Опыт 1.
а) Название эксперимента.
Определение временной жесткости воды.
б) Ход эксперимента.
Пипеткой на 100 мл отберем в две чистые плоскодонные конические колбы (на 250 мл) по 100 мл водопроводной воды.
В каждую из колб добавим по 3 капли раствора индикатора – метилового оранжевого (щелочной раствор имеет желтую окраску, а кислый – красную).
В бюретку на 50 мл нальем до приблизительного 0 значения 0, 1н раствор соляной кислоты и запишем точное значение начального положения уровня кислоты (по нижнему уровню мениска).
Поставим обе колбы на лист белой бумаги. Одну из них оставим в сторону, она будет служит контрольным образцом для сравнения цвета растворов.
Во вторую по каплям, при непрерывном вращательном перемешивании прильем из бюретки 0, 1 н раствора соляной кислоты до перехода окраски раствора от желтой до оранжево – красной и сравним с цветом раствора, находящимся в первой колбе.
В момент изменения окраски запишем значение положения уровня раствора кислоты (по нижнему краю мениска) в бюретке и вычислим израсходованный на титрование объем соляной кислоты.
Процесс титрования повторим еще 2 раза с новыми порциями воды. Результаты титрования не должны отличаться. Если такое произойдет, то эксперимент придется повторить.
в) Наблюдения.
При добавлении метилового оранжевого индикатора в воду она становится желтой, а при добавлении потом туда соляной кислоты цвет меняется на красный.
г) Уравнение реакции.
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ↑ + H2O
Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2 ↑
д) Проведение расчетов.
Рассчитаем среднее значение объема кислоты, пошедшей на титрование, и по нему вычислим временную жесткость воды.
Vн = 0
VкHCL1 = 1, 12 мл
VкHCL2 = 1, 19 мл
VкHCL3= 1, 06 мл
VкHCL1 +VкHCL3 +VкHCL2 1, 12 + 1, 19 + 1, 06 3, 37
VсрHCL = —————————— = ————————— = ——— = 1, 123 мл
3 3 3
NHCl * VсрHCL 0, 1 * 1, 123
Нвр = —————— * 1000= ——————— * 1000 = 1, 123 ммоль экв/л
VH2O 100
е) Вывод.
По полученным данным о жесткости воды, можно утверждать, что вода очень мягкая, так как значение жесткости меньше 1, 5 единиц по ГОСТ.
Опыт 2.
а) Название эксперимента.
Определение общей жесткости воды.
б) Ход эксперимента.
В бюретке (на 50 мл) заполним 0, 05н трилона Б до примерно нулевого деления и запишем точное положение уровня по нижнему краю мениска. Пипеткой (на 100 мл) отберем в две чистые плоскодонные конические колбы (на 250 мл) по 100 мл водопроводной воды, добавим в них 5 мл буферного раствора и сухой соли эриохрома черного, и перемешаем.
Поставим обе колбы на лист белой бумаги, затем одну из колб будем использовать в качестве контрольного образца для сравнения цвета растворов.
Во вторую, по каплям, при непрерывном вращательном перемешивании прильем из бюретки 0, 05 раствора трилона Б до перехода окраски от одной капли из винно – красной в фиолетовую.
Подождем 1 – 2 минуты, перемешивая раствор. Если окраска не стала сине – голубой с зеленоватым оттенком, доведем ее до этого цвета, добавив еще несколько капель раствора трилона Б из бюретки.
Сравним цвет рабочего раствора с окраской контрольного раствора в первой колбе.
В момент изменения окраски запишем положение уровня раствора трилона Б в бюретки по нижнему мениску и вычислим израсходованный на титрование объем трилона Б.
Процесс титрования повторим еще 2 раза с новыми порциями воды. Результаты титрования не должны отличаться друг от друга. Если все же отличаются, опыт придется повторить.
в) Наблюдения.
При добавлении эриохрома черного в раствор, цвет раствора становится
розоватым. А при добавлении туда избытка раствора трилона Б цвет меняется на сине – голубой.
г) Уравнение реакции.
д) Проведение расчетов.
Рассчитаем среднее из близких результатов значение объема трилона Б,
пошедшего на титрование, и по нему вычислим общую жесткость воды.
Vн = 0
VктрилонаБ1 = 2, 68 мл
VктрилонаБ2 = 2, 74 мл
VктрилонаБ3 = 2, 61 мл
VктрилонаБ1 + VктрилонаБ2 + VктрилонаБ3 2, 68 + 2, 74 + 2, 62
VсртрилонаБ = ——————————————— = ————————— = 2, 68мл
3 3
Nт * VсртрилонаБ 0, 05 * 2, 68
Нобщ = ———————— * 1000 = —————— * 1000 = 1, 34 ммоль экв/л
VH2O 100
е) Вывод.
По полученному значению жесткости можно сделать вывод, что вода очень мягкая, так как значение жесткости меньше 1, 5 единиц по ГОСТ.
Опыт 3.
а) Название эксперимента.
Устранение некарбонатной жесткости.
б) Ход эксперимента.
В чистую пробирку с помощью пипетки (на 5 мл) отмерим 5 мл раствора MgSO4. Добавим к нему 1 каплю 0, 2 н раствора Na2CO3. При образовании осадка, перемешаем до его растворения.
Добавлять раствор Na2CO3 будем до тех пор, пока осадок перестанет растворяться.
То же самое проделаем с растворами CaCl2 и CaSO4.
в) Наблюдения и уравнения реакций.
Результаты наблюдений и уравнения реакций запишем в таблицу.
| Состав исходного | Вид осадите -ля | Уравнение реакции | Число капель Na2CO3 | Хар - ка осадка | Вывод о раст – ти осадка |
| MgSO4 | Na2CO3 | MgSO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + MgCO3↓ | Белый | Практически нерастворимый | |
| CaCl2 | Na2CO3 | Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 ↓ + +2NaCl | Белый | Малораствор-имый | |
| CaSO4 | Na2CO3 | Na2CO3 + CaSO4 = Na2SO4 + +CaCO3 ↓ | Белый | Мало растворимый |
г) Вывод.
Так как осадок при взаимодействии MgSO4 практически нерастворим, то его
концентрация выше, чем у осадков CaCl2 и CaSO4, а следовательно этот реагент эффективней устраняет жеткость воды, чем CaSO4 и CaCl2. И следовательно хуже всех устраняет жесткость CaSO4.
Контрольные вопросы.
1. Какие виды жесткости вам известны? Какими ионами обусловлен тот или иной вид жесткости?
Мне известно 3 вида жесткости:
1) карбонатная – это совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней гидрокарбонатов кальция, магния и железа.
2) некарбонатная - совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в
ней сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния и
железа.
3) общая - складывается из карбонатной и некарбонатной жесткости. Она равна сумме концентраций ионов Са2+, Mg2+, Fе2+.
2. В каких единицах измеряется жесткость и как она рассчитывается?
Количественно жесткость воды в России выражают единицами жесткости. За единицу жесткости принимают жесткость воды в одном литре которой содержится один миллимоль (ммоль) эквивалент ионов Са2+ или Mg2+. Числовое значение жесткости, выраженное в ммоль/л, совпадает со значением в моль/м3. Одна единица жесткости соответствует массовой концентрации ионов Са2+, равной 20, 4 мг/л или ионов Mg2+, равной 12, 15 мг/л.
3. На чем основано определение временной жесткости воды?
Определение временной жесткости осуществляется титриметрическим методом, основанным на кислотно – основном титровании. Вода, обладающая временной жесткостью, имеет щелочную реакцию, поэтому мерой ее жесткости служит ее щелочность. Щелочной характер воды обусловлен процессами гидролиза гидрокарбонатов и карбонатов кальция, магния и железа, содержащихся в ней и протекающих по аниону.
