Задача для самостоятельной работы

Адсорбционная способность угля при нормальных условиях для указанного газа составляет V л / г адсорбента. Определите, сколько молекул газа может адсорбироваться 1 г угля, и площадь сечения молекулы газа, если известна удельная поверхность угля Ω_уд м² /г.

№ варианта	Газ	Ωуд, м2 /г	V, л / г
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	СOCl2 СOCl2 СOCl2 СOCl2 NH3 NH3 NH3 N2 N2 N2 Cl2 Cl2 Cl2	1000 1250 1660 2900 1000 1330 1600 1000 1200 1500 1000 1180 1270	0.12 0.15 0.20 0.35 1.50 2.0 2.4 0.10 0.12 0.15 0.11 0.13 0.14

3.5. Лабораторная работа № 2. Адсорбция уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле

Цель работы: получение изотермы адсорбции уксусной кислоты CH₃COOH из водного раствора на активированном угле, определение предельной адсорбции (адсорбционной емкости адсорбента) и константы адсорбционно-десорбционного равновесия.

Реактивы и посуда

1. Раствор уксусной кислоты с известной концентрацией С_экв.

2. Вода дистиллированная.

3. Навеска активированного угля m = 0.5 г

4. Раствор NaOH с концентрацией С_экв = 0.1 моль экв/л.

5. Спиртовый раствор фенолфталеина.

6. Фильтры бумажные.

7. Колбы, пипетки, бюретки.

Методика выполнения работы

1. Отмерьте в 5 колб из бюретки указанные в таблице 3.1 объемы раствора уксусной кислоты и воды (общий объем раствора во всех колбах должен быть V_о = 40 мл). Внесите в каждую колбу навеску активированного угля m=0.5 г, закройте колбу резиновой пробкой (во избежание потерь летучей уксусной кислоты из-за испарения!) и взбалтывайте содержимое колбы 5-7 мин.

2. Отделите раствор от адсорбента фильтрованием в чистую колбу и перенесите мерной пипеткой указанный преподавателем объем раствора-фильтрата (V_кисл) с оставшейся после адсорбции (равновесной) концентрацией уксусной кислоты C_кисл в чистую колбу для титрования раствором щелочи NaOH.

3. Добавьте в титруемый раствор кислоты 1-2 капли индикатора (раствор фенолфталеина) и начните титрование, добавляя небольшими порциями из бюретки раствор NaOH и перемешивая раствор в колбе после добавления каждой порции. Полной нейтрализации присутствующей в фильтрате кислоты и эквивалентному объему NaOH соответствует появление устойчивой розовой окраски раствора после добавления очередной капли раствора NaOH.

4. Повторите титрование, отмерив в чистые колбы такой же объем фильтрата из каждой колбы, и используйте для расчета С_кисл в каждой колбе среднее из двух значений V _щел (мл).

Расчеты и обработка результатов

1. Рассчитайте исходные концентрации уксусной кислоты в каждом опыте (колбе) С_о (моль экв/ л и моль/л) и ее равновесные концентрации С_кисл, определенные из титрования раствором NaOH (вспомните закон эквивалентов). Значения V_щ (мл) и С_кисл (моль/л) занесите в табл. 3.1.

2. Рассчитайте величину адсорбции уксусной кислоты на угле “а” (в моль/г адсорбента) для каждого опыта по формуле:

а = (С_о – С_кисл) V_о / m

и занесите в табл. 3.1. Постройте изотерму адсорбции в координатах а от С_кисл. Объясните, какой теоретической модели (мономолекулярной или полимолемолекулярной адсорбции) соответствуют полученные экспериментальные данные.

3. В таблицу 3.1 занесите также все данные, необходимые для построения зависимости величины адсорбции от концентрации вещества в растворе в координатах уравнения (3.4) и постройте график зависимости 1/а (ордината) от 1/с_кисл (абсцисса) по 5 экспериментальным точкам.

Ложатся ли полученные точки на прямую линию ? В случае сильного разброса экспериментальных данных обработайте их по методу наименьших квадратов (МНК) и определите величины а_m и K. Укажите размерности этих характеристик.

Таблица 3.1.

Данные опыта	1	2	3	4	5
V (мл) кислоты (с конц. С моль/л)	2	5	10	20	30
V (мл) воды	38	35	30	20	10
Со , моль/л
Vкисл, мл для титрования	20 или 25	20 или 25	20 или 25	10	10
Vщ, мл
Скисл, моль/л
а, моль/г
1/а, г/моль
1/Скисл, л/моль