Рабочая тетрадь по химии. Рабочая тетрадь по химии для студентов, обучающихся по всем образовательным программам бакалавриата и специалитета

• Название: Рабочая тетрадь по химии для студентов, обучающихся по всем образовательным программам бакалавриата и специалитета
• Дата: 08.12.2021
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: Рабочая тетрадь по химии.docx
• Тип: Учебное пособие; #297189
• страница: 9 из 15

Работа 8. ЖЕСТКОСТЬ ПРИРОДНЫХ ВОД

Цель работы

• 
  Познакомится с минеральными солями, обусловливающими жесткость воды.
  
• 
  Овсвоить методику определения карбонатной и общей жесткости воды.
  
• 
  Овладеть расчетами жесткости воды по результатам анализов.
  

Теоретические сведения

Природная вода, содержащая большое количество солей кальция и магния, является жесткой водой. Суммарное содержание этих солей определяет общую жесткость. Жесткость воды, обусловленную присутствием гидрокарбонатов кальция и магния, называют карбонатной. При длительном кипячении такой воды в ней образуется осадок:

,



и эта жесткость устраняется. Поэтому карбонатную жесткость называют также временной. Все остальные соли кальция и магния, находящиеся в воде и остающиеся в ней после кипячения, образуют некарбонатную или постоянную жёсткость.

Жесткость воды измеряется числом ммоль-эквивалентов ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л воды: 1 ммоль эквивалента соответствует нахождению в воде 20 мг ионов Ca²⁺ или 12 мг ионов Mg²⁺.

По содержанию солей жесткости воды делятся на мягкие – Ж_общ до 3 ммоль/л, средней – Ж_общ до 6 ммоль/л и очень жесткие Ж_общ > 10 ммоль/л.

Использование жестких вод приводит к весьма нежелательным результатам: непроизводительный расход мыла, износ тканей при стирке, понижение питательных качеств продуктов, усиления коррозии котлов, отложение накипи на поверхности теплообменных аппаратов, что снижает экономичность их работы. В связи с этим воду необходимо умягчать, а затем использовать для хозяйственно – бытовых и промышленных нужд.

Суть умягчения заключается в осаждении ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ путем обработки воды специальными реагентами. Жесткость питьевой воды не должна превышать 7 ммоль/л, а котельной – 0,017 ммоль/л.

Расход воды в хозяйственной деятельности человека очень высок, поэтому процесс умягчения требует больших затрат. Чтобы добиться необходимого качества воды, не прибегая к лишним затратам, сначала проводят анализ на содержание солей жесткости, а затем расчет необходимого количества реагентов для обработки воды.

Рабочее задание

Задание 1. Определение карбонатной (временной) жесткости

В основе определения лежит следующая реакция:



Карбонатную жёсткость определяют титрованием точно отмеренного объёма исследуемой воды кислотой с точной концентрацией в присутствии ин­дикатора.

Бюретку промойте раствором соляной кислоты (НСl) с молярной концен­трацией эквивалента 0,1 моль/л, затем наполните им бюретку так, чтобы в но­сике не было пузырьков воздуха. Избыток раствора слейте и установите уро­вень жидкости в бюретке на нулевом делении, чтобы нижняя граница мениска касалась отметки. При каждом последующем титровании устанавливайте уро­вень кислоты на любом целом делении.

Отмерьте мерной колбой 100 мл исследуемой воды и количественно пе­ренесите в коническую колбу на 250 мл, добавьте 3-4 капли индикатора мети­лоранжа. Приготовленную пробу воды оттитруйте (прибавлением по каплям при постоянном перемешивании) раствором кислоты до перехода окраски из желтой в оранжевую от одной избыточной капли кислоты. По бюретке опреде­лите объем кислоты, пошедший на титрование. Титрование повторите, если ре­зультаты двух титрований отличаются более чем на 0,1 мл. Расчет жесткости воды ведите по среднему значению.

Полученные данные внесите в таблицу 20.

Таблица 20

Результаты определения карбонатной жесткости

№ опыта	Объем воды V1­­, мл	Объем кислоты V2, мл	, моль/л
1
2
3

Карбонатную жесткость воды (Ж_к) рассчитайте по формуле

, (ммоль/л) (8.1)

где – молярная концентрация эквивалента раствора кислота;

V₁ – объем воды, взятый для анализа, мл4

V₂ – объем раствора кислоты, пошедший на титрование, мл;

1000 – коэффициент перевода моль в ммоль.







Задание 2. Определение общей жесткости воды

Общая жесткость воды определяется титрованием точно отмеренного объема воды трилоном «Б» в щелочной среде в присутствии индикатора - хро­ма темно-синего.

В коническую колбу на 250 мл отмерьте мерной колбой 100 мл исследуе­мой воды, добавьте 5 мл аммонийного буфера и на кончике шпателя - хрома тёмно-синего. Приготовленную пробу воды оттитруйте из бюретки, заполнен­ной, как описано в предыдущем опыте, трилоном «Б» до перехода окраски из вишнёвой в синюю. Титрование повторите, для расчёта используйте средний результат. Расчёт общей жёсткости воды (Ж_общ) проведите по формуле

(ммоль/л) (8.2)



По данным анализа двух опытов рассчитайте постоянную жёсткость воды (Жп), исходя из выражения

(8.3)



Выводы

1. 
   Укажите, какие соли в основном обусловливают исследованной воды
   
2. 
   К какой группе вод по жесткости относится исследованная вода?
   
3. 
   Отвечает ли исследованная вода нормам ГОСТ «Вода питьевая»?
   

Домашнее задание

Задание 1. Анализом установлено, что в 500 мл воды содержится 42 мг ионов Mg²⁺ и 56 мг ионов Ca²⁺. Вычислите общую жесткость воды.







Задание 2. Сколько граммов сульфата кальция содержится в 1 м³ воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль/л?







Задание 3. Определите карбонатную и общую жесткость воды Воронежского водохранилища, содержащей в 300 мл 30 мг Ca²⁺; 3,6 мг Mg²⁺; 90 мг Na⁺; 61 мг HCO₃⁺; 180 мг Cl^-.







Задание 4. Вычислите временную жесткость воды, зная, что на реакцию с гидрокарбонатами, содержащимися в 100 мл этой воды, было израсходовано 5 мл раствора HCl с концентрацией 0,1 моль/л.