8 Определение кислотности воды

Кислотностью называется содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными щелочами (NaOH, KOH). Объем 0,1 н раствора щелочи, израсходованный на титрование таких веществ, соответствует общей кислотности воды, p.

В природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободной растворенной углекислоты:

СО₂ + Н₂О  Н₂СО₃  Н⁺ + НСО₃^–  2 Н⁺ + СО₃^2–

Часть кислотности обусловлена присутствием гуминовых и других слабых органических кислот, растворенных в воде, называется естественной кислотностью воды. рН такой воды обычно не бывает ниже 4,5.

Промышленные сточные воды могут содержать сильные кислоты или соли сильных кислот и слабых оснований (чаще всего железа и алюминия), подвергающихся гидролизу, в результате которого кислотность увеличивается. рН воды в этих случаях меньше 4,5.

Та часть кислотности, при которой снижается рН воды до 4,5 и ниже, называется свободной кислотностью воды, m.

Кислотность воды определяется титрованием раствором сильного основания, количество 0,1 н раствора сильного основания, при израсходовании которого рН раствора достигает значения 4,5 соответствует свободной кислотности - m, а при израсходовании которой рН раствора достигает значения 8,3 - соответствует общей кислотности - p. Если рН > 8,3, то кислотность воды равна 0.

Сырье и реактивы. Раствор фенолфталеина, раствор метилового оранжевого, 0,1 н раствор едкого натра.

Посуда и приборы. Бюретки, колбы.

Ход работы

Предварительно определяют свободную кислоту по метиловому оранжевому (кислая реакция) или измеряют рН (рН < 4,5). Если предварительное определение показало наличие свободной кислоты, то проводят количественное определение свободной и общей кислотности.

Определение свободной кислотности (m). К 100 мл исследуемой воды добавляют 2 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 н NaOH до появления желтой окраски (рН = 4,5).

Определение общей кислотности (p). К 100 мл исследуемой воды прибавляют 3 капли раствора фенолфталеина и титруют до появления розовой окраски 0,1 н NaOH (до рН = 8,3).

Обработка результатов

Расчет: m = V₁ N  1000 / V; p = V₂  N1000 / V, где V₁ - объем 0,1 н (0,01) раствора щелочи по метиловому оранжевому, мл; V₂ - объем 0,1 н (0,01) раствора щелочи по фенолфталеину, мл; V - объем исследуемой воды, взятой для титрования, мл.

По результатам проделанной работы делают краткие выводы и заключение.

9 Определение растворенного в воде кислорода

Содержание кислорода в воде имеет большое значение при оценке качества поверхностных вод, некоторых сточных вод, при оценке и контроле работы станций биологической очистки и др. Содержание кислорода в воде колеблется от 6 до 10 мг/л, редко превышая 15 мг/л. Определение растворенного в воде кислорода проводится по йодометрическому методу Винклера, который основан на способности гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде в соединения высшей степени окисления, количественно связывая растворенный в воде кислород. Процесс связывания кислорода выражается уравнениями

4 MnCl₂ + 8 NaOH = 8 NaCl + 4 Mn(OH)₂;

2 Mn(OH)₂ + O₂ = 2 H₂MnO₃;

2 H₂MnO₃ + 2 Mn(OH)₂ = 2 Mn₂O₃ + 4 H₂O.

Режим растворенного кислорода сильно влияет на жизнь водного объекта. Минимальная концентрация растворенного кислорода, необходимая для нормального развития рыбы, составляет около 5 мг/л. Понижение ее до 2 мг/л вызывает их массовую гибель. Неблагоприятно и пресыщение воды кислородом. ПДК кислорода - не менее 4 мг/л.

Сырье и реактивы. Реактив Винклера: Растворяют 210г хлористого марганца MnCl₂ в дистиллированной воде и доводят объем до 500 мл. Если раствор мутный, его следует профильтровать. Можно использовать и MnSO_{4 } 4 H₂O в количестве 200г. Щелочной раствор йодистого калия KI + NaOH готовят так: 75г KI растворяют в 50 мл дистиллированной воды, а затем смешивают с раствором, состоящим из 250г NaOH и 150-200мл дистиллированной воды, после чего общий объем доводится водой до 500 мл. При отсутствии NaOH можно применять KOH (350г), а вместо KI можно применять NaI (68г); серная кислота (1:1) или концентрированная фосфорная кислота (85 %); 0,2 % раствор крахмала (свежеприготовленный); тиосульфат натрия, Na₂S₂O₃5 H₂O, 0,01н (или 0,002н); K₂Cr₂O₇, 0,01н.

Посуда и приборы. Бюретки, колбы.

Ход работы

В пикнометры с помощью сифона наливают исследуемую воду. Не закрывая пикнометр пробкой, прибавляют реактивы Винклера - по 1 мл каждого. Пипетку с реактивом опускают на одну треть склянки. Сначала добавляют щелочной раствор иодида калия, затем хлорида марганца. Закрывают пробкой так, чтобы не было пузырьков воздуха, и перемешивают. Пробу ставят в темное место на 1-2 часа или на сутки. После отстаивания открывают пробку и прибавляют 1 мл концентрированной фосфорной или разбавленной (1:1) серной кислоты. Закрывают пробкой. Перемешивают до растворения осадка и титруют тиосульфатом натрия (0,01 н.) до бледно желтого цвета. Прибавляют 0,5 мл крахмала и тируют до полного обесцвечивания. Обмывают оттитрованным раствором стенки склянки и дотитровывают.

Обработка результатов

Рассчитывают по формуле

Х = nF0,081000/V–v, где n- объем тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, мл; F- поправка; V - объем склянки; v - объем прибавленных реактивов Винклера.

Определение поправки: к 1 мл 15 % KI добавляют 3 мл 25 % раствора серной кислоты и 20 мл 0,01 н. раствора бихромата калия. Ставят на три минуты в темноту, накрыв часовым стеклом. Титруют раствором тиосульфата натрия. Вычисляют поправку: F = 20/B, где В - число мл тиосульфата натрия, пошедшее на титрование.

По результатам проделанной работы делают краткие выводы и заключение.