Лабораторная работа № 5. Определение содержания в воде гидрокарбонатных ионов hco3¯ и щелочности воды

Цель работы. Научиться определять содержание в воде гидрокарбонатных ионов и щелочность воды и осуществлять первичную обработку результатов.

Реактивы и растворы.

1. 0,01 N раствор НСl (готовят из фиксаналов), можно пользоваться растворами с большой концентрацией, например 0,02 N; 0,05 .

2. 0,1 %-ный раствор метилоранжа.

Посуда.

1. Конические колбы на 250—300 мл из бесцветного стекла — по количеству проб плюс одна.

2. Капельница для раствора метилоранжа.

3. Бюретка для титрования вместимостью 25 или50 мл.

4. Мерный цилиндр или пипетка на 100 мл.

Общие сведения. Принцип определения НСО3¯ основан на титровании воды, содержащей эти анионы, раствором кислоты в присутствии индикатора метилоранжа.

Процесс протекает по схеме:

HCO₃¯ + H ⁺ H₂CO₃ H₂CO₃ → CO₂↑ + H₂O (15)

Если в воде присутствуют карбонаты (анионы СО₃²¯), то одновременно происходит реакция:

О₃²¯ + 2Н⁺ Н₂СО₃ →СО₂↑ + Н₂О (16)

Однако при титровании воды кислотой оттитровываются ионы и других слабых кислот, находящихся в воде (например, кремневой, гумусовых и др.). Поэтому, применяя этот метод, принято определять так называемую щелочность воды. В большинстве природных вод солей слабых кислот (кроме угольной) содержится незначительное количество, и практически щелочность воды обусловлена бикарбонатами и карбонатами, поэтому, определяя бикарбонаты этим методом, следует от полученной величины щелочности воды в мг/л вычесть карбонатов, также выраженное в мг/л.

Ход определения. В коническую колбу для титрования приливают определенный объем (обычно 100 мл). Добавляют 3-5 капель 0,1%-ного раствора метилоранжа и титруют раствором соляной кислоты до перехода желтого цвета в розоватый (при рН 4,47). Для того чтобы точнее зафиксировать этот момент, следует титрование проводить с эталоном. Эталон можно приготовить следующим образом: в коническую колбочку приливают 100 мл дистиллированной воды, затем 3-5 капель 0,1%-ного раствора метилоранжа и через стеклянную трубочку, погруженную в воду насыщают ее СО₂, продувая через нее воздух (со стороны рта на конец трубочки следует положить вату) до тех пор, пока цвет раствора не приобретет розоватый оттенок. До цвета эталонного раствора дотитровывают испытуемую воду. В процессе титрования следует продувать через титруемый раствор воздух, лишенный СО₂, так как углекислый газ, увеличивая кислотность среды, несколько уменьшает щелочность. Если анализ выполняли без продувания пробы воздухом, в расчетную формулу вводят коэффициент 1,04, т.е. увеличивают полученную величину щелочности на 4%.

Вычисление результатов. Щелочность воды вычисляют по формуле:

Щелочность = (АNК1,041000) / V мг/л, (17)

где А – количество мл раствора НС1, пошедшее на титрование исследуемой воды; N - нор­мальность раствора НС1; V- объем исследуемой воды, мл; К - поправочный коэффициент к нормальности раствора НС1.

Если в воде отсутствуют анионы СО₃^2– то величину щелочности можно перевес­ти в мг/л аниона НСО₃^– . Для этого величину щелочности в мг/л умножают на эквива­лентную массу НСОз^– т. е. на 61. При наличии в воде анионов СО₃^2– содержание анионов НСОз^– вычисляют по формуле:

СО₃^– = 61 (щелочность мг/л — СО₃^2– мг/л) (мг/л) (18)

В литературе по рыбоводству щелочность часто переводят в так называемую карбонатную жесткость, выражаемую в немецких градусах (°Нем). Для этого величи­ну щелочности в мг/л следует умножить на коэффициент 2,8.

Точность вычисления результатов, а) до 0,001 мг/л; б) 0,1 мг/л; в) до 0,1 ° Нем.

Порядок выполнения работы. Изучают принцип определения содержания в воде гидрокарбонатных ионов и щелочности воды в лабораторных условиях. Опреде­ляют содержание гидрокарбонатных ионов в воде и щелочность воды. Подготавли­вают отчет.

Отчет. Отчет по данной лабораторной работе состоит в устном собеседовании с преподавателем. Результаты измерений представляются по установленной форме.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое щелочность воды (см. лаб. работу № 4)?

2. Каков принцип определения содержания в воде гидрокарбонатных ионов и щелочности воды?

3. Каков порядок определения щелочности воды?

4. Как рассчитать концентрацию гидрокарбонатных ионов в воде?

5. Как рассчитать щелочность воды?

6. Как рассчитать карбонатную жесткость воды?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6