 |
Методические указания к лабораторной работе
|
|
|
|
Кафедра «Химия»
ОПределение концентрации растворенного в воде кислорода
Методические указания к выполнению лабораторной работы
Ростов-на-Дону 2008
Составитель к.т.н., доцент, Е. Г. Задошенко
УДК 371.385:54
Определение концентрации растворенного в воде кислорода: Метод. указания к выполнению лабораторной работы. Ростов-на-Дону: Издательский центр. 2008. - 6 с.
Методические указания содержат описание лабораторной работы по разделу курса «Общая и неорганическая химия» и предназначены для студентов дневного и заочного отделений специальности 280202 и 150501.
Печатается по решению методической комиссии факультета "Технология машиностроения".
Научный редактор, д.т.н., проф., А. С. Кужаров
Рецензент, д.т.н., проф., В. Э. Бурлакова
Ó Е.Г. Задошенко, 2008
Ó Издательский центр ДГТУ, 2008
Цель работы – определение концентрации растворенного кислорода в водопроводной воде и оценка ее экологической пригодности.
Природная вода находится в непрерывном взаимодействии с окружающей средой. Она растворяет органические и неорганические примеси, содержащиеся в почве, атмосфере, растительности и т.п. Среди растворенных примесей в воде есть кислород О2, являющийся необходимым для жизни всех представителей водной фауны и флоры. Однако кислород – сильный окислитель, в его присутствии значительно возрастает скорость коррозии металлического оборудования, находящегося в контакте с природной водой. Поэтому его содержание в воде строго регламентируется и тщательно контролируется. Так, например, действующие в настоящее время нормы на тепловых электрических станциях (ТЭС) предусматривают 50 мкг/кг (в зависимости от типа парогенератора).
|
|
|
Анализ содержания растворенного кислорода производится титриметрическим методом (йодометрическим), основанным на способности соединений марганца количественно связывать кислород в щелочной среде:
MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaCl (1)
Mn(OH)2 + 1/2O2 + H2O = MnO2∙2H2O (дигидрат диоксида марганца) (2)
Дигидрат диоксида марганца MnO2∙2H2O (малорастворимое соединение коричневого цвета) является сильным окислителем. Он образуется в количестве, строго эквивалентном содержанию растворенного кислорода. Определив количество образовавшегося дигидрата, рассчитывают содержание в воде кислорода. Определение дигидрата диоксида марганца MnO2∙2H2O основано на его взаимодействии с иодидом калия в кислой среде, протекающем с выделением свободного йода:
MnO2∙2H2O + 2KI + H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 + I2 + 4H2O (3)
Количество образующегося йода эквивалентно количеству реагирующего дигидрата диоксида марганца.
Йодометрическое определение содержания кислорода в воде заканчивают титрованием свободного йода раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала до исчезновения синей окраски:
2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI (4)
Концентрацию растворенного кислорода рассчитывают на основе закона эквивалентности:
V1Cэк1 = V2Cэк2 , (5)
где V1 – объем анализируемой пробы воды, мл; V2 - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование пробы, мл; Cэк1 - молярная концентрация эквивалентов кислорода, растворенного в воде, моль/л; Cэк2 - молярная концентрация эквивалентов раствора тиосульфата натрия, моль/л.
Экспериментальная часть
Материалы и оборудование: цилиндр 100 мл, 3 конических колбы 250 мл с пробками, две пипетки 1 мл, штатив с бюреткой, прибор для титрования, водный раствор серной кислоты (1:4) H2SO4, раствор 2М соли хлорида марганца (II) MnCl2 (или сульфата марганца (II) MnSO4), щелочной раствор йодида калия (12 М KOH + 1 М KI), стандартный раствор (титрант) - 0,01 Н тиосульфата натрия Na2S2O3, 0,05% водный раствор крахмала.
|
|
|
В коническую колбу вместимостью 250 мл мерным цилиндром налейте 100 мл водопроводной воды. Пипеткой отмерьте 1 мл раствора хлорида марганца и добавьте его в колбу с анализируемой пробой. Чистой пипеткой отмерьте 1 мл щелочного раствора йодида калия (KI+KOH) и внесите его в колбу. Закройте колбу пробкой и тщательно, но осторожно перемещайте раствор. Оставьте колбу на столе на 3-4 минуты. Составьте уравнения протекающих реакций.
Из бюретки добавьте в колбу с анализируемой пробой 3 мл раствора серной кислоты, закройте пробкой и, осторожно перемешивая содержимое, добейтесь полного растворения осадка. Оставьте колбу на столе на 2-3 минуты. Составьте уравнения протекающих реакций.
Приготовленную колбу с анализируемой пробой оттитруйте раствором тиосульфата натрия, добавляя его к анализируемой пробе по каплям до тех пор, пока цвет раствора не станет бледно-желтым. Затем введите в колбу несколько капель растворенного крахмала и продолжайте титрование до исчезновения окраски.
Повторите все процедуры анализа еще 2 раза. Результаты титрования не должны отличатся друг от друга более чем на 0,2 мл. Найдите средний объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование пробы. Используя закон эквивалентов (формула 5), рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов кислорода в анализируемой пробе Сэк1, моль/л. Результаты измерений сведите в таблицу.
Результаты экспериментальных наблюдений
| V2, мл | Сэк2 моль/л | V1,мл | Сэк1 моль/л | |
| Опыт 1 | ||||
| Опыт 2 | ||||
| Опыт 3 | ||||
| Средние значения |
Зная, молярную концентрацию эквивалентов кислорода, растворенного в воде, определите его массу в мкг/л и сделайте вывод об экологической пригодности воды.
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте примеси природных вод в зависимости от размера частиц. К какой группе примесей относится растворенный в воде кислород?
2. Охарактеризуйте примеси природных вод по их химическому составу и отнесите кислород к одной из них.
3. Чем вызвана необходимость контроля содержания кислорода в воде на тепловых электрических станциях?
|
|
|
4. Какие соединения количественно связывают кислород, растворенный в воде, в ходе анализа воды на содержание в ней кислорода? Составьте уравнения реакций.
5. Составьте уравнение реакции, которая протекает при титровании анализируемого раствора иодида калия в кислой среде. Как устанавливают в этом случае конец титрования?
6. Как устанавливают конец титрования при определении концентрации свободного йода с помощью тиосульфата натрия?
Литература
1. Ахметов Н. С.. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 2003.
2. Павлов Н. Н.. Общая и неорганическая химия. - М.: Дрофа, 2002.
3. Угай Я.А.. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1997.
Составитель к.т.н., доцент, Е.Г. Задошенко
Определение концентрации растворенного в воде кислорода
Методические указания к лабораторной работе
Редактор А.А. Литвинова
ЛР № 04779 от 18.05.01 В набор В печать
Объем усл.п.л. уч-изд.л. Офсет. Формат 60х84/16
Бумага типа № 3 Заказ № Тираж 150 Цена
Издательский центр ДГТУ
Адрес университета и полиграфического предприятия:
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
|
|
|
