6118

31

Бихроматную окисляемость (ХПК) в мгO / дм3 вычисляют по формуле:

ХПК = (V1-V2)∙ N∙K∙8∙1000 /V,

где:

V1- объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование холостой пробы, см3;

V2- объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование анализируемой пробы, см 3;

N- нормальность раствора соли Мора;

К- поправочный коэффициент к концентрации раствора соли Мора; 8- эквивалент кислорода;

V-объем пробы, взятый для определения, см3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ В ВОДЕ

Цель работы: освоить методы определения свободной углекислоты.

СО3-2 . В поверхностных водах углекислота появляется в результате окисления

соответствующее состоянию равновесия, то часть свободной углекислоты будет взаимодействовать с карбонатом кальция, переводя его в гидрокарбонат:

СО2агр. + H2O + СаСО3 ↔ Са (НСО3)2

32

Такая углекислота называется агрессивной углекислотой. В отличие от равновесной она очень активна и реакционно-способна. Содержание агрессивной углекислоты эквивалентно количеству гидрокарбонатов, появляющихся в воде после контакта ее с СаСО3. Агрессивная углекислота, взаимодействуя с карбонатными породами, переводит их в растворимые соединения (разрушение бетона); способствует понижению рН, чем усиливает электрохимическую коррозию некоторых металлов, например, железа; ухудшает органолептические свойства воды.

При недостатке углекислоты по сравнению с равновесной концентрацией происходит сдвиг углекислотного равновесия в сторону его восстановления: уменьшается концентрация НСО3-, увеличивается количество СО2 и СО3-2. Уменьшение содержания углекислоты в воде приводит к повышению рН.

При наличии в воде ионов Са+2 образуется трудно растворимый карбонат кальция, который, выпадая в осадок, приводит к забиванию труб.

Са+2 + 2НСО3- = СаСО3 ↓ + СО2. + H2

1. Титриметрический метод определения СО2

Сущность метода заключается в титровании исследуемой пробы раствором щелочи в присутствии фенолфталеина:

СО2 +Н2 О ↔ Н2СО3 Н2СО3+ NaOH↔ NaHСО3 + Н2 О

После добавления фенолфталеина при наличии свободной углекислоты раствор остается бесцветным. При титровании щелочью до рН=8,3-8,4- когда количество свободной углекислоты сведется к нулю, фенолфталеин приобретает розовую окраску.

При дальнейшем прибавлении NaOH (рН˃8,4) окраска становится интенсивней :

НСО3- + ОН- = СО32- + Н2О

Посуда и реактивы.

Стеклянная склянка с притертой пробкой вместимостью 250 см3; Цилиндр мерный на 100 см3; Пипетки на 1,25, 50 см3; Бюретка на 25 см3;

Натрия гидроокись,NaOH, 0,1N раствор; Фенолфталеин, индикатор,1%-ный спиртовой раствор.

33

Выполнение работы.

На склянку наносят метку, соответствующую 100 или 150 см3. Заполняют ее доверху исследуемой водой, следя за тем, чтобы не было поглощения углекислоты из воздуха. Перед началом исследования склянку открывают и осторожно сливают или отсасывают пипеткой воду до метки. Затем добавляют 0,1 см3 раствора фенолфталеина. Склянку закрывают, осторожно взбалтывают и титруют содержимое склянки 0,1N раствором щелочи до слабого розового окрашивания.

Количество свободной углекислоты (Хсв.) в мг-экв/дм3 определяют по формуле:

Хсв. = v∙К∙N∙ 1000/ V,

где:

v - количество 0,1N NaOH, израсходованной на титрование, см3; N- нормальность раствора NaOH;

К- коэффициент поправки к нормальности раствора NaOH; V- объем воды, взятый для исследования см3.

Для перевода мг-экв/дм3 в мг/дм3 необходимо умножить результат анализа на 22-эквивалент СО2.

2. Титриметрический метод определения СО2 по кислотности

Содержание свободной углекислоты определяют по общей кислотности (Кобщ) за вычетом свободной кислотности (Ксв ) и кислотности, обусловленной

оттитрованную пробу после определения свободной кислотности кипятят в течение 2 минут для удаления свободной СО2, затем быстро охлаждают, добавляют 5-10 капель раствора фенолфталеина и титруют 0,1N раствором NaOH до появления устойчивого слабо-розового окрашивания.

Кислотность, обусловленную слабыми нелетучими кислотами, в мг-экв/дм3 определяют по формуле:

Кснк = v∙К∙N∙ 1000/ V,

где:

v - количество 0,1N NaOH, израсходованной на титрование, см3; N- нормальность раствора NaOH;

К- коэффициент поправки к нормальности раствора NaOH; V- объем воды, взятый для исследования.

Содержания свободной углекислоты (Х) в мг-экв/дм3 вычисляют по формуле: Хсв.= (Кобщ - Ксв - Кснк)

34

Для перевода мг-экв/дм3 в мг/дм3 необходимо умножить результат анализа на 22-эквивалент СО2.

3. Метод сравнения с эталоном

Посуда и реактивы.

Стеклянные склянки (2шт.) с притертыми пробками вместимостью около

250 см3;

Цилиндр мерный на 200 см3; Пипетки на 1 см3; Бюретка на 25 см3;

Натрия гидроокись, NaOH, 0,1N раствор;

Фенолфталеин, индикатор,0,1%-ный спиртовой раствор.

Выполнение работы.

В склянку №1 с притертой пробкой наливают 200 см3 дистиллированной воды, а склянку №2 - 200 см3 исследуемой воды. В обе склянки пипеткой добавляют по 0,5 см3 0,1N раствора NaOH, осторожно круговыми движениям перемешивают, затем добавляют по 5 капель 0,1%-ного раствор фенолфталеина и снова осторожно перемешивают. Склянка №1 с порозовевшей дистиллированной водой является эталоном сравнения. Воду в склянке №2 оттитровывают 0,1N раствором NaOH до эталонного цвета, не исчезающего течение 3-х минут.

Количество свободной углекислоты (Хсв.) в мг-экв/дм3 определяют по формуле:

Хсв. = v∙К∙N∙ 1000/ V,

где:

v - количество 0,1N NaOH, израсходованной на титрование, см3; N- нормальность раствора NaOH;

К- коэффициент поправки к нормальности раствора NaOH; V- объем воды, взятый для исследования, см3 .

Для перевода мг-экв/дм3 в мг/дм3 необходимо умножить результат анализа на 22-эквивалент СО2.

35

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В ВОДЕ (метод Винклера)

Цель работы: освоить йодометрический метод определения растворенного

равновесная концентрация кислорода. Степень насыщения воды кислородом, соответствующая равновесной концентрации, принимается за 100%. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и с увеличением атмосферного давления. Поэтому содержание кислорода в водоемах подвержено сезонным и суточным колебаниям. В поверхностных водах содержание кислорода лежит в пределах от 0 до 4 мг/ дм3, в чистых водоемах - до 8 мг/ дм3 . Концентрация растворенного кислорода в воде дает оценку санитарного и экологического состояния водоема. Кислород должен

в решении которой заинтересованы практически все отрасли народного хозяйства.

Сущность метода: определение кислорода основано на способности гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца (IV), количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца(IV) снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод оттитровывают в присутствии крахмала тиосульфатом натрия. Количество пошедшего на титрование раствора тиосульфата натрия пропорционально концентрации растворенного кислорода.

1.MnCl2+2NaOH=Mn(OH)2+2NaCl или MnSO4+2NaOH= Mn(OH)2+ Na2SO4

2.Фиксация кислорода: 2Мп(ОН)2+О2+2Н2О = 2Мn (ОН)4↓

36

3.Растворение осадка:

Mn(OH)4 +2H2SO4 +2KJ ↔ J2+4H2O + MnSO4+K2SO4

4.Титрование:

J2 +2Na2S2O3 = 2NaJ+ Na2S4O6

Посуда и реактивы.

Склянка кислородная калиброванная с пробкой, вместимостью 150 или

200см3.

Поддон.

Колба вместимостью 250 см3; Пипетки на 1,2 см3; Бюретка на 10, 25 см3;

Хлорид или сульфат марганца, MnCl2 или MnSO4,45%-ный раствор; Щелочная смесь ( КОН и KJ);

Кислота серная, Н2SO4, концентрированная; Крахмал, 0,5%-ный или 1%-ный раствор.

Натрия тиосульфат (Na2S2О3), 0,01N или 0,025 N раствор; Калия бихромат(K2Cr2O7), 0,01N или 0,025 N раствор.

Выполнение работы.

*Объемы добавляемых реактивов указаны для кислородной склянки, вместимостью ˃ 150 см3, если < 150 см3, то объемы уменьшить в 2 раза.

В калиброванную кислородную склянку, заполненную доверху исследуемой водой, вводят пипеткой, опуская ее до самого дна, 2 см3 раствора хлорида (или сульфата) марганца. Пипетку осторожно вынимают. Затем другой пипеткой приливают 2 см3 щелочной смеси из едкого калия и йодида калия. В этом случае конец пипетки не опускают в раствор, а подводят ее под уровень пробы. Склянку осторожно закрывают пробкой так, чтобы под ней не оставалось пузырьков воздуха. При этом их склянки

переворачиванием склянки до равномерного распределения образовавшегося осадка, и помещают в темное место на 10 минут для его отстаивания. Затем в склянку добавляют 2 см3 концентрированной серной кислоты, погружая пипетку до осадка (не взмучивая) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Склянку вновь закрывают и несколько раз переворачивают до полного растворения осадка. Затем содержимое склянки переливают в колбу

37

0,01N раствором тиосульфата (гипосульфита) натрия до слабо-желтой окраски. Добавляют I см3 раствора крахмала (при этом раствор приобретает синюю окраску от присутствия свободного йода) и продолжают титрование до обесцвечивания раствора..

Содержание растворенного кислорода (Х) в мг/дм3 рассчитывают по формуле:

Х= v∙ N∙K∙8∙1000/ V1-V2,

где:

v-объем 0,01N раствора Na2S2О3, пошедший на титрование, см3; N- нормальность раствора Na2S2О3;

К- коэффициент поправки к нормальности раствора Na2S2О3; V1- вместимость кислородной склянки, см3;

V2 – общий объем прибавленных реактивов,см3; 8- эквивалент кислорода.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАТОВ В ВОДЕ

Цель работы: освоить титриметрический метод определения сульфатов.

Ионы SО42- поступают в природные воды в основном при растворении гипсовых пород и при попадании в водоемы промышленных и сточных вод.

величин. Воды, в которых содержание сульфат - ионов свыше 250 мг/ дм3, оказывают разрушающее действие на бетонные сооружения. Повышенное содержание сульфатов приводит к увеличению общего солесодержания и жесткости воды, что служит препятствием для использования такой воды в паросиловых установках из-за образования с ионами кальция прочной накипи. Присутствие в питьевой воде повышенных количеств сульфатов ухудшает органолептические свойства воды и приносит вред здоровью людей (нарушает деятельность желудочно-кишечного тракта).

ПДК сульфат-ионов для питьевой воды согласно СанПиН 2.1.3685-21 не более 500 мг/дм3.

В зависимости от содержания сульфат-ионов и от целей исследований применяют различные методы их определения: весовой (арбитражный), турбидиметрический, комплексонометрический, титриметрический и метод ионной хроматографии.

38

Сущность метода: метод основан на титровании сульфатионов раствором хлористого бария. Ионы бария с сульфат-ионами образуют слаборастворимый осадок сернокислого бария. В точке эквивалентности избыток ионов бария реагирует с индикатором (нитхромазо, хлорфосфоназо или ортаниловый К) с образованием комплексного соединения. При этом происходит изменение фиолетовой окраски на голубую.

Для уменьшения растворимости осадка титрование проводят в водноспиртовой или водно-ацетоновой среде.

Мешающее влияние взвешенных и коллоидных веществ устраняют фильтрованием пробы воды, окрашенных веществ–адсорбцией активированным углем, катионоввстряхиванием пробы воды с катионитом.

Посуда и реактивы.

Колбы конические, вместимостью 100 см3; Цилиндры мерные на 50 см3; Бюретка на 25см3;

Кислота соляная, НСI, 1М раствор(1 моль/дм3) ; Спирт этиловый или ацетон;

Барий хлористый, BaCI2, 0,01М раствор (10 ммоль/дм3 );

Ортаниловый К, 1%-ный водный раствор или 0,2%-ный водный раствор нитхромазо или хлорфосфоназо.

изменения фиолетовой окраски на голубую. Титрование следует проводить медленно, при энергично перемешивании до тех пор, пока голубая окраска будет сохраняться в течение 2-3 мин.

При предполагаемом содержании сульфат-ионов более 500 мг/дм3 проводят разбавление пробы дистиллированной водой. При предполагаемом содержании сульфат-ионов менее 25 мг/дм3 проводят концентрирование пробы упариванием. Коэффициенты упаривания и разведения учитывают при расчете концентрации.

Массовую концентрацию сульфат-ионов (Х) в мг/дм3 рассчитывают по формуле:

Х= v∙ С∙ K∙96∙ / V,

где:

v – объем раствора BaCI2 , израсходованный на титрование, см3;

39

С- концентрация раствора BaCI2, 10ммоль/дм3;

K- коэффициент поправки к концентрации раствора BaCI2 ; 96молярная масса сульфат-иона, г/моль, (мг/ммоль);

V – объем пробы воды, взятый на титрование, см3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРИДОВ В ВОДЕ

Цель работы: освоить титриметрический метод определения хлоридов.

Благодаря большой растворимости хлористых солей ион хлора присутствует почти во всех водах. Наличие больших количеств хлоридов в воде может быть вызвано вымыванием солей из грунта или попаданием в воду хозяйственно-бытовых стоков. Хлориды содержатся в сточных водах некоторых производств.

Сущность метода: титриметрический метод определения массовой концентрации хлоридов основан на образовании трудно растворимого белого осадка хлорида серебра при прибавлении раствора азотнокислого серебра к анализируемой воде. После полного осаждения хлоридов избыток ионов серебра реагирует с индикатором – хроматом калия - с образованием краснооранжевого осадка хромата серебра.

При этом в растворе протекают реакции:

С1- +AgNО3 = AgCl ↓ + NO3-

K2CrО4 +2AgNО3 = AgCrО4 ↓+2KNО3

Посуда и реактивы.

Колба коническая вместимостью 200-250 см3; Цилиндр мерный на 100 см3; Пипетка на 1 см3; Индикаторная бумага; Бюретка на 10,25 см3;

Серебро азотнокислое ,AgNO3, раствор 2,4г/дм3, (1см3 раствора эквивалентен 0,5 мг Сl- );

Хромат калия ,K2 CrO4 , 5 %-ный раствор; Кислота азотная,HNO3, 0,1М раствор;

Натрия гидроокись, NaOH, 0,4-%-ный раствор.

40

Выполнение работы.

Для определения берут 100 см3 профильтрованной пробы или меньшее ее количество и доводят до 100 см3 дистиллированной водой . Кислые и щелочные пробы нейтрализуют слабыми растворами гидроокиси натрия или азотной кислоты до рН=7-10 по универсальной индикаторной бумаге. Затем к

Содержание хлорид-ионов (Х) в мг/дм3 вычисляют по формуле:

Х= v∙К∙g ∙1000 / V,

где:

v- объем раствора AgNO3, израсходованный на титрование, см3; К- коэффициент поправки к концентрации раствора AgNO3 ;

g- количество хлорид-иона, соответствующее 1 см3 раствора AgNO3, мг; V – объем воды, взятый для титрования, см3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ

Цель работы: освоить методы анализа воды на содержание различных форм азотсодержащих веществ .

Азотсодержащие вещества включают в себя аммонийные соли, нитриты и нитраты. Органические формы азота представлены белками и продуктами их распада. Они могут попадать в водоем со сточными бытовыми и промышленными водами. Неорганические соединения могут поступать в поверхностные воды с атмосферными осадками, при вымывании удобрений. Под влиянием биохимических процессов, происходящих в водоемах, они трансформируются, переходя из одного состояния в другое. Преобладание той или иной формы содержания неорганического азота может быть использовано для определения времени, прошедшего с момента загрязнения водоема. Повышенное содержание нитритов и ионов аммония свидетельствует о свежем загрязнении, а большое содержание нитратов указывает на то, что вода подверглась загрязнению достаточно давно.

1. Определение аммиака и ионов аммония (NH4+)

Фотометрический метод определения основан на реакции взаимодействия ионов NH4+ с раствором тетрамеркурта калия K2HgJ4 +KOH (реактив Несслера) в щелочной среде с образованием коричневой нерастворимой в воде соли:

NH4 + +2[ Hg J4]2- + 2OH →[ Hg2J2 NH2] J + 5J +2Н2О