ЗАНЯТИЕ № 12
«Общая химия»
ТЕМА: ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
«ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫНА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Количественно изучить адсорбцию уксусной кислоты на активированном угле.
2. Построить изотерму адсорбции.
3. Определить графически постоянные в уравнении Фрейндлиха.
4. Вывести эмпирическое уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1. Приготовьте пять чистых колбочек емкостью 50 мл и пронумеруйте их.
2. В колбочки внесите по 25 мл растворов (1, 2, 3, 4, 5) уксусной кислоты разной концентрации, отмеряя их объемы с помощью бюреток.
3. В каждую колбочку внесите по 0,5 г активированного угля, взвешенного на аптечных весах.
4. Растворы с углем выдержите 20-25 минут, периодически встряхивая содержимое.
5. Определите исходные концентрации растворов (С0) путем титрования их 0,1н раствором NaOH в присутствии фенолфталеина. При этом для титрования растворы кислоты 1 и 2 отбирайте пипеткой по 5 мл, а более разбавленные растворы 3, 4, 5 – по 10 мл.
6. Приготовьте еще 5 чистых колбочек емкостью 50 мл с воронками и складчатыми фильтрами, пронумеруйте их.
7. По окончании заданного времени адсорбции растворы отфильтруйте в соответствующие колбочки, отбросив первые 2-3 мл фильтрата (во избежании ошибок за счет адсорбции кислоты на фильтре).
8. Определите равновесные концентрации кислоты в фильтратах (СР) путем титрования так же, как исходные концентрации растворов (С0).
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ, ВЫВОДЫИ ОТВЕТЫНА ВОПРОСЫ.
1. По результатам титрования рассчитайте исходные и равновесные концентрации СН3СООН по формуле:
, где Сщ и Vщ – концентрация и объем щелочи, пошедшие на титрование; VК – объем раствора кислоты, взятый для титрования.
2. Зная концентрацию уксусной кислоты в пробах до и после адсорбции, рассчитайте адсорбцию уксусной кислоты на 1 г угля (удельную адсорбцию) по формуле: 
, где
С0 – исходная концентрация СН3СООН, моль/л;
СР – равновесная концентрация СН3СООН после адсорбции, моль/л;
V – объем раствора, взятый для адсорбции, л (0,025 л);
m – масса адсорбента, г (0,5 г).
3. Полученные результаты внесите в таблицу 1.
Таблица 1
АДСОРБЦИЯ СН3СООН НА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ
| № раств | Титрование кислоты | Г, ммоль/г | LgГ | LgСр | |||||
| до адсорбциии | после адсорбции | ||||||||
| VК, мл | Vщ, мл | С0 | VК, мл | Vщ, мл | Ср | ||||
| 5,00 | 5,00 | ||||||||
| 5,00 | |||||||||
| 10,00 | |||||||||
| 10,00 | |||||||||
| 5* | 10,00 | 2,80 | 0,0257 | 10,00 | 1,80 | 0,0165 | 0,46 | -0,34 | -1,60 |
4. По полученным данным постройте изотерму адсорбции Г = f(Ср), откладывая на оси абсцисс равновесные концентрации СН3СООН, а по оси ординат – рассчитанные значения адсорбции Г (рис.1).
5. Для графического нахождения постоянных в уравнении Фрейндлиха Г = К. Сn
логарифмируют его, преобразуя в уравнение прямой, не проходящей через начало координат:
lgГ = lgК + n×lgC.
Постройте график зависимости lgГ от lgСр, откладывая на оси абсцисс значения логарифмов концентраций, а на оси ординат – логарифмов адсорбции.
Отрезок прямой, отсекаемый на оси ординат, представляет собой величину lgК, а тангенс угла a, угла наклона прямой к оси абсцисс (отношение противолежащего катета к прилежащему) – величину n. Приведите полученное уравнение Фрейндлиха.
В ВЫВОДАХ ОТМЕТЬТЕ:
1. Что сделано в работе (по пунктам, см. заголовок и цель работы)?
2. К какому виду адсорбции относится адсорбция уксусной кислоты на активированном угле и почему?
3. Изобразите взаимодействие растворителя с поверхностью адсорбента.
4. Приведите формулировку правила, которому подчиняется этот вид адсорбции.
5. Какой становится поверхность угля после адсорбции на ней уксусной кислоты?
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ
Решите задачи:
1) К 20 мл раствора уксусной кислоты с концентрацией С0 = 0,125 моль/л добавили 0,5 г активированного угля и перемешали. Через некоторое время уголь отфильтровали и методом титрования определили концентрацию кислоты в растворе, Ср = 0,065 моль/л. Рассчитайте адсорбцию уксусной кислоты на активированном угле по формуле: Г = 
, моль/г. К какому виду адсорбции относится адсорбция СН3СООН на активированном угле?
Какой становится поверхность угля (полярной или неполярной) после адсорбции уксусной кислоты?
2) В пяти колбочках приготовили одинаковые объемы растворов уксусной кислоты с различными концентрациями и внесли по одинаковой навеске
активированного угля. По окончании адсорбции определили равновесные концентрации кислоты и рассчитали ее адсорбцию (см. задачу 1). Изобразите изотерму адсорбции Ленгмюра. Почему при высоких концентрациях уксусной кислоты ее адсорбция перестает изменяться?
| Сравн.., моль/л | 0,010 | 0,025 | 0,040 | 0,055 | 0,070 |
| Г, моль/г | 3,6·10―3 | 7,2·10―3 | 8,8·10―3 | 9,6·10―3 | 10,0·10―3 |
Зав. кафедрой химии
д.м.н., профессор Цапок П.И.