Цель: Определение кислотности, щёлочности, содержание свободного хлора, ионов SO42-, ионов Fe3+.
П осуда и реактивы: индикаторы: фенолфталеин, метилоранж или заменяющие их Гидроксид натрия, раствор с концентрацией 0,1 моль-экв./дм3, соляная или серная кислота, 0,1 моль-экв./дм3, BaCl2, KNCS, AqNO3, пробирки, бюретки, конические колбы для титрования
Задание: выполните опыты, оформите отчёт.
Правила техники безопасности:
1. Правила работы с реактивами.
2. Правила работы с химической посудой.
3. Правила работы с нагревательными приборами.
Методические указания к выполнению лабораторной работы:
Кислотностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными основаниями. К таким веществам относят: 1) сильные кислоты, полностью диссоциирующие в разбавленных растворах с образованием ионов водорода (соляная кислота, азотная кислота и т.п.); 2) слабые кислоты (уксусная кислота, сернистая кислота, угольная кислота, сероводород и т.п.); 3) катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований и т.п.). Соединения, содержащие эти катионы, гидролизуются с образованием ионов водорода. В конце титрования веществ второй группы гидроксидом натрия раствор должен содержать соответствующие этим слабым кислотам отрицательно заряженные ионы. Слабощелочная реакция создается также и при полном превращении некоторых катионов, входящих в состав третьей группы, в слабые основания. Расход гидроксида натрия или калия для нейтрализации таких веществ отражает общую кислотность воды. Для определения общей кислотности воды применяют индикаторы, цвет которых изменяется в слабощелочной среде, например, фенолфталеин, окраска появляется при рН=8,4. Можно проводить и потенциометрическое титрование. В природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания углекислоты. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и слабые органические кислоты. В этих случаях рН воды не бывает ниже 4,5. В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или солей за счет сброса промышленных сточных вод, в таких случаях рН может быть ниже 4,5. Вода водоемов, в которые попадают шахтные и рудничные воды, в результате гидролиза солей тяжелых металлов, может иметь рН
Кислотность определяется титрованием воды гидроксидом натрия в присутствии индикаторов. Кислотность определяется, если рН воды меньше 8,3, в противном случае ее кислотность равна нулю. Определение щелочности полезно при дозировании химических веществ, необходимых для обработки вод в целях водоснабжения, а также при реагентной очистке некоторых сточных вод. Определение щелочности важно при установлении пригодности воды для ирригации. Если щелочность по фенолфталеину равна нулю, то общая щелочность определяется присутствием в воде только гидрокарбонат-ионов. Поскольку для подавляющего большинства природных вод гидрокарбонатионы связаны только с катионами кальция и магния, то в случае щелочно- - 70 сти по фенолфталеину, равной нулю, можно считать, что общая щелочность воды равна ее карбонатной жесткости. Щелочность определяют при рН воды больше 4,5. Щелочность устанавливают титрованием воды раствором сильной кислоты в присутствии подходящих индикаторов.
| Ход определения Опыт 1. Определение общей кислотности. Предварительно ориентировочно устанавливают рН воды. Кислотность определяют, если рН меньше 8,3. Если вода мутная, ее фильтруют, а если окрашенная – разбавляют дистиллированной водой. К 50 –100 см3 анализируемой воды прибавляют 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором едкого натра на белом фоне до появления неисчезающего малинового (при использовании фенолфталеина) окрашивания. Опыт 2. Определение свободной кислотности. К другой пробе анализируемой воды (50 – 100 см3) прибавляют 5 – 6 капель метилоранжа (или одного из заменяющих его индикаторов). При наличии в воде сильных кислот появляется розовая окраска. В этом случае пробу титруют раствором гидроксида натрия до изменения окраски индикатора по сравнению с раствором сравнения. Для приготовления раствора сравнения отбирают такой же объем воды и добавляют столько же капель индикатора. Расчет. Содержание кислот (Х) в ммоль-экв./дм 3 вычисляют по формуле: Х= (VТ * НТ) / Vпробы * 1000 где VТ – объем титранта, см3; НТ – концентрация титранта, моль-экв./дм3; Vпробы – объем пробы, см3; 1000 – коэффициент для перехода от моль-экв. к ммоль-экв. Опыт 3. Определение свободной щелочности.В коническую колбу помещают 100мл анализируемой воды, приливают 5 капель фенолфталеина. Если появляется малиновая или розовая окраска, то содержимое колбы титруют на белом фоне соляной или серной кислотой до исчезновения окраски. Израсходованное на титрование количество кислоты соответствует щелочности воды по фенолфталеину. Опыт 4. Определение общей щелочности. В коническую колбу помещают 100 см3 анализируемой воды, приливают 5 – 6 капель раствора метилоранжа. В другую коническую колбу наливают такой же объем анализируемой воды и столько же индикатора, сколько было введено в первый раствор. Ставят обе колбы на белую бумагу и титруют жидкость в первой колбе кислотой до тех пор, пока цвет ее не станет отличаться от цвета жидкости во второй колбе. Расчет. Содержание оснований (Х) в ммоль-экв./дм 3 вычисляют по формуле: Х= (VТ * НТ) / Vпробы * 1000 где VТ – объем титранта, см3; НТ – концентрация титранта, моль-экв./дм3; Vпробы – объем пробы, см3; 1000 – коэффициент для перевода от моль-экв. к ммоль-экв. Опыт 5. Обнаружение ионов SO42-.К 3 мл анализируемой воды добавьте 2-3 капли 5 % раствора соляной кислоты, нагрейте до кипения и прибавьте 0,5 мл хлорида бария. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Опыт 6. Обнаружение ионов Cl-.К 3 мл анализируемой воды прилейте по каплям раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Опыт 7. Обнаружение ионов Fe3+.К 0,5 мл анализируемой воды прилейте 1мл раствора роданида (тиоцианата) калия (KNCS). Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Опыт 8. Определение pH водыВ стеклянный бюкс налить исследуемую воду, погрузить в воду полоску универсальной индикаторной бумаги и быстро сравнить полученный цвет бумаги со стандартной шкалой универсального индикатора. Задание Используя методические рекомендации определить основные физико-химические показатели качества исследуемой воды. Произвести расчёты. Сделать вывод по качеству воды. | |||||||||
| Лист | |||||||||
| изм | Лист | № докум | Подп. | Дата | |||||
| Лист | |||||||||
| изм | Лист | № докум | Подп. | Дата | |||||
| Контрольные вопросы: 1. В чем состоит принцип определения прозрачности воды в лабораторных условиях? 2. Какими терминами можно характеризовать мутность воды? 3. Каков принцип определения цветности воды в лаборатории? 4. Какими терминами можно характеризовать запах воды? 5. Как определить вкус воды? 6. Как определить в лаборатории плотность воды? | |||||||||
| Лист | |||||||||
| изм | Лист | № докум | Подп. | Дата | |||||