Контроль качества воды. Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ для студентов направления подготовки 08.04.01 «Строительство» проф

100. На схему параллельного - катионированния воды подается вода из примера № 5. Определите состав воды после смягчения, если соотношение расходов воды, которая проходит через Н- и Na – катионовые фильтры 1 : 2.

102.Как экспериментально определить разные виды жесткости воды? Сколько мл 0,05 н раствора трилона Б пойдет на титрование 100 мл воды из примера № 5 с индикатором: а) хромтемно-синим, бы) мурексидом?

103.Дайте определение понятию «агрессивная углекислота». Определите агрессивная по отношению к бетону вода ли, если в ней содержится HCO3- 32

мг/л, щ = 3,2 мэкв/л Са2+ = 60 мг/л, общее солесодержание 600 мг/л t=25° С. Определите рН, при котором такая вода окажется стабильной (используйте СНОП 2.04.02-84).

104. Физико-химические основы очистки воды гиперфильтрацией (обратный осмос).

105.Дать технологическую оценку изменениям в составе воды в процессе

еепредыдущей обработки (Таблица 2). Предыдущая обработка предусматривает хлорирование воды с последующим отстаиванием в ковше. Можно ли использовать обработанную воду как питьевую?

106.Превращение микроорганизмами азотсодержащих органических веществ в аэробных и анаэробных условиях.

107.Рассчитайте молярную концентрацию раствора едкой щелочи, если в 0,5 л раствора содержится 20 г NaOH?

108.Есть водные растворы глицерина С3Н5(ОН)3 и этилового спирта

С2Н5ОН, которые содержат в одном литре равные весовые количества растворенных веществ. Температура растворов одинакова. В который из этих растворов осмотическое давление больший? В сколько раз?

109.Составьте уравнение диссоциации воды и выражение для расчета константы диссоциации. При каком допущении можно получить из этого выражения ионное произведение воды Кw ?

110.Какие условия процессов образования осадков и их растворения?

71

112. В чем заключается суть окислительно-восстановительных процессов? Дайте определение следующим понятиям: окисление,

восстановление, окислитель, восстановитель, степень окисления.

113.Константа диссоциации НClO=2.7·10-8. Какой рН нужно создать в воде, чтобы степень диссоциации хлорноватистой кислоты не превышала 2%?

114.Вода имеет Щ=2,8 мэкв/л; СО2=1,0 мэкв/л. В нее ввели 80 мг/л

коагулянта FeSO4 . Определите, есть ли необходимость в обработке воды щелочью?

115.Виды жесткости воды. Определите общую, карбонатную и некарбонатную жесткость воды, содержание Са2+и Мg 2 (в мг/л), если состав воды выражается следующей диаграммой. Соответствует ли данная вода по жесткости питьевой (ГОСТ 2874-82).

116.В воде содержится Mn 0,1 мг/л. Марганец удаляется в виде MnO при

продувке воды воздухом, который содержит 5% О2. Сколько кубических метров воздуха понадобится для продувки 200м3 воды под давлением 3 атм при

температуре 25С?

117.Проверить правильность выполнения анализа воды, результаты которого приведены ниже.

Концентрация, мг/л:

72

Общая жесткостьь - 3,8 мэкв/л

Карбонатная жесткость - 1,2 мэкв/л

118.Рассчитайте нормальную концентрацию уксусной кислоты, если в 1

лраствора содержится 6 г СН3СООН.

119.Рассчитайте величину осмотического давления раствора, что содержится в литре 3,1 г анилина С6Н5NH2. Температура раствора 210С.

120.Вычислите рН: а) 0,28%-го раствора соляной кислоты; б) 0,1%-го раствора азотной кислоты; в) 1,15%-го раствора едкого натра; г) 0,7%-го раствора уксусной кислоты; д) 0,14%-го раствора аммиака.

121.Kак изменится растворимость карбоната кальция при добавлении в насыщенный раствор СаСО3 одного из следующих веществ: (NH4)2CO3 Na2CO3, HCl, NaOH NH4Cl?

122.Электродные потенциалы, их зависимость от концентрации и растворов. Гальванические элементы.

123.Растворимость СО2 при атмосферном давлении и температуре 25С

составляет 1,45 мг/л. Определите рН этой воды. Найдите концентрацию иона гидрокарбоната в воде.

124.Как влияют на бактерицидные свойства хлора и других хлорсодержащих веществ рН, температура и другие факторы?

125.Определите, сколько коагулянта Al2(SO4)3 введено в воду, если ее

щелочность в процессе коагуляции снизилась с 3 до 2,5 мг-экв/л. Сколько технического сульфата алюминия нужно прибавить в воду, если содержание активного продукта в нем составляет 40%?

126.Найдите: 1)остаточную концентрацию Mg в смягченной воде при рН= 10,4; ионной силе I=0,01, t=25 0 C; 2)остаточную концентрацию Са в смягченной воде при рН=9,2; ионной силе I=0,05, t=30 0 C, Щ=2,5 мг-экв/л .

127.Речная вода, используемая для питьевого водоснабжения, содержит

1,7 мг/л фтора. Производительность водопровода 40000 м/сут. Определите годовую затрату кремне-фтористого натрия для фторировании воды.

73

128.Рассчитайте титр раствора двууглекислого натрия, если в 4 л

раствора содержится 6,3 г Na2CO3.

129.Раствор содержит 2,1 г едкого калия в 250 г воды и замерзает при температуре ‒0,519 0 С. Найдите изотонический коэффициент для этого раствора.

130.Растворы содержат, мг/л: а) HCl‒100; б) NaOH‒600; в) HNO2 ‒2500;

г) NH3NO 3 ‒ 2000. Вычислите рН растворов, учитывая их ионную силу.

131. рН-метр показал, что в питьевой воде рН=7. Солесодержание воды

500 мг/л. В каком соотношении находятся в этой воде свободная углекислота и ион гидрокарбоната?

132. Реакцию гидролиза иона алюминия представляет в виде следующих стадий:

Al3++ H2O=Al(OH) 2+ + H+

Al(OH)2+ +H2O=Al(OH)2+H+

Как сместить равновесие реакций гидролиза вправо и получить Al(OH)3 ?

133.Рассчитайте потенциал водородного электрода, погруженного в чистую воду.

134.Рассчитайте потенциал стеклянного электрода, погруженного в раствор, содержащий 0,01 моль/л NH3, если Е 0ст =0,2510 В.

135.Вычислите потенциал медного электрода в растворе, 0,01М растворе хлорида меди, который содержит 0,02 М сульфата меди. Какая ошибка будет внесена в расчет, если не учитывать коэффициент активности ионов меди?

136.Щелочность воды составляет 15 мэкв/л, рН=6,0. Определите, какое количество СО2 необходимо удалить из воды аэрацией, чтобы получить воду с рН =7,0?

137.Определить затрату раствора сернокислого алюминия и известкового молока для станции производительностью 25000 м3/сут при обработке воды с Щ=1,2 мэкв/л, мутью 240 мг/л и цветностью 110 градусов.

138. Определить, будет ли стабильной вода после ее обработки

сульфатом алюминия дозой 20 мг/л, если щелочность воды 2 мкв/л, содержание

74

свободной углекислоты 4 мг/л t=10 0 С, общее солесодержание 750 мг/л, а

концентрация кальция 80 мг/л.

139.Остаточная жесткость воды после ее умягчения содово-известковым способом 0,5 мэкв/л. Сколько грамм Na3PO4 нужно прибавить до 100 л этой воды, чтобы снизить ее жесткость до 0,1 мэкв/л?

140.К 50 мл 0,15М раствора карбоната натрия прибавлено 25 мл 0,3М

раствора соляной кислоты. Вычислите рН раствора.

141.Раствор содержит 6 г мочевины в 50 г воды, замерзает при –3,72 0 С.

Определите молекулярную массу мочевины.

142. Чему будет равен рН, если: а) 0,01 М раствор аммиака разбавить в

10 раз; б) 0,2 М раствор серной кислоты разбавить в 200 раз?

143.Вычислите концентрацию ионов водорода и гидроксид-ионов в растворах с рН: а) 9,48; б)2,22; в) 5,86; г)0,3; д)11,75.

144.Найдите рабочую обменную емкость катионитового фильтра объемом 100 л, если катионируют 4000 л воды с общей жесткостью 7,2 мэкв/л

до проскока солей жесткости.

145.Для нейтрализации 30 мл 0,1н раствора щелочи нужно 12 мл раствора кислоты. Определите нормальность кислоты.

146.Определите активность гидроксильных ионов в 0,2 н растворе едкого натра, если кажущаяся степень диссоциации NaOH равна 90%.

147.Какие растворы относятся к буферным? В чем заключается суть буферного действия? Какие системы обусловливают буферные свойства естественных вод?

148.Какие воды называются стабильными?

149.При 420 С давление водяного пара 61,5 мм рт.ст. Насколько снизится давление пара пи указанной температуре, если в 450 г воды растворить 36 г глюкозы С6Н12О6?

150.Сколько нужно гипохлорида кальция для обеззараживания 100 т

воды с хлорпоглощаемостью 4,5 мг/л (содержание остаточного хлора 0,5 мг/л)

75

О ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ [5]

Конечный результат любого анализа выражается числом, поэтому умение и знание правил обращения с цифровым материалом имеют такое же значение,

как и умение правильно выполнять аналитические операции.

Важно, чтобы измерения и сделанные на их основе вычисления отражали не только абсолютное значение определяемой величины, но и точность её определения.

Следует помнить, что никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно. Измеряя с помощью какого-либо инструмента некоторую величину, мы, как правило, не можем сделать ошибку меньшей, чем та, которая обусловлена погрешностью измерительного устройства. В задачу измерения входит нахождение не только самой величины, но и оценка допущенной погрешности. Результат измерения должен выражаться значащими цифрами.

Число, которое получается в результате измерений, должно содержать столько цифр, чтобы последняя цифра была первой сомнительной (т.е. ей может быть присуща некоторая ошибка).

В анализе чаще всего выполняют измерения массы и объёма реактивов.

Точность этих измерений ограничена точностью измерительных приборов. Так,

например, точность взвешивания на технических весах 0,01г, а на аналитических - 0,0001г.

31,52г ± 0,01г абсолютная ошибка,

0,3152г ± 0,0001г абсолютная ошибка.

В приведенных примерах по 4 значащих цифры. При определении количества значащих цифр нужно помнить, что нули, следующие в конце числа, после десятичной запятой рассматриваются как значащие цифры.

0,660 - 3 значащие цифры Нули, следующие за запятой до числа, не являются значащими цифрами

76

0,0660 - 3 значащие цифры Количество значащих цифр в результате измерения определяет

относительную ошибку измерения.

31,52г ± 0,01 - относительная ошибка:

0,01

31,52 ∙ 100 = 0,03%

0,3152г ± 0,0001 - относительная ошибка:

0,0001

0,3152 ∙ 100 = 0,03%

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ СО ЗНАЧАЩИМИ ЦИФРАМИ

Теория ошибок приводит к следующим важным выводам для расчетов в

количественном анализе:

−точность вычислений должна согласовываться с точностью измерений;

−никакие арифметические действия с результатами измерений не могут увеличивать точности конечного результата, точность вычисленного результата не может быть большей, чем точность наименее надежного числа в цепи измерений;

−при умножении и делении в конечном числе следует сохранять не больше значащих цифр, чем их имеется в наименее достоверном числе (с

наименьшим количеством цифр):

36,5 ∙ 0,102 ∙ 5,30 = 19,4249 = 19,4 − при сложении и вычитании следует сохранять в окончательном

результате не больше знаков после запятой, чем их имеется в числе с меньшим числом знаков после запятой; следует отметить, что при вычитании близких по величине чисел возможна потеря точности.

Например: 1,2345 – 1,2304 = 0,0041. Поэтому нельзя взвешивать маленькие навески в тяжелой посуде.

77

−при возведении в степень и извлечении корня у полученного числа оставляется столько цифр, сколько их имеется в основании 1,232 = 1,51.

−при логарифмировании в мантиссе сохраняется столько значащих цифр,

сколько их было в исходном числе:

0,051 (2 значащие цифры)

lg 0,051 = - 1,3 (2 значащие цифры)

ПРИМЕР ВЫЧИСЛЕНИЯ ТИТРА [6]

Измерение объема можно выполнить с различной точностью: мензурки и измерительные цилиндры дают относительно грубые величины объёмов.

Мерные колбы – ошибка измерения объёма не превышает 0,12%, это означает, что м.к. на 100 мл ± 0,1 мл = 100,0 мл;

на 1000 мл ± 1 мл = 1000 мл.

Бюретки имеют точность ± 0,05 мл или 0,1 мл Вычисление титра (Т): навеска взята на аналитических весах 2,3588г и

растворена в м.к. на 500,0 мл

Т = ,, = 0,0047176 надо округлить до 0,004718.

Таблица 4 - Формулы для вычисления абсолютной и относительной погрешности вычисления

78

Сохранение большого числа значащих цифр характеризует не высокую точность, а недостаточное представление исполнителя о точности результата.

Рассчитаем ошибку при вычислении титра:

Т = 0,004718 ± 0,000005(г/мл)

79

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аксенов, В. И. Химия воды: Аналитическое обеспечение лабораторного практикума: учебное пособие / В. И Аксенов, Л. И. Ушакова, И.

И. Ничкова; М – во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун – т.

–Екатеринбург: Изд – во Урал. Ун – та, 2014 – 140 с.; ил. - ISBN 978 – 5 – 7996

–1236 – 8.1.

2.Структура жидкой воды. Новый подход. // Вода: химия и экология

–2011, № 5. – С.52-60.

3.Карюхина, Т. А. Контроль качества воды / Т.А. Карюхина, И.Н. Чурбанова – М: Стройиздат, 1986.- 160 с.

5.Мишуков, Б. Г. Глубокая очистка городских сточных вод [Электронный ресурс]: учебное пособие / Мишуков Б.Г., Соловьева В.А. – Электрон. Текстовые данные – СПб.: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСБ, 2014. 180 с.- Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/30006. - ЭБС «IPRbooks».

6.Малинина, З. З. Конспект лекций по дисциплине: «Контроль качества воды» для студентов направления подготовки 08.04.01 «Строительство» (профиль ВВм). Макеевка: ГОУ ВПО ДонНАСА, 2017, 46с.

80