Лабораторная работа №7 Определение содержания различных

Лабораторная работа №7
Определение содержания различных форм углекислоты в воде.
Цель: определить содержание двуокиси углерода в воде.
Оборудование и реактивы: 0,02н раствор щелочи NaOH, фенолфталеин
Теоретическая часть
Угольная кислота и ее соли – постоянные компоненты природных вод. Содержание
свободной угольной кислоты H2CO3 зависит от концентрации растворенной двуокиси
углерода. Так как в форме угольной кислоты находиться лишь незначительная часть
растворенного СО2 (около 1%), то содержание свободной углекислоты в воде
характеризуется суммой: H2CO3 + CO2. При этом расчет ведем не на кислоту, а на СО2.
Угольная кислота диссоциирует в водном растворе
H2CO3  H+ + HCO3HCO3-  H+ + CO32Из уравнений следует, что концентрация свободной углекислоты находится в
прямой зависимости от концентрации водородных ионов, а концентрация карбонатных
ионов – в обратной. При рН<4,2 в природных водах содержится только свободная
углекислота и ионы НСО3-, причем с возрастанием рН увеличивается концентрация НСО3ионов и понижается концентрация свободной угольной кислоты. При рН = 8,4 в воде
присутствуют практически только гидрокарбонаты (99,7%). При дальнейшем увеличении
рН в воде наряду с НСО3 ионами появляются СО32- ионы, которые при рН>10 становятся
преобладающими.
Связанной считается углекислота в форме карбонатов. В форме гидрокарбонатов
она состоит из связанной и полусвязанной кислоты, так как при кипячении половина
гидрокарбонатов переходит в свободную углекислоту
2НСО3- = СО2 + СО32+ + Н2О
Объемное определение свободной углекислоты в воде проводят методом
нейтрализации. К исследуемой воде прибавляют NaOH, при этом СО2 переходит в
гидрокарбонат
СО2 + NaOH ↔NaHCO3
Точка эквивалентности соответствует такому значению рН, при котором в воде
находятся гидрокарбонаты. Вследствие того, что окраска титруемого раствора изменяется
постепенно, конец реакции определяют, сравнивая полученную окраску с интенсивностью
окраски раствора – «свидетеля». В качестве которого применяют раствор,
приготавливаемый следующим образом: 2г CoCl2∙6H2O и 2г CoCl2∙5H2O растворяют в
мерной колбе емкостью 200мл, прибавляют 2мл концентрированной HCl и доводят до
метки дистиллированной водой. Затем, разбавляя 20 мл приготовленного раствора до
200мл исследуемой водой, получают для сравнения раствор «свидетель».
Практическая часть
В коническую колбу на 250 мл отмерили 50 мл исследуемой воды, внесли туда 2 капли
фенолфталеина, закрыли колбу пробкой и перемешали содержимое. Через отверстие в пробке
титровали рабочим раствором 0,02н NaOH до появления розового окрашивания, идентичному
окраске раствора-свидетеля. Полученные данные занесли в таблицу 1.
Таблица 1 – Экспериментальные данные по определению содержания
двуокиси углерода.
Объем NaOH,
пошедший на
титрование, мл
№ пробы
1 – неочищенная
Объем
исследуемой
воды, мл
1; 1,1
2 – после очистки шунгитом
Содержание
СО2, мг/л
0,84
0,7; 0,7
0,28
50
3 – после ионообменной
очистки
4 – после очистки
активированным углем
0,4; 0,5
0,18
0,9; 0,9
0,36
Содержание свободной двуокиси углерода рассчитали по формуле 1.
𝑋𝐶𝑂2 =
𝑉1 ∙ 𝑁 ∙ 2 ∙ 1000
𝑉2
(1)
где V1 – объем раствора щелочи, пошедший на титрование, мл
V2 – объем исследуемой воды, мл
По формуле 1 рассчитали содержание двуокиси углерода в неочищенной воде (2) и
в воде прошедшей очистку через шунгит (3), ионообменную очистку (4) и очистку
активированным углем (5).
1+1,1
)∙0,02∙44∙1000
2
(
X=
50
0,7+0,7
)∙0,02∙44∙1000
2
(
X=
= 12,32 мг/л
50
0,4+0,5
)∙0,02∙44∙1000
2
(
X=
X=
= 18,48 мг/л
50
0,9+0,9
)∙0,02∙44∙1000
2
(
50
= 7,92 мг/л
= 15,84 мг/л
(2)
(3)
(4)
(5)
Вывод: выполнив лабораторную работу, определили содержание двуокиси
углерода в исследуемой воде, провели ионообменную очистку, очистку шунгитом и
активированным углем. На основании экспериментальных данных, сделали вывод, что
наибольшее количество двуокиси углерода удаляется из воды при ионообменной очистке,
затем, при очистке шунгитом и активированным углем.