(ммоль/кг), (1.9)
где Сщел − концентрация раствора щелочи, моль/л; ∆V = (
− 
) разность объемов щелочи, пошедших на титрование до и после адсорбции, л; V − объем раствора кислоты, взятого для адсорбции, л; m − масса адсорбента, кг; B − объем раствора кислоты, взятого для титрования, л.
Результаты расчетов заносят в табл. 1.2.
Т а б л и ц а 6.2
Данные для графического определения констант уравнения Фрейндлиха
Начальная концентрация кислоты C0, ммоль/л | Удельная адсорбция | Равновесная концентрация | lg А | lg С |
приближенная | точная | А, моль/кг | C, ммоль/л | |
25 | ||||
50 | ||||
100 | ||||
200 |
3) На миллиметровой бумаге строят изотерму адсорбции Ленгмюра в координатах А = f(C) (рис. 1а) и логарифмическую изотерму адсорбции Фрейндлиха в координатах lg А = f(lg C) (рис. 2). Из последнего графика находят константы а и 1/n уравнения Фрейндлиха.
4) Значения констант уравнения Фрейндлиха (по указанию преподавателя) может быть рассчитано методом наименьших квадратов с применением вычислительной техники.
Обсуждение полученных результатов.
1) На основании экспериментальных данных и результатов вычислений сделайте вывод о зависимости величины адсорбции от концентрации кислоты.
2) Покажите, при какой концентрации уксусной кислоты достигается значение максимально возможной адсорбции.
3) Сделайте вывод о подчинении экспериментальных данных уравнению Фрейндлиха.
4) Сделайте вывод о концентрационных пределах применимости уравнения Фрейндлиха к адсорбции уксусной кислоты на угле.
Примеры контрольных вопросов
Лабораторная работа "Изучение адсорбции уксусной кислоты углем"
1. Что такое адсорбция? Что является движущей силой адсорбции?
2. Какие виды адсорбции Вы знаете?
3. Назовите отличительные особенности физической адсорбции от хемосорбции.
4. Какие уравнения позволяют количественно определить величину адсорбции на твердой поверхности?
4. Как определить константы уравнения Фрейндлиха на основе экспериментальных данных?
5. Какие вещества называются поверхностно-активными? Что является движущей силой накопления ПАВ на границе раздела фаз?
6. Какое уравнение позволяет определить величину избыточной Гиббсовской адсорбции.
Контролируемые компетенции: ОПК-7.
Раздел 7. Физикохимия дисперсных систем
Лабораторная работа №2 "Получение и изучение свойств лиофобных дисперсных систем"
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Цель работы: ознакомиться с основными методами получения золей и некоторыми их свойствами.
Принадлежности: штатив с пробирками; пипетки; воронки; фильтровальная бумага; стаканы; спиртовой раствор серы; насыщенный раствор FeCl3; растворы: 20 %-й K4[Fe(CN)6]; 0,5 %-й KMnO4; 1 %-й Na2S2O3; 0,01 н H2C2O4; 0,02 M KCl; 3 M KCl; 0,02 M K2SO4; 0,02 M K3[Fe(CN)6]; 0,02 M BaCl2; 0,02 M AlCl3.
Методика проведения эксперимента.
Опыт 1. Получение золя серы методом физической конденсации (замена растворителя).
К 10 мл дистиллированной воды прибавляют по каплям (5–7 капель) насыщенный раствор серы в спирте. Образуется опалесцирующий золь серы в воде. Объясните сущность метода получения данного золя.
Опыт 2. Получение золя гидроксида железа.
К 100 мл кипящей дистиллированной воды приливают 0,5 мл насыщенного раствора хлорида железа FeCl3 и кипятят в течение 12 мин. Образуется прозрачный красно-коричневый золь гидроксида железа. Напишите уравнение реакции получения и формулу строения мицеллы золя гидроксида железа, определите знак заряда частиц полученного золя. Золь оставьте для следующих опытов.
Опыт 3. Получение золя берлинской лазури по реакции двойного обмена.
К 100 мл воды добавляют 0,5 мл 20 %-го раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]. Затем прибавляют к нему 1 каплю насыщенного раствора хлорида железа (III) FeCl3 и тщательно перемешивают. Определите заряд частиц золя берлинской лазури, напишите формулу строения мицеллы полученного золя. Золь оставьте для следующих опытов.
Опыт 4. Получение золя берлинской лазури методом пептизации.
0,75 мл 20℅-ного раствора гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] разбавляют водой до 50 мл и прибавляют к нему 0,5 мл насыщенного раствора хлорида железа FeCl3. Полученный осадок берлинской лазури отфильтровывают и промывают дистиллированной водой. Фильтрат отбрасывают, подставляют чистую пробирку под воронку, а к осадку добавляют 1-2 мл 0,1 н раствора щавелевой кислоты H2C2O4 (пептизатор). Осадок быстро пептизируется, и в пробирку фильтруется синий золь берлинской лазури. Напишите уравнение реакции и формулу строения мицеллы золя берлинской лазури, определите заряд частиц данного золя методом капиллярного анализа.
Опыт 5. Коагуляция золей электролитами.
В 6 чистых пробирок наливают по 2 мл золя гидроксида железа (из опыта 2), а в 6 других по 2 мл золя берлинской лазури (из опыта 4). Затем в пробирки каждого ряда приливают по 1 мл растворов электролитов в порядке, указанном в табл. 4.2. Пробирки встряхивают и устанавливают в штатив. Через 2025 мин отмечают наличие или отсутствие коагуляции. Результаты заносят в табл. 4.2, отмечая знаком « + » наличие, а знаком « » отсутствие коагуляции.
Т а б л и ц а 7.2
Результаты коагуляции золей электролитами
№ | Электролит | Концентрация | Наличие коагуляции |
пробирки | электролита, моль/л | для золя Fe(OH)3 | для золя Fe4[Fe(CN)6]3 |
1 | KCl | 0,02 | |
2 | KCl | 3,00 | |
3 | K2SO4 | 0,02 | |
4 | K3[Fe(CN)6] | 0,02 | |
5 | BaCl2 | 0,02 | |
6 | AlCl3 | 0,02 |
Опыт 6. Взаимная коагуляция золей.
В 5 пробирках смешивают золи гидроксида железа (из опыта 2) и берлинской лазури (из опыта 4) в количествах, указанных в табл. 4.3. Через 1520 мин отмечают степень коагуляции (полная, неполная) и цвет жидкости над осадком.
Т а б л и ц а 7.3
Результаты взаимной коагуляции золей
№ про- бирки | Объем золя, мл | Степень коагуляции | Окраска жидкости над осадком |
Fe(OH)3 | Fe4[Fe(CN)6]3 | ||
1 | 4,5 | 0,5 | |
2 | 4,0 | 1,0 | |
3 | 2,5 | 2,5 | |
4 | 1,0 | 4,0 | |
5 | 0,5 | 4,5 |
Обсуждение полученных результатов.
1) Укажите коагулирующие ионы для золей гидроксида железа и берлинской лазури. Отметьте влияние концентрации электролита на коагуляцию данных золей.
2) Сравните коагулирующую способность ионов, вызывающих коагуляцию золя гидроксида железа и берлинской лазури. Сделайте вывод о выполнении правила Шульце - Гарди.
3) Предскажите теоретически соотношение объемов золей гидроксида железа и берлинской лазури, при котором взаимная их коагуляция будет наиболее полной. Как согласуется Ваше предположение с экспериментальными данными?
4) Сделайте выводы о зависимости степени коагуляции от соотношений объемов исследуемых золей.
Примеры контрольных вопросов
Раздел 7. Физикохимия дисперсных систем. Лабораторная работа "Получение золей и изучение их свойств"
1.Назовите основные методы получения коллоидных систем. Укажите какие из них используются в вашей работе.
2. Объясните сущность метода замены растворителя и метода пептизации применяемые в вашей работе.
3. Напишите строение мицеллы золя берлинской лазури, полученного при действии гексацианоферрата (II)калия на избыток хлорида железа. Каков заряд гранулы полученного золя.
4. Как теоретически определить заряд гранулы коллоидной частицы и подтвердить его экспериментально?
5. Объясните сущность процесса диализа. Предскажите, как будут вести себя во время диализа следующие системы, содержащие: а) золь гидроксида железа (III) и гидроксид калия; б) золь иодида серебра и иодид калия.
6. Каким физическим явлением обусловлена опалесценция золей?
Контролируемые компетенции: ОПК-7.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
