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+ + HCO3-

HCO3- → H+ + CO32-

Из 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 НСО3- ионов 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

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

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.

№ пробы

Объем NaOH, пошедший на титрование, мл

Объем исследуемой воды, мл

Содержание СО2, мг/л

1 – неочищенная

1; 1,1

50

0,84

2 – после очистки шунгитом

0,7; 0,7

0,28

3 – после ионообменной очистки

0,4; 0,5

0,18

4 – после очистки активированным углем

0,9; 0,9

0,36

Содержание свободной двуокиси углерода рассчитали по формуле 1.

(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).


X = = 18,48 мг/л

(2)

X = = 12,32 мг/л

(3)

X = = 7,92 мг/л

(4)

X = =  15,84 мг/л

(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.