Тотығу дәрежесі 2+ металл ионын анықтау

250 мл-к колбаға 100 мл суды өлшеп құяды, оған 5 мл аммиактың буферлік ер-н, 10 тамшы хромоген индикаторын қосады және 0,1 н трилон Б ер-н тамшылап қызыл күлгін ертінді түсі күлгін көк түске боялғанша титрлейді. Судың кермектігі мына формуладана есептелінеді (мг-экв/л)

V - трилон Б ертіндісінің титрлеуге кеткен көлемі

Н- трилон Б-ң нормальдылығы

V₁ -титрлеуге алынған су көлемі

к - берілген нормальдылықтағы трилон Б-ң түзету коэффициенті

2. 
   Кальций ионын анықтау
   

Кальций ионының концентрациясын мг/л да формула бойынша есептейді:

Са²⁺ концентрациясы = ТKMnO₄/Са²⁺ · V· 1000 · 100/ 100,
где ТKMnO₄/Са²⁺ - кальций ионы арқылы көрсетілген калий перманганатының титрі; V – титрлеуге алынған калий перманганат ерітіндісінің көлемі, мл

3. 
   Магний ионын анықтау
   

Ерітіндісі бар колбалпрды қайнағанға дейін қыздырып, сосын оларды 200 мл-к өлшеуіш колбаға құяды. Колбаларға 50 мл-ден қаныққан кальций гидроксидін қосады және жаңа қайнаған дистильденген сумен ыдыстағы мойнының төменгі бөлігіне дейін құяды. Сосын араластырып су моншасында 30 мин қыздырады. Сонда кальций гидраксиді магний тұзымен реакцияға түседі және ерігіштігі төмен магний гидроксидін тұнбаға түсіреді. Сосын колбадағы ер-ді суық сумен суытып, белгісіне дейін дистильденген су құяды, араластырады. Сосын бірден тұнбаға түскен магний гидроксидін бүктетілген фильтр арқылы фильтрлейді фильтратты құрғақ коникалық колбаға жинайды. Әрбір колбадан 100 мл-ден ерітінді алып, фенолфталейн қатысында қалған кальций гидроксидін 0,1н тұз қышқылының ер-мен титрлейді.

1 л. судағы магний мөлшерін мына формуламен есептейді:
Mg²⁺ концентрациясы = 12,16 · 2 (н · V₁ – н · V₂) · 1000/100,
мұнда: 12,16 – магний эквиваленті, н-тұз қышқылының нормальдігі, V₁- титрлеуге кеткен тұз қышқылының көлемі, ол милиметр (мл) бойынша дистильденген судан алынған, V₂-ер-ді титрлеуге кеткен тұз қышқылының көлемі, ол мл бойынша зерттелетін судан алынған.

Жалпы кермектігін табу үшін (1 л Ca²⁺ және M²⁺ мг-экв мөлшері) магний мен кальций концентрациясы керек, олардың өлшем бірлігі мл-экв/л, сәйкес эквиваленттік массаларына бөліп, сосын алынған концентрациясын былай қояды:

Сыйымдылығы 250 мл болатын коникалық колбаға зерттелетін судан 100 мл алады, сосын оны метилоранж индикаторы қатысында 0,1н тұз қышқылының ер-мен ақшыл қызғылт болғанша титрлейді.

Карбонат кермектігін мына формуламен есептейді:
н · V₁/ V₂ · 1000 (мг-экв/л),
мұнда: н-тұз қышқылының нормальдігі, V₁- титрлеуге кеткен қышқыл көлемі (мл бойынша), V₂ – титрлеуге алынған судың көлемі (мл бойынша)

5. 
   Көміртегі (IV) оксидінің құрамын анықтау
   

Көміртегі (IV) оксидінің концентрациясын мг/л бойынша мына формуламен анықтайды:

Анализдің жүру жолын жазып, соған сәйкес есептеулер жүргізу.

Реактивтер:

1. 
   0,1 н трилон Б¹ ерітіндісі. 18,613 г трилон Б өлшеп, 1 л дистилденген суда ерітеді, сосын фильтрлейді. Трилон Б-ны дәлдікпен титрлеу фиксонал MgSO₄*7H₂O бойынша жүргізеді, ол набормен сатылады. Титрлеуді дәл өлшенген жаңа қайта кристалданған магний сульфатымен де жүргізуге болады. Ерітіндіні 1 жылға дейін сақтауға болады. Фиксонал – магний сульфаты болмағанда, трилон Б-ны тексеруге құрғақ тұзды пайдалануға болады. 0,01 н ер-ді дайындау үшін 0,1315 г магний сульфатын MgSO₄*7H₂O өлшеп, 1- л/к өлшеуіш колбада тұзды ерітеді. Трилон Б ер-мен титрлеу индикатор қатысында жүреді, судың кермектігін анықтауға сипатталғандай......
   
2. 
   Индикатор ерітіндісі. 0,5 қара-көк хром н/се 0,5 г қара хромды 20 мл амиакты қоспада ерітеді. (түгелдей ерігендігін қатаң қадағалау керек) сосын 100 мл-ге дейін спирт – ректифат қосады.
   
3. 
   Аммиакты қоспа. 100 мл 20% -тік аммоний хлоридін 20% -тік 100 мл аммиак ерітіндісімен араластырып 1л-ге дейін дистильденген су қосады. Жоғарда айтылған реактивтерді дайындау үшін қолданылатын судың құрамында кермектікті тудыратын тұз болмау керек. Кермектікті тексеру үшін 100 мл-ге 1 мл аммиакты қоспа және 6-7 тамшы индикатор қосады, осы кезде көк түс пайда болу керек.
   
4. 
   Кальций оксалаты. Кальций оксалатының ерітіндісін дайындау үшін 20% -тік 10 мл кальций хлоридінің ер-де 5% -тік 100 мл аммоний оксалатының ерітіндісін қосады, 30 минут қайнатып, біразға қойып қояды. Тұнбаны фильтрлеп, хлорид-иондар кеткенше сумен жуады, 500 мл су қосып 5-10 минут араластырып, фильтрлейді.
   

5. 
   Кальций гидроксиді. 20 г кальций гидроксидін 1 литрлік өлшеуіш колбаға салады, белгісіне дейін дистильденген су құяды, араластырып біраз уақытқа қойып қояды. Ерітінді концентрациясын фенолфталейн қатысында 0,1 н тұз қышқылының ерітіндісімен титрлеу арқылы анықтайды. Анализге ірітіндіден пипеткамен тұнбаға тигізбей алады. Кальций гидроксидін жабық склянкада сақтау керек.
   
6. 
   Эталонды ерітінді. Колбаға 200 мл дистильденген су құяды, оған 10% -тік натрий гидроксидінен 0,5 мл қосады, араластырып 0,2 мл фенолфталейн қосады. Соңғысын дайындау үшін 1%-тік фенолфталейннен 0,2 мл алады да 100 мл-ге дейін дистильденген сумен ерітеді. Эталонды ерітінді қызғылт түске боялады. Ерітінді жабық склянкада сақталады.
   

Суды жұмсартудың негізгі мақсаты булы қазандарда және жылу алмасатын аппараттарда қақ болмау үшін жүргізіледі.

Суды жұмсарту мына жағдайларда жүзеге асырылады: 1. Кальций ионын (әдетте магний ионымен бірге) тұндыру және тұнбаны жою; 2. Иондық жою алмасу әдісімен кальций (магний) ионыны иондық алмасу әдісімен әдісі шегінің мүмкіндіктеріне негізделген, ерітіндіден иондарды жұтып, орнына басқаларын береді. Ерітіндідегі катиондарды алмастыра алатын иониттер катионит деп аталады. Катионитке алюмиоселикаттар, көмірді сульфирлеу, синтетикалық смалалар жатады. Катионит ерекшелігі: онда көп мөлшерде қышқыл тогының болуы: силикатты, карболксильді және сульфатоптар. Бұл қышқылдық топтарда сутегі иондары болады, олар қозғалмалы және әртүрлі катиондарға алмасуы мүмкін.

Ерітіндідегі тұздар мен қышқылдардың иондар мен аниондарды алмастыратын иониттер аниониттер деп аталады. Аниониттер құрамында амино (-NHj) және имино (-NH) топтары бар аминосмалалар. Бұл топтар аниондармен тұздар түзіледі және аниондық алмасуда қолданылады. Суды жұмсарту үшін әдетте сутекті (н-катионит) және натрийлі (Na-катионит) катиониттер қолданылады. Егер қозғалмалы ионнан (мысалы,натрий) басқа барлық катионитті R-мен белгілесе, онда судағы (құрамында кальций және магний иондары бар) иондық алмасу реакциясын мынадай теңдеулермен көрсетуге болады:

Na₂ R + (Ca, Mg) (HCO₃)₂ = (Са, Mg) R + 2NaHCO₃

Na₂R + (Ca, Mg) SO₄= (Ca, Mg) R + Na₂SO₄

Na₂R + (Ca, Mg) Cl₂ = (Ca, Mg) R + 2NaCI

Катиониттің белгілі бір мөлшері жұтып алатын кальций мен магний иондарының мөлшері жұту көлемі Е деп аталады және 1 см³ ионитке грамм-эквиваоентпен өлшенеді. Мысалы, сульфакөмірдің жұту көлемі 1000 г-экв м³; эспатиттікі -1700 г-экв/м³.

Ұзақ жұмыстан кейін, яғни натрий ионын кальцийге ауыстырғаннан кейін, ионитті регенирациялайды, яғни одан натрий хлоридінің қаныққан ерітіндісін қосады. Сонда кальций иондарын натрий иондары жылжытады.

Суды жұмсартудың басқа бір кең таралған әдісі – әк тасты-содалық әдіс. Суды бұл әдіспен тазалау үшін соданың әк таспен қоспасын қолданады. Әк тас тұнбалары әсер еткенде карбонатты кермектік және суда еритін көміртегі (IV) оксидін береді де тұнбаға түседі:

Са (НСО₃)₂ + Са (ОН)₂ = 2СаСО₃ + 2Н₂0

Mg (HCO₃)₂ + Са (ОН)₂ = MgCO₃ + СаСО₃ + 2Н₂О

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ + Н₂О

Магний кермектік кальциікке алмастырылады.

MgCl₂ + Са (ОН)₂ = Mg(OH)₂ + СаС1₂

Содамен карбонатты емес кермектік тұздарын кетіреді:

CaSO₄ +Na₂CO₃ =CaCO₃ + Na₂SO₄

СаС1₂ + Na₂CO₃ =CaCO₃ + 2NaCI

Карбонаттар өлшеуге қолайлы күйде түседі. Фильтрлегеннен кейін суда қақ бермейтін тұздар болады, сондықтан көптеген өндірістік мақсаттарда өте қолайлы.

Ж ұ м ы с м а қ с а т ы:

Құбырдағы суды катионитті және әк тасты-содалық әдіспен жұмсарту; судың жұмсартуға дейінгі және кейінгі кермектіктерін анықтау. Катионитті дайындау әдісімен танысып, катионит дайындау.

Қ ұ р а л д а р м е н м а т е р и а л д а р:

1. Катионитті калонка. 2. 0,1 н трилон Б ерітіндісі (1 л-ге 18,61 г). 3. 0,5% -тік қышқылды хром қара-көк н/се қышқылды қара хром. 4. 250 мл-лік өлшеуіш колба. 5. 6-8%-тік натрий хлориді ерітіндісі. 6. Аммиакты буферлік ерітінді.

Ж ұ м ы с б а р ы с ы:

Катионитті колонка ретінде көлемі 2-3 см және ұзындығы 80-90 шыны трубка қолданылады.

Катионит шашылып қалмас үшін трубканың төменгі жағына шыны пластинка орналастырады. Немесе төменгі жағын шыны трубкасы бар пробкамен жауып кәдімгі трубканы қолдануға болады.

Ионитті колонканы катионитпен қабаттың ұзындығы 50-60 см болатындай етіп толтырады.

Натрий хлоридінің 6-8 %-тік (тығыздығы 1,06-1,085) ерітіндісін дайындап одан 600-700 мл алып колонка арқылы құяды. Сосын тұздың қалдығын дистильденген сумен хлорид-ионға реакция толық жойылғанша жуады (сынама күміс нитратымен). Әдетте жууға 1000 мл су кетеді. Катионитті жуып болғаннан кейін 200 мл жұмсартатын суды, мысалы, құбырдағы су қосады. Сосын фильтрленген (жұмсартылған) су мен құбырдағы судың кермектігін анықтайды. Ол үшін көлемі 250 мл колбаға 100 мл зерттелетін судан құяды және 5 мл буферлік ерітінді қосып индикатор қатысында 0,1 н трилон Б ерітіндісімен қызғылт түсті ерітінді көкшіл түске ауысқанша титрлейді.

Суды әк тасты-содалық әдіспен жұмсарту кезінде алдын ала судың карбонатты, карбонатты емес, магнийлі кермектігін және көміртегі (IV) оксидінің мөлшерін анықтап алады. Осы нәтижелердің негізінде кермектікті жою үшін әк тас пен соданың мөлшерін есептейді.

vтасанықтайды.

Ж ұ м ы с нә т и ж е л е р і н ж а з у
Кермектікті жою (катионит көмегімен немесе әк тасты-содалық әдіс) әдістемесін жазу және соған сәйкес есептеулер жүргізу.

Катиониттер дүкенде де сатылады, бірақ оларды лабараторияда дайындауға болады. Сульфокөмір дайындау үшін күлділігі аз бірігуі жақсы және кокстелетін көмірлерді қолданатын маркалары ПС және ПСЖ.

Көмірді өлшемі 1-5 мл-дей алып ұсақтайды сосын фарфор стаканда 18-20% -тік олеуммен араластырады. 1 мас. г көмірге 5 мас. г олеум алынады. Көмірді олеуммен араластырғанда қоспа температурасы 180-200 ⁰С-қа дейін көтеріледі. Қоспа 6-12 сағат тұрады. Сосын алынған сульфокөмірді жұқа шыны пластинка арқылы фильтрлейді, сумен жуып, фильтр қағаз арасына салып кептіреді. Олеум болмаған жағдайда орнына концентрленген күкірт қышқылын алуға болады. Сульфокөмірді алу бұл жағдайда ұзақ жүргізіледі, 2-3 күндей. Сульфирлеуді жеңілдету үшін қоспаны 180-200 ⁰С-қа дейін қыздыру керек.

Лабараториялық жағдайда басқа катионитті, құрамы формулаға Na₂[H₄Al₃Si₂O₁₀] сәйкес болатын катионит қолдануға болады. Оны дайындау үшін сазды 110-120 ⁰С кептіреді, жақсы ұсақтап, сусыз содамен араластырады. 26 мас. г сазға 10 мас. г сусыз сода қосады. Қоспаны ступкада жақсы ұнтақтап, тигельге салып 900 ⁰С-та электр пешіне қояды. Пайда болған саңылаулы массаны суытып, көлемдері 1-5 мм болғанша ұсақтайды, бірнеше рет сірке қышқылымен қышқылданған сумен жуады. Сосын дайын болған катионитті кептіреді және өлшемдері 1-3 мм кесектрге бөледі.

1. 100 мл суды титрлеу үшін 2 мл 0,1 н трилон Б ерітіндісі жұмсалды. Судың кермектілігін есепте?

2. Не себептермен көміртек (IV) тотығын анықтағанда индикатор ретінде метиловый оранжевый емес фенолфталеин қолданылады?

3. аммоний оксалатымен кальций иондарын тұндыру барысында пайда болған кальций оксалатының қалдығын титрлеген кезде 0,01н калий перманганат ерітіндісінен 10 мл жұмсалды. 1л ерітіндідегі кальций ион мөлшерін анықта?

Техникалық анализ кезінде ылғалдылық, күлділік және ұшқыш заттар мөлшерін анықтайды. Анализ нәтижелері ауалы-құрғақ немесе абсолютті құрғақ кептіруден өтпеген (жұмысшы отын) отындарына жатады. Ауалы-құрғақ отын деп алдымен 70-75 С кептіргіш шкафта, содан соң бөлме температурасында ауада кептірген отынды атайды. Осындай кептіру кезінде жойылатын ылғал мөлшері отынға кіретін абсолютті мөлшері арқылы ғана емес, сонымен қатар отын гигроскопиялығымен және қоршаған орта ылғалдылығымен анықтайды. Абсолютті құрғақ отын деп 150⁰ С температурада тұрақты массаға дейін келтірілген отынды айтады.

Барлық жағдайда анализ кезінде орташа сынама алу керек. Ол үшін көмірдің (сланц, антрацит т.б) бірнеше түйірін үгітіп, 0,2 мм саңылаулары бар елеуіштен өткізеді. Елеуіштен өтпей қалған фракциялы қайтадан үгітіп, илейді.

1. Қатты отын ылғалдылығын анықтау.
Ж ұ м ы с м а қ с а т ы: Отын ылғалдылығын анықтау

Қ ұ р а л – ж а б д ы қ т а р мен м а т е р и а л д а р: 1. Қатты отын (тас, көмір, антрацит, сланц) 2. аналитикалық таразы (өлшеу дәлдігі 0,001 г). 3. биіктігі 25-30 мм диаметрі 35-40 мм бюкс. 4. термометр мен кептіргіш шкаф. 5. келі. 6. санылаулар диаметрі 0,2 мм елеуіш. 7. эксикатор.

Тас көмірді (антрацит немесе сланц) алдымен келіде үгітеді. Алдын ала өлшенген бюкске 1-2 г отынды тегістеп салып кептіргіш шкафта 102-105 ⁰С 2 сағат тұрақты массаға шейін кептіреді. Кептіру кезінде бюкс қақпағы кішкене ашық болу керек. Кепкен отынды шкафтан алып, бюкстің бетін қақпақпен жауып, алдымен ауада, сосын эксикаторда суытып өлшейді. Ылғал мөлшерін формула бойынша есептейді.

Бірінші ылғалды анықтаудан кейін, 104-105 С 30 мин бойы тағы бір кептіру жүргізеді. Жоғалған масса 0,01г аспау керек. Егер 0,01г асып кетсе, онда кептіруді массасын 0,01 г азаюдан аз болғанша жалғастырады.

А л ы н ғ а н н ә т и ж е л е р д і ө ң д е у:
Жұмыс методикасын қысқаша жазып, алынған мәліметтерді таблицаға енгізу:

Ауа бармайтындай отынды қыздыру кезінде бөлінетін ұшқыш заттар мөлшері анализ жүргізуінің кейбір жағдайларына, қыздыру жылдамдығы мен температурасына, отынның үгітілуіне, анализ жүргізілетін ыдысқа т.б жағдайларға байланысты. Сондықтан салыстырарлықтай нәтиже алу үшін анализді бірдей жағдайда жүргізу керек.

Қ ұ р а л д а р мен м а т е р и а л д а р: 1. қатты отын (тас көмір, антрацит, сланец т.б). 2. фарфор тигель қақпағымен (биіктігі 40 мм, диаметрі 30 мм). 3. 900 С муфель пеші термопарамен. 4. аналитикалық таразы. 5. эксикатор. 6. қысқыштар.

Суыған тигельдің массасын өлшеп ұшқыш заттар мөлшерін төмендегі формуламен есептейді.

1,3468·1,2/100 = 0,0161г

Ұшқыш заттар мөлшері.:

% ҰЗ = (0,2346 – 0,0161) ∙ 100/ 1,3468 = 16,3

Отынның күлділігін анықтаған кезде орташа сынаманы алудың маңызы зор. Көмірді кішкене кесектерге дейін ұсату керек, жақсы араластырып, бірнеше он грамм сынама алу керек, кейін оны келіде ұнтақтап және тағы араластыру қажет.

Қ ұ р а л д а р мен м а т е р и а л д а р: 1. Қатты отын. 2. Фарфор тигельі. 3. Муфель пеші. 4. Тигель қысқыштары. 5. Аналитикалық таразы. 6. Эксикатор.
Ж ұ м ы с б а р ы с ы.

Алдын ала қыздырылған және өлшенген фарфор тигеліне 1-2г отын өлшеп, муфель пешіне салады, ондағы температура250-300 ⁰С қыздырылған. Кейін пеш температурасын 800-825 ⁰С 1-2 сағат аралығында көтереді және осы температуруада 1 сағат ұстайды, кейін тигельді муфель пешінен алып ауада 5 минут аралықта салқындатып эксикаторға салады. Кейін тигельді өлшепикүлділігі формула бойынша есептейді:

Екі өлщеудің аралығы қыздыярудан кейін 0,001г -нан аспауы керек.

1. Кокстеуге шихта дайындау процессін сипатта.

2. Кокс формалау процесіндегі диенды көмірсутектердің термиялық айналудағы реакция теңдеуін жаз.

3. Пентанның < 400 ⁰C термиялық ыдырау теңдеулерін жаз.

Қышқылдық әсердің өндірістік маңызы фосфорлы тыңайтқыштар өндірісі, сирек кездесетін металдарды қайта өндеу кезінде (мысалы, титан, цирконий, литий) көрінеді.

Суперфосфат апатит немесе фосфориттің күкірт қышқылымен әрекеттесуі негізінде алынады.

2Ca₅ F (PO₄)₃ + 7H₂SO₄= 3Ca(H₂SO₄)₂ + 7CaSO₄ + 2HF

Ca₃ (PO₄)₂ + 2H₂SO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄

Бұл әрекеттесу сұйық және қатты заттар арасында болғандықтан реакция едәуір ақырын жүреді. Біріншіден реакция қатты зат кесектерінің бетінде жүреді, нәтижесінде фосфор қышқылы және кальций сульфаты түзіледі. Мысалы:

Ca₅ F (PO₄)₃ + 5H₂ SO₄ + 2,5 H₂O = 5(CaSO₄ * 0,5 H₂O) + 3 H₃PO₄ + HF

Ары қарай масса біртіндеп азаяды, өйткені қалған күкірт және фосфор қышқылдары апатит немесе фосфориттің әрекеттеспеген бөлігімен біртіндеп әрекеттесе бастайды:

Ca₅ F (PO₄)₃ + 7 H₃PO₄ + 5 H₂O = 5 Ca (H₂PO₄)₂ * H₂O + HF

Көрсетілген реакциялар, сондай-ақ заттардың кристалдануы өте баяу жүреді. Фосфаттың толық ыдырауы 20-30 тәулік бойы жүреді және қоймада аяқталады. Суперфосфат құрамында кальций дигидрофосфаты Ca (H₂PO₄)₂ * H₂O және аз мөлшерде кальций гидрофосфаты СаНPO₄ * H₂O , сондай-ақ бос күйінде фосфор қышқылы кездеседі.

Өндеудің оптималды жағдайлары – температура , қышқыл концентрациясы және өндеу уақыты физико-химиялық құрылымды шикізат құрамымен анықталады.

Суперфосфат анализі кезінде өсімдіктермен қамтылған фосфордың құрамы және мөлшері анықталады. Соңғысын анықтау үшін суперфосфатты сумен, сосын аммоний нитратының аммиактағы ерітіндісімен өндейді. Бос фосфор қышқылы және кальций дигидрофосфаты сулы ерітіндіге өтеді. Суда нашар еритін кальций гидрофосфаты аммоний нитратында жақсы ериді. Ылғал мөлшерін 10 г суперфосфатты 100-102⁰С-та 3 сағат бойы қыздыру арқылы анықтайды.

Ерітіндідегі НРО₄^2- ионын магний хлоридінің аммиактағы ерітіндісімен тұнбаға түсіреді:

НРО₄^2- + Mg²⁺ + NH₄ OH = MgNH₄ РО₄ + H₂O
Тұнбаға түскен магний-аммоний фосфатын фильтрлеп бөліп алады. Бұл кезде ол магний пирофосфатына айналады. Магний пирофосфатының массасы бойынша фосфордың фосфор(V) оксидіндегі мөлшерін анықтайды.

Ж ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы: 15-20 г суперфосфатты алу және оны анализдеу

Қ а ж е т т і қ ұ р а л д а р мен м а т е р и а л д а р: 1. фосфорит. 2. концентрлі күкірт қышқылы. 3. Темір үгіткіш. 4. 5. Техно-химиялық таразы. 6. шыны цилиндр 7. Ареометр. 8. Магнезиальді қоспа. 9. Тұз қышқылы (ρ = 1,9 г/см³). 10. Патерман ерітіндісі. 11. Фенолфталеин. 12. Аммиактың 25 %-тік ерітіндісі. 13. Аммиактың 2-3%-тік ерітіндісі. 14. Воронкалар, фильтрлер, колбалар.
Ж ұ м ы с б а р ы с ы
Фосфоритті темір үгіткішпен үгітеді. 20-25г-дай фосфорит ұнтағын техникалық таразыда өлшеп алады.реакция үшін 662-24%-тік күкірт қышқылын пайдаланады.

Фосфорит немесе апатитті ыдыратуға қажет қышқыл мөлшерін суперфосфаттың түзілу реакциясы бойынша есептейді. Фосфоритте үнемі қоспалар кездесететіндіктен қышқылды теориялық өлшенген мөлшерден 15% аз алады.Жұмыс үшін таза кальций фосфатын Са₃(PO₄)₂ қолданған тиімді. Қышқылды фарфор стаканға құйып, 50-60⁰С – қа шейін қыздырады. Содан кейін стаканға жеке-жеке фосфор ұнтағын немесе апатит концентатын себеді. Қоспаны шыны таяқшамен 3-4 мин араластырады және 110-150⁰С – тағы қыздырғыш шкафта 1 сағатқа қалдырады. Содан кейін оны суытып, суперфосфат анализін жүргізеді. Фторсутегі бөлінетіндіктен жұмысты тартқыштың астында жүргізген дұрыс.

Анализ жүргізу үшін суперфосфаттың 2-2,5 грамын аналитикалық таразыда өлшейді және кесек ұнтақтар үгітілгенше фарфор келіде ұнтақтайды. Келіге 25 мл су құйып қоспаны езеді , еріген қоспаны өлшеуіш колбаға фильтрлейді. Колбаға алдын ала кальций тұздарының гидролизі жүрмес үшін 5-6 тамшы тұз қышқылын қосады. Келідегі қалған қоспаны 3 рет 20-25 мл сумен шайып, әр шайған сайын ерітіндіні фильтрге декантациялайды. Қалған ерімейтін тұнбаны фильтрге ауыстырып, колба белгісіне жеткенше сумен шаяды. Ерітіндіні мұқият араластырады. Оның құрамында суда еритін фосфор (V) оксиді бар.

Ерімейтін тұнбасы бар фильтрді 250 мл-лік басқа өлшеуіш колбаға ауыстырып, 100 мл Патерман ерітіндісін қосады және колбаның аузын жауып қатты шайқайды. Колбаны 15 мин бойы 60⁰- қа шейін қыздырады. Қыздыруды термостатта жүргізу тиімді. Содан кейін колбадағыны суытып, колбаның белгісіне дейін дистилденген су құяды, мұқият арластырады және құрғақ фильтр арқылы колбаға фильтрлейді. Фильтрді лақтырады. Ал ерітінді құрамында цитраторастворимый фосфор оксиді бар. Цитратта және суда ерігіш фосфор қышқылының жалпы мөлшерін анықтау үшін судан және цитрат ерітіндісінен 50 мл-ден алып, оларды стаканға құяды. Стаканға 25 мл Патерман ерітіндісін құяды, араластырады және 2-3%-тік аммиак ерітіндісімен фенолфталеинге нейтралдайды. Фосфат ионын тұнбаға түсіру үшін ерітіндіге 25-35 мл магнезиаль ерітіндісін, содан кейін 10-25 мл 25%-тік аммиак ерітіндісін құяды. Стакандағы қоспаны 30 мин бойы араластырады және 5-15 сағатқа қалдырады. Тұнбаға түскен магний-аммоний фосфатын күлсіз фильтр арқылы фильтрлейді және 2-3%-тік аммиак ерітіндісімен шаяды. Содан кейін тұнбасы бар фильтрді тигельге ауыстырады, кептіреді, муфель пешінде құрыштайды және массасын өлшейді.

Фосфор оксидіне қатысты фосфор қышқылының құрамын мына формуламен есептейді:

%Р₂ О₅ = 0,6377*500*100*m/m₁*100 = 319* m/m₁,

Мұндағы m – магний пирофосфатының массасы, г; m₁ – суперфосфат өлшемесінің массасы, г; 0,6377 - Mg₂ Р₂ О₇ -тан Р₂ О₅.-қа есептегендегі көбейткіш.

Жұмыс нәтижесін қорытындылау

1. 
   Магнезиальды қоспа 55г магний хлоридін және 70 г аммоний хлоридін еріту арқылы дайындалады.
   
2. 
   Патерман реактиві (аммоний цитраты) 173г лимон қышқылын 300 мл ыстық суда ерітіп алынған 1 л ерітіндідіен тұрады.бұл мөлшерге тура осындай мөлшерде 12-13%-тік аммиак ерітіндісін өлшейді, ондағы аммиак мөлшері 51 г болуы керек. Ол үшін концентрленген аммиак еітіндісіне тең көлемде дистилденген су қосады және тығыздық бойынша оның концентрациясын анықтайды. Концентрация бойынша лимон қышқылын нейтралдауға қажетті және 51г аммиак бар ерітіндінің миллилитр мөлшерін есептейді.
   

Содан соң аммоний цитраты ерітінідісін белгіге шейін жеткізіп құяды және араластырады.

1. Азот қышқылының фосфоритпен әрекеттескен кездегі реакция теңдеуін жаз. Қандай тынайытқыш тұзілді? Осы тынайытқышта қанша азот және фосфор бар екенін процент тұрде есепте.

2. Фосфорлы тынайытқыштарды анализдеу кезінде суда еритін және цитратты фосорын есепке алады?

3. Не себептемен дайын суперфосфатты тұтынушы мекемеге жіберер кезінде оны құйма 20 күн сақтау керек?

Сірке қышқылын алу келесі сатылардан тұрады:

1. Ацетиленді алу.

2. Кучеров реакцисы бойынша ацетилен гидратациясы.

3. сірке альдегидінің ауа оттегісімен сірке қышқылына дейін тотығуы.

Ацетальдегид түзілетін ацетилен гидратациясы HgSO₄(II) қатысында қышқыл ортада (Н₂SO₄ ерітінді) жақсы өтеді:

СН₃СНО + HgSO₄ + Н₂О = СН₃СООН + H₂SO₄ + Hg

Ацетальдегидтың сірке қышқылына дейін тотығуы оттегі тасымалдағыш қызметін атқаратын ауыр металлдар тұздарының қатысында жүреді. Оларға келесі металлдардың тұздары жатады Mn, Co, Wa және т.б.

Окисление ацетальдегида проходит довольно медленно, в промышленности неокисленный альдегид направляют на повторное окисление. Осуществить окисление ацетальдегида в лабораторных условиях по циркуляционной схеме довольно трудно.

Ацетальдегидтың тотығуы баяу жүреді, өндірісте тотықпаған альдегидты қайтадан тотығуға жібереді. Лабораториялық жағдайда ацетальдегидтың тотығуын циркуляционды схема бойынша жүргізу әлдіқайда қиын.

КМпО₄ қатысында тотығу тез жүреді, негізінен ол тотықтырғыш ретінде әсет етеді:
2СН₃СНО + КМпО₄ = СН₃СООК + СН₃СООН + МпО₂

Сірке қышқылымен және МпО₂ -мен қатар біраз мөлшерде марганец ацетаты да түзіледі, ол альдегидтя тотықтыру реакциясы үшін катализатор болып әсер береді.

Ж ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы: Кальций карбидінен сірке қышқылының ерітіндісін алу. Сірке қышқылының шығымын анықтау.

Қ а ж е т т і қ ұ р а л д а р мен м а т е р и а л д а р: Натрий хлориді (конц), кальций карбиді, 5% -тік СuSO₄ • 2Н₂О ерітіндісі, Н₂SO₄ (конц), KMnO₄, NaOH 0,05н ерітінді, тамшы воронкасымен Вюрц колбасы, жуғыш склянка, газ бөлгіш түтікшесі мен термометрі бар колба, электрлік плитка, колба және KMnO₄ бар пробирка, титрлеуге арналған бюретка, спирт.

1. Берілген тақырыпқа сай әдебиеттерді оқу.

2. Лаботанттардан қажетті нәрселердің барлығын алу.

3. Сурет бойынша қондырғыны жинау, әрбір бөлігінің жұмысын анықтап алу.

1. Карбид кальций бар Вюрц колбасы; 2. Суы бар жууға арналған колба (көпіршіктерді есептеуге болады); 3. 5% Си SO₄•2Н₂О ерітіндісі бар Вюрц колбасы, Н₂SO₄ (конц); 4. KMnO₄ -мен пробирка.

Ж ұ м ы с б а р ы с ы:

Суретте берілген схема бойынша жиналған аспапта жұмысты жүргізеді. Ацетиленді кальций карбидіне реакция тез жүретін болғандықтан концентрленген хлорид натрий ерітіндісін тамшылатып құйып алады. Реакция жылдамдығын баяулату үшін колба ішіне алдын ала 20-30 мл спирт құйса болады. Кальций карбидінің сумен реакциясы жууға арналған склянкада секунд ішінде бір көпірше болатындай жылдамдықпен жүру керек. Ацетиленнің қатты ағыны кезінде сірке қышқылының шығымы төмендейді.

Ацетилен қаныққан HgSO₄ (5% СuSO₄•2Н₂О ерітіндісі), ерітіндісі бар колбаға түсіп, онда гидратацияланады да сірке альдегидін түзеді. HgSO₄ ги дролизін болдыру үшін колбаға 1-2 мл конц. H₂SO₄ ерітіндісін құяды. Дайын HgSO₄ болмаса, оны оңай дайындауға болады, H₂SO₄ –те HgO қыздырып еріту арқылы. Ол үшін жуығымен 1г HgO және 30 мл H₂SO₄ (1:4 сұйылтылған) алу керек.

Техникалық таразыда 1-1,5г кальций карбидін өлшеп, құрғақ!!! колбаға салады. Содан кейін HgSO₄ ерітіндісін термометрдің көрсеткішін бақылай отырып 70 ⁰С -қа дейін қыздырады. NaCl ерітіндісін тамшылап құямыз.

Hg тұзының каталитикалық әсерімен ацетиленді гидратациялау арқылы алынған ацетальдегид буланып сұйылтылған КМпО₄ ерітіндісі бар пробиркаға түседі, онда оның сірке қышқылына дейін тотығуы жүреді.

Альдегидтың буын КМпО₄ бар пробиркаға түспес бұрын, оны тройник арқылы газометрден берілген ауамен араластыру қажет. Тройник пен газометр арасындағы ауа ағынын бақылау үшін суы бар жууға арналған колбаны қосады. Ауаны секундта бір көпіршедей жылдамдықпен жібереді.

Тәжірибені суы бар жууға арналған колба газ көпіршесі біткенше жалғастырады. Реакция біткеннен кейін сірке қышқылы ерітіндісі бар пробирканы бөліп алады. Сірке қышқылын Mn (lV) оксидінен бөліп алу үшін, ерітіндіні фильтрлеп, 100 мл өлшегіш колбаға құйып, белгісіне дейін жеткізеді, араластырып 0,05 н сілті ерітіндісімен титрлейді.

Сірке қышқылының шығымын кальций карбидінің құрамында қоспа жоқ деп есептейді. Негізінен оның құрамы ластанған, ГОСТ -ға байланысты таза карбидінен 370л ацетилен алынса (20°С, 101,ЗПа), алд техникалықтан 230-280л алады.

Сірке қышқылының шығымын алынған сірке қышқылының мөлшері мен теориялық алатын мөлшеріне сәйкес проценттік қатынасын есптейді.
Ж ұ м ы с н ә т и ж е с і н қ о р ы т ы н д ы л а у

Сірке қышқылын алу қондырғысының суретін салып, қызметін сипаттау. Сандық мәндерін кестеге енгізу.

1. Бірнеше тотығу дәрежелері бар металлдар тұздары сірке қышқылына ацетальдегидтың тотығу процессін катализдендіреді? Ұғындыр.

2. Ацетиленнің гидратациялану процессін жаз?

3. Ацетиленді күкіртсутектерінен және фосфор қоспаларынан тазарту тәсілдері?

Ж ұ м ы с м а қ с а т ы. Керосиннің каталитикалық крекингісін жүргізу. Бензиннің, ауыр фракциялардың және газ тәрізді өнімдердің шығымын есептеу.

Ж ұ м ы с б а р ы с ы

Крекинг 1-суретте көрсетілген құрылғыда жүргізіледі. Керосин бюретка 1 арқылы катализаторы бар электропешпен (3) қыздырылған құбырға беріледі. Крекингінің сұйық өнімдері суытатын сұйықтыққа орналастырылған қабылдағышта (4) жиналады, газ тәрәзді өнімдер газометрге (6) барады.

1. сурет. Мұнай өнімдерінің каталитикалық крекингі
1 – мұнай өнімі бар бюретка; 2- катализаторлы құбыр; 3 – электропеш; 4 – сұйық мұнай өнімдеріне арналған қабылдағыш; 5 – суытқыш қоспа; 6 – газ тәрізді мұнай өнімдерін қабылдауға арналған газометр; 7 – су шығаратын кран; 8 – термопара; 9 – пириметриялық гальванометр.

Жұмыс үшін қанықпаған көмірсутектері бар керосин қолданылады. Керосиндегі қанықпаған қосылыстарды бром суы көмегімен анықтайды.

Қанықпаған қосылыстардан тазарту үшін 100-200 мл керосинді бөлгіш воронкаға құйып, 5 минут бойы 15-20 мл концентрленген күкірт қышқылы қатысында қатты шайқайды. Воронканы сәт сайын айналдырады және газ тәрәзді реакция өнімдерінен арылу үшін кранның аузын ашып отырады. Қалған төменгі бөлікті воронкадан шығарады және күкірт қышқылының жаңа порциясымен тазалауды қайталайды. Керосинді калий перманганатының сілтілік ерітіндісімен тазалайды және сумен шаяды. Керосиндегі судан арылу үшін оған сусыз кальций хлоридін қосып, 10-15 мин бойы шайқайды және бүктетілген фильтр арқылы фильтрлейді.

Крекинг жүргізу үшін қолданылатын катализатор алюминий және кремний оксидтерінен дайындалады. Табиғи қосылыстар ішінде қоспалардан мүмкіндігінше таза глин сорттары пайдаланылады. Тазалау үшін глинді 1: 1 қатынасында сұйытылған тұз қышқылымен араластырады және қоспаны бірнеше күнге қалдырады. Тұз қышқылын және тұздарды декантация арқылы сумен шаяды, содан кейін Бюхнер воронкасында фильтрлейді. Тазаланған глинді ауада, сосын кептіргіш шкафта 150-200⁰С –та кептіреді, асбестпен араластырады және реакторға салады.

Құрылғыны герметивтілікке тексереді. Ол үшін су өткізетін кранды ашады, резина шлангінің соңын газометр деңгейінен 10-15 см төмен ұстау керек.

Прибордың герметивтілігі кезінде су шлангі арқылы құйылмайды. Егер ол төмен түсіп кетсе, онда жүйеде тепе-теңдік бұзылады және мұндай жағдайда құрылғының герметивтілігін сақтап қалу қиынға соғады.

Құрылғының герметивтілігіне көз жеткізген соң электропешті 600⁰С-ге дейін қыздырады. Ауаны атмосфераға шығарады. Газометрді қосып, кранды ашады және керосинді секундына 2-3 тамшыдан тамшылап қосады. Құбыр арқылы 50-80 мл керосин өткенде пешті қосады және крекинг өнімдерін айдауды жүргізеді. Сұйық өнімдердің көлемін өлшейді және оны тоңазытқышпен жалғанған колбаға құяды. Дистиллятты өлшеуіш цилиндрге жинайды. Алынған бензин (170⁰С-ге дейін қайнаған) және ауыр фракциялардың (170⁰С-ден 230⁰С-ге дейін қайнаған) көлемін өлшейді. Салыстыру үшін керосинді айдайды. Алынған өнімде үнемі қанықпаған қосылыстар болады, оларды бром суының көмегімен анықтайды.

Крекингінің газ тәрізді өнімдерінің құрамында да қанықпаған көмірсутектер болады. Олардлы анықтау үшін газометргігазды суы бар цилиндрге жинайды, аздап бром суынан қосады және цилиндрді шынымен жауып шайқайды. Жұмыс барысында катализаторда кокс жиналып қалады, сондықтан 3-4 тәжірибеден кейін катализаторды басқасына ауыстырады немесе коксты жағып жібереді. Коксты жағу үшін пешті 800⁰С-ге дейін қыздырып, құбырды газометрге немесе сутартқыш насосқа 15-20 мин бойы жалғайды, құбыр арқылы әлсіз ауа тоғын өткізеді.

Крекингіні жоғарырақ температурада жүргізуге болады, мысалы 650-700⁰С-та. Мұндай жағдайда газ тәрізді өнімдердің мөлшері артады.
Ж ұ м ы с н ә т и ж е л е р і н ө н д е у

Крекингіге арналған құрылғының суретін салу және оның жұмысын сипаттап беру. Тәжірибе нәтижесін таблица түрінде жазу.

1. Напишите уравнение реакции термического распада гептана при крекинге на два углеводорода с меньшей молекулярной массой.

2. Напишите уравнение реакции дегидрирования бутана при крекинге.

3. Октановые числа бензинов, полученных за счет термического крекинга, находятся в пределах от 60 до 75, а бензинов каталитического крекинга – выше 80. Каков состав этихбензинов?

2. Составление материального баланса процесса коксования

Коксование проводят в камерных или шахтных печах, работающих в политермическом режиме с постепенным подъемом температуры, поэтому процесс сопровождается многичленными первичными и вторичными химическими реакциями (рис. 15.1).

Термические превращения угля начинаются при температурах около 200⁰С. Однако уже при нагревании до 120⁰С выделяются физически связанная влага, адсорбируемые углем газы (диоксид углерода, метан, компоненты воздуха). При температурах более 200⁰С начинается выделение некоторого количества воды, образующейся при термическом разложении органической массы сырья (ОМУ), а также диоксида углерода.  Это является результатом достаточно сложных химических превращений, затрагивающих в основном внешние полярные группы. В диапазоне 250-325⁰С процессы разложения угольного вещества усиливаются. Идет интенсивное выделение паров воды, диоксида углерода, выделяется некоторое количество сероводорода и органических соединений серы. На этой стадии заметно уменьшается содержание кислорода в угле, особенно в угле ранней стадии метаморфизма. Однако и в этом температурном интервале идет расщепление химических связей лишь на концевых участках макромолекул угля. Глубоких изменений внутренней структуры органической массы угля ещё не происходит. При температурах выше 3500С начинается разложение основной органической массы угля. Глубокое разложение органической массы угля, выделение жидких в обычных условиях веществ (смолы) завершается при температуре около 550⁰С. При 550⁰С остается твердый остаток – полукокс, поэтому процесс термической переработки, заканчивается при температуре 500-550⁰С, обычно называют полукоксованием. При последующем нагревании протекают процессы дальнейшего уплотнения вещества полукокса, формирование и развитие микрокристаллитных графитоподобных структур. Эти процессы сопровождаются отщеплением газообразных продуктов – в первую очередь водорода, а также некоторых количеств аммиака, метана, оксида углерода, азота. К 900⁰С завершается образование достаточно высоконауглероженного твердого остатка – кокса.

Коксование угля проводят в фарфоровой трубке 1, помещенной в электропечь 2 (рис. 15.2).

Каменный уголь дробят в фарворовой ступке, перемешивают, взвешивают (с точностью до 0,01 г) и пересыпают в предварительно взешенную трубку для коксования. Затем трубку вставляют в печь и разравнивают угольную загрузку так, чтобы уголь располагался ровным слоем по той части трубки, которая находится в печи. Трубку коксования устанавливают с небольшим наклоном, а газоотводную трубку помещают в пробке как можно ниже. После сбора установки и повторной проверки на герметичность открывают кран 17 на газометре 14, чтобы запорная жидкость вытекала из газометра. Давление в манометре 5 поддерживают в пределах 1,3^.10² Па. Включают печь 2, ведут нагревание до температуры 1123 К, а затем выдерживают при этой температуре 30 мин.

1. 
   Массу кокса определяют путем взвешивания остывшей трубки и определения ее привеса.
   
2. 
   Массу надсмольной воды и смолы определяют путем взвешивания ловушки и вычитания массы пустой ловушки. Привес ловушки 6 дает массу сконденсировавшейся смолы и воды.
   
3. 
   Массу воды определяют в конденсате путем азетропной отгонки воды с ксилолом. Для этого в круглодонную колбу 1 на 250 мл наливают конденсат из ловушки. Ловушку промывают 15-25 мл ксилола, а промывную жидкость сливают в колбу 1.
   

Рис. 3. Прибор для азеотропной разгонки конденсата: 1-колба, 2-ловушка, 3-холодильник, 4-колба-обогреватель

4. 
   Для определения массы выделившегося аммиака оттитровывают избыток серной кислоты (1м) в поглотительной склянке 9. По разности взятой кислоты и обратно оттитрованной рассчитывают массу аммиака.
   
5. 
   Привес поглотительных сосудов 10, 11, 12, 13 дает массу веществ: сероводорода и СО₂, непредельных углеводородов и сырого бензола.
   
6. 
   Полученный в газометре объем несконденсированного газа пересчитывают на нормальные условия
   

где V₀ – объем газа при нормальных условиях, л; V – объем газа в условиях опыта, л; Р – барометрическое давление, Па; h – упругость водяных паров при данной температуре газа, Па; Т – температура газа, К.

Массу газа в данном объем V₀ рассчитывают по формуле:

m = V₀ ^. 0,458

где m – масса газа при нормальных условиях, кг; V₀ – объем газа при нормальных условиях, л; 0,458 – средняя плотность газов коксования, кг/м³.
Задания и оформление работы
Результаты работы записывают в тетрадь. Составляют материальный баланс процесса коксования на 1 кг угля, данные расчета сводят в таблицу:

Приход			Расход
Продукты	кг	%	Продукты	кг	%
Уголь		100	Кокс
			Смола
			Аммиак
			H2S и СО2
			Непр. угл.
			Сырой бензол
			Газ
			Потери

Контрольные вопросы

1. 
   Каковы особенности переработки твердого топлива
   
2. 
   Перечислите виды переработки твердого топлива
   
3. 
   Укажите условия проведения коксования, конечные продукты этого процесса
   
4. 
   Опишите химические реакции и процессы, протекающие при коксовании каменного угля.
   
5. 
   Как влияют температура, плотность загрузки, скорость процесса на процессы коксования?
   
6. 
   Опишите процесс полукоксования. Какие продукты образуются при полукоксовании?
   
7. 
   Что такое коксовый газ? Какие продукты образуются при переработке коксового газа?
   
8. 
   В чем заключается подготовка к коксованию?
   
9. 
   Как классифицируются угли по их способности к коксованию? Перечислите коксоующихся углей.