Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Теоретическое введение. Жесткость воды обусловливается присутствием в ней солей кальция и магния




Жесткость воды обусловливается присутствием в ней солей кальция и магния. Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную)жесткость. Временную жесткость придают воде гидрокарбонаты кальцияи магнияCa(HCO3)2, Mg(HCO3)2, постояннуюсульфаты и хлориды этих металлов CaSO4, MgSO4 и CaCl2, MgCl2 Сумма временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды.

Жесткость воды выражается числом миллимолей эквивалентов ионовСа2+ и Мg2+, содержащихся в 1 л воды (ммоль/л). Один миллимоль эквивалентов жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л ионов кальция Са2+или 12,16 мг/л ионов магния Мg2+.

Для определения общей жесткости воды используется метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды раствором трилона Б в присутствии аммиачного буферного раствора и индикатора хромогена черного ЕТ-00 до перехода винно-красной окраски в синюю.

В присутствии ионов Са2+ и Мg2+ индикатор окрашивается в красный цвет, при отсутствии − в синий. При титровании жесткой воды раствором трилона Б происходит связывание ионов Са2+ и Мg2+, поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску и раствор становится синим.

Определение карбонатной жесткости воды сводится к определению концентрации гидрокарбонат-ионовНСО3 и, тем самым, эквивалентной этим ионам концентрации ионов жесткости Са2+ и Мg2+. Анализ проводят методом нейтрализации. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии метилоранжа раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую.

Анион НСО3вводе гидролизуется: НСО3 + Н2О ↔ Н2СО3 + ОН,

поэтому вода имеет щелочную реакцию среды и метилоранж в ней окрашен в желтый цвет. При титровании раствором HCl такой воды протекает реакция нейтрализации: ОН + Н+ ↔ Н2О.

Ионы Н+ нейтрализуют количество ионов ОН, эквивалентное концентрации ионов НСО3.

Анализ воды на жесткость предполагает обычно:

1) определение общей жесткости Жо;

2) определение карбонатной жесткости Жк;

3) вычисление некарбонатной жесткости Жнк = Жо – Жк.



Выполнение работы

Опыт 1. Определение общей жесткости воды

В коническую колбу вместимостью 300 мл отмерить мерной колбой 100 мл анализируемой воды. Добавить к исследуемой воде 5 мл аммиачного буферного раствора, 5−7 капель индикатора хромогена черного и медленно титровать раствором трилона Б, постоянно перемешивая, до перехода винно-красной окраски в синюю.

Повторить титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадут (ΔV £ 0,1 мл), то по полученным результатам рассчитать общую жесткость. В противном случае необходимо оттитровать пробу воды еще раз.

Требование к результату опыта

Вычислить общую жесткость воды по формуле

Жо = (сэк·V1·1000) / V2 ,

где сэк – молярная концентрация эквивалентов трилона Б, моль/л; V1 – объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование, мл; V2 – объем анализируемой воды, мл.

Опыт 2. Определение карбонатной и некарбонатной жесткости воды

В коническую колбу вместимостью 300 мл отмерить мерной колбой 100 мл воды, добавить к ней несколько капель метилоранжа. Подготовленную пробу оттитровать раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Повторить титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадут (ΔV £ 0,1 мл), то по полученным результатам рассчитать карбонатную жесткость. В противном случае необходимо оттитровать пробу воды еще раз.

Требования к результатам опыта

1. Вычислить карбонатную жесткость воды по формуле

Жк = (сэк·V1·1000)/V2 ,

где сэк· – молярная концентрация эквивалентов HCl, моль/л; V1 – объем раствора HCl, пошедшего на титрование, мл; V2 – объем анализируемой воды, мл.

2. Вычислить некарбонатную жесткость воды по разности

Жнк = Жо – Жк.

Примеры решения задач

Пример 17.1. Вычислить жесткость воды, зная, что в 500 л ее содержится 202,5 г Ca(HCO3)2.

Решение. Для решения задачи воспользуемся формулой

.

Мэк (Ca(HCO3)2) = 162/2 = 81 г/моль.

Ж = = 5 ммоль/л.

Пример 17.2. Вычислить карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100 мл этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25 мл 0,08 н. раствора НCl.

Решение. Вычисляем нормальность раствора гидрокарбоната кальция. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах, то можно написать VA∙ сэк·(А) = VB∙ сэк(B),

6,25∙0,08 = 100∙ сэк·(Ca(HCO3)2),

отсюда (Ca(HCO3)2) = 0,005 г/моль.

Таким образом, в 1 л исследуемой воды содержится 0,005∙1000 = 5 ммоль гидрокарбоната кальция или 5 ммоль ионов Са2+. Карбонатная жесткость воды равна 5 ммоль/л.

Пример 17.3. Сколько граммов CaSO4 содержится в 1 м3 воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль/л?

Решение. Из формулы находим

272 г,

где 68 г/моль – Мэк (CaSO4), найденная по формуле

,

где М – молярная масса соли, г/моль; n – число ионов металла, участвующих в реакции от каждой молекулы; |c.o.| – абсолютное значение степени окисления иона металла.

Мэк(CaSO4) = = 68 г/моль.

Пример 17.4. Какую массу соды Na2CO3 надо добавить к 500 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 ммоль/л?

Решение. В 500 л воды содержится 500 ∙ 5 = 2500 ммоль солей, обусловливающих жесткость воды. Для устранения жесткости следует прибавить 2500∙53 = 132500 мг = 132,5 г соды. (53 г/моль – молярная масса эквивалентов соды Na2CO3).





Читайте также:





Читайте также:

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.006 сек.)