Задание 4. Анионитная очистка жесткой воды

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

При анионитной очистке воды из нее удаляют кислоты, прежде всего, соляную и серную (HCl и H₂SO₄) пропусканием воды через анионит. Для этого на дно ионообменной колонки положить небольшой слой ваты, чтобы анионит не проваливался и оставался в колонке. Затем наполняют колонку поверх ваты кусочками анионита в ОН^- - форме. После этого пропускают через колонку несколько раз воду, обработанную катионитной смолой при выполнении задания 2. Получают воду, близкую по свойствам к дистиллированной воде. Проводят для обессоленной воды измерение рН и электропроводности. Результаты заносят в таблицу 27. Делают вывод по результатам анализа.

Задание 5. Качественное определение обменной адсорбции

Качественно обменную адсорбцию можно обнаружить при обработке стеклянного порошка дистиллированной водой. Стекло содержит растворимые силикаты щелочных металлов, которые в результате обмена с ионами Н⁺ воды образуют щелочь:

Na₂SiO₃ + HOH ↔ NaHSiO₃ + NaOH

Для эксперимента берут на технических весах навеску стеклянного порошка массой около 15 г. Затем стеклянный порошок переносят в коническую колбу и добавляют 50 мл дистиллированной воды. Тщательно перемешивают содержимое в колбе в течение 5 мин. и оставляют отстаиваться на 10 мин. Присутствие в чистой воде щелочи после длительного взбал­тывания стеклянного порошка с водой в колбе можно обнаружить, добавив несколько капель индикатора фенол­фталеина — раствор окрасится в розовый цвет. Другим способом определения катионов натрия в колбе яляется метод пламенной фотометрии. Результаты опыта и выводы записывают в рабочую тетрадь.

Задание 6. Очистка водных растворов от катионов железа

Для удаления железа методом ионного обмена применяют катиониты. Мешают удалению катионов двухвалентного железа присутствие ионов трехвалентного железа, которое быстро «забивает» смолу и плохо оттуда вымывается. Поэтому любое присутствие в воде, проходящей через ионообменник, кислорода или других окислителей крайне нежелательно. Это же накладывает ограничение и на диапазон значений pH, в которых смола эффективна для очистки.

Для эксперимента берут железный купорос – FeSO_4*7H₂O. Готовят раствор железного купороса концентрации 0,01М по сульфату железа. Для этого на технических весах отвешивают 2,78 г железного купороса и растворяют в 1000 мл дистиллированной воды. В случае, если берут большее или меньшее количество железного купороса, то концентрация сульфата железа составляет:

2,78 г FeSO_4*7H₂O – 0,01М

Х г FeSO_4*7H₂O - Y М

Отсюда: Y = X _* 0,01/ 2,78

где Х – навеска железного купороса (в граммах), Y – концентрация сульфата железа (Моль).

Готовят катионит в [H⁺] – форме (см. задание 1). Затем заполняют катионитом ионообменную колонку аналогично тому, как описано в задании 2. Затем пропускают через ионообменную колонку несколькими порциями 200 мл 0,01М (по сульфату железа) раствора железного купороса. Раствор после прохождения через катионит собирают в чистую колбу и в ней определяют с использованием качественных реакций наличие катионов Fe²⁺.

Качественная реакция на ион двухвалентного железа – реакция с красной кровяной солью. В чистую пробирку перенести 10 мл раствора, полученного после пропускания раствора железного купороса через ионообменную колонку. В другую пробирку прилить 10 мл исходного раствора железного купороса. Добавить в каждую пробирку по 2-3 капли красной кровяной соли ‑ гексацианоферрат калия K₃[Fe(CN)₆]. В присутствии ионов двухвалентного железа образуется темно-синий осадок (турнбуллева синь) ‑ комплексная соль железа Fe₃ [Fe (CN)₆]₂. Появление турнбуллевой сини доказывает присутствие в растворе ионов двухвалентного железа:

2 К₃[Fe(CN)₆] +3 Fe SO₄ = Fe₃ [Fe (CN)₆]₂ ↓ + 3K₂SO₄

Качественная реакция на ион двухвалентного железа – реакция со щелочью. В пробирку перенести 10 мл раствора, полученного после пропускания раствора железного купороса через ионообменную колонку. В другую пробирку прилить 10 мл исходного раствора железного купороса. Добавить в каждую пробирку по 5-6 капель 0,1 М раствора NaOH. Наличие осадка гидроксида двухвалентного железа Fe(OH)₂ - серо-зеленого цвета свидетельствует о присутствии ионов двухвалентного железа в анализируемом растворе:

Fe SO₄ +2 NaOH = Fe(OH)₂ ↓ + Na₂ SO₄

Делают вывод по результатам анализа.

Таблица 27

Физико-химические показатели для воды

10. КРИОСКОПИЯ. ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАМЕРЗАНИЯ РАСТВОРОВ

Один из основоположников современной химии русский ученый М.В. Ломоносов еще в XVIII веке экспериментально доказал, что с увеличением концентрации растворов некоторых солей понижается температура замерзания таких растворов. Последующими исследованиями, глав­ным образом Рауля, было установлено, что температура за­мерзания раствора зависит от природы растворителя и от кон­центрации раствора, и не зависит от природы растворенного вещества.

Так как температура замерзания раствора понижается с повышением концентрации раствора, а концентрация раствора определяется числом частиц растворенного вещества в еди­нице объема или массы растворителя, то по понижению темпе­ратуры замерзания раствора можно определить:

1) молекулярную массу растворенного вещества в раство­рах неэлектролитов;

2) степень электролитической диссоциации вещества в растворах слабых электролитов;

3) осмотический коэффициент вещества в растворах силь­ных электролитов;

4) осмотическое давление раствора, поскольку последнее зависит также от числа частиц.

Определение молекулярной массы растворенного вещества

Для разбавленных растворов неэлектролитов понижение температуры замерзания раствора ΔТ_зам прямо пропорционально моляльной концентрации (С_m)

ΔТ_зам = K_*С_m

где ΔТ_зам = Т_р-ля — Т_р-ра — понижение температуры замерзания рас­твора равное разности температуры замерзания растворите­ля Т_р-ля и температуры замерзания раствора Т_р-ра , К — криоскопическая постоянная.

Моляльная концентрация раствора показывает количество молей растворенного вещества в 1 кило­грамме растворителя.

Если в 1 кг растворителя содержится 1 моль рас­творенного вещества, то моляльная концентрация такого раствора равна 1 (С_m = 1), а, следовательно, понижение температуры замерзания равно криоскопической постоянной:

ΔТ_зам = K

Таким образом, физический смысл криокопической постоянной состоит в следующем: криоскопическая постоянная — это величина, численно равная понижению температуры замерза­ния раствора, моляльная концентрация которого равна 1.

Ниже приводятся значения криоскопической постоянной для некоторых растворителей (град/моль): вода - 1,86; уксусная кислота – 3,90; бензол - 5,12; нафталин – 6,8; нитробензол - 6,90; камфора 40,0.

Приведенное выше уравнение для понижения температуры замерзания растворов применимо для разбавленных растворов, ΔТ_зам – малая величина. Для высокой точности измерения ΔТ_зам на практике обычно пользуются термометра­ми, на которых можно отсчитывать температуру с точностью до 0,002°С, например, термометр Бекмана (рис. 27) или аналогичные ему, выпускаемые современной промышленностью.