ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра общей и физической химии

Отчет

По дисциплине Химия, часть II

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема работы: Молекулярная адсорбция на активированном угле
Выполнил: студент гр. ЭХТ-20-1 Карпова Д.Е.

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Оценка:

Дата:

Проверил:

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2022

1. 
   Цель работы
   

Построить изотерму адсорбции, проверить применимость к ней уравнения Фрейндлиха и Ленгмюра, оценить удельную поверхность активированного угля.

2. 
   Теоретическая часть
   

Адсорбция— поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем (поверхность раздела фаз) твердого тела или жидкости.

Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтив, поглощённое — адсорбат. Адсорбентом называют вещество, на поверхности которого происходит адсобция.

В зависимости от природы адсорбционных сил различают физическую адсорбцию и химическую адсорбцию, или хемосорбцию. Физическая адсорбция обусловлена действием физических, т.е. вандерваальсовых сил межмолекулярного взаимодействия. Хемосорбция обусловлена образованием химических связей между адсорбентом и адсорбатом.

3. 
   Ход эксперимента:
   

1. Получить у преподавателя раствор кислоты.

2. Отобрать пробу кислоты в химический стакан объемом 150 мл.

3. Приготовить 4 раствора путем последовательного разведения в 2 раза:

3.1. В круглые колбы № 2, № 3 и № 4 отобрать мерной пипеткой по 50 мл дистиллированной воды;

---

3.2. В колбы № 1 и № 2 мерной пипеткой объемом 50 мл поместить по 50 мл исходного раствора кислоты;

3.3. Из колбы № 2 при помощи мерной пипетки 50 мл раствора перенести в колбу № 3 и перемешать.

3.4. Из колбы № 3 при помощи мерной пипетки отобрать 50 мл раствора, перенести в колбу № 4, перемешать.

3.5. Из колбы №4 мерной пипеткой отобрать 50 мл раствора и выбросить.

4. В каждую колбу с приготовленными растворами высыпать по навеске 3 г активированного угля.

5. Колбы поставить на перемешивающее устройство на 15 минут.

6. Осторожно слить растворы через бумажный фильтр в конические колбы под теми же номерами, стараясь, чтобы основная масса угля осталась в круглой колбе.

7. Определить концентрацию кислоты в исходном С₀ и равновесных С* растворах по следующей методике.

7.1. В 2 конические колбы мерной пипеткой объемом 5 мл отобрать по 5 мл пробы.

7.2. В каждую колбу добавить немного дистиллированной воды (до толщины слоя жидкости около 5 мм).

7.3. В каждую колбу прилить по 3-4 капель индикатора – фенолфталеина.

7.4. Отобрать раствор щелочи в химический стакан объемом 50 мл.

7.5. Из стакана раствор щелочи налить в бюретку.

7.6. Выпустить воздух из носика бюретки, для чего поднять носик бюретки, подставить стакан со щелочью и нажать на шарик.

7.7. Довести объем щелочи в бюретке до отметки «0».

7.8. Титровать одну из колб с пробой кислоты раствором гидроксидом натрия до перехода окраски фенолфталеина от бесцветной к малиновой, сохраняющейся при перемешивании в течение 30 с.

7.9. Полученное значение объема щелочи занести в таблицу 6 протокола лабораторной работы.

7.10. Довести объем щелочи в бюретке до отметки «0» и провести титрование пробы во второй конической колбе.

7.11. Полученное значение объема щелочи занести в таблицу 6 протокола лабораторной работы.

4. 
   Экспериментальные данные:
   

Масса навески угля:

Концентрация раствора щелочи:

Слабый электролит – CH₃COOH

Ориентировочная концентрация слабого электролита – 0,4 М

Объем аликвоты:

Таблица 1

№ пробы	Концентрация	, мл	мл	мл	мл
исходная		5	13,5	13,6	13,55
1		5	11,4	11,2	11,3
2		5	4,9	5,1	5
3		5	2,4	2,5	2,45
4		5	1,2	1,3	1,25

---

5. 
   Обработка экспериментальных данных:
   

№	Концентрация раствора, моль/л		С, моль/л	Г, моль/кг	С*/Г	lgC*	lgГ	1/C*	1/Г
	С0	С*
1	0,542	0,452	0,09	1,5	0,301	-0,345	0,176	2,212	0,667
2	0,271	0,2	0,071	1,183	0,169	-0,699	0,073	5	0,845
3	0,1355	0,098	0,0375	0,625	0,157	-1,009	-0,204	10,204	1,6
4	0,06775	0,05	0,018	0,296	0,169	-1,301	-0,529	20	3,380

Пример расчета для опыта 1

1) Определение значения концентрации раствора кислоты, взятого на приготовление растворов и проведение адсорбции



где V₀ – средний объем гидроксида натрия, затраченный на титрование пробы исходной кислоты, мл.



2) Определение значения равновесной концентрации кислоты





где V_ср – средний объем гидроксида натрия, затраченный на титрование пробы кислоты после адсорбции, мл

3) Определение изменения концентрации кислоты в процессе адсорбции

---

4) Определение значения удельной адсорбции растворенного вещества



где V – объем кислоты, взятый на адсорбцию, л; m_s – навеска адсорбента (активированного угля), кг.



Построение изотермы удельной адсорбции кислоты в координатах Г = f(C)



Рисунок 1 – Изотерма удельной адсорбции

Построение изотермы адсорбции Фрейндлиха в координатах lgГ = f(lgC) и вычисление коэффициентов уравнения Фрейндлиха по уравнению линии тренда



Рисунок 2 – Изотерма адсорбции Фрейндлиха

Уравнение Фрейндлиха:

Из графика, представленного на рисунке 2, получим:

.

Построение изотермы адсорбции Ленгмюра в координатах 1/Г=f(1/C)



Рисунок 3 – Изотерма адсорбции Ленгмюра

По уравнению линии тренда определим константы уравнения Ленгмюра Г∞ и K.





Оценка удельной поверхности активированного угля по уравнению



где N_A – число Авогадро; S_M – площадь поперечного сечения молекулы адсорбата, равная для карбоновых кислот 20,510^20 м².

6. 
   Вывод:
   

В ходе данной работы было изучено явление молекулярной адсорбции, основанное на избирательном извлечении примесей из газа или жидкостей твердыми телами (адсорбентами) с развитой поверхностью. В опыте использовалось одно из таких веществ- активированный уголь.

На экспериментальных данных построена изотерма адсорбции, проверена применимость к ней уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра, а также найдена удельная поверхность активированного угля равная

---

.

---

Смотрите также файлы

• Вопрос Предмет и значение курса. Классификация римского права.doc

• Введение проблема безопасности жизнедеятельности человека признается во всем мире.docx

• Расчет емкостного реактора с турбинной мешалкой.docx

• Кство час.docx

• Вопросы к рассказу Осеевой Почему.docx