Лабораторна робота № 17 Дослідження адсорбції із розчинів на твердому адсорбенті програмні питання
1. Адсорбція. Види адсорбції. Теорії адсорбції.
2. Адсорбція на межі „тверде тіло-газ“.
3. Адсорбція на межі „тверде тіло-розчин“:
а) молекулярна адсорбція з розчинів;
б) адсорбція електролітів;
в) обмінна адсорбція.
4. Поверхневий натяг. Адсорбція на межі „розчин-газ“.
Зразок картки контролю знань
1.Теорія і рівняння адсорбції Ленгмюра.
(Варіанти: рівняння Фрейндліха, рівняння Гіббса).
2. За рівнянням Фрейндліха обчислити рівноважну концентрацію етанової кислоти, якщо 1 г вугілля адсорбує 3,76 ммоль СН3СООН. Константи рівняння: К=2,82; n=2,44.
3. Активна площа поверхні 1 г силікагелю складає 465 м2. Скільки молекул брому поглинається 1 см2 поверхні адсорбенту при адсорбції 5 мг брому на 10 г силікагелю.
4. Обчислити величину адсорбції Гіббса розчину бутанолу при 15 оС концентрацією 0,12 моль/дм3, якщо його поверхневий натяг 70,9 мДж/м2, а поверхневий натяг води – 73,6 мДж/м2.
Хід роботи
Із 0,4 моль/л розчину оцтової кислоти методом розбавлення водою готують наступні розчини в сухих конічних колбах ємністю 100 см3:
Компоненти |
№ розчинів |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
CH3COOH, см3 |
20 |
10 |
5,0 |
2,5 |
1,25 |
H2O, см3 |
0 |
10 |
15 |
17,5 |
18,75 |
З кожної колби піпеткою відбирають по 5 см3 розчину в колби для титрування, добавляють декілька крапель фенолфталеїну як індикатора і титрують розчином NaOH до слаборожевого забарвлення, причому розчини №№ 1, 2, 3 – 0,2 моль/л розчином NaOH, а 4 і 5 – 0,02 моль/л розчином NaOH. На основі одержаних результатів визначають концентрацію кислоти до адсорбції за формулою:
Ск·Vк = Сл·Vл
де Сл – концентрація лугу, моль∙екв/дм3,
Ск – концентрація кислоти до адсорбції, моль∙екв/дм3,
Vк – об’єм кислоти, взятої на титрування, см3,
Vл – об’єм лугу, затраченого на титрування, см3 .
Звідси шукана концентрація кислоти
.
В кожну з колб, в яких залишилося по 15 см3 розчину, вносять по 0,25 г активованого вугілля і витримують їх протягом 25 хвилин, періодично перемішуючи. Після цього вміст всіх колбочок фільтрують в 5 сухих колб. Із кожного фільтрату відбирають піпеткою по 5 см3 розчину і титрують в присутності фенолфталеїну розчини №№ 1, 2, 3 – 0,2 моль∙екв/дм3 розчином NaOH, а 4 і 5 – 0,02 моль∙екв/дм3 розчином NaOH до одержання слаборожевого забарвлення фільтрату.
За даними титрування визначають концентрацію кислоти в кожній колбі після адсорбції ( Ск' ) в моль/дм3 за формулою:
.
Величину адсорбції А розраховують за формулою:
де Ск – концентрація кислоти до адсорбції, моль∙екв/дм3,
С'к – концентрація кислоти після адсорбції, моль∙екв/дм3,
V – загальний об’єм кислоти, в якому відбувається адсорбція, дм3,
mадс. – маса адсорбента, кг.
Результати заносять в таблицю 17.1.
Таблиця 17.1 − Обробка одержаних експериментальних даних
№ |
До адсорбції |
Після адсорбції |
А |
lgА |
lg(Ск') |
||||||
Сл |
Vл |
Ск |
Vк |
Сл |
V′л |
С′к |
V′к |
|
|
|
|
1 |
0,2 |
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
0,2 |
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
0,2 |
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
4 |
0,02 |
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
5 |
0,02 |
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
Використовуючи одержані дані, будують графік в координатах lg (Ск' ) lg А.
За графіком визначають lg k і n.
Виписують рівняння адсорбції, встановивши значення n і k.