Определение гидрокарбонатной жесткости воды

Теоретические основы. За счет вымывания осадочных горных пород природные воды содержат растворенные соли кальция и магния, которые придают воде жесткость. Гидрокарбонаты кальция и магния Са(НСО₃)₂ и Mg(НСО₃)₂ обусловливают гидрокарбонатную (временную) жесткость воды (Ж_врем). Она легко удаляется за счет разложения гидрокарбонатов при кипячении воды:

Са(НСО₃)₂ СаСО₃ + СО₂ + Н₂О

Mg(НСО₃)₂ MgСО₃ + СО₂ + Н₂О

Постоянная жесткость воды (Ж_пост) связана с присутствием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния: MgSO₄, MgCl₂, CaCl₂. Эта жесткость воды удаляется только за счет обменных реакций, приводящих к образованию осадков (карбонатов кальция и магния) или с помощью ионообменных смол, обменивающих ионы водорода или натрия на ионы магния и кальция:

Са(НСО₃)₂ + Na₂CO₃ CaCO₃ + 2 NaHCO₃

Mg(НСО₃)₂ + Na₂CO₃ MgCO₃ + 2 NaHCO₃

Общее содержание солей кальция и магния в воде носит название общей жесткости воды (Ж_общ). Общая жесткость слагается из постоянной и временной жесткости:

Ж_общ=Ж_пост+ Ж_врем

Количественно жесткость выражается суммарным числом моль эквивалентов ионов магния и кальция в 1 м³ воды и может быть рассчитана по формуле:

Ж = С_N 1000 = C_{N (Ca}²⁺₎ 1000 + C_{N (Mg}²⁺₎ 1000

Гидрокарбонатная жесткость воды определяется титрованием соляной кислотой:

Са(НСО₃)₂ + 2 НСl СаCl₂ + 2 CO₂ + 2 H₂O

Mg(НСО₃)₂ + 2 НСl MgCl₂ + 2 CO₂ + 2 H₂O

Цель работы. Экспериментально определить гидрокарбо-натную жесткость предложенного образца жесткой воды титрованием соляной кислотой.

Порядок работы.

В коническую колбу отмерьте пипеткой точный объем жесткой воды (по указанию преподавателя), добавьте при необходимости дистиллированной воды. Титруйте раствором соляной кислоты в присутствии индикатора - метилоранжа как указано в работе 5.

Форма лабораторного отчета.

1. Название лабораторной работы.

2. Краткое описание, цель работы.

3. Номер варианта жесткой воды ...... .

4. Экспериментальные данные:

№ опыта
Объем кислоты V, мл

Объем жесткой воды V = .......

Концентрация раствора кислоты С_{N (HCl)} = ......

5. Расчеты:

а) средний объем раствора кислоты:

V = = ......

б) концентрация гидрокарбонатов кальция и магния в жесткой воде:

С_{N (солей)} = = .......

в) гидрокарбонатная жесткость воды:

Ж_врем = С_{N (солей)} 1000 = ........

Типовые задачи

1. Жесткость воды, содержащей только гидрокарбонат кальция, равна 1,785 мэкв/л. Определить массу гидрокарбоната кальция в 3 л воды.

2. Чему равна временная жесткость воды, в 2 л которой содержится 0,292 г гидрокарбоната кальция?

3. В 2 л воды содержится 76 мг ионов магния и 216 мг ионов кальция. Вычислить общую жесткость воды.

4. Какую массу карбоната натрия надо добавить к 20 л воды, чтобы устранить общую жесткость, равную 4,60 мэкв/л?

5. При определении гидрокарбонатной жесткости воды на титрование 100 мл воды пошло 4,0 мл 0,1500 Н раствора соляной кислоты. Найти постоянную жесткость, если общая жесткость равна 7,1 мэкв/л.

6. При определении гидрокарбонатной жесткости воды на титрование 100 мл воды пошло 8,0 мл 0,0900 Н раствора соляной кислоты. Найти постоянную жесткость, если общая жесткость равна 8,3 мэкв/л.

Лабораторная работа 9