Опыт 2. Определение общей жесткости воды.

Ход работы: В коническую колбу отмеряют пипеткой соответствующее количество исследуемой воды (100-150 мл), добавляют 5 мл аммиачного буфера, несколько кристаллов эрихрома, до образования заметной вишнево-красной окраски. При слабой окраске универсальной индикаторной бумагой проверяют рН раствора. Он должен соответствовать значениям 8-11. При необходимости корректируют рН добавлением в раствор буферной смеси.

Раствор оттитровывают стандартным раствором трилона-Б, до точки резкого перехода вишнево - красной окраски в синюю. Окраска раствора от избытка трилона-Б остается неизменной, поэтому в конце титрования рабочий раствор трилона прибавляют по каплям, энергично перемешивая. Титрование повторить два раза и взять среднее значение объема израсходованного раствора трилона. Общую жесткость воды - Ж_об (ммоль/л), определить по формуле:

Ж_об = 1000;

где V₁ - объем рабочего раствора трилона - Б на титрование пробы воды, объемом V₂, N- молярная концентрация эквивалента рабочего раствора трилона Б, моль/л.

По разности значений общей и карбонатной жёсткости определяют постоянную жесткость. Сделать выводы о жесткости исследуемой воды. Какая вода по жесткости была подвергнута анализу?

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1: Рассчитайте общую жесткость воды (ммоль/л), если в 0,15 л воды содержится 16,2мг гидрокарбоната кальция, 2,92мг гидрокарбоната магния, 11,10 мг хлорида кальция и 9,50мг хлорида магния.

Решение: Выразим общую жесткость воды как сумма милимолярных концентраций эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих их солей) в воде: Ж_общ = ;

где m₁, m₂, и m_i - массы двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг; M₁, M₂ и M_i – миллимолярные массы эквивалентов двухзарядных катионов металлов (или соответствующих им солей) в воде, мг/ммоль; V- объем воды, л.

Определим миллимолярные массы эквивалентов солей, обуславливающих жесткость воды:

Соль	Са(HCО3)2	Mg(HCО3)2	СаCl2	Mg Cl2
М(1/2), ммоль/л			55.5

Общая жесткость данного образца воды равна сумме временной и постоянной жесткости и обуславливается содержанием в ней солей, придающих ей жесткость:

Ж_общ = = 2,56 ммоль/л

Пример 2: Найдите временную жесткость воды, если на титрование 0,1л образца воды, содержащий гидрокарбонат магния, израсходовано 7,2 10^-3 л 0,14н HCl.

Решение: При титровании воды соляной кислотой происходит реакция

Mg(HCO₃)₂ + 2НС1 = MgCl₂ + 2Н₂О + 2СО₂

Воспользуемся уравнением (1):

Х₁= = =10,08 ммоль/л

Пример 3: Для устранения общей жесткости по известково-содовому методу добавлено 7,4г Са(ОН)₂ и 5,3г Na₂CO₃. Рассчитать временную и постоянную жесткость воды.

Решение: Добавление к воде Са(ОН)₂ может устранить временную жесткость, а добавление Na₂CO₃ – постоянную жесткость. При добавлении этих реагентов к воде происходят следующие реакции:

Mе(HCО₃)₂ + Са(ОН)₂ = МеCО₃ + СаCО₃ + 2Н₂О

Mе(NО₃)₂ + Na₂CO₃ = MeCO₃ + 2NaNO₃

(где Ме²⁺ = Са²⁺; Mg²⁺; Fe²⁺ и др. )

Временную жесткость воды Ж_вр измеряют количеством гидроксида кальция, участвующую в реакции, а постоянную жесткость Ж_пост^- количеством карбоната натрия.

Ж_вр= ; Ж_пост = ;

M[1/2 Са(ОН)₂ ]= 74/2=37мг/ммоль; M(1/2 Na₂CO₃)= 106/2=53мг/ммоль;

Ж_вр = 7400/(37 50) = 4 ммоль/л; Ж_пост = 5300/(53 50) = 2 ммоль/л;

Общая жесткость воды равна: Ж_общ = Ж_вр + Ж_пост = 4 + 2 = 6 ммоль/л

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНОТРОЛЯ

1. При определении карбонатной жесткости воды используют индикатор-метилоранжевый. Почему нельзя использовать фенолфталеин?

2. Почему при кипячении воды ее временная (устранимая) жесткость уменьшается?

3. Почему карбонатная жесткость воды обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния? Каков механизм их появления в воде?

4. Почему комплексометрическим методом определяют только общую жесткость.

5. Наличием каких растворенных солей обусловлена постоянная жесткость? Почему она так называется?

6. Что происходит при кипячении жесткой воды с гидроксидом натрия? Почему считают, что израсходованное количество NaOH эквивалентно суммарному количеству растворенных солей не карбонатного происхождения?

7. Что такое обратное титрование и как его осуществляют? Какие преимущества имеет этот метод?

8. Почему при титровании с применением индикаторов в точке эквивалентности происходит резкое изменение окраски раствора? Какие при этом соединения находятся в растворе, если для определения карбонатной жесткости анализируемую воду титруют кислотой?

9. Какой параметр при титровании раствора меняется в точке эквивалентности, и какими методами можно его фиксировать?

10. Благодаря каким свойствам трилона-Б (комплексон III) его используют в качестве титранта?

11. Поясните роль аммиачного буферного раствора при анализе?

12. Почему при прибавлении кристаллов эрихрома раствор краснеет, а в точке эквивалентности - синеет?

13. На титрование 100 мл воды пошло 2 мл 0,1 н. раствора трилона Б. Рассчитайте жесткость воды.

14. Вода содержит в 10л 0,95г хлорида магния и 1,62г гидрокарбоната кальция. Определить карбонатную, некарбонатную (постоянную) и общую жесткость этого образца воды.

15. Чему равна жесткость (в ммоль/л) 0,005 М раствора СаCl₂?

16. Растворимость СаSO₄ в воде 0,202 %. Вычислите жесткость насыщенного раствора этой соли, принимая его плотность за 1,0 г/мл.

17. Для умягчения 100л воды потребовалось 12,72г Na₂CO₃. Чему равна жесткость образца воды (в ммоль/л)?

18. На титрование 0,05л образца воды израсходовано 4,8 !0^-3л 0,1н HCl. Чему равна карбонатная жесткость воды?

19. Какую массу гашенной извести надо прибавить в 2,5 л воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 4,43 ммоль/л?

20. При определении временной жесткости на титрование 0,1л воды израсходовано 5,25 10^-3л 0,101н HCl. Какая жесткость этой воды?

21. Образец воды объемом 1 литр содержит 48,6 мг гидрокарбоната кальция и 29,6 мг сульфата магния. Какое количество Са²⁺ и Mg²⁺ содержится в 1 литре этой воды? Чему равна общая, постоянная и карбонатная жесткость воды?

22. Некарбонатная жесткость воды равна 3,18 ммоль/л. Какую массу Na₃РO₄ надо взять, чтобы умягчить 1м³ воды?

Литература

1. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Практикум по химии воды.- М.: Высш.шк. 1971. 128.

2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2ч., Часть1. Гравиметрические и титриметрические методы анализа.-М.: Высш.шк.,1989,-320с.

ПАШАЯН АРАРАТ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЛУКАШОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ВИННИКОВА ОЛЬГА СТАНИСЛАВОВНА

ХИМИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (№ 11- 17 )

И ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДГОТОВКИ К ИХ ЗАЩИТЕ

для студентов специальности 260400 - “Лесное хозяйство” и 260500 - “Садово-парковое и ландшафтное строительство.

БРЯНСК 2004

Формат 60х84 1/16 Объем п.л. Тираж экз. Заказ Бесплатно

Брянская государственная инженерно-технологическая академия,

Брянск, Станке Димитрова 3, редакционно-издательский отдел.

Подразделение оперативной печати.