WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |

(g 0) I6. Многократная экстракция. В колбу емкостью 200 см с притертой пробкой помещают 100 см исходного раствора йода и добавляют 10,0 смэкстрагента. Смесь встряхивают в течение 10 минут и переносят в делительную воронку, где оставляют стоять 5 минут. Органический и водный слои разделяют, причем водный слой вновь помещают в чистую колбу емкостью 200 см с притертой пробкой. К водному слою опять добавляют 10,0 см экстрагента; экстракцию повторяют. Отделяют органический слой.

Опыт повторяют в третий раз. Определяют содержание йода в каждой порции экстрагента так же, как описано в 4-5. Рассчитывают массу йода (г) в органическом слое:

3) Для четкого разделения смеси вся используемая в работе посуда должна быть тщательно вымыта и высушена.

сорг 127 IgI2 орг =, общую массу извлеченного в ходе трехкратной экстракции йода (сумма полученных результатов) g и массу йода, оставшегося в водном слое по,I уравнению (4) или как разницу g( (0) - gII ). Вычисляют полноту,извлечения:

g,I = 100%.

(g 0) IПроводят сравнительную оценку степени извлечения йода в ходе однократной и трехкратной экстракции. Делают вывод, оформляют работу.

Работа 5. Определение коэффициента распределения и степени извлечения дибазола экстракционно-фотометрическим методом Применение фотометрического метода анализа требует получения окрашенных растворов. Дибазол (dibasolum) – 2-бензилбензимидазол гидрохлорид – способен легко образовывать окрашенное комплексное соединение с красителем бромтимоловым синим (БТС) в соотношении 1:1, который хорошо извлекается хлороформом, окрашивая его в желтый цвет.

Оптимальные условия для экстракции следующие: рН водного раствора ~ 5,0; соотношение объемов водной и органической фаз 2:1, максимальное поглощение при = 417-421 нм (синий светофильтр). Раствор БТС устойчив в воде, а сам БТС не извлекается хлороформом.

Задача работы: провести экстракционное извлечение дибазола из его водного раствора хлороформом (растворы 3-4 концентраций), вычислить степень извлечения, рассчитать среднее значение коэффициента распределения.

Оборудование, реактивы: фотоэлектроколориметр типа КФК-2 или ФЭК-56М; колбы с притертыми пробками объемом 50 и 100-200 см ; водный раствор дибазола с концентрацией 5*10-4 моль/дм3 (~122 мкг/см ); раствор дибазола в хлороформе с концентрацией 1*10-3 моль/дм3 (~245 мкг/см );

хлороформ, водный 0,03 М раствор БТС; 0,015 М водный раствор хлористоводородной кислоты.

Выполнение работы 1. Построение градуировочного графика4. Готовят серию стандартных растворов с различным содержанием дибазола. В 5-6 колб с притертыми пробками (резиновые не подходят) отбирают пипеткой 0,2; 0,4; 0,6 …смисходного раствора дибазола в хлороформе. В каждую колбу добавляют по 3 0,2 см раствора HCl и по 0,8 см раствора БТС. Колбу закрывают пробкой и встряхивают около 30 секунд, а затем добавляют хлороформ таким образом, 4) Необходимо, чтобы выбранный интервал концентраций соответствовал области возможных изменений концентрации анализируемых растворов.

чтобы общий объем раствора составлял 20,0 см. Полученные растворы вновь тщательно перемешивают и через 1-2 минуты измеряют оптическую плотность окрашенного органического слоя на фотоэлектроколориметре при длине волны 400-440 нм (КФК-2) или со светофильтром №3 (ФЭК-56М).

Толщина поглощающего слоя 1,0 см. В качестве раствора сравнения используют чистый хлороформ. Измерения оптической плотности (А) каждого раствора проводят не менее 3 раз, рассчитывают среднее значение А для каждого раствора и строят график в координатах: оптическая плотность (А) – концентрация дибазола (мкг/см )5.

2. Экстракционное извлечение дибазола хлороформом. В четыре колбы с притертыми пробками отбирают пипеткой 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 смисходного водного раствора дибазола. К каждой пробе прибавляют по 0,2 смраствора НСl и 0,8 см раствора БТС. Объем водной фазы доводят до 40,3 см. К каждой смеси добавляют по 10 см хлороформа, колбы закрывают и встряхивают в течение 5 минут. Затем раствор из каждой колбы переносят в делительную воронку и оставляют на 5 минут для четкого разделения слоев.

Органическую фазу отделяют и измеряют оптическую плотность растворов также, как в п.1. Определяют содержание хлороформа в органической фазе по градуировочному графику. По разности исходной концентрации в водной фазе и равновесной концентрации в органической рассчитывают равновесное содержание дибазола, оставшегося в водном слое после экстракции. По уравнению (2-12) вычисляют коэффициент распределения для всех исследуемых растворов. Находят его среднее значение, рассчитывают степень извлечения дибазола. Формулируют выводы, оформляют работу.

ТЕМА 3. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ Работа 1. Гомогенно-каталитическое окисление иодида калия персульфатом аммония Катализ – это увеличение скорости химической реакции в присутствии веществ (катализаторов), которые не входят в стехиометрическое уравнение и после реакции химически не изменяются.

Различают гомогенный и гетерогенный катализ. В первом случае реагирующие вещества и катализатор образуют одну фазу, а во втором – реакция происходит на границе раздела фаз.

Используемые катализаторы имеют общие свойства:

• не влияют на величину константы равновесия, а лишь ускоряют процесс достижения равновесия;

• обладают избирательным действием, т.е. увеличивают скорость только некоторых реакций;

5) Зависимость А = f(c) обязательно должна быть линейной.

• небольшие количества катализатора могут в значительной степени увеличивать скорость, поскольку снижают величину энергии активации реакции Еа, входящую в показатель степени в уравнении для const скорости: k = koexp(-Ea/RT).



В кислом водном растворе процесс H3O+ KJ2 NH )( S2O8 + J + (NH )2 SO + K SO (3-1) 24 42 4 2 - H3O+ 2 J2 S O82 2- + J + 2SO, (3-2) являющийся примером ионных окислительно-восстановительных реакций, протекает медленно и практически необратимо. Однако его можно заметно ускорить введением в реагирующую смесь ионов Zn2+, С u2+, Fe2+ или Cd 2+, выступающих в качестве катализаторов реакции. Механизм каталитического действия данных ионов весьма сложен и здесь обсуждаться не будет. Об изменении скорости реакции (3-1) удобно судить по количеству выделившегося в единицу времени иода, оттитровывая его раствором тиосульфата натрия:

J2 + 2Na2S203 ———> 2NaJ + Na2S406 (3-3) в присутствии индикатора (крахмала). Завершение реакции (3-3) устанавливается по исчезновению изначально синей окраски йодсодержащего раствора, вызванной взаимодействием йода с крахмалом.

Возникающее вновь спустя какое-то время слабое синее окрашивание пробы во внимание не принимают.

Задача работы: качественное изучение зависимости скорости гомогенной реакции окисления йодид-иона от наличия, природы и концентрации катализатора.

Оборудование, материалы: лед, термометр, 4 конических колбы на 3 250 см и одна - на 500 см. Бюретка для титрования, колбы для титрования, свежеприготовленный раствор крахмала, пипетки на 10, 25 и 50 см или небольшой мерный цилиндр. Растворы: 0.1М (NH4)2S208; 0.02M KI; 0,5M H2S04; 0.0025M Na2S203 и 0.025М CuS04.

Выполнение работы 1. Колбу на 500 см заливают Н20 (дист.) и ставят на лед для охлаждения. Бюретку заполняют раствором тиосульфата натрия.

2. Колбы на 250 см заполняют, как показано в табл. 3-1. Измеряют температуру смесей. Опыт начинают лишь после выравнивания температуры во всех колбах. При наличии термостата или водяной бани эксперимент удобнее вести при более высокой, чем комнатная, температуре, например 3035 °С.

3. В первую колбу вводят 20 см раствора KI (0.02M), встряхивают колбу и начинают отсчет времени. Спустя 5 минут после начала опыта отбирают пипеткой 10 см реакционной смеси, вливают ее в колбу для титрования, куда предварительно добавлено 20 см охлажденной дистиллированной воды (для остановки реакции (3-1)) и несколько капель раствора крахмала. Вливая из бюретки по каплям раствор Na2S203, титруют пробу до исчезновения синей окраски. Молярную концентрацию иода определяют по формуле:

Vc Na2S2O3 x cJ2 =, (3-4) где Vx - объем (в см ) раствора тиосульфата натрия, затраченного на титрование. Результаты заносят в табл. 3-2.

Таблица 3-№ Объем, см колбы Н20 (NH4)2S208 H2S04 CuS04 Всего 1 60 20 20 0 2 55 20 20 5 3 50 20 20 10 4 40 20 20 20 Таблица 3-t, мин 0 5 10 20 30 40 VX, см моль,c J дм4. Выливают реакционную смесь из колбы для титрования, ополаскивают ее. Через 10 мин от момента добавления KJ колбу для титрования вновь заполняют охлажденной дистиллированной водой (20 см ).

Отбирают следующую пробу и титрованием определяют в ней концентрацию йода и т.д.

5. Со второй, третьей и четвертой реакционными смесями проделывают те же операции, результаты фиксируют в таблицах типа (3-2). Для экономии времени рекомендуется все четыре эксперимента вести параллельно. Число бюреток для титрования при необходимости может быть увеличено.

6. Строят зависимость cJ2 от времени для всех четырех изученных систем. Анализируют результаты, формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 2. Изучение кинетики гидролиза уксусно-этилового эфира в кислой среде Гидролиз сложного эфира, например этилацетата, является бимолекулярной гомогенно-каталитической реакцией, ускоряемой ионами гидроксония (Н30+) СН3СООС2Н5 + Н20 ————> СН3СООН + С2Н5ОН (3-5) Однако в избытке воды этот процесс описывается кинетическим уравнением реакции псевдо-первого порядка dcэф (t) =- ck (t), (3-6) I эф dt которое после интегрирования имеет вид :

(c 0) эф kI = ln. (3-7) t (c t) эф В (3-6) и (3-7) сэф(0) и сэф(t) - исходная и текущая молярные концентрации эфира. За ходом реакции (3-5) удобно следить по накоплению в среде уксусной кислоты, оттитровывая ее щелочью. При этом :

сэф(0) = [V- V(0)] (3-8) сэф(t) = [V- V(t)]. (3-9) Здесь V(0), V (t) и V,- объем щелочи, пошедшей на титрование пробы в начальный момент времени, в процессе гидролиза и после его полного завершения, а - некий коэффициент пропорциональности. С учетом (3-8) и (3-9) уравнение (3-7) легко преобразуется к виду:

- VV (0) ln = tk (3-10) I - VV (t) Задача работы: установить кинетический порядок процесса гидролиза уксуcно-этилового эфира в кислой среде при избытке воды, определить константу скорости реакции.

Оборудование, материалы: лед, пипетки на 2 и 5 см, мерный цилиндр, 3 две конические колбы на 100 - 200 см, колба на 500 см, колба для титрования, термометр. Растворы: этилацетат, 0.5 М и 1.0 М НС1, 0.5 М NaOH, фенолфталеин.

Выполнение работы 1. Заполнить колбу на 500 см дистиллированной водой, поставить ее на лед для охлаждения.

2. В две колбы на 100-200 см залить по 50 см3 раствора соляной кислоты с концентрациями 0.5 и 1.0 М соответственно. Измерить температуру растворов. Опыты можно вести и при более высокой, чем комнатная, температуре, однако это требует наличия термостата (или водяной бани) и обратного холодильника.

3. С помощью мерной пипетки вводят 2 см3 эфира в одну из колб с кислотой, встряхивают и закрывают пробкой. Момент вливания эфира принимают за время начала реакции гидролиза. Спустя какое-то время вводят 2 см эфира в другую колбу с соляной кислотой, также фиксируют момент начала реакции.





4. Поочередно, в среднем через каждые 10 минут, отбирают пипеткой из каждой колбы с реакционной смесью пробы по 5 см и выливают их в колбы для титрования. В них предварительно заливают 20 см охлажденной дистиллированной воды для того, чтобы максимально затормозить процесс гидролиза. Колбу с реакционной смесью после отбора пробы следует сразу же закрыть пробкой. Момент t вливания пробы в колбу для титрования фиксируют. Титрование проводят в присутствии фенолфталеина (1-2 капли).

Объем щелочи V, пошедший на нейтрализацию кислоты, заносят в табл. 3-3.

Напомним, что опыты по гидролизу эфира с разной концентрацией катализатора (0.5 и l,0 M HC1) ведутся параллельно, поэтому данные опытов заносят в две разные таблицы. В них естественно следует указывать истинное время, прошедшее от начала каждого опыта до взятия пробы, которое может не совпадать с приведенным в таблице для ориентировки.

Таблица 3-t, мин 0 10 20 30 60... V, см 5. Для установления V оставляют закрытые колбы с реакционной смесью до следующего занятия. Можно принудительно ускорить процесс гидролиза, нагревая колбы по завершению опыта до 50-60 °С в течение минут, после чего провести отбор пробы с последующим титрованием.

6. Для определения V(0) наливают в две колбы по 50 см 0.5 и 1.0 М раствора НС1, но добавляют в них, вместо эфира, по 2 см дистиллированной 3 воды. Отбирая пробы по 5 см, вводят их в колбы для титрования с 20 см дистиллированной воды и титруют щелочью.

7. После заполнения обеих таблиц строят зависимости ln{[(V - V(0))] / [V- V(t)] } от t. Определяют степень их линейности, что является критерием порядка реакции. Из наклона линейного участка определяют величину константы скорости гидролиза kI эфира при данной концентрации катализатора. Анализируют результаты, формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 3. Изучение кинетики омыления уксусноэтилового эфира в щелочной среде Омыление сложного эфира, например, этилацетата, является бимолекулярной необратимой реакцией:

CH3COOC2H5 + NaOH ———> CH3COONa + С2Н5ОН (3-11) За ее скоростью удобно следить по изменению концентрации исходных веществ во времени. При этом процесс описывается кинетическим уравнением реакции II порядка:

dcщ (t) =- ck (t) cщ (t), (3-12) II эф dt в котором сэф(t) и сщ(t) - текущие концентрации эфира и щелочи. Если концентрации щелочи сщ(0) и эфира сэф(0) в момент начала реакции различны, причем сщ(0) > сэф(0), то после интегрирования (3-12) приобретает вид :

с 0( ) [c (0) - с t( )]. (3-13) эф щщ k = ln II [ (c 0) - с 0( )]t (c 0) [c (0) - с t( )] эфщ эфщ эф Подчеркнем, что сщ(0) сэф0, а сэф(0) сэф0, где сэф0 и сщ0 -исходные концентрации реагентов. Последние при образовании реакционной смеси меняются. Пусть V(0), V(t), V - объемы кислоты с исходной концентрацией ск°, которые пошли на титрование щелочи в пробе объемом Vnp соответственно в момент начала реакции (3-11), в ходе процесса и по его полному завершению. Тогда из условия эквивалентности следует, что V (V 0) (V t) с 0( ) с0 ; с t( ) == c0 ; с = c0.

(3-14) кщ кщ кщ Vпр Vпр Vпр Концентрация эфира в пробе в момент начала реакции определяется соотношением :

(V 0) - V сэф 0( ) = с0. (3-15) к Vпр Подставляя (3-14) и (3-15) в (3-13), приходим к выражению:

Vпр (V t) [V (0) - V ]. (3-16) kII = ln с0 V (V 0) V(t) - [] V к Для графической обработки экспериментальных данных (3-16) удобнее представить в виде:

(V t) (V 0) с0V к ln = ln + k t. (3-17) II [ (V t) - V ] [ (V 0) - V ] Vпр Видно, что если расчет kII по (3-16) требует знания V, V(t) и V(0), то при определении kII из графика зависимости ln(V(t)/[V(t)-V]) от t необходимо знать лишь V и V(t).

Задача работы: установить кинетический порядок процесса омыления уксусно-этилового эфира в щелочной среде, определить константу скорости реакции.

Оборудование, материалы: лед, пипетка на 2 см, мерный цилиндр, две 3 конические колбы на 100 см и одна на 250 см, бюретка, химический стакан, термометр. Растворы: CH3COOC2H5 (0,02 M); NaOH (0,05 М); НС1 (0,1 М), фенолфталеин. Для приготовления одного литра раствора этилацетата нужной концентрации необходимо 2 см эфира растворить в 100 смэтилового спирта, а затем довести объем до 1000 см дистиллированной водой.

Выполнение работы 1. Заполнить колбу на 250 см дистиллированной водой и поставить на лед для охлаждения.

3 2. В одну из колб на 100 см ввести 20-25 см раствора этилацетата (0.М), в другую - точно такое же количество раствора щелочи (0.05 М).

Измерить температуру растворов, после чего закрыть колбы стеклянными или корковыми пробками. Эксперимент можно вести и при температуре, отличной от комнатной, но это потребует использования термостата или водяной бани.

3. В стаканчик для титрования наливают 20 см Н20 и вводят пробу щелочи объемом 2 см. Титрованием соляной кислотой с концентрацией ск° = 0,1М в присутствии фенолфталеина уточняют истинную исходную концентрацию щелочи сщ°. В ходе приготовления реакционной смеси исходная концентрация щелочи снижается, поэтому сщ(0) = 1/2 • сщ0.

Привлекая первое из соотношений (3-14), по значениям ск°, сщ(0) и Vnp находят расчетным путем V(0).

4. Вливают раствор щелочи в эфир, отмечая время вливания. Этот момент принимают за начало реакции омыления. Реакционная смесь должна быть постоянно закрыта пробкой, что в какой-то мере предотвращает испарение эфира.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.