caso4溶度积常数的测定.ppt

CaSO4溶度积常数的测定
(4学时)
实验目的
1. 了解离子交换树脂的处理和使用方法。
2. 学习并掌握离子交换法测定硫酸钙溶度积的方法。
3. 进一步学习酸度计的使用。
实验提要
离子交换树脂是分子中含有活性基团而能与其它物质进行离子交换的高分子化合物。含有酸性基团而能与其它物质交换阳离子的称为阳离子交换树脂,含有碱性基团而能与其它物质交换阴离子的称为阴离子交换树脂。本实验中采用强酸型阳离子交换树脂交换硫酸钙饱和溶液中的Ca2+。反应如下:
2R-SO3H + Ca2+ == (R-SO3)2Ca + 2H+
由于硫酸钙是微溶弱电解质,其溶解部分除了Ca2+、SO42-外,还有离子对(分子)形式的硫酸钙存在于水溶液中,饱和溶液存在下列平衡:
解离常数Kd
已知25℃时, Kd=-3
当溶液流经树脂时,由于Ca2+被交换,平衡右移,CaSO4(aq)解离完全,结果全部Ca2+被交换为H+,从流出液的[H+]可计算出CaSO4的溶解度s(以mol·L-1表示)。
s = [Ca2+] + [CaSO4(aq)] = [H+]/2 ,溶液的pH可由酸度计测定。
硫酸钙的沉淀溶解平衡:
硫酸钙的溶度积常数Ksp=[Ca2+][SO42-]
仪器与药品
烧杯,100mL容量瓶,pH试纸,移液管,离子交换柱,玻璃纤维,酸度计。
CaSO4饱和溶液,·L-1HCl。
实验内容与步骤
1. 装柱
在交换柱底部填入少量玻璃纤维,将用去离子水浸泡24~48小时的钠型阳离子交换树脂和去离子水注入交换柱内,用塑料通条赶尽树脂间气泡,保持水面高于树脂。
2. 转型
为保证Ca2+完全被H+交换,必须将钠型转变为氢型,否则实验结果将偏低。·L-1HCl以每分钟30滴的流速流过离子交换树脂,然后用去离子水淋洗树脂直到流出液呈中性为止。以上操作由实验室人员完成。
3. 交换和洗涤
,放入离子交换柱中。开始时流出液为中性水溶液,可以用小烧杯承接,控制流速20~25滴/分钟,不宜太快,否则交换不完全。当液面下降到略高于树脂(1~2cm)时,补充25mL去离子水将交换下来的H+洗脱。当液面再次下降到接近树脂时,还要补充25mL去离子水洗涤。当小烧杯中的水约有50mL时,此时用pH试纸检验流出液是否显酸性。这段时间可以改换100mL容量瓶承接流出液,注意不要等流出液已经呈酸性了再用容量瓶承接。再次用水洗脱时,流出速度可以调快一些(40~50滴/分钟),直至流出液为中性(pH值接近7)。旋紧螺旋夹,移走容量瓶,加去离子水高于树脂面6cm以上,以免混进气泡。
4. 氢离子浓度的测定
向装有全部H+流出液的容量瓶中加去离子水至刻度线(定容),摇匀。倒出一部分于烧杯中,用酸度计测定溶液的pH值,求出[H+]100mL及[H+]25mL的值。