Исследование зависимостей осаждения из растворов гидроксидов металлов
Применение гидролитического выделения металлов из водных растворов в металлургии для очистки раствора от примесей и в качестве завершающей операции по выделению металла из раствора. Определение схемы выделения металлов из растворов в виде гидроксидов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.12.2023 |
| Размер файла | 163,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Институт высоких технологий
Кафедра металлургии цветных металлов
Лабораторная работа
«Исследование зависимостей осаждения из растворов гидроксидов металлов»
Выполнил студент МЦб-21-1
Васильев М.И.
Принял Минеева Т.С.
Иркутск 2023 г.
Цель работы: ознакомление с экспериментальным исследованием условий осаждения из раствора гидроксидов металлов.
Задание: установить зависимость pH начала осаждения гидроксидов металлов от величины произведения растворимости, заряда катиона металла и концентрации металла в растворе.
Приборы и материалы: Потенциометр типа «pH - 340», магнитная мешалка, бюретка для титрования, стакан химический на 150 мл, мерный цилиндр, вода дистиллированная, титрованный 0,1N раствор NaOH, раствор сульфата кобальта с концентрациями 0,01 г/л и 0,1 г/л.
Теоретические сведения
Гидролитическое выделение металлов из водных растворов широко применяется в металлургии как для очистки раствора от примесей, так и в качестве завершающей операции по выделению металла из раствора. Явление гидратообразования имеет большое значение при электролитическом рафинировании металлов и должно учитываться при выборе условий выделения цементацией или восстановлением водородом.
Выделение металлов из растворов в виде их гидроксидов основано на том, что гидроксиды значительного числа тяжелых цветных и редких металлов являются труднорастворимыми соединениями. Величины произведений растворимости (L) некоторых гидроксидов приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Величины произведений растворимости гидроксидов при 25 °С
|
Гидрок-сид |
Zn(OH)2 |
Co(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)3 |
Ni(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Al(OH)3 |
|
|
L |
4,5* 10-17 |
2*10-16 |
1,6* 10-15 |
3*10-41 |
1,1* 10-15 |
5,6* 10-20 |
4*10-38 |
1,9* 10-33 |
Схематически процесс выделения металлов из растворов в виде гидроксидов описывается уравнением:
Каждый гидроксид образуется при определенном значении pH раствора, зависящем от произведения растворимости гидроксида, активности металла в растворе и заряда иона металла:
где L - произведение растворимости гидрата оксида металла,
Kw - ионное произведение воды (Kw = 10-14),
n - заряд иона металла,
aмеn+ - активная концентрация иона металла.
При выделении из раствора солей ряда металлов прежде всего начнет осаждаться гидрат оксида того металла, pH гидратообразования которого меньше, и, следовательно, меньше растворимость.
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на установке потенциометрического титрования с использованием рН-метра. В стакан заливают 50-100 мл исследуемого раствора так, чтобы шарики стеклянного электрода и электрода сравнения были полностью погружены в раствор и не касались стенок стакана. Из бюретки при непрерывном перемешивании раствора добавляют сначала по 1 мл раствора щелочи, а затем, по мере возрастания величины рН, объем приливаемого реагента уменьшают до 0,5 и 0,2 мл, чтобы точнее построить кривую титрования. После добавления каждой порции реагента измеряют рН раствора. Результат измерения и объем добавленного раствора NaOH заносят в таблицы 2 и 3. гидролитический водный раствор металлургия
Опыт продолжают до получения 3-5 повторяющихся значений рН. При этом наблюдается появление осадка. Последующие опыты проводят по аналогичной методике с использованием другого исследуемого раствора. Работу на установке одновременно выполняют 2 студента. Один производит титрование раствора, другой измеряет рН и записывает результаты. В процессе работы студенты меняются обязанностями.
Таблица 2 - Результаты измерения pH при концентрации CoSO4 0,01г/л
|
Объем добавленного NaOH |
pH |
Объем добавленного NaOH |
pH |
Объем добавленного NaOH |
pH |
|
|
0 |
2,123 |
2 |
2,683 |
0,2 |
7,825 |
|
|
2 |
2,143 |
2 |
2,805 |
0,2 |
7,942 |
|
|
2 |
2,163 |
2 |
2,970 |
0,2 |
8,036 |
|
|
2 |
2,258 |
2 |
3,216 |
0,2 |
8,075 |
|
|
2 |
2,308 |
2 |
3,762 |
0,2 |
8,104 |
|
|
2 |
2,364 |
2 |
4,963 |
0,2 |
8,122 |
|
|
2 |
2,427 |
1 |
5,963 |
0,2 |
8,122 |
|
|
2 |
2,500 |
0,5 |
6,963 |
0,2 |
8,122 |
|
|
2 |
2,584 |
0,2 |
7,491 |
Таблица 2 - Результаты измерения pH при концентрации CoSO4 0,1г/л
|
Объем добавленного NaOH |
pH |
Объем добавленного NaOH |
pH |
Объем добавленного NaOH |
pH |
|
|
0 |
2,473 |
1 |
3,548 |
1 |
5,212 |
|
|
2 |
2,496 |
1 |
3,673 |
1 |
5,337 |
|
|
2 |
2,520 |
1 |
3,790 |
1 |
5,485 |
|
|
2 |
2,567 |
1 |
3,893 |
1 |
5,676 |
|
|
2 |
2,622 |
1 |
4,003 |
1 |
5,920 |
|
|
2 |
2,681 |
1 |
4,102 |
1 |
6,227 |
|
|
2 |
2,751 |
1 |
4,192 |
1 |
6,666 |
|
|
1 |
2,791 |
1 |
4,277 |
1 |
7,186 |
|
|
1 |
2,830 |
1 |
4,357 |
0,5 |
7,360 |
|
|
1 |
2,875 |
1 |
4,441 |
0,5 |
7,445 |
|
|
1 |
2,924 |
1 |
4,515 |
0,5 |
7,522 |
|
|
1 |
2,974 |
1 |
4,592 |
0,5 |
7,575 |
|
|
1 |
3,032 |
1 |
4,670 |
0,5 |
7,602 |
|
|
1 |
3,099 |
1 |
4,750 |
0,5 |
7,609 |
|
|
1 |
3,169 |
1 |
4,836 |
0,5 |
7,620 |
|
|
1 |
3,249 |
1 |
4,914 |
0,5 |
7,633 |
|
|
1 |
3,339 |
1 |
5,001 |
0,5 |
7,638 |
|
|
1 |
3,437 |
1 |
5,102 |
0,5 |
7,639 |
Обработка экспериментальных данных.
Построим графики зависимостей pH от объема NaOH
Рисунок 1 - график зависимости pH от объема NaOH при концентрации CoSO4 0,01 г/л
Рисунок 1 - график зависимости pH от объема NaOH при концентрации CoSO4 0,1г/л
Из графиков найдем pH начала осаждения:
Для концентрации 0,01 г/л это 8,12, для 0,1 г/л - 7,63.
Теперь зная pH гидратообразования, найдем произведение растворимости гидроксида кобальта (II):
при этом a = гC, где г - активность, равная 0,44 для концентрации 0,01 г/л и 0,52 для концентрации 0,1 г/л. n=2
Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы были определены pH гидратообразования кобальта при различных концентрациях и, используя их, определено произведение растворимости (8,55*10-15), которое отличается от справочной величины (2*10-16)
Помимо этого была выявлена зависимость между концентрацией раствора и pH гидратообразования, которая является обратной.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Термодинамические свойства растворов. Химический потенциал чистого компонента. Построение диаграмм плавкости квазирегулярных растворов. Параметры взаимодействия жидких и твердых растворов. Нахождение температурной зависимость энергии Гиббса реакции.
контрольная работа [212,6 K], добавлен 03.01.2016Кристаллическая структура и полупроводниковые свойства карбида кремния и нитрида алюминия. Люминесцентные свойства SiC и твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x. Технологическая установка для выращивания растворов. Электронный микроскоп-микроанализатор ЭММА-2.
дипломная работа [175,9 K], добавлен 09.09.2012Расчет пределов существования твердых растворов со структурой перовскита в системе. Установление закономерностей температурно-частотных зависимостей характеристик диэлектрического отклика. Характер частотной зависимости составляющих электропроводности.
реферат [1,1 M], добавлен 26.06.2010Решение экспериментальных задач по определению плотности твердых веществ и растворов, с различной массовой долей растворенного вещества. Измерение плотности веществ, оценка границ погрешностей. Установление зависимости плотности растворов от концентрации.
курсовая работа [922,0 K], добавлен 17.01.2014Методы получения наноразмерных объектов и контроля их характеристик. Изменение механических, электрических, магнитных, оптических и химических свойств металлов при переходе в наносостояние. Определение характеристик наноразмерных частиц в суспензиях.
реферат [1,2 M], добавлен 26.06.2010Коэффициент теплопроводности металлов и его зависимость от параметров состояния вещества. Главные особенности калориметрического метода. Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы "Определение коэффициента теплопроводности металлов".
курсовая работа [79,4 K], добавлен 05.07.2012Объяснение перехода теплоты от одного тела к другому на основе калориметрических опытов, произведенных русским ученым М.В. Ломоносовым. Определение теплоемкости металлов (алюминия и железа) при комнатной температуре, сравнение с теоретическими данными.
презентация [1,6 M], добавлен 19.12.2013Закон Ома электропроводности металлов. Состояние металла, возникающее в процессе электропроводности. Уравнение энергетического баланса процесса электропроводности в металлах. Деформационная поляризация металлов под действием электрического тока.
реферат [56,3 K], добавлен 26.01.2008Исследование металлов, хорошо проводящих электрический ток. Полупроводники - твердые тела с промежуточной электропроводностью. Проявление различия полупроводников и металлов в характере зависимости электропроводности от температуры. Уравнение Шредингера.
реферат [338,7 K], добавлен 18.02.2009Определение твердости металлов методами Бринелля, Роквелла и Виккерса. Составление диаграммы состояния железо - карбид железа. Описание структуры доэвтектоидного сплава при комнатной температуре. Изучение процессов закалки и отпуска хромистой стали.
контрольная работа [908,4 K], добавлен 21.07.2013Изучение электропроводности твердых растворов ферритов. Анализ результатов опыта, которые позволяют утверждать, что в исследованных твердых растворах системы CoXMn1-XS реализуются переходы типа металл-диэлектрик как по температуре, так и по концентрации.
реферат [1,8 M], добавлен 21.06.2010Осаждение пленочных покрытий сложного химического состава (оксидов, нитридов, металлов). Проблема магнетронного осаждения. Исследование влияние нестабильности мощности и давления магнетронного разряда на процесс осаждения пленок, результаты экспериментов.
диссертация [1,1 M], добавлен 19.05.2013Вычисление равновесной относительной влажности над поверхностями дистиллированной воды и капель насыщенного раствора поваренной соли. Факторы, определяющие фазовые переходы в атмосфере. Условия образования и роста облачной капли. Основные формулы расчета.
курсовая работа [125,3 K], добавлен 10.01.2013Металлические расплавы и их свойства. Характеристика экспериментальных и теоретических методов изучения строения жидких металлов. Результаты дифракционного эксперимента. Современные методы электронографии поверхностных слоев металлической жидкости.
презентация [2,6 M], добавлен 22.02.2015Атомная структура железа. Дефекты шлаковых и газовых раковин в отливках. Различие между твердым и жидким фазовыми состояниями. Промежуточные фазы, которые могут быть в металлических сплавах. Хрупкое и вязкое разрушение. Понятие изоморфных металлов.
контрольная работа [18,4 K], добавлен 01.10.2010Исследование технических, химических и механических средств дезактивации и дезактивирующих растворов. Изучение способов удаления радиоактивных веществ с заражённой территории, сооружений, техники, одежды и воды. Метод лазерной очистки и дезактивации.
реферат [55,3 K], добавлен 22.02.2013Физико-химические процессы при воздействии плазменной струи (дуги). Тепловые процессы, материалы при плазменном нагреве. Фазовые и структурные превращения при плазменном нагреве металлов. Влияние скорости нагрева и охлаждения на величину зерна аустенита.
монография [4,5 M], добавлен 10.09.2008Рентгеновский структурный анализ, его сущность и содержание. Исследование аморфных материалов и частично упорядоченных объектов. Строение реальных металлов и дефекты кристаллического строения. Особенности уширения спектральных линий в газах и плазме.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.01.2015Кристаллизация как процесс перехода металла из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры. Схема образования шва при дуговой сварке. Ключевые факторы и условия, необходимые для начала роста кристаллов из жидкого металла.
презентация [324,7 K], добавлен 26.04.2015Преимущества и недостатки ИК-спектроскопии и флуоресценции при анализе биологических объектов. Изучение зависимости отклика водных растворов ДНК на действие электромагнитного поля с различными заданными параметрами облучения (частота, амплитуда).
дипломная работа [2,6 M], добавлен 03.11.2015
