实验五树脂总交换容量和工作交换容量的测定实验（验证）

实验五树脂总交换容量和工作交换容量的测定实验(验证) 一、实验目的
1．加深对强酸性阳离子交换树脂交换容量的理解；
2．掌握测定离子交换树脂交换容量的方法。

验证性实验，实验时数可安排为0.2周。

二、实验设备与仪器
实验仪器：万分之一精度天平、烘箱、pH计等。

实验器材：有机玻璃柱、干燥器、250 mL三角烧瓶（2个）、10 mL移液管（2支）、碱式滴定管等。

化学药品：强酸性离子交换树脂、去离子水、硫酸、盐酸、氢氧化钠、酚酞指示剂等。

三、实验前准备工作
1．复习实验指导书内容五，熟悉本实验的原理与内容。

2．熟悉实验中所用到的各种仪器和装置的使用方法。

3．配置如下溶液：1 mol/L硫酸、1 mol/L盐酸、1 mol/L氢氧化钠、0.5 mol/L氯化钠、0.1 mol/L氢氧化钠、1%酚酞指示剂。

4．对强酸性阳离子交换树脂进行预处理。

取树脂约l0 g以1mol/L硫酸(或1mol/L盐酸)及1mol/L氢氧化钠轮流浸泡，即按酸一碱一酸一碱一酸顺序浸泡5次，每次2 h，浸泡液体积约为树脂体积的2-3倍。

在酸碱互换时应用200 mL去离子水进行洗涤。

5次浸泡结束后用无离子水洗涤至溶液呈中性。

四、实验注意事项
1．强酸性阳离子交换树脂需经过预处理，即经过酸、碱轮流浸泡，以去除树脂表面的可溶性杂质。

2．学生应在教师指导下按照仪器说明书操作方法才能使用实验仪器。

3．学生应在教师指导下按照要求配制酸碱溶液。

五、实验原理
交换容量是交换树脂最重要的性能，它定量地表示树脂交换能力的大小。

树脂交换容量在理论上可以从树脂单元结构式粗略地计算出来。

以强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂为例。

单元结构式中共有8个C原子、8个H原子、3个O原子、一个S原子，其分子量等于8×1 2.011+8×1.008+3×15.9994+1×32.06=184.2，只有强酸基团-SO3H中的H遇水电离形成
H +离子可以交换，即每184.2 g 干树脂只有1 g 可交换离子。

所以，每克干树脂具有可交换离子1/184.2=0.00543 mol=5.43 mmol 。

扣去交联剂所占分量(按8%重量计)，则强酸干树脂交换容量应为5.43×92/100=4.99 mmol/g 。

此值与实际测定值差别不大。

0.01×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂交换容量规定为≥4.2 mmo1/g(干树脂)。

测定阳离子交换树脂容量常采用碱滴定法，用酚酞作指示剂，按式5.1计算交换容量： %N V E W ∙=⨯固体含量（）
mmol/g (干树脂) （式5.1） 式中，N ——NaOH 标准溶液的摩尔浓度；
V ——NaOH 标准溶液的用量(mL)；
W ——样品湿树脂重(g)。

六、实验内容
1．测定强酸性阳离子交换树脂固体含量
2．测定强酸性离子交换树脂的交换容量。

七、实验方法与步骤
1．测定强酸性阳离子交换树脂固体含量(%)
称取双份1.0000 g 的经过预处理后的树脂样品，将其中一份放入105℃烘箱中约2h ，烘干至恒重后放人入干燥器中冷却至室温，称重，记录干燥后的树脂重，结果填入表5-1，固体含量按式5.2进行计算。

固体含量=干燥后的树脂重/样品重 （式5.2）
2．强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定
将一份1.0000 g 的样品置于250 mL 三角烧瓶中，投加0.5 mol/L NaCl 溶液100 mL ，摇动5 min ，放置2h 后加入1%酚酞指示剂3滴，用标准0.1000 mol/L NaOH 溶液进行滴定，至呈微红色15s 不退，即为终点。

记录NaOH 标准溶液的浓度及用量，填入表5-1
八、实验数据整理
根据实验数据，计算树脂固体含量及树脂交换容量。

表5-1 强酸性阳离子交换树脂交换容量测定记录表
九、思考题
1．测定强酸性阳离子交换树脂的交换容量为何用强碱液NaOH滴定?
2．写出本实验有关化学反应方程式。