Определение рН кислотных осадков

Выполнил:

студент гр. ИСГ-111

Нурыев С.Д

Проверил:

Забелина О.Н.

Владимир 2012

Цель работы: исследование образца кислотных осадков.

Оборудование и реактивы: бюретка на 25 мл, мерный цилиндр на 25 мл; колбы конические на 250 мл – 3 шт; химический стакан и воронка; раствор КОН; индикатор фенолфталеин.

Теоретическая часть

Кислотными называются любые осадки – дожди, туманы, снег, кислотность которых выше нормальной. К ним также относят выпадение из атмосферы сухих кислых частиц, более узко называемых кислотными отложениями.

Кислотные осадки обусловлены присутствием серной (Н₂SО₄) и азотной (НNО₃) кислот. Обычно кислотность на две трети состоит из первой и на одну треть из второй, но во многом их соотношение определяется особенностями антропогенного загрязнения атмосферы в конкретном регионе. Присутствие в этих формулах серы и азота указывает на то, что проблема связана с выбросами данных элементов в воздух.

Загрязнение атмосферы соединениями серы. Соединения серы попадают в атмосферу, как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. При отсутствии источников загрязнения диоксид серы (SO₂) встречается в атмосфере в виде ничтожных следов. Единственным крупным естественным источником диоксида серы является вулканическая деятельность. В основном SO₂ поступает в атмосферу в результате человеческой деятельности. Главная причина загрязнения им атмосферы - сжигание ископаемого топлива, которое содержит серу. В процессе горения часть серы окисляется до SO₂. Но основной вред окружающей среде наносит не диоксид серы, а продукт его окисления SО₃. Процесс окисления осуществляется под действием кислорода на пылеобразных частицах оксидов металлов в качестве катализаторов, в атмосферной влаге или под действием солнечного света. Газообразный SОз растворяется в капельках влаги с образованием серной кислоты:

SОз(газ) +Н₂0(ж) = Н₂S0₄(водн)

Загрязнение атмосферы соединениями азота. Оксиды азота образуются в атмосфере как естественным, так и антропогенным путем при горении ископаемого топлива. Загрязнение атмосферы оксидами азота в целом сравнительно невелико. Однако в районах с развитой химической промышленностью имеются локальные зоны повышенного содержания N0, N0₂ в воздухе. Основными антропогенными источниками поступления оксидов азота в атмосферу является сжигание всех видов природного топлива (12 млн.т./год), транспорт (8 млн.т./год) и промышленность (1 млн.т./год).

Монооксид азота NО образуется в малых количествах в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания при прямом взаимодействии кислорода с азотом. Одним из важных свойств NО является его способность реагировать с кислородом с образованием NО₂:

2NО (г) + О₂ = 2 N0₂

Вследствие этой реакции некоторое количество диоксида азота присутствует в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. Газообразный диоксид азота растворяется в капельках влаги с образованием азотной кислоты:

ЗN0₂ + Н₂0 = 2НN0₃ + N0

Вымывая из атмосферы Н₂S0₄ и НNО₃, осадки становятся кислотными. Их рН зависит от количества как кислот, так и воды, в которой они растворены. Сильные дожди обычно менее кислотные. У туманов рН может упасть ниже всего, поскольку здесь кислоты растворены в относительно меньшем количестве влаги. Мерой кислотности воды является концентрация ионов водорода [Н⁺], выраженная в моль/л. Молекула воды слабо диссоциирует с образованием ионов водорода Н⁺ и гидроксид- ионов ОН^-

Н₂О « Н⁺ + ОН^- .

В пробе чистой воды концентрации [Н⁺ ] и [ОН^-] равны между собой и эти величины при 25 ⁰ С составляют 10^-7 моль/л. Растворы с одинаковыми концентрациями ионов водорода и гидроксид-ионов называются нейтральными:

[Н⁺] = [ОН^-] = 10^-7 моль/л .

Обычно кислотность раствора выражают другим способом. Вместо концентрации ионов водорода указывают ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком. Эта величина называется водородный показатель и обозначается рН

рН=-lg[Н⁺].

Так как -lg 10^-7 = 7, значит, рН=7 характеризует нейтральные растворы.

В кислой среде концентрация [Н⁺] больше [ОН^-], а в щелочных, наоборот, концентрация гидроксид-ионов больше, чем ионов водорода:

[H⁺] > [OH^-] , [H⁺] > 10^-7 , pH< 7 - кислая среда

[H⁺] < [OH^-] , [H⁺] < 10^-7 , pH > 7 - щелочная среда.

Чистая дождевая вода не является нейтральной. В отсутствие любых загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (рН=5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием слабой угольной кислоты:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃ .

Таким образом, кислотными точнее называть осадки с рН 5,5 и ниже.

Ход работы

В коническую колбу мерным цилиндром отбираем 25 мл кислотных осадков определенного образца. В бюретку, закрепленную в штативе, наливаем титрант КОН и доводим его объем до нулевой отметки, предварительно заполнив носик бюретки. В каждую колбу добавляем 4–5 капель индикатора фенолфталеина и титруем раствором КОН до перехода окраски от бесцветной к слабо–розовой, не исчезающей в течение 20 сек. Повторяем опыт несколько раз, записывая значения объёма V_Н⁺ для каждого опыта, находим среднее значение этого объёма.

V₁ = 10,20 мл – промах титрования;

V₂ = 12,45 мл

V₃ = 12,35 мл

V₄ = 12,55 мл

Полученный результат подставляем в формулу, рассчитывая значение концентрации [Н⁺] :

Вычисляем значение рН по формуле:

рН = – lg С_Н⁺ = lg 0,001992 ≈ 2,70

Вывод: исследуемый раствор имеет рН = 2,7. Следовательно, этот раствор является кислотным осадком, так как рН < 5,6.