Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
ХV Научно-практическая конференция « Виват-молодая наука»
ХV Научно-практическая конференция « Виват-молодая наука»
Секция – химия
«Определение катионов и анионов в составе различных водных
источников»
Исследовательская работа:
Выполнено учащимися
9 класса МОУ « СОШ №19»
Морозовым Дмитрием
Лаковым Андреем
Научный руководитель
Череповец, 2009
План работы
1. Введение: каково экологическое состояние воды, которую мы пьем.
2. Определение ионов в воде: исследование состава воды из разных источников
№ 1 «Семь ручьев»
№ 2 «Аква-минерале»
№ 3 «Липецкий бювет»
№ 4 водопроводная
№ 5 снеговая
№ 6 Нарзан
№7 колодезная
1) определение массовой концентрации сульфатов
2) определение массовой концентрации хлора
3) определение железа
4) определение карбонатов и гидрокарбонатов
5) определение массовой концентрации ионов Са2+
6) определение жесткости воды
4 Общие выводы по работе
5. Приготовление растворов для проведения исследовательской работы
6. Литература
Каково экологическое состояние воды, которую мы пьем
Вода!.. Ты не просто необходима для жизни,
ты и есть сама жизнь.
А. Сент-Экзюпери
Вода стоит особняком в истории нашей планеты.
Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней
по влиянию на ход основных, самых грандиозных
геологических процессов.
Аристотель считал воду одним из основных элементов мироздания. Трудно не согласиться с ним. Земля почти на три четверти покрыта водой. Инопланетянам она показалась бы «жидкой» планетой с небольшими вкраплениями твердого вещества. Объем гидросферы составляет почти 1,5 млрд км3.
Вода - уникальное вещество на Земле. Она растворяет, разрушает и транспортирует различные вещества, способствует отложению осадочных пород и образованию почвы, принимает участие в формировании поверхности нашей планеты. Обладая высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью, вода оказывает влияние на формирование климата и погоды, смягчая перепады температур.
Вода входит в состав живых организмов, является средой обитания водных растений, животных, микроорганизмов. Не очень легко представить, то человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме человека уменьшается. Эмбрион состоит из воды на в теле новорожденных содержится 75% воды, а у взрослого человека –около 60%.. Общий объем воды, потребляемой человеком в сутки при питье с пищей, составляет 2-2,5 л.
При потере человеком 6-8% влаги сверх обычной нормы повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение и дыхание, появляется мышечная слабость и головокружение, начинается головная боль, потеря 10% воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15-20% приводит к смерти.
Несмотря на то, что вода - самое распространенное на Земле вещество, запасы пресной воды довольно ограниченны. Они составляют около 20 тыс. км3. Основная масса воды соленая, и она не пригодна для питья, промышленного и бытового потребления, сельскохозяйственного полива. Только Зл из 100 л приходится на долю пресных вод, причем 2 л из них заключены в малодоступных льдах. Потребности в пресной воде из года в год растут. Академик назвал воду «самым важным минералом на Земле». Это определение приобретает особое значение в наши дни.
Увеличение расходования воды промышленностью связано не только t быстрым ее развитием, но и с ростом водоемкости производства, т.е. с увеличением расхода воды на единицу продукции. Так, например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани расходуется около 250 м3 воды, 1 т бумаги - 550-730 м3, вискозного волокна - 470-1080м3, 1 т синтетического каучука - 2000 м3, 1 т синтетического волокна - 2590-5000 м3.
Весьма водоемка также цветная металлургия: на выплавку 1 т никеля расходуется 4000 м3 воды (сравните: на выплавку 1 т чугуна - 180-200 м3, |т стали - 250-300 м3). Значительное количество пресной воды расходует-6я в технологиях сельского хозяйства, например, для выращивания 1 т сахарной свеклы - 130-160 м3, пшеницы - 800-1200м3, сена - 1000-1600м3, хлопка-сырца - 4000-5000 м3.
Каждый человек в мире ежедневно только на бытовые нужды расходу-It в среднем 150-160 л воды, причем городские жители расходуют воды втрое больше, чем сельские.
Чрезвычайно важно отметить, что все живые существа на Земле содер-•ат в своем организме в среднем 80% воды (по весу). Общая масса живого вещества биосферы равна 1400 млрд т, масса биологической воды в ней 1120 млрд т (1120 км3). Этот объем соизмерим с объемом стока всех рек Европы, Азии, Африки и Северной Америки.
Без воздуха (кислорода) жизнь возможна, в таких условиях живут Анаэробные организмы, без воды - нет. Воду, синтезированную в организмах человека и животных, называют метаболической. Кровь животных
1 человека по элементному составу близка к составу океанической воды (табл. 6.1).
Вода жесткостью менее 4 мг-экв/л называется мягкой, от 4 до 8 - сред-Ней жесткости, от 8 до 12 - жесткой, более 12 мг-экв/л - очень жесткой.
В своей работе мы провели анализ воды которую мы пьем : это водопроводная вода , вода питьевая : «Семь ручьев», «Бон Аква», « Липецкий бювет», «Нарзан», колодезная вода , снеговая вода.
Цель работы: Исследовать воду которую мы пьем на содержание катионов и анионов.
Сравнить полученные результаты с данными этикеток.
Приобрести навыки практической работы.
1. Определение массовой концентрации сульфатов в сточных и технических водах нефелометрическим методом
Алгоритм выполнения измерений :
100 см3 анализируемой пробы прибавить 10 см3 НС1 ( 1:1)+ 0, 5 г ВаС12 и перемещать вращательным движением в течении 1 минуты, при наличии сульфат ионов образование ВaSO4- белого осадка.
Для количественного определения готовим образцы сравнения( к серной кислоте 0,5 н раствора , прибавляем 10 см3 НС1 ( 1:1)+ 0, 5 г ВаС12 и перемещать вращательным движением в течении 1 минуты,
Для первого образца берем 5 см3 для 2-ого 7 см3 для 3-го 9см3
Что соответствует в воде ионам SO42- 10мг 14 мг 18 мг
Проводим исследование и сравниваем с полученными эталонами.
При проведении анализа у нас получились следующие результаты:
Образец воды | Наличие иона SO42- | Количество SO2- 4 | Название воды |
№1 | Осадок соответствует 1 эталонному образцу | 10 мг/л |
|
№2 | Осадка нет | - |
|
№3 | Осадка нет | - |
|
№4 | Слабое помутнение , меньше чем в первом эталонном образце | Меньше 10 мг /л | Водопроводная |
№5 | Осадка нет | - | Снеговая вода |
№6 | Осадок интенсивный, содержание ионов больше чем в 3-ем эталонном образце | Больше чем 18 мг/л | Нарзан |
№7 | Осадок образует соответствует 1 эталонному образцу | 10 мг/л | Колодезная вода |
2. Определение массовой концентрации хлора в пробе воды
1)100 см3 анализируемой пробы + 1 см3 нитрата серебра 1%, до образование белого осадка свидетельствует о наличии ионов хлора.
Образец воды | Наличие иона С1- | Название воды |
№1 | Помутнения нет | Семь ручьев |
№2 | Осадок образуется | Аква- минерале |
№3 | Осадок образуется | Липецкий бювет |
№4 | Осадок образутся | Водопроводная |
№5 | Слабое помутнение | Снеговая вода |
№6 | Осадок хороший сильное помутнение | Нарзан |
№7 | Осадок образует | Колодезная вода |
Вывод : Наибольшее количество хлоридов в «нарзане» , наименьшее в «Семь ручьев»
2) Для вычисления количественного содержания :
100 см3 анализируемой пробы прибавить 3 капли раствора хромата калия содержимое перемешать и титровать 0,05 н раствором нитрата серебра при постоянном взбалтывании и помешивании до появления неисчезающей окраски ( красной или бурой)
С хлора =
где 1,773 масса хлорид ионов ( мг ) эквивалентная 1 мл точно 0,05 н раствора нитрата серебра , V р-ра нитрата серебра пошедший на титрование , 100мл - объем пробы
Определение количества ионов хлора в воде
Образец воды | V AgNO3 на титрование | Количество иона С1- | Название воды | |||
1-титр | 2 титр | 3 титр | среднее | |||
№1 | 6,1 | 6,0 | 6,0 | 6,03 | 107 мг/л | Семь ручьев |
№2 | 13,1 | 13,0 | 13,1 | 13,03 | 231 мг/л | Аква минерале |
№3 | 7,9 | 7,8 | 7,8 | 7,83 | 139 мг/л | Липецкий бювет |
№4 | 8,5 | 8,5 | 8,4 | 8,46 | 150 мг/л | Водопроводная |
№5 | 6,3 | 6,2 | 6,3 | 6,66 | 118мг/л | Снеговая вода |
№6 | 10,5 | 10,4 | 10,5 | 10,46 | 186,5мг/л | Нарзан |
№7 | 20,5 | 20,2 | 20,5 | 20,4 | 361,7 мг/л | Колодезная вода |
По норме питьевая вода содержит 1-50 мг/дм3 , речная 1-6 мг/ дм3 ионов хлора, норма больше 350 мг /дм3
Вывод: Все исследованные образцы соответствуют норме.
3. Определение массовой концентрации железа в пробе воды
100 см3 анализируемой пробы подкислить азотной кислотой + 2 см3сульфосалициловой кислоты 30 % концентрации при появлении фиолетового окрашивания определяются ионы железа.
Образец воды | Наличие иона железа | Название воды |
№1 | нет | Семь ручьев |
№2 | Нет | Аква минерале |
№3 | нет | Липецкий бювет |
№4 | Образуется фиолетовое окрашивание присутствует ион железа | Водопроводная |
№5 | нет | Снеговая вода |
№6 | Нет | Нарзан |
№7 | Нет | Колодезная вода |
Вывод: Ионы железа определяются только в водопроводной воде, взятой непосредственно в школе, система водоснабжения старая, трубы железные, ржавые, при отстаивании воды оседает бурый осадок соединений железа.
4. Определение карбонат и гидрокарбонат ионов
а) 10 см3 анализируемой пробы прибавьте 5-6 капель фенолфталеина , при отсутствии окрашивания раствора или при слабо розовом окрашивании считают что карбонат анион в пробе отсутствует ( рН меньше 8,0-8,2)
при появлении окраски титруйте содержимое склянки 0,05н раствором соляной
кислоты пока окраска не побледнеет до слаборозовой. Определите объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование.
Рассчитайте количество карбонат ионов в растворе по формуле
С карб = V кисл*300 = мг/л
4а)Определение карбонатов
Образец воды | 1-ое титрование ( V мл) | 2-ое титрование ( V мл) | 3-ое титрование ( V мл) | Среднее значение | Расчет количества карбонат ионов | вода |
№1 | 1,2 | 1,4 | 1,2 | 1,3 | 360 мг/л | Семь ручьев |
№2 | - | - | - | - | - | Аква минерале |
№3 | 0,6 | 0,4 | 0,4 | 0,46 | 140 мг/л | Липецкий бювет |
№4 | - | - | - | - |
| Водопроводная |
№5 | - | - | - | - |
| Снеговая |
№6 | - | - | - | - |
| Нарзан |
№7 | - | - | - | - |
| колодезная |
Вывод: Карбонаты присутствуют только в 2 образцах : «Семь ручьев» и «Аква минерале», остальные образцы не содержат карбонатов.
Б) определение гидрокарбонатов в 10 см3 анализируемой пробы и добавьте 1-2 капли раствора метилового оранжевого, проба должна приобрести желтую окраску , затем титруйте 0.05 н раствором соляной кислоты до перехода окраски в желтую. Определите объем растора на титрование.
Вычислите массовую концентрацию гидрокарбонат ионов по формуле.
С гидрок.= V кисл *305 = мг/л
4 б). Определение гидрокарбонат ионов
Образец воды | 1-ое титрование ( V мл) | 2-ое титрование ( V мл) | 3-ое титрование ( V мл) | Среднее значение | Расчет количества гидрокарбонат ионов | Название воды |
№1 | 1,5 | 1,5 | 1,3 | 1,46 | 447 мг/л | Семь ручьев |
№2 | 0,9 | 0,7 | 0,9 | 0,8 | 244 мг/л | Аква минерале |
№3 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | 0,8 | 244мг/л | Липецкий бювет |
№4 | 1,1 | 1,0 | 1,2 | 1,1 | 335,5мг/л | Водопроводная |
№5 | 0,7 | 0,9 | 0,9 | 0,8 | 244 мг/л | Снеговая |
№6 | 5,1 | 5,2, | 5,0 | 5,1 | 1555,5 мг/л | Нарзан |
№7 | 2,3 | 2,3. | 2.2 | 2,26 | 813,3 мг/л | Колодезная |
Вывод: Наиболее минерализава вода «Нарзан», меньшее содержание гидрокарбонатов в трех водах: «Аква минерале», « Липецкий бювет» и снеговая.
4. Определение массовой концентрации кальция
100 см3 анализируемой пробы прибавить 10см3 раствора щелочи натрия 2 н раствора
прибавить кальконкарбоновую кислоту ( на кончике шпателя) переход индикатора от красно- фиолетовой до сине-голубой свидетельствует о наличии ионов кальция.
Титруем трилоном Б концентрацией 0,05 н
Количество кальция вычисляют по формуле
Х (Са)= 
5 Определение ионов кальция в воде .
Образец воды | 1-ое титрование ( V мл) | 2-ое титрование ( V мл) | 3-ое титрование ( V мл) | Среднее значение | Расчет количества ионов Са2+ | Название воды | |||
№1 | 2,5 | 2,4 | 2,4 | 2,45 | 490 мг/л | Семь ручьев | |||
№2 | 0,4 | 0,6 | 0,4 | 0,46 | 93,5 мг/л | Аква минерале | |||
№3 | 2,2 | 2,3 | 2,0 | 2,26 | 433 мг/л | Липецкий бювет | |||
№4 | 3,2 | 3,4 | 3,2 | 3,3 | 661 мг/л | Водопроводная | |||
№5 | 1 | 0,8 | 0,8 | 0,86 | 172 мг/л | Снеговая | |||
№6 | 23,5 | 23.4 | 22,8 | 23,23 | 4655 мг/л | Нарзан при прибавлении щелочи натрия для титрования образовался белый осадок , что говорит о большом содержании ионов кальция и магния . сильно минерализована.
| |||
при прибавлении щелочи натрия для титрования образовался белый осадок, что говорит о большом содержании ионов кальция и магния сильно минерализованная. И не один образец воды не давал таких результатов. | |||||||||
№7 | 20,5 | 20 | 20 | 20,16 | 4040 мг/л | Колодезная | |||
Вывод: Наибольшее содержание ионов кальция и магния в колодезной воде и воде «Нарзан», наименьшее в Аква минерале.
6. Определение общей жесткости в пробе воды.
100 см3 анализируемой пробы + 10 см3 аммиачного буфера + эриохром черный, титруем трилоном Б 0,01 н ( 1, 86 г на литр) от фиолетового до синего
Жесткость воды общая вычисляется по формуле :
Ж=
6 Определение общей жесткости воды
Образец воды | 1-ое титрование ( V мл) | 2-ое титрование ( V мл) | 3-ое титрование ( V мл) | Среднее значение | Расчет количества жесткости |
№1 | 10 | 10,5 | 10,5 | 10,16 | 1,016 |
№2 | 3 | 2,8 | 2,7 | 2,83 | 0,28 |
№3 | 6,6 | 6,6 | 6,6 | 6,6 | 0,66 |
№4 | 10,8 | 11 | 11 | 10,9 | 1,09 |
№5 | 1,1 | 1 | 1,1 | 1,06 | 0,1 |
№6 | 40 | 42 | 42 | 41,3 | 4,13 |
№7 | 22,4 | 22,4 | 22,5 | 22,4 | 2,24 |
Наибольшей жесткостью обладает вода «Нарзан» и колодезная , наименьшей снеговая и «Аква минерале»
Общие выводы
№ 1 «Семь ручьев»
| Состав воды мг/л | Определили мг/л |
Указана на этикетки | Na + K + - 100-250 HCO3- - 400-550 Ag+ - < 0.2 SO42- - С1 - - СО32- - | Не определяли
447
не опред. 10
107
360 |
№ 2 «Аква минерале»
| Состав воды мг/л | Определили мг/л |
Указано на этикетке | K+ - 10 Ca2+ - 30 Mg2+ - 20 SO42- - 100 Сl- - 50
HCO3- - 200 |
93,5 не опред.
нет 231
244 |
№ 3 «Липецкий бювет»
| Состав воды мг/л | Определили мг/л |
Указана на этикетки | K+ - 2 Ca2+ - 120 Mg2+ - 50 SO42- - 50 Cl - - 150 HCO3- - 400 CO32- - | Не опред. 433
нет 139 244 140 |
№ 4 водопроводная
| Состав воды мг/л | Определили мг/л |
Указана на этикетки | K+ - Ca2+ - Mg2+ - SO42- - Cl - - HCO3- - |
661
не опред. Меньше 10
150
335,5 |
№ 5 снеговая
| Состав воды мг/л | Определили мг/л |
Указана на этикетки | K+ - Ca2+ - Mg2+ - SO42- - Cl - - HCO3- - |
172 не опред.
Нет
118
244 |
№ 6 Нарзан
| Состав воды мг/л | Определили мг/л |
Указана на этикетки | Na+ + K+ - 130-200 Ca2+ - 300-400 Mg2+ - 80-120 SO24 - 300-500 Cl - - 100-150 HCO3- - 1000-1500 |
4655
не опред. Больше чем 18 186,5 1555,5 |
Общий вывод: •Все исследуемые образцы пригодны для использования по основным показателям.
•Количество определенных нами ионов в основном соответствует указанному на этикетке.
•Мы научились определять ионы в воде, приобрели практические навыки титрования и проведения лабораторного эксперимента
Приготовление растворов для исследовательской работы.
1.СЕРНОЙ кислоты –0.5 н раствора.
Для приготовления 0,5 н раствора серной кислоты необходимо взять 14,3 см3 концентрированной серной кислоты и довести раствор до метки 1 литр. Затем взять 25 мл приготовленного раствора и довести до метки 250мл водой.
2. нитрат серебра 1% 1 г нитрата серебра и растворить в 99 мл воды.
3. нитрат серебра 0,05 н 4,25 г соли растворить в 0,5 л воды
4. Сульфосалициловая кислота 30%. 30 г кислоты и 70 г воды.
5. Соляная кислота 1:1 50 мл кислоты концентрированной и 50 мл воды
6. Соляная кислота 0.05 н 1,8 мл соляной кислоты растворить в небольшом количестве воды и довести раствор до 1 литра. (или использовать фиксанал )
7. Трилон Б 0,05 н раствор фиксанал 9,3 г прибавляют 450 см3 воды, растворяют и доводят до метки 1000мл. затем берут 100 мл и доводят до метки 200 мл – дист. водой
8.Раствор щелочи натрия 2 н 80 г щелочи растворяют в воде и раствор доводят до метки 1 литр.
Литература:
«Экологический практикум школьника» – М.: Учебная литература, 2006 г.
«Сборник задач и упражнений по аналитической химии» – М.: Высшая школа, 1979 г.
«Аналитическая химия» – М.: Высшая школа, 1973 г.
Аналитическая химия – М.: Просвещение, 1975 г.
« Что мы знаем о химии» – М.: Высшая школа, 1993 г.
«Сборник элективных курсов» химия 9 класс. – В.: 2005 г.
