. Определить равновесную концентрацию раствора уксусной кислоте после адсорбции (в фильтрате). Для этого в колбу для титрования отобрать аликвоту фильтрата, добавить» 20-30 мл дистиллированной воды и титровать в присутствии фенолфталеина. Титрование повторить 2-3 раза; точность параметра титрования ± 0,1 мл.

6) Титрование аликвоты исходного раствора кислоты или равновесного раствора (фильтрата) повторить потенциометрически (после титрования аликвоты в присутствии фенолфталеина). Для этого отобрать пипеткой аликвоту раствора в химический стакан вместимостью 50 мл, добавить дистиллированной воды до половины его объема и титровать 0,1 М рабочим раствором NaOH: добавить сразу половину эквивалентного объема щелочи (по результатам титрования аликвоты в присутствии фенолфталеина), измерить рН = рК_а; далее добавлять раствор щелочи по 1 мл до области скачка. Область скачка пройти с шагом 0,1-0,2 мл, после чего получить 2-3 точки с шагом 1 мл. На каждом шаге титрования измерять Е и рН.

4) Результаты представить в виде заполненных таблиц:

Таблица 1.

Результаты определения адсорбции уксусной кислоты из ее

водного раствора на поверхности активированного угля

(m_адс = 1 г, V _р-ра = 50 мл, C(1/1 NaOH) = 0,1 моль/л, индикатор – фенолфталеин)

№ титр	Vал	до адсорбции	после адсорбции	Г, ммоль/г	1/Г	lgГ	lgCравн	1/Сравн
		... ... ... Vср=		... ... ... Vср=		Расчет по среднему значению

Таблица 2.

Результаты потенциометрического титрования раствора уксусной кислоты 0,1 М раствором NaOH (V_ал=... мл)

Vщел	рН	Е, мВ	DЕ/DV	V=Vi+1-Vi/2

По результатам титрования строят графики зависимости рН от V_щел; E от V_щел; DЕ/DV от V_i+1-V_i/2 и определяют эквивалентный объем щелочи V_т.э.

5) В выводе отразить итог проделанной работы: - к какому виду адсорбции относится адсорбция уксусной кислоты на активированном угле и почему; изобразите взаимодействие растворителя с поверхностью адсорбента; приведите формулировку правила, которому подчиняется этот вид адсорбции; рассчитать молярную концентрацию эквивалента уксусной кислоты и ее массу в аликвоте; сравнить полученное значение рКа с табличным значением.

4. Задачи для самостоятельного разбора на занятии:

1. Экспериментально установлено, что максимальная адсорбция на угле составляет 3,0*10^-3 моль/г. Величина а = 6*10^-2 моль/л. Какая масса масляной кислоты адсорбировалась из раствора, в котором установилась равновесная концентрации 0,1 моль/л, если масса адсорбента 1 г.

2. В 50 мл раствора с концентрацией пропионовой кислоты 0,1 моль/л поместили адсорбент массой 2 г и взбалтывали смесь до достижения адсорбционного равновесия. После этого раствор отфильтровали. На титрование10 мл фильтрата пошло 15 мл раствора титранта с концентрацией КОН, равной 0,05 моль/л. Определите величину адсорбции пропионовой кислоты.

3. Определите тип адсорбции при растворении в воде серной кислоты, если концентрация серной кислоты в воде 2,33 моль/л, поверхностное натяжение раствора 75,20*10^-5 Н/м, поверхностное натяжение воды 73,05*10^-3 Н/м, температура 18⁰С.

4. При уменьшении концентрации новокаина в растворе с 0,2 моль/л до 0,15 моль/л поверхностное натяжение возросло с 6,9*10^-2 Н/м до 7,1*10^-2 Н/м, а у раствора кокаина с 6,5*10^-2 Н/м до 7,0*10^-2 Н/м. Сравните величины адсорбции двух веществ в данном интервале концентраций, Т = 293 К.

5. Поверхностное натяжение водного раствора с концентрацией пентанола 0,03 моль/л равно 55,3*10-3 Н/м при 298 К. Оцените величину адсорбции из раствора с концентрацией бутанола 0,015 моль/л при этой же температуре.

Каждому студенту дается индивидуальное задание на решение 2 задач.

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. В.А. Попков, С.А. Пузаков. Общая химия: Учебник. - М.: ГЭОТАР-Медиа. - 2010.

2. С.А. Пузаков, В.А. Попков. Сборник задач и упражнений по общей химии. - М.: Высшая школа. – 2004.

Дополнительная:

1. В.И. Слесарев. Основы химии живого.- Санкт-Петербург: Химиздат.- 2001.

2. А.В. Суворов, А.Б. Никольский. Вопросы и задачи по общей химии. – Санкт-Петербург: Химиздат. – 2002.

Методические указания подготовлены: доцентами Н.И. Никитиной и Е.И. Казаковой

Методические указания утверждены на заседании кафедры №_____ от «___» ________20___ г.

Зав. кафедрой: _____________________________/Е.И. Казакова

Дата добавления: 2015-07-24