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.