Количественное определение хлоридов

Цель работы: Методом аргентометрии определить количественное содержание хлоридов в воде. Сделать вывод о степени загрязнения воды хлоридами и возможности ее использования.

Хлориды по общему содержанию в природных водах занимают первое место среди анионов. Содержание их колеблется от десятых долей до тысячи и более миллиграммов на литр. Это преобладающие анионы в водах с высокой степенью минерализации. В природных водах хлориды появляются в результате растворения пород, деятельности вулканов, а также в результате попадания производственных и бытовых стоков.

Согласно ГОСТу, концентрация хлоридов в питьевой воде не должна превышать 300 мг/л, иначе вода приобретает солоноватый привкус, кроме того хлориды, являясь активатором коррозии, усиливают коррозию металла, и бетона (вследствие извлечения из бетона ионов кальция).

Количественное определение хлоридов может быть выполнено гравиметрическим, физико-химическим и объемными методами.

В данном руководстве рассматриваются объемные методы - меркуриметрия и аргентометрия (метод Мора). Первый метод применяют при малых концентрациях хлоридов. Он основан на реакции:

Hg²⁺ + 2Cl^- = HgCl₂

в результате которой образуется маллодиссоциирующий HgCl₂ Титрование проводят раствором соли при наличии индикатора - дифенилкарбазона, который с первой избыточной каплей Hg⁺ образует окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение. Наиболее резкий переход окраски наблюдается при

рН=2,5.

Сущность аргентометрии основана на связывании хлорид ионов ионами серебра в присутствии индикатора хромата калия. При этом в растворе протекают две реакции:

Аg⁺+ Сl^- = AgCl - осадок белого цвета

2Ag⁺ + СrО₄ = Ag₂CrO₄- осадок кирпично-красного цвета

Причем осадок хромата серебра начинает образовываться только после того, как полностью осядет хлорид серебра, так как растворимость AgCl меньше растворимости Ag₂CrO₄. Точка эквивалентности определяется по переходу окраски осадка от белого через лимонно-желтый в оранжево-желтый. Наиболее удобен и точен метод аргекгометрии.

Ход определенна

1. Определение примерного содержания ионов сг в исследуемой пробе воды.

Для этого в пробирку прилить 5мл исследуемой воды и добавить 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Примерное содержание хлорид иона определил» по внешним признакам в соответствии с таблицей 1.

Характеристика осадка или помутнения	Содеражание мг/ л
Опалесценсия или слабое помутнение Сильное помутнение Образуются хлопья Белый творожистый осадок	1-10 10-50 50-100 Более 100

2. Подготовка пробы воды к анлнзу.

В зависимости от предварительных результатов анализа отобрать пипеткой в коническую колбу на 250мл 100мл воды или меньший ее объем(10- 50мл) и довести до 100мл дистиллированной водой. Без разбавления ведут анализ при концектрации ионов Сl меньше 100 мг/л. При концентрации меньше 10 м7л пробу воды предварительно упарить.

Определил рН пробы воды, он должен лежать в пределах от 6-10. Если рН>10, прилить 2 капли фенолфталеина и по каплям прибавлять 0,1н раствор H₂SO₄ до обесцвечивания розовой окраски. . Если рН<6, прилить 2 капли фенолфталеина и по каплям прибавлять 0,1 н раствор NaOH до появления розовой окраски. Если рН лежит в пределах 6-10 пробу не подготавливают.

В зависимости от концентрации ионов СГ в пробе титруют 0,1н, 0,05 н, 0,02н раствором нитрата серебра

2. Определение точного содержания хлоридов в вода

К подготовленной пробе прилить 5мл 5%-ного раствора хромата калия и оттитровать раствором нитрата серебра соответствующей концентрации до перехода окраски из лимонно-желтого в оранжево-желтую.

Расчет. Содержание ионов СГопредепяют по формуле:

V(AgNO₃)* C_H(AgNO₃)* 35,5 * 1000

Х(Сl) =

V_H2O

где Х(Cl^-) - содержание ионов Сl^-,мг/л; V( AgNO₃) - объем раствора AgNO₃ пошедший на титрование пробы, мл; Сн(AgNO₃) - нормальность раствора AgNO₃, моль/л; 35,5 - молярная масса эквивалента иона Сl^-, г/моль; V_H20 - объем пробы воды, мл.

Вопросы и задачи

1. Раскройте пути попадания ионов Сl^- в воду

2. Каково ПДК ионов хлора в питьевой воде? К чему приводит повышенное содержание ионов Cl^-в воде?

3.Какие методы анализа ионов Cl^- вы знаете? Охарактеризуйте их.

4.В чем заключается сущность анализа ионов Cl^- методом аргентометрии?

5.При анализе источника воды на содержание ионов Cl^- на 100мл пробы пошло 16,3мл 0,0438н раствора шпрота серебра. Определите содержание ионов Cl^- в эквивалентной и весовой формах Соответствует ли такая вода ГОСТу по хлоридам?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Количественное определение сульфатов

Цель работы: методом иодометрии определить количественное содержание сульфатов в воде.

Сульфаты содержатся почти во всех природных водах, нередко преобладая среди анионов. Концентрация их колеблется от нескольких десятков до тысячи миллиграммов на литр. Ионы SO₄^2- попадают в природные воды при растворении гипсовых пород (CaS0₄ ∙ nH₂0), мирабилита (Na₂SO₄ ∙ 10H₂O), в результате окисления сероводорода, самородной серы. Их источником могут быть и промышленные стоки. В реках и пресных озерах содержание сульфатного иона не превышает 100мг/л. Содержание сульфатов в питьевой воде по ГОСТу не должно превышать 500мг/л.

Большее их количество в воде не желательно, так как ухудшаются органолептические показатели, нарушается деятельность желудочно-кишечного тракта. Сульфаты кальция, магния придают воде постоянную жесткость, возникает сульфатная коррозия бетона, проявляющаяся в образовании соединений большего объема, чем составные части бетона.

Содержание сульфат-ионов определяется гравиметрическим, физико- химическим и объемными методами: осаждением, трилонометрически и иодометрически. В данном руководстве рассматривается объемный метод - иодометрия.

Сущность метода заключается в том, что содержащиеся в воде сульфаты связывают избытком хромата бария в кислой среде (для увеличения растворимости хромата бария) в трудно растворимый сульфат, а хромовую кислоту, образующуюся в количестве, эквивалентном содержанию сульфатов определяют иодометрическим методом. При этом происходят следующие реакции:

2S0₄^2- + 2ВаCrO₄ + 2H⁺ = 2BaS0₄ + Cr₂O₇^2- + H₂0.

Осадок сульфата бария и избыток хромата бария отделяют от раствора фильтрованием. Предварительно создают слабо-щелочную среду, добавляя NH₄OH, чтобы уменьшить растворимость хромата бария. При этом бихроматы (оранжевая окраска) переходят в хромоты (желтая окраска):

Cr₂O₇^2- + H₂O = 2СrO₄^2- + 2H⁺

После добавления кислоты хромоты вновь переходят в бихроматы, которые взаимодействуют с иодидом калия по реакции:

Cr₂O₇^2- + 6J^- + 14Н⁺ = 2Сr³⁺ + 3J₂ + 7H₂O

Свободный иод, количество которого эквивалентно содержанию сульфатов, определяют, титруя тиосульфатом натрия в присутствии крахмала:

2S₂O₇^2- + J₂ = 2J^- + S₄O₆^2-

Ход определения

1. Определение примерного содержания сульфат-иона.

Содержание сульфат-ионов в пробе должно быть не менее 50 и не более 250мг/л. Если же содержание сульфатов более высокое, пробу воды нужно разбавить дистиллированной водой в мерной колбе. Если же содержание сульфатов более низкое пробу следует упарить. Чтобы выяснить, производить разбавление или нет, надо выполнить качественную реакцию на сульфат-ион. К 5мл исследуемой воды прибавить 1-2 капли 10%-ного раствора НСl, 3-5 капель 5%-ного раствора ВаСl₂ и нагреть. В присутствии сульфат-иона SO4^2- выпадает белый мелкокристаллический осадок или появляется муть. Примерно содержание сульфатов определяют по осадку или помутнению, согласно таблице:

Степень помутнения	Содержание SO42- , мг/л
Слабая муть, появляющаяся через	1-10
несколько минут
Слабая муть, появляющаяся сразу	10-100
Сильная муть	100-500
Большой осадок, быстро оседающий на	более 500
Дно

2. Определение точного содержания сульфат-иона.

В коническую колбу на 250мл отмерить пипеткой 100мл исследуемой воды. Прибавить 1мл HCl и 5мл водной суспензии ВаСrO₄. Кипятить 5 минут. Не прекращая нагревания, прибавить по каплям концентрированного аммиака до перехода оранжевой окраски в желтую. После охлаждения удалить избыток аммиака, продувая воздух резиновой грушей. Проверить реакцию среды лакмусовой бумажкой (среда должна быть нейтральной или слабощелочная).

Раствор с осадком перенести в мерную колбу на 250мл, туда же слить воду, использованную для ополаскивания колбы, в которой велось осаждение Довести объем дистиллированной воды до метки. Содержимое колбы хорошо перемешать и отфильтровать через сухой плотный фильтр. Первые порции фильтрата, если они не прозрачны, отбросить. Из полученного прозрачного фильтрата отобрать пипеткой 100мл в коническую колбу для титрования. Прибавить 5 мл НСl и 10мл KJ. Колбу накрыть часовым стеклом и оставить на 5 мин в темном месте для полного выделения йода. Оттитровать раствором тиосульфата натрия Na₂S₂0₃ известной концентрации в присутствии 1мл 1% раствора крахмала до исчезновения синей окраски.

Расчет. Содержание SO₄^2- в исследуемой пробе воды вычислить по

формуле:

2,5 · V(Na₂S₂O₂) · Cн(Na₂S₂0₃) · Мэ/SO₄^2-) · 1000

X(S0₄^2-)=

V(H₂O)

где X(S0₄^2-) - содержание сульфатов, мг/л; V(Na₂S₂O₂) - объем рабочего раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, мл; Сн(Na₂S2O3) - нормальность тиосульфата натрия, моль/л; Mэ(SO₄^2-) – 32,02 г/моль - молярная масса эквивалента сульфата иона. Она равна этому числу, так как один SO₄^2- ион соответствует трем атомам йода, т.е. молярная масса эквивалента SO₄^2- равна 1/3 ионного веса (Mэ(SO₄^2-) = 96,06/3 = 32,02 г/моль); V_H2О - объем пробы воды (100мл); 2,5 - степень разбавления пробы воды.

Вопросы и задачи:

1. Раскройте пути попадания ионов SO₄^2- в воду. Каково ПДК сульфат-ионов в питьевой воде? К чему приводит повышенное содержание сульфатов в воде?

2. Охарактеризуйте сущность иодометрического определения сульфатов. Напишите уравнения реакций в молекулярном, ионном и электронно-ионном видах.

3.При какой концентрации SO₄^2- и Hg⁺ начнет осадок H₂SO₄ в водоеме, в котором рН=7,87, если ПP(Hg₂SO₄) = 6,2 10^-7.

4. При анализе воды было обнаружено ионов серебра 0,005 мг/л, ионов свинца 0,01 мг/л. Определите, выпадут ли осадки Ag₂SO₄, PbSO₄, если в воду попадут стоки, содержащие 0,2мг/л SO₄^2-? ПP(Ag₂SO₄) = l,2 · 10^-5, ПP(PbSO⁴)=l,7·10^-8.