1.2.2 Методика эксперимента

Реакция осуществляется в трёхгорлой колбе, снабжённой мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром. Постоянная температура от 35 до 40 С поддерживается с помощью водяной бани. Разложению подвергается раствор гидропероксида в оксилоле с массовой долей 20 % до остаточной массовой доли гидропероксида не более 1%.

Вначале готовится раствор гидропероксида изопроиилбензола (ГПИПБ) в о-ксилоле заданной концентрации 20 % и заносится в капельную воронку. В реактор вносятся 20 см о-ксилола и 0,5 см3 серной кислоты. Включают воду на обратный холодильник, колбу помещают в предварительно нагретую, до температуры от 35 до 400С и включают мешалку. При достижении в колбе температуры 35 °С медленно капают раствор гидропероксида из капельной воронки с тем, чтобы температура не превышала 40 °С. Окончание подачи гидропероксида считается началом опыта. Перед началом опыта и через 30 минут отбирают пробы на содержание гидропероксида через боковой отвод при остановленной мешалке. Проба отбирается массой от 0,2 до 0,5 г в предварительно взвешенную на аналитических весах колбу. Разложение считается законченным при остаточной массовой доле гидропероксида менее 1 %. По окончании реакции снимают водяную баню, выключают перемешивание и воду на холодильник. Проводится анализ реакционной смеси на содержание фенола и ацетона.

1.2.3 Определение ацетона в реакционной смеси кислотного разложения гидропераксида кумола

Определение органических гидропероксидов основано на реакции окисления ими йодистоводородной кислоты. Выделившееся при этом количество йода оттитровывается раствором гипосульфита натрия.

В коническую колбу с пробкой берут пробу реакционной смеси массой от 0,2 до 0.3 г на аналитических весах, приливают 10 см³ ледяной уксусной кислоты и 1,5 см³ раствора йодистого калия массовой доли 50 %. После перемешивания содержимого колбу ставят в тёмное место. Через 15 минут содержимое колбы разбавляют 25 см³ дистиллированной водой. Выделившийся в результате реакции йод оттитровывают раствором C(Na₂S₂O₃) = 0.1 мать/дм³ в присутствии 2 см раствора крахмала до обесцвечивания.

Так как ацетон мешает определению фенола бромированием, то предварительно он отгоняется с водяным паром из подщелаченной реакционной смеси. В круглодонную колбу на 250 см³ берут массу от 2,5 до 3,0 г реакционной смеси, приливают 25 см³ NaOH мас­совой долей 10 % и 20 см³ дистиллированной воды и присоединяют к шариковому холодильнику. Коническую колбу на 150 см³, содержащую 25 см³ раствора C(NH₂OH-HC1) = 1 моль/дм³ и несколько капель индикатора бромфенолового синего, ставят под алонж так, чтобы его конец опускался в жидкость. Содержимое круглодонной колбы нагревают до кипения и ведут отгонку ацетона с водяным паром в течение 30 минут после начала кипения. По окончании отгонки, содержимое приёмника оттитровывают раствором С(КОН) = 0,1 моль/дм³ до изменения цвета от жёлтого до синего.

Определение фенола в подщелаченной реакционной смеси, оставшейся после от­гонки ацетона, основано на реакции бромирования избытком брома. Бром получают при подкислении бромид-броматного раствора. Непрореагировавший бром определяется иодометрически.

Остаток после отгонки ацетона охлаждают и количественно переносят в мерную колбу на 250 см³ , содержимое колбы доводят дистиллированной водой до метки и пере­шивают. Берут пипеткой 10 см³ этого раствора и помещают в коническую колбу на 250 см³, затем приливают 50см³ водного раствора бромид-бромата калия и 6 см³ концентри­рованной соляной кислоты. Закрыв колбу пробкой, тщательно перемешивают её со­держимое и оставляют на 30 минут при комнатной температуре. После этого приливают 15 см³ раствора KI, снова энергично перемешивают и оттитровывают выделившийся йод раствором гипосульфита в присутствии раствора крахмала.

2. Обработка экспериментальных результатов

Расчёт ведётся по формуле:

W - массовая доля ГПИПБ, %;

V_A - объём раствора гипосульфита натрия, пошедший на титрование пробы, см³;

V_B - объём раствора гипосульфита натрия, пошедший на титрование холостого лша. см³ (V_B= 0,1 см³);

t - титр раствора C(Na₂S₂O₃) = 0,1 моль/дм³ (t = 0,939);

g - масса пробы анализируемой смеси, г ;

d - масса ГПИПБ, соответствующая 1 см³ раствора C(Na₂S₂O₃) = 0,1 моль/дм³г, Определяемая по формуле:

d=М_гС(Nа₂S ₂O₃)/Z1000

где М_г - молярная масса ГПИПБ (152,19 г/моль);

Z - число эквивалентности, равное числу электронов, участвующих в реакции осисления-восстановления между гидропероксидом и ионами I (Z = 2).

d=1520,1/21000=0,0076

Масса исходной смеси 22,6г

Масса гидропероксида в исходной смеси:

m_гип=22,61,062=5,66г

Количество гидропероксида в исходной смеси

n_гип= m_гип/Мгип=5,66/152,19=0,037моль

Определение концентрации ГПИПБ после протекания реакции разложения

V_a = 0,1cм³,g=0,6596г.

W= (0,1-0,02)*1,0228*0,0076*100=0,04%

1,6596

Определение содержания ацетона в реакционной смеси Расчёт ведётся по формуле, %:

V- объём щелочи, израсходованный на титрование анализируемой пробы, см³;

Vх - объём щелочи, израсходованный на титрование холостой пробы;

t - титр раствора щелочи;

С - масса ацетона, соответствующая 1 см³ раствора C(NaOH) = 0,1 моль/дм³, г/ см³;

g - масса навески анализируемой пробы, г;

Масса о-ксилола:

m_о-кс=V_{о-ксо-кс}=200,881=17,604 %

Масса ацетона:

m_ац=58.080.037=2.15 г

Определение содержания фенола в реакционной смеси

Расчёт ведётся по формуле. %:

W=,

гдеW-массовая доля фенола,%

V_a- объём раствора гипосульфита натрия, пошедший на титрование холостого лша. см³;

V_b- объём раствора гипосульфита натрия, пошедший на титрование пробы, см³;

T- титр раствора C(Na₂S₂O₃) = 0,1 моль/дм³;

g - масса навески анализируемой пробы;

0,0016-масса фенола, соответствующая 1 см³ раствора гипосульфита натрия, г/см³

Масса фенола:

m_ф=94,110,037=3,48 г

Материальный баланс и безразмерные характеристики процесса данные по материальному балансу представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Материальный баланс кислотного разложения гидропероксида на фенол и ацетон

Компо нент	Mолярная масса	Пропущено			Получено
		Мас­са, г	Количес­тво веще­ства, моль		Мас­са, г	Количе­ство вещест­ва, моль
Гидропероксид	152,19	5,66	0,037		0,02	0,0001
О-ксилол	106,16	36,62	0,345		36,62	0,345
Фенол	94,11	-	-		4,21	0,045
Ацетон	58,08	-	-		1,77	0,03
Потери	-	-	-			-
Всего	-	42,62			42,62

Cтепень превращения ГПИПБ;

Выход ацетона:

Выход фенола:

Cелективность:

Теоретические расходные коэффициенты:

т гипериза/т ацетона

т гипериза/т ацетона

Таблица 3 - Материальный баланс без учёта добавления о-ксилола кислотного разложения гидропероксида на фенол и ацетон

Компо нент	Mолярная масса	Пропущено			Получено
		Мас­са, г	Количес­тво веще­ства, моль		Мас­са, г	Количе­ство вещест­ва, моль
Гидропероксид	152,19	5,66	0,037		0,01	0,000066
Фенол	94,11	-	-		2,45	0,026
Ацетон	58,08	-	-		2,17	0,018
Потери	-	-	-			-
Всего	-	5,66	0,037		5,66	0,044

Cтепень превращения ГПИПБ;

Выход ацетона:

Выход фенола:

Cелективность: