整理铜离子对酒石酸还原六价铬的影响Word下载.docx
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c[Cr(VI)]=4mM;
c(Cu2+)=8mM;
c(tar)=40mM(注:
tar表示酒石酸)
铬标准液;
1:
20硫酸;
0.25%(W/V)二苯酰二肼(DPC)显色剂
氢氧化钠溶液;
盐酸溶液;
有机酸:
酒石酸;
苹果酸;
乳酸;
丁二酸
仪器:
光化学反应仪;
分光光度仪
四、实验步骤
1、测定Cr(VI)的标准曲线
向一系列25mL比色管中分别加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.4、1.8mL100μM的铬标准溶液后加入1mL1:
20硫酸和1mL0.25%的DPC显色剂,用水稀释至10mL,在波长为540nm处测定吸光度,绘制标准曲线。
2、确定最佳实验条件(即各因素的影响)
(1)光照的影响
在50mL光化学反应管中均加入2mL8mMCu2+溶液,1mL40mM酒石酸溶液,加入离子水35mL左右,用NaOH或HCl调pH=4,再加去离子水至39mL,再加入1mL4mMCr(VI)溶液,使总体积为40mL,Cr(VI)、Cu2+及酒石酸的浓度分别为100μM,400μM和1mM。
快速混合后,置于光化学反应仪中500W氙灯光照反应。
转速为500rpm。
每隔一定时间取1mL反应液进行Cr(VI)的测定。
与避光,不加Cu2+的进行对照。
(2)pH的影响
pH分别设为3,4,5,6,其他条件不变。
(3)Cu2+浓度的影响
Cu2+设为:
0,100,200,400,800μM(分别取8mMCu2+溶液0,0.5,1.0,2.0,4.0mL),其他条件不变。
(4)酒石酸浓度的影响
酒石酸浓度设为:
0.5,1.0,2.0,4.0mM(分别取40mM0.5,1.0,2.0,4.0mL),其他条件不变。
(5)温度的影响
温度分别设为15℃,35℃,其他条件不变。
(6)酸种类的影响
酸分别为:
有机酸酒石酸,苹果酸,乳酸,丁二酸,其他条件不变。
Cr(VI)的测定:
DPC吸光光度法测定
在25mL比色管中加入1mL1:
20硫酸溶液、1mL0.25%DPC显色剂,加入1mL反应液,用去离子水定容至10mL,摇匀,在波长为540nm处测量其吸光度值,并根据标准曲线计算Cr(VI)浓度。
五、实验数据及分析
1、铬标准曲线
Cr(VI)/μM
0.0
2.0
4.0
8.0
12.0
16.0
20.0
吸光度A
0.000
0.079
0.152
0.300
0.457
0.622
0.770
图1Cr(VI)标准曲线
2、各因素影响
(1)pH的影响
pH=3
时间/min
20
40
60
90
120
150
百分率
1
0.8722
0.7566
0.6290
0.3759
0.1450
0.0025
吸光度
0.407
0.355
0.308
0.256
0.153
0.059
0.001
pH=4
2.量化环境影响后果60
2)购买环境替代品。
(1)可能造成重大环境影响的建设项目,编制环境影响报告书,对产生的环境影响应进行全面评价;
(2)综合规划环境影响篇章或者说明的内容。
为了有别于传统的忽视环境价值的理论和方法,环境经济学家把环境的价值称为总经济价值(TEV),包括环境的使用价值和非使用价值两个部分。
0.7359
(2)评价范围。
根据评价机构专业特长和工作能力,确定其相应的评价范围。
0.6275
(1)是否符合环境保护相关法律法规。
0.4266
安全预评价方法可分为定性评价方法和定量评价方法。
0.1422
(四)建设项目环境影响评价资质管理0
0.443
(1)规划环境影响评价的分析、预测和评估内容。
0.326
0.278
0.189
0.063
pH=5
0.7759
0.6439
0.5377
0.2736
0.0802
0.0024
0.424
0.329
0.273
0.228
0.116
0.034
pH=6
0.8925
0.85
0.74
0.5775
0.4425
0.3425
0.4
0.357
0.34
0.296
0.231
0.177
0.137
图2不同pH对酒石酸还原Cr(VI)的影响
所以综上分析得出
pH的影响分析
①Cr(VI)以含氧氧化剂形式存在,其还原需要H+,H+越高,越有利于反应进行。
②Cu(Ⅱ)+酒石酸(tar)Cu(Ⅱ)tar
Cu(Ⅱ)tar(光)Cu(Ⅰ)+tar
在铜离子没有沉淀生成的前提下,pH越高,越易形成配合物,越有利于反应的进行。
结合①②综合考虑,pH=4时反应最快
(2)光照的影响
有光,有Cu2+
百分率%
100
83.4625323
56.58914729
47.02842377
6.718346253
0.387
0.323
0.219
0.182
0.026
有光,无Cu2+
100.9828
104.4226
95.3317
98.2801
97.5430
0.411
0.425
0.388
0.397
避光,有Cu2+
95.0355
99.7636
98.5816
99.5272
98.8180
0.423
0.402
0.422
0.417
0.421
0.418
避光,无Cu2+
97.6905
99.7691
100.2310
101.8476
103.0023
0.433
0.432
0.434
0.441
0.446
图3光照对酒石酸还原Cr(VI)的影响
经过实验结果分析
光照的影响分析
在光照条件下,没加Cu2+,酒石酸对Cr(VI)还原慢甚至几乎不反应,在150min时,Cr(VI)只被还原了2.47%;
而加Cu2+,酒石酸对Cr(VI)还原快,在90min时,Cr(VI)就被还原了93.28%,表明在光照下,Cu2+对酒石酸还原Cr(VI)具有促进作用。
避光下,加Cu2+和不加Cu2+,Cr(VI)几乎都还原的极少,表明在避光条件下,酒石酸对Cr(VI)还原几乎不进行。
c(Cu2+)=100μM
23
1.028
0.506
0.378
0.431
0.319
0.268
0.218
0.163
c(Cu2+)=200μM
0.923
0.647
0.445
0.29
0.07
0.398
0.279
0.192
0.125
0.03
c(Cu2+)=400μM
0.887
0.588
0.214
0.009
0.385
0.255
0.093
0.004
c(Cu2+)=800μM
0.843
0.007
0.343
0.134
0.003
图4Cu2+浓度对酒石酸还原Cr(VI)的影响
铜离子浓度影响
90min时,加c(Cu2+)=100μM的标准Cu2+贮备液的溶液38%Cr(VI)被还原,加c(Cu2+)=200μM的标准Cu2+贮备液的溶液56%Cr(VI)被还原,加c(Cu2+)=400μM的标准Cu2+贮备液的溶液79%Cr(VI)被还原,加c(Cu2+)=800μM的标准Cu2+贮备液的溶液99%Cr(VI)被还原,表明铜离子浓度越高,越易形成配合物,反应越快。
(4)温度的影响
T=15℃
0.935
0.823
0.748
0.569
0.252
0.413
0.386
0.340
0.309
0.235
0.174
0.104
T=35℃
0.875
0.758
0.574
0.242
0.337
0.292
0.221
0.132
0.092
0.040
图5不同温度对酒石酸还原Cr(VI)的影响
温度影响分析
由实验数据所做的图可知,15℃时线性方程为y=-0.0051x+1.0255
35℃时线性方程为y=-0.0077x+1.0271
k1=0.0051×
C01=0.0548umol/(L×
min)
k2=0.0077×
C02=0.0772umol/(L×
求得活化能㏑(k1/k2)=-(Ea/R)×
(1/T1-1/T2)得Ea=12.64KJ/mol
所以反映了35℃比15℃更有利于反应的进行。
(5)酸种类的影响
酒石酸
0.9
0.721
0.072
苹果酸
0.666
0.488
0.393
0.316
乳酸
0.818
0.78
0.653
0.547
0.478
丁二酸
0.765
0.728
0.559
0.489
图6酸种类对还原Cr(VI)的影响
酸种类影响分析
由反应数据可知,酒石酸对Cr(VI)还原最快,其次是苹果酸、丁二酸,最后是乳酸。
反应了含α羟基、羧基的酸对Cr(VI)还原具有促进作用;
相同的酸,α羟基越多,反应越快;
同时,羧基的促进作用比α羟基大。
(6)酒石酸浓度的影响
c(tar)=0.5mM
0.824
0.67
0.522
0.33
0.049
c(tar)=1.0mM
0.726
0.575
0.371
0.127
c(tar)=2.0mM
0.776
0.639
0.42
0.224
c(tar)=4.0mM
0.778
0.578
0.02
图7酒石酸浓度对其还原Cr(VI)的影响
酒石酸浓度影响分析
90min时,加c(tar)=0.5mM的标准酒石酸储备液的溶液67%Cr(VI)被还原,加c(tar)=1.0mM的标准酒石酸储备液的溶液87%Cr(VI)被还原,加c(tar)=2.0mM的标准酒石酸储备液的溶液77.6%Cr(VI)被还原,加c(tar)=4.0mM的标准酒石酸储备液的溶液98%Cr(VI)被还原。
明显可看出其中c(tar)=2.0mM时数据有点反常,可能是测量时出现一点错误导致的,但对分析不造成大的困扰,舍去。
得出酒石酸浓度越高,越易形成配合物,反应越快。
六、实验心得
这次的实验本是一次探索实验,由于各方面的条件限制,我们只是在别人的基础上进行验证,这样节约了大量的实验时间。
通过这个实验,我们明白了对一个反应的进行影响可能是来自各方各面的,这需要我们不断的摸索以及通过类似的实验进行大胆的猜想,然后去设计一些列的实验去验证它是否符合我们的猜想。
这次的实验给我们一个模板,让我们有了更多这方面的经验,这对我们来讲是至关重要的,有了这次的经验后,以后遇到类似的情况,我们就可以独立自主的设计一系列实验去解决这个问题。
这就相当于给我们又打开了一扇大门,走进来过后就是自己更加深入探索的过程。
对于这次的实验我觉得自己的收获还是很大的。
本来我们这个学科就是一个以实验为主的学科,必须要理论加实践才行。
光通过书本的学习是不够的,更多是需要通过实验现象去分析,加深对书本知识的理解,这样学到的知识才能更加牢固,而且也能更好的学以致用。
最后还是得感谢老师能给我这次参加实验的机会,我希望自己今后能有更多的机会去参加实验,我会本着认真负责的态度去对待实验,争取能更好的完成各种各样的实验,为今后的学习工作打好扎实的基础。
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- 整理 离子对 酒石酸 还原 六价铬 影响