Определение бикарбонатной (временной) жесткости воды

Определение жесткости воды имеет большое практическое значение и очень широко применяется в технике и промышленности.

Жесткость воды обусловлена наличием солей кальция и магния. В зависимости от состава солей различают временную (бикарбонатную) и постоянную жесткость. Жесткость воды выражается числом миллимолей растворимых солей кальция и магния в 1 литре воды (ммоль/л).

Бикарбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния: Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂. Она почти полностью устраняется при кипячении воды, так как растворимые бикарбонаты при этом разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов кальция и магния и гидроксокарбонатов магния:

Сa(HCO₃)₂ ® CaCO₃¯ + CO₂­ + H₂O,

Mg(HCO₃)₂ ® MgCO₃ ¯+ CO₂­ + H₂O,

2Mg(HCO₃)₂ ® (MgOH)₂CO₃¯ + 3CO₂­ + H₂O.

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней преимущественно сульфатов и хлоридов кальция и магния и при кипячении не устраняется.

Сумма величин временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды:

Ж_общ.(Н₂О) = Ж_вр. + Ж_пост.

Существуют различные способы определения жесткости воды: определение временной жесткости с помощью метода нейтрализации; комплексонометрический метод определения общей жесткости.

Бикарбонатная жесткость воды определяется титрованием воды раствором соляной кислоты в присутствии метилового оранжевого.

Сa(HCO₃)₂ + 2HCl ® CaCl₂ + 2H₂CO₃,

Mg(HCO₃)₂ + 2HCl ® MgCl₂ + 2H₂CO₃.

В исходном растворе бикарбонатов кальция и магния из-за гидролиза солей с участием аниона слабой кислоты рН > 7. В точке эквивалентности раствор имеет слабокислую реакцию, обусловленную диссоциацией слабой угольной кислоты:

Н₂СО₃ D НСО₃^- + Н⁺

Порядок выполнения работы

1. Получить у лаборанта мерную колбу с контрольным раствором жесткой воды. Номер колбы и ее объем записать в тетрадь. Довести объем раствора дистиллированной водой до метки, закрыть колбу пробкой и хорошо перемешать.

2. Отобрать в коническую колбу пипеткой с дозатором 10 мл приготовленной жесткой воды (для образцов водопроводной воды используют пипетки объемом 100 мл или 50 мл), добавить 2-3 капли метилоранжа и 25-30 мл дистиллированной воды.

2. Оттитровать воду рабочим раствором HCl до оранжевой окраски индикатора. Титрование повторить до получения сходящихся результатов. Результаты титрования записать в таблицу по образцу.

3. Вычислить молярную концентрацию эквивалента солей Ca²⁺ и Mg²⁺ в воде, временную жесткость воды и относительную ошибку определения Ж_вр. Теоретическое значение Ж_вр. получите у преподавателя.

Форма лабораторного отчета

Лабораторная работа №... Дата

“Название лабораторной работы”

Аналитическая задача №____

Cтандартный раствор - С_Э(HCl) = 0,0000 моль/л

Определяемое вещество (титрант) - С_Э(солей/НСО₃^-) =?,

Индикатор - метилоранж

Условия титрования - (рН среды, нагревание и т.д.)

Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):

Результаты титрования:

№ опыта	V(воды), мл	V(HCl), мл
1.	10,00
2.	10,00
3.	10,00

V ср. (HCl) =

Вычисления:

С_э(солей) = С_э(HCl)∙V(HCl)/V(H₂O), моль/л.

Ж_вр.(Н₂О) = С_э(солей) ∙ 1000,(ммоль/л).

К, % = |Ж_вр.теор.- Ж_вр.эксп.|: Ж_вр.теор. х 100

 

Вопросы для самоподготовки

 

1. Объемный анализ. Точка эквивалентности. Титрование. Титрант.

2. Молярная концентрация эквивалента. Титр. Титр по определяемому веществу.

3. Приемы титрования.

4. Методы титриметрического анализа.

5. Жестость воды.

 

Задачи и упражнения

1. Найти молярную концентрацию эквивалентов КОН в растворе и его титр по HCl, если из 40 г щелочи приготовили 250 мл раствора.

2. Найти молярную концентрацию эквивалентов NaОН в растворе и его титр, если из 10 г щелочи приготовили 500 мл раствора.

3. Для 0,0520 н раствора Na₂CO₃ найти титр раствора по Na₂CO₃ и титр раствора по H₂SO₄.

4. Для раствора соляной кислоты с титром 0,005426 г/мл найти молярную концентрацию эквивалентов хлороводорода в растворе и его титр по Na₂CO₃.

5. Для раствора 0,0520 н раствора HNO₃ найти титр раствора по HNO₃ и титр раствора по Ca(OH)₂.

6. На титрование 50,0 мл раствора NaOH идет 22,5 мл 0,1600 н раствора HCl. Найти молярную концентрацию эквивалентов NaOH в растворе.

7. На титрование 35 мл раствора H₂SO₄ идет 10,8 мл 0,1468 н раствора KOH. Найти молярную концентрацию эквивалентов H₂SO₄ в растворе.

8. В каком интервале рН (>7, <7, =7) лежит точка эквивалентности в случае титрования: NaOH + HNO₃? Какие индикаторы можно использовать для данного титрования?

9. В каком интервале рН (>7, <7, =7) лежит точка эквивалентности в случае титрования: HNO₃ + NH₃×H₂O? Какие индикаторы можно использовать для данного титрования?

10. В каком интервале рН (>7, <7, =7) лежит точка эквивалентности в случае титрования: CH₃COOH + NaOH? Какие индикаторы можно использовать для данного титрования?

11. На титрование 55 мл жесткой воды пошло 3,4 мл 0,1234 н раствора соляной кислоты. Найти временную жесткость воды.

12. На титрование 25 мл жесткой воды пошло 2,0 мл 0,1012 н раствора соляной кислоты. Найти временную жесткость воды.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8