- •Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Экология»
- •Содержание
- •Введение
- •Работа № 1 Биотический круговорот веществ Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 2 Химические загрязнители и их влияние на организм человека Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 3 Определение жесткости воды Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 4 Определение перманганатной окисляемости воды Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 5 Кислотные осадки Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 6 Определение нитратов в различных растениях и их плодах Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа №7 Анализ почв теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Литература
Экспериментальная часть
Тема работы “Определение жесткости воды”.
Цель работы - проведение анализа воды на жесткость.
Опыт 1. Определение временной жесткости воды
Титрование – один из методов определения концентрации, основанный на измерении объемов растворов, вступающих в реакцию веществ.
В основе определения временной жесткости воды лежит способ титрования воды соляной кислотой в присутствии индикатора метилоранжа. Это возможно, так как вода, содержащая растворимые гидрокарбонаты кальция и магния - Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2, имеет щелочную среду (рН>7). Метилоранж в ней окрашен в желтый цвет. В кислой среде (при рН < 7) он изменяет свой цвет на красный, а в точке перехода от щелочной среды к кислой имеет оранжевый цвет. При титровании такой воды раствором HCl протекает реакция нейтрализации:
OH– + Н+ = Н2О
Выполнение опыта
С помощью мензурки отмерьте 100см3 воды и перенесите ее в коническую колбу, в которой в дальнейшем будете проводить титрование. Далее, в воду добавьте 2-3 капли индикатора – метилоранжа (обратите внимание на окраску раствора).
В бюретку налейте раствор HCl с эквивалентной концентрацией 0,1 ммоль-экв/дм3 и установите уровень кислоты на нулевом делении. После этого приступайте к титрованию.
Титрование проводите следующим образом: в колбу с водой осторожно, по каплям, приливайте раствор HCl при постоянном перемешивании. Наблюдайте за изменением окраски раствора от желтой до оранжево-розовой. При достижении заданной окраски раствора титрование прекратите и определите, какой объем раствора HCl был израсходован на титрование воды.
Аналогично проведите титрование еще в двух параллелях (каждый раз колбу после титрования тщательно ополаскивайте дистиллированной водой). Следует отметить, что при титровании эксперимент можно считать успешным, если расхождение в параллелях не превышает 0,05 см3 .
Запись результатов опыта
Экспериментальные данные представьте в виде таблицы
№ опыта |
Объем воды, (VH2О , см3) |
Объем раствора HCl, (VHCl , см3) |
Средний объем HCl (, см3 ) |
Эквивалентная концентрация раствора HCl (Сэкв ) |
|
|
|
|
|
Рассчитайте временную жесткость воды, используя соотношение:
В выводе дайте понятие временной жесткости и укажите способы ее устранения.
Опыт 2. Определение общей и постоянной жесткости воды
В основе определения общей жесткости (ЖОБЩ) воды лежит трилонометрический метод. Рабочим раствором является трилон Б – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Na2H2R) – ЭДТА.
Определение суммарного содержания ионов кальция и магния основано на способности трилона Б образовывать с этими ионами прочные комплексные соединения в щелочной среде.
Са 2+ + Na2H2R → Na2CaR + 2Н+
где R – радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты.
В качестве индикатора используется хромоген черный, который в присутствии ионов Mg2+ и Са2+ окрашивается в сиреневато-розовый цвет, при исчезновении этих ионов приобретает голубую окраску. Реакция идет при рН = 10, что достигается добавлением в пробу аммиачного буферного раствора (NH4OH + NH4Cl).
Выполнение опыта
Первоначально приготовьте раствор для титрования: в бюретку налейте раствор ЭДТА с эквивалентной концентрацией 0,02 ммоль-экв/дм3 и установите уровень этого реактива на нулевом делении.
С помощью мензурки отмерьте 50 см3исследуемой воды и перенесите ее в коническую колбу для титрования. В эту колбу добавьте 50 см3 дистиллированной воды (используйте также мензурку), тем самым общий объем воды будет доведен до 100 см3. Далее, в эту колбу прилейте 5 см3 буферного раствора (смесь NH4OH и NH4Cl), что необходимо для поддержания величины рН в интервале 9-10. После этого добавьте 2-3 капли индикатора хромогена черного (обратите внимание на окраску индикатора в растворе). Раствор хорошо перемешайте и сразу же начинайте титрование. При этом раствор ЭДТА приливайте осторожно, по каплям, при постоянном перемешивании. Наблюдайте за изменением окраски раствора от сиреневого до голубого цвета. После этого титрование прекратите и определите объем ЭДТА, израсходованного на титрование раствора. Аналогично проведите титрование еще в двух параллелях (каждый раз колбу после титрования тщательно ополаскивайте дистиллированной водой).
Запись результатов опыта
Экспериментальные данные представьте в виде таблицы:
№ опыта |
Объем воды, (VH2O , см3) |
Объем раствора ЭДТА, (VЭДТА , см3) |
Средний объем ЭДТА (, см3) |
Эквивалентная концентрация раствора ЭДТА (Сэкв) |
|
|
|
|
|
Общую жесткость воды рассчитайте по формуле:
Вычислите постоянную жесткость воды, принимая во внимание, что:
ЖПОСТ = ЖОБЩ - ЖВР
В выводе ответьте на вопрос, к какому типу жесткости относится исследованная вода и какой жесткостью – Жвр или Жпост в большей степени обусловлена Жобщ.
Вопросы для самоконтроля знаний
Наличием каких ионов обусловлена общая жесткость воды, и в каких единицах она выражается?
Дайте понятие общей, временной и постоянной жесткости воды.
Какая жесткость допустима для питьевой воды?
Как влияет жесткая вода на здоровье человека и его жизнедеятельность?
Как можно устранить временную и постоянную жесткость воды?
Какими путями происходит загрязнение питьевой воды солями магния и кальция?
Как определяют временную жесткость воды?
Как определяют общую жесткость воды?
Определите карбонатную жесткость, если на титрование 200 см3 H2O израсходовано 8 см3 раствора HCl концентрацией 0,05моль-экв/дм3.