Методические указания по отдельным видам занятий лабораторная работа №1 (стр. 4 из 16)
C = NHCl × VHCl × 10
Сравнить соотношения между Ф и С. Исходя из пункта 1.3, сделать вывод о видах щелочности в этих водах и рассчитать Щг, Щк, Щб и Що.
3.2.3. В те воды, в которых фенолфталеин не окрасился в малиновый цвет, добавить по 2-3 капли смешанного индикатора. Те пробы, в которых раствор приобрел фиолетовый цвет, оттитровать раствором щелочи. Для этого отобрать в коническую колбу для титрования 100 мл исследуемой воды, добавить 2-3 капли смешанного индикатора и оттитровать ее раствором щелочи до перехода фиолетового окрашивания в серо-голубое.
По формуле п. 1.1 определить кислотность воды.
3.2.4. Те воды, в которых смешанный индикатор окрасился в зеленый цвет, оттитровать раствором соляной кислоты.
Для этого в коническую колбу для титрования отобрать 100 мл исследуемой воды, добавить 2-3 капли смешанного индикатора и оттитровать их раствором соляной кислоты до перехода зеленого окрашивания в серо-голубой. Рассчитать концентрацию бикарбонатных ионов по п. 1.1.2.
3.2.5. Взять 100 мл той же воды, добавить 2-3 капли раствора фенолфталеина и оттитровать ее раствором щелочи до появления слабого малинового окрашивания. Рассчитать концентрацию свободной углекислоты по п. 1.1.2, замерив объем израсходованного раствора щелочи.
3.2.6. Проверить у преподавателя полученные результаты и составить отчет о работе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
СТАБИЛЬНОСТЬ ПРИРОДНЫХ ВОД
Цель работы: ознакомиться с методами определения стабильности природных вод.
4.1. Теоретическая часть
Одним из технологических показателей природных вод является стабильность.
Стабильностью воды называется способность ее при длительном хранении и транспортировке по трубопроводам сохранять постоянный состав. Стабильная вода не выделяет и не растворяет карбонат кальция CaCO3. Она зависит от концентрации свободной углекислоты СО2 и гидрокарбонатов кальция и магния.
При контакте воды, содержащей растворенную углекислоту, с карбонатом кальция устанавливается равновесие:
Кравновесия =
= 3,43 × 10-5.Если учесть, что [Са2] = 1/2
(из уравнения равновесия), тоКравн. =
Та концентрация [CO2], которая отвечает равновесию, называется равновесной, а такая вода – стабильной. Если [CO2] исследуемой воды больше [CO2] равновесной, то происходит растворение карбоната кальция. Такая вода называется агрессивной. Агрессивная углекислота может вызывать коррозию металлических, бетонных и железобетонных сооружений. Если [CO2] исследуемой воды меньше [CO2] равновесной, то из воды выделяется карбонат кальция. Такая вода называется нестабильной. Отложение карбоната кальция из нестабильной воды способствует забиванию трубопроводов, а впоследствии и углекислотной коррозии бетонов, а также, если при этом происходят биологические обрастания поверхностей, и электрохимической коррозии стали при неравномерной аэрации.
Количественной характеристикой стабильности воды является показатель стабильности, который может быть рассчитан либо по щелочности исследуемой воды, либо по измерению ее рН.
Показатель стабильности представляет собой отношение щелочности или рН исследуемой воды к щелочности или рН этой же вода, насыщенной СаСО3.
Если Ст > 1 - вода агрессивна; если Cт < 1 - вода нестабильна; если Ст = 1 - вода стабильна.
Методы стабилизации заключаются в следующем:
Нестабильную воду подкисляют сильными кислотами
Агрессивную воду обрабатывают едким натром (гидроксидом натрия) или карбонатными солями для удаления избыточной углекислоты:
Агрессивную воду можно стабилизировать фильтрованием через карбонатные минералы (мел, известняк, мраморную крошку) или песчано-известковые фильтры.
4.2. Экспериментальная часть
4.2.1. Определение стабильности воды по измерению рН
Получить у преподавателя задание - пробу исследуемой воды.
Измерить ее рН с помощью рН-метра.
Налить в коническую колбу заданный объем исследуемой воды (50-100 мл) и всыпать в нее карбонат кальция до насыщения. Перемешивать воду с СаСО3 в течение 25-30 мин.
Отфильтровать оставшийся осадок. После насыщения измерить рН полученного раствора.
Рассчитать показатель стабильности по следующей формуле:
Сделать вывод о стабильности воды.
4.2.2. Определение стабильности по изменению щелочности исследуемой воды
Отмерить заданный объем исследуемой воды (50 или 100 мл), влить ее в коническую колбу для титрования, добавить 2-3 капли смешанного индикатора на
, который в щелочной среде окрашивается в зеленый цвет.Титровать зеленый раствор 0,1 Н раствором НСl до перехода его в серо-голубой.
Отметить объем кислота, пошедшей на титрование, и рассчитать щелочность воды, исходя из закона эквивалентов:
Отмерить такой же объем исследуемой вода, добавить карбонат кальция и перемешивать содержимое в течение 25-30 мин до насыщения воды карбонатом кальция, отфильтровать оставшийся осадок СаСО3.
Определить щелочность в фильтрованном растворе.
Рассчитать показатель стабильности исходя из щелочности по следующей формуле:
Сделать вывод о стабильности воды.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСЛЯЕМОСТИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
Цель работы: ознакомиться с перманганатным методом определения окисляемости природных и сточных вод.
5.1. Теоретическая часть
Окисляемость воды является одним из важных химических показателей при санитарно-гигиенической оценке качества воды. Большой окисляемостью характеризуются воды, загрязненные хозяйственно-бытовыми и сточными водами. Окисляемость выражается в количестве миллиграммов кислорода в 1 л воды. Она вызывается присутствием в природных и сточных водах различного рода восстановителей как органического, так и минерального (неорганического) происхождения. К неорганическим восстановителям, находящимся в водах, относятся сероводород, соединения железа П, сульфиты, аммиак, нитриты и др.
В сточных водах окисляемость обусловлена в большей мере органическими веществами. В чистых природных водах она составляет 2-5 мг/л О2, а более загрязненные речные и озерные воды обладают окисляемостью в 5-12 мг/л О2.
Восстановительная способность органических веществ различна и зависит как от их природы, так и от условий, в которых протекают окислительно-восстановительные процессы. Поэтому величина окисляемости зависит не только от общего содержания органических веществ в воде, но и от условий ее определения.
Окисляемость может быть определена перманганатным (с использованием перманганата калия) и бихроматным (с использованием бихромата калия) методами.
Более полное окисление органических соединений достигается при использовании бихромата калия. Окисляемость, определенная бихроматным методом, называют химическим потреблением кислорода (ХПК). Недостатком этого метода является применение сульфата серебра, так как некоторые вещества в отсутствие этого соедине-
ния не окисляются.
Перманганатный метод определения окисляемости недостаточно точен, тем не менее его используют чаще.
В качестве окислителя при этом методе используют раствор перманганата калия, который в этом случае сам является индикатором.
При окислении всех веществ, содержащихся в исследуемой пробе, одна избыточная капля раствора вызывает появление розовой окраски.
При небольшом содержании хлоридов окисляемость определяют в кислой среде. При большом содержании их (выше 300 мг/л) - в щелочной.
При наличии в воде значительных количеств минеральных восстановителей (солей двухвалентного железа, сероводорода и др.), окисляющихся перманганатом калия, надо в отдельной пробе на холоде оттитровать перманганатом калия эти соединения и израсходованный объем раствора перманганата калия вычесть из общего объема, пошедшего на определение окисляемости воды.
5.2. Экспериментальная часть
5.2.1. В коническую колбу для титрования отобрать 250 мл исследуемой воды, полученной у преподавателя, добавить к ней из мерного цилиндра 5 мл 25%-ного раствора серной кислоты.
5.2.2. К подкисленной пробе воды из бюретки прилить 20 мл 0,1 Н раствора перманганата калия.
5.2.3. Колбу с полученным раствором нагреть на плитке до кипения и кипятить в течение 10 мин. За это время в воде происходят процессы окисления находящихся в ней восстановителей за счет перманганата калия. Раствор при этом не должен терять розовой окраски, указывающей на наличие избытка перманганата калия.