Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Тема 5. Ионообменные смолы




Пример 1. Расположите катионы солей CaCl2, Na2SO4, KCl, FeCl3, LiNO3 в ряд по увеличению способности поглощаться их Н+–формой катионита из водных растворов. Как изменится этот ряд, если растворители будут слабо полярными ?

Решение. Адсорбционная способность ионов зависит от величины заряда и радиуса. Чем больше заряд иона, тем сильнее он проявляет способность к ионному обмену. Для ионов одинакового заряда максимальную ионообменную способность проявляют те ионы, радиус которых в гидратированном состоянии меньше. Поэтому способность поглощаться катионитами из водных растворов возрастает в ряду ионов:

Li+ < Na+ < K+ < Ca2+ < Fe3+

В слабо полярных растворителях надо учитывать радиус несольватированных ионов, поэтому способность ионов поглощаться катионитами возрастает в следующем ряду:

K+ < Na+ < Li+ < Ca2+ < Fe3+

Пример 2. На титрование 0,50 г воздушно-сухого сильнокислотного катионита с сульфатными группами – SO3H пошло 25,5 мл 0,100 М раствора гидроксида натрия. Вычислите обменную емкость катионита, если массовая доля воды в образце составляет 8%.

Решение. Дано Решение

m = 0,50 г V(NaOH)= 25,5 мл C(NаOH) = 0,100 М w(H2O) = 8 % Обменную емкость ионитов (ОЕ) характеризуют количеством эквивалентов (ммоль) активных групп (или противоинов), содержащихся в 1 г сухого ионита и способных обмениваться в растворе на эквивалентное количество ионов того же знака.
ОЕ – ?  

1. Реакция ионного обмена протекает по уравнению:

R–SO3H + NaOH R – SO3Na + H2O

Из этого уравнения видно, что обмен происходит между Н+ и Na+ в эквивалентных количествах. Следовательно, количество NaOH равно количеству ионов Н+, содержащихся в сухом катионите.

2. Находим массу сухого катионита:

m(сухого катионита) = m(катионита)× w(катионита) = 0,5×0,92 = 0,46 (г)

3. Рассчитаем ОЕ катионита, исходя из ее определения:

ОЕ = = = =5,54 (ммоль/г)

Пример 3.Через колонку с катионитом в Н+ – форме пропустили 20.00 мл раствора KCl. Элюат оттитровали 15.00 мл 0.1 М раствора NaOH. Определить содержание KCl в анализируемом растворе.

Решение.При пропускании через катионит в Н+ – форме раствора KCl в результате ионообменной реакции в элюате появляется соляная кислота, количество которой эквивалентно количеству соли, т.е. . При титровании кислоты раствором щелочи справедливо равенство: или . Тогда, содержание KCl в анализируемом растворе рассчитывают следующим образом:

Пример 4.Какая масса Со2+ останется в растворе, если через колонку, заполненную 5 г катионита в Н+ – форме, пропустили 200.0 мл 0.1 н раствора CoCl2. Полная динамическая емкость катионита равна 1.60 мэкв/г.

Решение. 1. Рассчитаем количество миллимоль эквивалентов Со2+ – ионов, пропущенных через колонку с катионитом:

2. Количество миллимоль эквивалентов Со2+ – ионов, поглощенных 5 г катионита вычисляем из формулы:

3. Количество миллимоль эквивалентов Со2+ – ионов, оставшихся в растворе, равно:

4. Масса Со2+ – ионов, оставшихся в растворе, составляет:

 

 

Задачи

В колонку, заполненную сильнокислотным катионитом КУ-2,8 введен раствор, содержащий катионы (см. табл.). В какой последовательности выйдут эти катионы из колонки при вымывании их 0,5 М HCl? Дать пояснения.

Вариант Катионы
Fe3+ Ca2+ Li+ К+
Ni2+ Mg2+ Rb+ Na+
Al3+ Be2+ In3+ Mo2+
Fe3+ Ca2+ Li+ К+
V2+ K+ Pb2+ Be2+
Zr2+ Mn2+ Na+ Cr3+
Eu3+ Nb3+ Nd3+ Mg2+
Sr2+ Ti2+ Bi3+ Li+
La3+ W2+ Ba2+ Tb3+
Co2+ Cr3+ Ni2+ Mn2+
Y3+ Sn2+ Cu2+ In3+

В какой последовательности при вымывании раствором щелочи из колонки, заполненной анионитом, выйдут растворы солей (см. табл.).

Вариант Соли
NaCl NaBr NаI Na2SO4
К2СrO4 Na3AsO4 K2S KCl
NiSO4 Na2CO3 NaNO3 KBr
Na2C2O4 KI K2SO4 NaNO2
K3AsO4 KNO2 NH4Cr2O7 NiSO4
Na2CO3 KCl K2S (NH4)2 C2O4
K2CrO4 NaNO2 ZnSO4 K3AsO4
KNO2 NаI Na2CO3 NaNO3
NaNO3 K2S NaBr NiSO4
K3AsO4 NH4Cr2O7 K3AsO4 KCl
Na2CO3 (NH4)2 C2O4 K2CrO4 NаI
Na2C2O4 ZnSO4 NaNO3 NH4Cr2O7
K2S Na2CO3 K3AsO4 KCl
NаI (NH4)2 C2O4 K2CrO4 Na2CO3

 

 

1.На титрование 0,4 г анионита, содержащего группы –ОН, пошло 20,8 мл 0,01н раствора соляной кислоты. Рассчитать обменную емкость анионита в ммоль/г.

2.Определите обменную ёмкость катионита КУ-2, если 1,125 г его залито 50,0 мл 0,100моль/л CaCl2. На титрование фильтрата израсходовано 6,50 мл 0,0970 моль/л NaOH. Влажность ионита 0,12%.

3.Через колонку с катионитом в Н+ – форме пропустили 20,00 мл раствора KCl. Элюат оттитровали 15,00 мл 0,1 М раствора NaOH. Определить содержание KCl в анализируемом растворе.

4.Какая масса Со2+ останется в растворе, если через колонку, заполненную 5 г катионита в Н+ – форме, пропустили 200,0 мл 0,1 н раствора CoCl2. Полная динамическая емкость катионита равна 1,60 мэкв/г.

5.Навеску 2.0000 г образца, содержащего NaNO3, растворили в 100.0 мл воды. 10.00 мл этого раствора пропустили через колонку с катионитом в
Н+ – форме, а элюат оттитровали 15.00 мл раствора NaOH с концентрацией 4 × 10–3 г/мл. Рассчитать массовую долю NaNO3 в образце.

6.Навеску 2.0000 г образца, содержащего ZnSO4 и различные органические вещества, растворили в 100.0 мл воды. 10.00 мл этого раствора пропустили через колонку с катионитом в Н+ – форме, а элюат оттитровали 15.00 мл раствора NaOH с концентрацией 4.44 мг/мл. Рассчитать массовую долю Zn в образце.

7.Навеску 1.5000 г образца, содержащего MgCl2, растворили в 200.0 мл воды. 20.00 мл этого раствора пропустили через колонку, заполненную катионитом в Н+ – форме, а элюат оттитровали 12.50 мл КOH с концентрацией 5.6 мг/мл. Рассчитать массовую долю Mg в образце.

8.Определить массовую долю азота в азотном удобрении, если навеска 1.1200 г удобрения растворена в мерной колбе емкостью 250.0 мл, и раствор пропущен через колонку с катионитом в Н+ – форме. На титрование 10.00 мл кислоты в элюате израсходовано 12.00 мл раствора NaOH с концентрацией 3.8 г/л.

9.Какой объем 0.07 н раствора MgCl2 нужно пропустить через 100 мл набухшего слоя катионита КУ-2 в Н+ – форме, динамическая обменная емкость которого равна 1200 мэкв/л для полного поглощения Mg2+ – ионов?

10.Определить содержание соли в растворе CaCl2, если 100.0 мл его пропущено через катионит в Н+ – форме и элюат оттитрован 10.00 мл раствора КОН с концентрацией 1.12 мг/мл.

11.Определить массовую долю фосфора в удобрении, если навеска 6.2500 г удобрения растворена в произвольном объеме воды и раствор пропущен через катионит в Н+ – форме. На титрование полученного элюата израсходовано 4.10 мл раствора NaOH с концентрацией, равной 1.74 г/л.

12.Навеску 2.0000 г образца, содержащего Na2SO4 и различные органические примеси, растворили в 100.0 мл воды. 10.00 мл этого раствора пропустили через колонку, заполненную катионитом в Н+ – форме, а элюат оттитровали 15.00 мл NaОН с концентрацией 4 г/л. Рассчитать массовую долю Na2SO4 в образце.

13.1.0000 г образца, содержащего KCl и различные органические вещества, растворили в 50.0 мл воды. 5.00 мл этого раствора пропустили через катионит в Н+ – форме. Элюат оттитровали 15.00 мл раствора КOH с концентрацией, равной 0.56 г/л. Определить массовую долю KCl в образце.

14.Сколько граммов анионита АВ-17 в Cl – форме потребуется для выделения NO3 – ионов из 500.0 мл раствора NaNO3 с титром 0.008500 г/мл, если статическая обменная емкость анионита составляет 5 мэкв/г?

15.20.00 мл раствора NH4Cl из мерной колбы емкостью 200.0 мл пропустили через колонку с катионитом КУ-2 в Н+ – форме. Элюат оттитровали 10.00 мл раствора NaОН с титром по соляной кислоте, равным 0.003650 г/мл. Определить содержание соли в анализируемом растворе.

16.Какой объем 0.5 М раствора NaNO3 нужно пропустить через 100 мл набухшего слоя катионита КУ-2 в Н+ – форме, динамическая обменная емкость которого равна 1.2 мэкв/мл для полного поглощения Na+ – ионов?

17.Сколько граммов цинка останется в растворе, если через колонку с 3 г катионита пропустили 250.0 мл раствора Zn(NO3)2 с титром, равным 0.009470 г/мл? Полная динамическая обменная емкость катионита составляет 5 мэкв/г.

18.Навеску 2.0000 г образца, содержащего NaNO3, растворили в 100.0 мл воды. 10.00 мл этого раствора пропустили через колонку с катионитом в Н+ – форме, а элюат оттитровали 15.00 мл раствора NaOH с концентрацией 4 × 10–3 г/мл. Рассчитать массовую долю NaNO3 в образце.

19.Навеску 1.5000 г образца, содержащего MgCl2, растворили в 200.0 мл воды. 20.00 мл этого раствора пропустили через колонку, заполненную катионитом в Н+ – форме, а элюат оттитровали 12.50 мл КOH с концентрацией 5.6 мг/мл. Рассчитать массовую долю Mg в образце.

20.Сколько граммов анионита АВ-17 в Cl – форме потребуется для выделения NO3 – ионов из 250.0 мл раствора NaNO3 с титром 0.008100 г/мл, если статическая обменная емкость анионита составляет 5 мэкв/г?

21.Определить содержание соли в растворе CaCl2, если 50.0 мл его пропущено через катионит в Н+ – форме и элюат оттитрован 10.00 мл раствора КОН с концентрацией 1.00 мг/мл.

22.Навеску 1.0000 г образца, содержащего MnSO4 и различные органические вещества, растворили в 100.0 мл воды. 10.00 мл этого раствора пропустили через колонку с катионитом в Н+ – форме, а элюат оттитровали 15.00 мл раствора NaOH с концентрацией 4.44 мг/мл. Рассчитать массовую долю Mn в образце.

23.Какой объем 0.5 М раствора КNO3 нужно пропустить через 100 мл набухшего слоя катионита КУ-2 в Н+ – форме, динамическая обменная емкость которого равна 1.2 мэкв/мл для полного поглощения К+ – ионов?

24.Определить массовую долю фосфора в удобрении, если навеска 4.000 г удобрения растворена в произвольном объеме воды и раствор пропущен через катионит в Н+ – форме. На титрование полученного элюата израсходовано 2.10 мл раствора NaOH с концентрацией, равной 2.05 г/л.

25.Через колонку с катионитом в Н+ – форме пропустили 10,00 мл раствора KCl. Элюат оттитровали 11,00 мл 0,1 М раствора NaOH. Определить содержание KCl в анализируемом растворе.




Читайте также:
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1202)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.005 сек.)