铜离子对酒石酸还原六价铬的影响

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1、实验报告实验报告学 院: 理学院 课 程: 铜离子对酒石酸还原六价铬的影响 班 级: 应用化学 111 班 学 号: 23211109 姓 名: 卢风帆 指导教师: 铜离子对酒石酸还原六价铬的影响铜离子对酒石酸还原六价铬的影响一、实验目的 1、了解铜离子对酒石酸还原六价铬反应的作用 2、了解铜离子催化酒石酸还原六价铬反应的最佳条件 3、掌握光化学反应仪器的使用方法 二、实验原理 铬主要以六价铬和三价铬两种形态存在于自然环境中，其中 Cr6+有强氧化 性，在环境中的溶解性，迁移性大，具有高毒性；然而 Cr3+却具有迁移性小和 低毒性的特性。所以，多数情况下对 Cr6+的治理采用化学还原法，即将

2、Cr6+还 原为 Cr3+。铜离子催化酒石酸还原六价铬离子的原理为： Cu（）+酒石酸（tar） Cu（） tar Cu（）tar （光）Cu（）+tar Cu（）+Cr（VI） Cu（）+ Cr（） 在酸性溶液中，六价铬离子与二苯碳酰二肼反应，生成紫红色络合物，其 最大吸收波长为 540nm，吸光度与浓度的关系符合比尔定律，用来测定六价铬 的量，反应式如下：二苯碳酰二肼 苯肼羟基偶氮苯 本实验主要研究影响铜离子催化酒石酸还原六价铬的因素：光照， pH，Cu2+浓度，酒石酸浓度，温度和酸的种类。同时找出该反应的最佳条件。三、实验原料及仪器原料： 储备液：cCr(VI)=4mM;c(Cu2+)=

3、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+ Cr6+ Cr3+紫色络合物向一系列 25mL 比色管中分别加入 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.4、1.8mL100M 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

4、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 100M，400M 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）

5、Cu2+浓度的影响 Cu2+设为：0，100，200，400，800M(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。CrCr（VIVI）的测定）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 1

6、mL 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 ）/M0.02.04.08.012016.020.0吸光度 A0.0000.0790.1520.3000.4570.6220.7700.0000.2000.4000.6000.8001.0000.05.010.015.020.025.0y = 0.0386x-0.0018 R2 = 0.9998c(Cr(VI)/uMA图 1 Cr（VI）标准曲线 2、各因素影响（1）pH 的影响pH=3 时间 /min020406090

7、120150百分率10.87220.75660.62900.37590.14500.0025 吸光度0.4070.3550.3080.2560.1530.0590.001pH=4 时间/min020406090120 百分率10.73590.62750.42660.14220 吸光度0.4430.3260.2780.1890.0630pH=5 时间 /min020406090120150百分率10.77590.64390.53770.27360.08020.0024 吸光度0.4240.3290.2730.2280.1160.0340.001pH=6 时间 /min02040609012015

8、0百分率10.89250.850.740.57750.44250.3425 吸光度0.40.3570.340.2960.2310.1770.13700.20.40.60.811.20306090120150180时间（min）c/c0pH=3pH=4pH=5pH=6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 Cr（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。Cu（）+酒石酸（tar） Cu（）tarCu（）tar （光）Cu（）+tar Cu（）+Cr（VI） Cu（）+ Cr（） 在铜离子没有沉淀生成的前提下，pH 越

9、高，越易形成配合物，越有利于反 应的进行。 结合综合考虑，pH=4 时反应最快(2) 光照的影响 有光，有 Cu2+ 时间/min020406090 百分率%10083.462532356.5891472947.028423776.718346253 吸光度0.3870.3230.2190.1820.026有光，无 Cu2+ 时间 /min020406090120150百分率% 100100.9828104.422610095.331798.280197.5430吸光度0.4070.4110.4250.4070.3880.40.397避光，有 Cu2+ 时间 /min0204060901201

10、50百分率% 10095.035599.763698.581699.527299.527298.8180吸光度0.4230.4020.4220.4170.4210.4210.418避光，无 Cu2+ 时间 /min020406090120150百分率% 10097.690599.7691100.2310100.2310101.8476103.0023吸光度0.4330.4230.4320.4340.4340.4410.4460204060801001200306090120150180时间（min）c/c0光 ，有Cu光 ，无Cu避 光 ，有Cu避 光 ，无Cu图 3 光照对酒石酸还原 Cr（

11、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。（3）Cu2+浓度的影响c(Cu2+)=100M时间/min0236090120150 百分率%11.0280.740.62

12、20.5060.378 吸光度0.4310.4430.3190.2680.2180.163c(Cu2+)=200M时间/min0236090120150 百分率%10.9230.6470.4450.290.07 吸光度0.4310.3980.2790.1920.1250.03c(Cu2+)=400M时间/min0236090120150 百分率%10.8870.5880.2140.0090.009 吸光度0.4340.3850.2550.0930.0040.004c(Cu2+)=800M时间/min0236090 百分率%10.8430.3290.007 吸光度0.4070.3430.1340

13、.00300.20.40.60.811.20306090120150180时间/minC/Co0.1 mmol/L Cu(II)0.2 mmol/L Cu(II)0.4 mmol/L Cu(II)0.8 mmol/L Cu(II)图 4 Cu2+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+)=100M 的标准 Cu2+贮备液的溶液 38%Cr（VI）被还原， 加 c(Cu2+)=200M 的标准 Cu2+贮备液的溶液 56%Cr（VI）被还原，加 c(Cu2+)=400M 的标准 Cu2+贮备液的溶液 79%Cr（VI）被还原，加 c(Cu2+)=80

14、0M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时间 /min020406090120150百分率% 10.9350.8230.7480.5690.4210.252吸光度0.4130.3860.3400.3090.2350.1740.104T=35时间 /min020406090100120百分率% 10.8750.7580.5740.3430.2420.104吸光度0.3850.3370.2920.2210.1320.0920.04000.511.50306090120150180时间/minc/co15度3

15、5度图 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 + 1.025535时线性方程为 y = -0.0077x + 1.0271 k1=0.0051C01=0.0548umol/(Lmin)k2=0.0077C02=0.0772umol/(Lmin) 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 时间/min0204090120150 百分率10.90.7210.3870.0720.007苹果酸 时间/min0204090120150 百分率10.6660.6220.4880.3930.316乳酸 时间/min0204090120150 百分率10.8180.780.6530.5470.478丁二酸 时