Лабораторный практикум по экологии

Учебно-методическое пособие

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Часть 1

Уфа 2008

В учебно-методическом пособии изложены лабораторные работы по экологии для студентов всех специальностей архитектурно-строительного и горно-нефтяного факультетов очной, очно-заочной и заочной форм обучения.

Составители: Горелов В.С., канд. техн. наук, доц.,

Мазитова А.К, проф., д-р хим. наук,

Сухарева И.А., канд. техн. наук, доц.

Рецензент: Буйлова Е.А., стар. препод.

© Уфимский государственный нефтяной технический университет

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 1. Качественный анализ природных вод
Лабораторная работа № 2. Определение кислотности воды
Лабораторная работа № 3. Определение общей солености воды
Лабораторная работа № 4. Определение общей жесткости воды
Лабораторная работа № 5. Определение растворенного в воде кислорода по методу Винклера

Экспериментальная часть

Опыт 1. Качественная реакция на Са²⁺.

Налейте в пробирку 2 – 3 капли раствора хлорида кальция СаС1₂ и прибавьте примерно равный объем оксалата аммония (NH₄)C₂O₄:

(NH₄)₂C₂О₄ + СаСl₂ = CaC₂О₄↓ + 2NH₄Cl

Са^2- + С₂O₄^2- = CaC₂O₄↓

Ион кальция связывается с оксалат-ионом с образованием белого осадка, растворимого в сильных минеральных кислотах (НCl, HNО₃), но не растворимого в слабых кислотах (CH₃COOH).

Опыт 2. Качественная реакция на Mg²⁺.

Налейте в пробирку 2 – 3 капли раствора сульфата магния MgSО₄ и прибавьте равный объем раствора гидроксида натрия NaOH:

MgSО₄ + 2NaOH = Mg(OH)₂↓ + Na₂SО₄

Mg²⁺ + 2ОH^- = Mg(OH)₂↓

Ион магния связывается с гидроксид-ионом с образованием белого аморфного осадка, растворимого в кислотах и в аммонийных солях (NH₄Cl, NH₄NO₃).

Опыт 3. Качественная реакция на Fe³⁺

Налейте в пробирку 2 – 3 капли роданида калия KCNS или роданида аммония NH₄CNS и прибавьте равный объем хлорида железа FeCI₃:

3KNS + FeCl₃ = Fe(CNS)₃ + 3KC1

Образующийся роданид железа (III) представляет собой растворимое в воде вещество красивого тёмно-красного цвета.

Опыт 4. Качественная реакция на Сl^-.

Налейте в пробирку 2 – 3 капли хлорида калия КС1 и прибавьте равный объем нитрата свинца (II) Pb(NО₃)₂:

2КСl + Pb(NO₃)₂ = PbCl₂↓ + 2KNО₃

2Сl^- + Pb²⁺ = PbCl₂↓

Хлорид свинца (II) получается в виде белого осадка мало растворимого в холодной воде, но при повышении температуры его растворимость в воде

сильно возрастает.

Опыт 5. Качественная реакция на Рb²⁺.

Напейте в пробирки 2 – 3 капли нитрата свинца (II) и прибавьте равный объем иодида калия KI:

Pb(NО₃)₂ + 2KI = РbI₂↓ + 2KNО₃

Рb²⁺ + 2I^- = PbI₂↓

Иодид свинца (II) выпадает в виде жёлтого осадка, практически не растворимого в холодной воде, но хорошо растворимого в горячей. При охлаждении полученного раствора РbI₂ выпадает в виде золотисто-жёлтых кристаллов.

Опыт 6. Качественная реакция на СО₂.

Углекислый газ СО₂, необходимый для реакции поручают взаимодействием карбоната кальция СаСО₃ с соляной кислотой НС1:

СаСО₃ + 2НС1 = СаС1₂ + Н₂О + СО₂

Полученный углекислый газ пропускают через раствор гидроксида кальция Са(ОН)₂:

Са(ОН)₂ + СО₂ = CaCО₃↓ + Н₂О

Полученный осадок растворяется при дальнейшем пропускании углекислого газа:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Ca(HCО₃)₂

Опыт 7. Решить задачу на наличие катионов и анионов, выданную преподавателем.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Действие индикаторов на различные среды.

Возьмите девять пробирок и в каждую из них налейте 2 – 3 мл дистиллированной воды. В первые три пробирки налейте 1 – 2 капли серной или соляной кислоты. Затем в одну пробирку добавьте 1 – 2 капли индикатора метилового оранжевого, во вторую – фенолфталеина и в третью – универсальную индикаторную бумагу. Занесите результаты наблюдений в таблицу 1.

Таблица 1 – Изменение окраски индикаторов в различных средах

Название индикатора	Цвет индикатора в различных средах
В кислой (рН < 7)	В нейтральной (рН = 7)	В щелочной (рН > 7)
Метиловый оранжевый
Фенолфталеин
Универсальная индикаторная бумага

В следующие три пробирки налейте 1 – 2 капли раствора щелочи и проведите эксперимент с теми же тремя индикаторами Полученные результаты занести в таблицу. Проведите аналогичные операции с оставшимися тремя пробирками с водой и теми же индикаторами и занесите результаты наблюдений в таблицу.

Опыт 2. Определение кислотности.

В коническую колбу налейте при помощи мерного цилиндра или пипетки 20 мл исследуемой воды и прибавьте 2 – 3 капли индикатора фенолфталеина. Налейте в бюретку раствор гидроксида натрия известной концентрации, освободите носик бюретки от воздуха и установите уровень раствора на нуле. Титруйте исследуемую воду до малиновой окраски и результат титрования запишите в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты эксперимента

Номер опыта	Взято воды, V(H2O), мл	Пошло на титрование, V(NaOH) ,мл	СН (NaOH), моль/л

Повторите опыт и занесите результаты в таблицу.

Рассчитайте средний объем раствора NaOH, пошедший на титрование.

Рассчитайте кислотность по следующей формуле:

X = V(NaOH) · C_H(NaOH) 1000 / V(H₂O),

где -X – кислотность воды, мг-экв/л.

Опыт 3. Решить задачу на определение pH, выданную преподавателем.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение некарбонатной солёности.

Пробу воды объёмом 100 мл отфильтруемте от взвешенных веществ и

пропустите через колонку с катионитом. Отмерьте пипеткой 20 мл полученной умягченной воды и перенесите в коническую колбу. В эту же колбу прибавьте 2 – 3 капли индикатора метилового оранжевого и оттитруйте 0,1 н раствором гидроксида натрия до изменения окраски раствора от красной до оранжевой. Определите по шкале бюретки объем раствора гидроксида натрия (V), израсходованный на титрование, и рассчитайте некарбонатную соленость по формуле:

S = V(NaOH) · C_H(NaOH) · 1000 / 20,

где S – некарбонатная соленость, мг-экв/л;

V(NaOH) – объем 0,1 н раствора NaOH, израсходованный на титрование, мл;

С_Н(NaOH) – молярная концентрация эквивалента раствора NaOH, моль/л;

20 – объем взятой исследуемой воды.

Опыт 2. Определение свободной щёлочности.

В коническую колбу налейте пипеткой 20 мл воды, прибавьте 2 – 3 капли индикатора метилового оранжевого и оттитруйте 0,1 н раствором соляной кислоты до изменения окраски раствора от желтой до розовой. Рассчитать щёлочность по формуле:

m = V(HCl) · C_H(HCl) · 1000 / 20,

где m – свободная щелочность, мг-экв/л;

V(HCl) – объем 0,1 н раствора НСl, израсходованный на титрование, мл;

С_Н(HCl) – молярная концентрация эквивалента раствора НСl, моль/л;

20 - объем взятой исследуемой воды.

Рассчитайте общую солёность воды как сумму некарбонатной солености и щелочности и сделайте вывод, исходя из содержания солей, к какому типу вод относится исследуемая вода.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение общей жёсткости воды.

В коническую колбу налейте измерительным цилиндром или пипеткой необходимый объем исследуемой воды, прибавьте микрошпателем индикатор хромоген черный, добавьте 5 мл буферной смеси (NH₄OH + NH₄Cl). Бюретку заполните раствором трилона Б известной концентрации и оттитруйте исследуемые пробы до перехода окраски из винно-красной в синий. Общую жесткость воды (Ж) рассчитайте по формуле:

Ж = V(Трилона Б) · C_Н(Трилона Б) · 1000 / V(Н₂О),

где Ж – общая жёсткость воды, мг-экв/л;

C_Н(Трилона Б) – молярная концентрация эквивалента раствора трилона Б, моль/л;

V(Трилона Б) – объем трилона Б, пошедший на титрование, мл;

V(Н₂О) – объем взятой пробы исследуемой воды, мл.

Опыт 2 Повторить опыт 1 (вода, пропущенная через катионит).

Учебно-методическое пособие

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Часть 1

Уфа 2008

В учебно-методическом пособии изложены лабораторные работы по экологии для студентов всех специальностей архитектурно-строительного и горно-нефтяного факультетов очной, очно-заочной и заочной форм обучения.

Составители: Горелов В.С., канд. техн. наук, доц.,

Мазитова А.К, проф., д-р хим. наук,

Сухарева И.А., канд. техн. наук, доц.

Рецензент: Буйлова Е.А., стар. препод.

© Уфимский государственный нефтяной технический университет

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 1. Качественный анализ природных вод
Лабораторная работа № 2. Определение кислотности воды
Лабораторная работа № 3. Определение общей солености воды
Лабораторная работа № 4. Определение общей жесткости воды
Лабораторная работа № 5. Определение растворенного в воде кислорода по методу Винклера