Методические указания для выполнения лабораторной работы "Определение жесткости воды"

Лабораторная работа № 2.

«Определение жесткости воды»

Тема: «Вода и её экологическое значение»

Цель работы: с помощью метода комплексонометрии определить жесткость воды в различных природных водоемах.

Задачи: 1) образовательная: с помощью объемного метода анализа определить катионы кальция и магния в воде.

2) развивающая: развивать в процессе формирования понятий диалектического подхода и специфических способов познания;

3) воспитательная: формирование химической картины природы, необходимых норм отношения к окружающей действительности.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Жесткость — один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод.

Жесткой называют воду с повышенным содержанием ионов Са²⁺ и Mg²⁺ . Сумма концентрации ионов Са²⁺ и Mg²⁺ . является количественной мерой жесткости воды:

Ж = С_Са2+ + С_Mg2+

Измеряют жесткость числом миллимолей ионов жесткости (Ca²⁺ и Mg²⁺ в 1 кг воды (ммоль/кг). В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм3 или ммоль/л. Различают жесткость воды общую Жо, карбонатную Жк и некарбонатную Жнк.

Комплексонометрическое определение общей жесткости воды производится с помощью реактива, который имеет целый ряд названий: трилон Б, комплексон III, хелатон 3 и др. По химической номенклатуре – это динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА)

(HOОCH₂)₂N – CH₂ – CH₂ – N(CH₂COONa)₂·H2O

Трилон Б образует очень устойчивые комплексы с большинством катионов: Ca²⁺; Mg²⁺; Co²⁺; Cu²⁺; Ni²⁺; Zn²⁺; Fe²⁺ и др. При рН=10 трилон Б связывает катионы кальция и магния. В качестве индикатора применяется хромоген черный, который в присутствии этих ионов образует комплексы [Ca Ind]- и [Mg Ind]- вино-красного цвета. В результате титрования раствора, содержащего кальций, магний и индикатор, раствором комплексона III, ионы жесткости связываются в более прочный комплекс с комплексоном и в точке эквивалентности анионы индикатора освобождаются и придают раствору синюю окраску.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Отберите мерным цилиндром 100 мл воды и перенесите ее в коническую колбу. Добавьте к исследуемой воде 5 мл аммонийной буферной смеси и несколько кристаллов хромогена до получения вино-красного раствора.

Приготовленную пробу оттитруйте 0,05н раствором трилона Б до перехода вино-красной окраски индикатора в синюю.

Результат титрования запишите.

Повторите титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадут (∆V

где V— объем раствора трилона Б; N - молярная концентрация эквивалентов раствора трилона Б , 10 - коэффициент перевода моль/л в ммоль/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОЙ И НЕКАРБОНАТНОЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Отберите мерным цилиндром 100 мл воды и перенесите ее в коническую колбу. Добавьте к исследуемой воде несколько капель метилового оранжевого, чтобы окраска раствора в колбе по интенсивности была близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «до титрования».

Приготовленную пробу оттитруйте раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую (но не розовую, см. контрольные растворы.) Результат титрования запишите.

Повторите титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадут (∆V

где V1— объем анализируемой воды, мл; V2 - объем раствора НСl, с - молярная концентрация эквивалентов раствора НС1, моль/л; 1000 - коэффициент перевода моль/л в ммоль/л.

Некарбонатную жесткость воды ЖНК находят по разности

Ж_НК = Ж_О - Ж_К.

Результаты опыта сведите в таблицу:

Контрольные задания:

1. На чем основан метод комплексометрии?

2. Какой технологический показатель качества воды называют жесткостью?

3. Какие катионы называют ионами жесткости?

4. Как рассчитать карбонатную жесткость воды?

Основная литература

1. Коровин, Н.В. Лабораторные работы по химии / Н.В.Коровин, Э.М. Мингулина, Н.Г. Рыжова; Под ред. Н.В Коровина. – М.: Высшая школа, 2001. – 256 с.

Дополнительная литература

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия : учеб. / Н.С.Ахметов. – М.: Высшая школа. 1998. – 448 с.

2. Гельфман, М.И. Химия : учеб. / М.И.Гельфман, В.П.Юстратов. – СПб.: Издательство «Лань», 2008. – 480 с.

3. Горшков, В.И. Основы физической химии : учеб. / В.И.Горшков, И.А.Кузнецов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 407 с.

4. Гуров, А.А. Химия: учеб. / Гуров А.А. М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2008. -784с.

5. Попков, В.А. Общая химия: учеб. / В.А. Попков, С.А. Пузаков. – М.: ГЭОТАР-Медиа. 2007. – 420 с.

6. Пожидаев, Е.Д. Химия : учеб. пособие. / Е.Д.Пожидаев. М. : ООО «Группа ИДТ», 2008. – 392 с.