Chemia wody i powietrza

Nazwisko i Imię prowadzącego: mgr inż. Kornelia Kwiecińska

ĆWICZENIE 1 A I B: POBÓR PRÓBEK ZANIECZYSZCZONEGO POWIETRZA. OZNACZANIE SO2 W PRZEMYSŁOWYCH GAZACH ODLOTOWYCH METODĄ JODOMETRYCZNĄ

Imię i nazwisko:	Dawid Kaczmarczyk Katarzyna Jednarowicz Kamila Jurczyńska
Wydział:	Inżynierii Środowiska
Nr albumu:	191845
Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina	Pt: 13:15-16:00

Cele ćwiczenia:

• Zapoznanie się ze sposobem poboru próbek zanieczyszczeń powietrza metodą aspiracyjną

• Obliczyć całkowitą ilość pochłoniętego amoniaku

• Obliczyć stężenie amoniaku w powietrzu

• Obliczyć stężenie SO2 w powietrzu

1. Wykonanie ćwiczenia:

ĆWICZENIE 1 A: POBÓR PRÓBEK ZANIECZYSZCZONEGO POWIETRZA:

Wykonanie oznaczenia ilości pochłoniętego amoniaku wg reakcji:

NH­­­­­­₃ + H₂O NH₄OH

NH₄OH + HCl NH₄Cl + H₂O

Pobrać z każdej płuczki podaną objętość roztworu pochłaniającego z zaabsorbowanym amoniakiem do kolby Erlenmajera dodać kilka kropel oranżu metylowego i miareczkować poszczególne próbki przy pomocy 0,1 M roztworu HCl. Dla każdej próby miareczkowanie wykonać dwukrotnie.

ĆWICZENIE 1B: OZNACZANIE SO2 W PRZEMYSŁOWYCH GAZACH ODLOTOWYCH METODĄ JODOMETRYCZNĄ:

Zasada oznaczenia:

Oznaczenia SO2 tą metodą polega na jego utlenieniu jodem do kwasu siarkowego wg równania:

SO₂ + J₂ + 2H₂O 2HJ + H₂SO₄

Nieprzereagowany nadmiar jodu odmiareczkowuje się przy pomocy mianowanego roztworu tiosiarczanu sodowego wg równania:

2Na₂S₂O₃ + J₂ Na₂S₄O₆ + NaJ

Zasada wykonania:

• Napełnić płuczkę roztworem pochłaniającym 0,025M J_2­ w ilości 10cm³

• Płuczkę włączyć w szereg pomiędzy kolbę trójszyjną, w której znajduje się powietrze zawierające SO₂ a pompę

Zanieczyszczone SO₂ zostało wytworzone zgodnie z reakcją:

H₂SO₄ + Na₂SO₃ = Na₂SO₄ + H₂SO₃

H₂SO₃ H₂O + SO₂

• Włączyć pompę i przepuścić przez płuczkę zadaną objętość powietrza zanieczyszczonego SO₂ z natężeniem przepływu ok. 30 dm/h

• Zawartość płuczki przenieść ilościowo do kolby Erlenmajera; płuczkę przepłukać dwukrotnie wodą destylowaną i dodać kilka kropel stężonego H₂SO₄

• Zawartość kolby miareczkować 0,025M roztworem Na₂S₂O₃ do zabarwienia słomkowego, następnie dodać kilka kropli roztworu skrobi i miareczkować powoli do odbarwienia się roztworu

1. Warunki poboru prób i analiza próbki:

Tabela 1: Warunki poboru prób dla ćwiczenia 1A

	j.m	PŁUCZKA A	PŁUCZKA B
Q natężenie przepływu	l/h	30	40
Vg objętość gazu przepuszczonego przez płuczkę	dm^3	10	10
Vr objętość roztworu pochłaniającego w płuczce	cm^3	70	70
Vc objętość cieczy wziętej do miareczkowania	cm^3	14	10 i 12
OBJĘTOŚĆ ROZTWORU MIARECZKUJĄCEGO	cm^3	(10,2+10,1)/2= 10,15	(6,6+8)/2= 7,3 (7,9+8,0)/2= 7,95

Tabela 2: Warunki poboru i analiza próbki dla ćwiczenia 1B

Nr Próby		1	2	3
Vg objętość gazu przepuszczona przez płuszkę	dm^3	1,4	1,3	1,8
Vc objętość roztworu użytego do miareczkowania	cm^3	7,1	8,2	8,1

1. Obliczenia dla ćwiczenia 1A:

1. V_r=70 cm ³

Q= 30 dm³/h

V_g= 10 dm³

V_c= 14 cm³

V_m= 10,15 cm³

M_NH3= 14g + 3*1g= 17g/mol

$\mathbf{Q}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{t}}$ $\mathbf{t}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}{\mathbf{Q}}$ $\mathbf{t}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}}{\mathbf{0,50}}\mathbf{= 20\ }\mathbf{\min}$

0,1 mola HCl 1000 ml

x 10,15 ml

x=0,001mola HCl

0,001 mola NH₃ 10,15 ml

x 14

x=0,0014 mola NH₃

$\mathbf{n}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{NH3}}}{\mathbf{M}_{\mathbf{NH3}}}$ m_NH3=n_NH3×M_NH3 m_NH3=0,0014× 17=0,0238 g

$\mathbf{C}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{NH}}\mathbf{3}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}$ $\mathbf{C}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{0238}}{\mathbf{10}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{00238}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{=}\mathbf{2380}\frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}$

17g 22,4 dm³

0,0238 x

x= 0,03136 dm³= V_NH3

$\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{NH}}\mathbf{3}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}\mathbf{\times}\mathbf{100\%}$ $\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{0,03136}}{\mathbf{10}}\mathbf{\times}\mathbf{100\% =}\mathbf{0,3136\%}$

ppm=10⁴×%obj ppm=10⁴×0,3136=3136 ppm

1. V_r=70 cm ³

Q= 40 dm³/h

V_g= 10 dm³

V_c= 10 cm³

V_m= 7,3 cm³

M_NH3= 14g + 3*1g= 17g/mol

$\mathbf{Q}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{t}}$ $\mathbf{t}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}{\mathbf{Q}}$ $\mathbf{t}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}}{\mathbf{0,66}}\mathbf{= 15\ }\mathbf{\min}$

0,1 mola HCl 1000 ml

x 7,3 ml

x=0,00073 mola HCl

0,00073 mola NH₃ 7,3 ml

x 10

x=0,001 mola NH₃

$\mathbf{n}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{NH3}}}{\mathbf{M}_{\mathbf{NH3}}}$ m_NH3=n_NH3×M_NH3 m_NH3=0,001× 17=0,017 g

$\mathbf{C}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{NH}}\mathbf{3}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}$ $\mathbf{C}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{017}}{\mathbf{10}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{0017}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{=}\mathbf{1700}\frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}$

17g 22,4 dm³

0,0017 x

x= 0,00224 dm³= V_NH3

$\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{NH}}\mathbf{3}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}\mathbf{\times}\mathbf{100\%}$ $\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{0,00224}}{\mathbf{10}}\mathbf{\times}\mathbf{100\% =}\mathbf{0,0224\%}$

ppm=10⁴×%obj ppm=10⁴×0,0224=224 ppm

1. V_r=70 cm ³

Q= 40 dm³/h

V_g= 10 dm³

V_c= 12 cm³

V_m= 7,95 cm³

M_NH3= 14g + 3*1g= 17g/mol

$\mathbf{Q}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{t}}$ $\mathbf{t}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}{\mathbf{Q}}$ $\mathbf{t}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}}{\mathbf{0,66}}\mathbf{= 15\ }\mathbf{\min}$

0,1 mola HCl 1000 ml

x 7,95 ml

x=0,000795 mola HCl

0,000795 mola NH₃ 7,95 ml

x 10

x=0,001 mola NH₃

$\mathbf{n}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{NH3}}}{\mathbf{M}_{\mathbf{NH3}}}$ m_NH3=n_NH3×M_NH3 m_NH3=0,001× 17=0,017 g

$\mathbf{C}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{NH}}\mathbf{3}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}$ $\mathbf{C}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{017}}{\mathbf{10}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{0017}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}\mathbf{=}\mathbf{1700}\frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}$

17g 22,4 dm³

0,0017 x

x= 0,00224 dm³= V_NH3

$\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{NH}}\mathbf{3}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{g}}}\mathbf{\times}\mathbf{100\%}$ $\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{0,00224}}{\mathbf{10}}\mathbf{\times}\mathbf{100\% =}\mathbf{0,0224\%}$

ppm=10⁴×%obj ppm=10⁴×0,0224=224 ppm

1. Obliczenia dla ćwiczenia 1B:

1. M_SO2= 32 + 2*16= 64 g/mol

V_g= 1,4 dm³

V_c= 7,1 cm³

$$\mathbf{n}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}\mathbf{cm\ \times 0,025}\mathbf{M}}{\mathbf{1000\ cm}}\mathbf{= 2,5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{\ mol}}\mathbf{i}$$

$\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\text{Vc}}\mathbf{\times 0,025M}}{\mathbf{1000}}$ $\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{7,1 \times 0,025}\mathbf{M}}{\mathbf{1000}}\mathbf{= 1,775 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{\ moli}}$

$\mathbf{n}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\mathbf{n}_{\mathbf{1}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{\ }}{\mathbf{2}}\mathbf{\ }$ $\mathbf{n}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2\ }}\mathbf{=}\mathbf{2,5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{-}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{1,775 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}}{\mathbf{2}}\mathbf{= 1,6125 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{mola}}$

m_SO2=n_SO2 ×M_SO2 m_SO2=1, 6125×10⁻⁴×64 = 0, 0132 g=13, 2 mg

$\mathbf{C}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pow}}}}$ $\mathbf{C}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0,0132}}{\mathbf{0,0014}}\mathbf{=}\mathbf{9,43}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

64 g 22,4dm³

0,0132 g x

x= 0,00462 dm³

$\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pow}}}}\mathbf{\times}\mathbf{100\%}$ $\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{0,00462}}{\mathbf{1,4}}\mathbf{\times}\mathbf{100\% =}\mathbf{0,33\%}$

ppm=10⁴×%obj ppm=10⁴×0,33=3300 ppm

1. M_SO2= 32 + 2*16= 64 g/mol

V_g= 1,3 dm³

V_c= 8,2 cm³

$$\mathbf{n}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}\mathbf{cm\ \times 0,025}\mathbf{M}}{\mathbf{1000\ cm}}\mathbf{= 2,5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{\ mol}}\mathbf{i}$$

$\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\text{Vc}}\mathbf{\times 0,025M}}{\mathbf{1000}}$ $\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8}\mathbf{,}\mathbf{2}\mathbf{\times 0,025}\mathbf{M}}{\mathbf{1000}}\mathbf{=}\mathbf{2}\mathbf{,}\mathbf{0}\mathbf{5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{\ moli}}$

$\mathbf{n}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\mathbf{n}_{\mathbf{1}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{\ }}{\mathbf{2}}\mathbf{\ }$ $\mathbf{n}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2\ }}\mathbf{= 2,5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{- \ }\frac{\mathbf{2,05 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}}{\mathbf{2}}\mathbf{= 1,4}\mathbf{7}\mathbf{5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{mola}}$

m_SO2=n_SO2 ×M_SO2 m_SO2=1, 475×10⁻⁴×64 = 0, 00944 g = 9, 44 mg

$\mathbf{C}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pow}}}}$ $\mathbf{C}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0,00944}}{\mathbf{0,0013}}\mathbf{=}\mathbf{7,26}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

64 g 22,4dm³

0,00944 g x

x= 0,003304 dm³

$\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pow}}}}\mathbf{\times}\mathbf{100\%}$ $\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{0,003304}}{\mathbf{1,3}}\mathbf{\times}\mathbf{100\% =}\mathbf{0,}\mathbf{254}\mathbf{\%}$

ppm=10⁴×%obj ppm=10⁴×0,2541=2541 ppm

1. M_SO2= 32 + 2*16= 64 g/mol

V_g= 1,8 dm³

V_c= 8,1 cm³

$$\mathbf{n}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}\mathbf{cm\ \times 0,025}\mathbf{M}}{\mathbf{1000\ cm}}\mathbf{= 2,5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{\ mol}}\mathbf{i}$$

$\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\text{Vc}}\mathbf{\times 0,025M}}{\mathbf{1000}}$ $\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8}\mathbf{,}\mathbf{1}\mathbf{\times 0,025}\mathbf{M}}{\mathbf{1000}}\mathbf{=}\mathbf{2}\mathbf{,}\mathbf{02}\mathbf{5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{\ moli}}$

$\mathbf{n}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\mathbf{n}_{\mathbf{1}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{n}_{\mathbf{2}}\mathbf{\ }}{\mathbf{2}}\mathbf{\ }$ $\mathbf{n}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2\ }}\mathbf{= 2,5 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{- \ }\frac{\mathbf{2,025 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}}{\mathbf{2}}\mathbf{= 1,4875 \times}\mathbf{10}^{\mathbf{- 4}}\mathbf{\text{mola}}$

m_SO2=n_SO2 ×M_SO2 m_SO2=1, 4875×10⁻⁴×64 = 0, 00952 g = 9, 52 mg

$\mathbf{C}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{m}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pow}}}}$ $\mathbf{C}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0,00952}}{\mathbf{0,0018}}\mathbf{=}\mathbf{5}\mathbf{,}\mathbf{3}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

64 g 22,4dm³

0,00952 g x

x= 0,003332 dm³

$\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{SO}}\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pow}}}}\mathbf{\times}\mathbf{100\%}$ $\mathbf{\%}\mathbf{\text{obj}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{0,003332}}{\mathbf{1,8}}\mathbf{\times}\mathbf{100\% =}\mathbf{0,}\mathbf{185}\mathbf{\%}$

ppm=10⁴×%obj ppm=10⁴×0,185=1851 ppm

1. WNIOSKI

W pierwszym zadaniu metodę, którą użyto czyli metoda aspiracyjna była dobrym wyborem ponieważ wyszył małe stężenia. Metodę aspiracyjną używa się wtedy kiedy są małe stężenia.

Kolejnym zadaniu utleniono dwutlenek siarki do kwasu siarkowego z jednoczesną redukcją równoważnej ilości jodu. Metoda polega na absorpcji dwutlenku siarki, prowadzi się ją w nadmiarze jodu pozostałą część jodu miareczkuje się roztworem tiosiarczanu sodu.