Определение временной жесткости водопроводной воды

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Метод нейтрализации может использоваться не только для определения кислот и щелочей. Его можно использовать для определения содержания, например, солей, которые количественно реагируют с кислотой или щелочью. Настоящая работа является примером такого использования.

Описание работы

Временная жесткость определяется титрованием определенного объема воды соляной кислотой известной концентрации в присутствии индикатора метилоранжа. При этом, гидрокарбонатный ион, находящийся в воде, взаимодействует с ионом водорода кислоты, т.е. происходит реакция

HCO₃^- + H⁺ ↔ H₂O + CO₂.

Из уравнения реакции следует, что один моль HCl затрачивается на взаимодействие с одним молем бикарбонатов. Зная концентрацию раствора HCl (N_к моль-экв/л) и его объем, затраченный на реакцию с гидрокарбонатами (V_к), можно вычислить суммарное содержание гидрокарбонатов кальция и магния (или ионов Ca²⁺ и Mg²⁺) в исследуемой воде.

Ход определения. Отмеряем большим цилиндром 100 мл водо - проводной воды и переносим ее в колбу на 250 мл. Добавляем две капли метилоранжа и титруем рабочим раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Титрование повторяем до сходимости. Результаты титрования рекомендуется записать в таблицу, аналогичную таблице 13.

Расчет. Жесткость (Ж) выражается количеством миллимоль эквива-лентов растворимых солей кальция и магния, содержащихся в 1 л анализи-руемой воды. Удобно вначале определить нормальность раствора (т.е. количество моль эквивалентов в 1 л воды N_в), а затем умножить ее на 1000

N_в = N_HCl´V_HCl / V_в (моль экв / л)

(это выражение соответствует соотношению (6), где N_щ и V_щ заменены на

N_в и V_в).

Число миллимолей будет в 1000 раз больше, чем число молей, поэто-му

Ж = N_в ´1000 (ммоль экв / л).

Полученное значение можно перевести в градусы (1 ммоль экв соответствует 2,8° «немецким» градусам жесткости). У всех студентов чаще всего получаются близкие результаты, если водопроводная вода не перепутана с дистиллированной, кислота - со щелочью, пипетка - с цилиндром или не использованы иные студенческие возможности.

Вопросы для обсуждения лабораторных работ по объемному анализу

1. Что такое титрование?

2. В каких единицах выражают концентрацию при проведении объемного анализа?

3. Сформулируйте закон эквивалентов в применении к реагирующим растворам. Что такое эквивалент?

4. Какие вещества могут быть индикаторами метода нейтрализации?

5.Что такое мениск?

Т е м а 4. ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Цели изучения темы

Теоретические:

Изучить особенности окислительно– восстановительных реакций и их отличие от обменных процессов. Рассматривая различия этих реакций обращают внимание на следующее:

- величины скоростей протекания: обменные процессы практически мгновенны, окислительно-восстановительные могут быть и быстрыми и очень медленными;

- соотношения веществ в реакции: для окислительно-восстановительных реакций они определяются изменением степеней окисления;

- обратимость и направление процесса;

- применяемые катализаторы; химическая природа катализаторов окислительно-восстановительных реакций изменяется в широких пределах;

-энергетические эффекты окислительно-восстановительных процессов различаются на несколько порядков величин.

Рассмотреть особенности окислительно–восстановительных свойств элементов в зависимости:

– от их положения в периодической системе;

– от проявляемых степеней окисления.

Получить навыки в написании уравнений окислительно–восстановительных процессов на основе электронного баланса.

Практическая цель:

Освоить еще один метод объемного анализа – редоксиметрию, основанный на окислительно – восстановительных реакциях.

Консультационная часть

Литература: 1, гл. VI, с. 182 – 215.

Помним, что окислители – это вещества, принимающие электроны (захватчики, агрессоры). Восстановители – наоборот отдают электроны для пополнения бюджета окислителя. В отличие от реакций обмена, окислительно-восстановительные процессы энергетически гораздо более мощные, так как связаны с проникновением вглубь атомов. Энергия именно этих процессов обеспечивает жизнедеятельность. Человек, овладев огнем, провел первую управляемую окислительно-восстановительную реакцию. Таким образом, именно химические способности и возможности человека отличают его от животных.

4.3. Упражнения для самоподготовки

1. В таблице 14 проставьте (как это сделано в примере) степени окисления выделенных элементов в предложенных соединениях. В случае затруднений следует обращаться к графическому изображению соединения или к преподавателю. Используя полученное значение степени окисления и положение элемента в Периодической системе, укажите свойства этого элемента в данном веществе: окислительные - «О», восстановительные- «В» или те и другие «ОВ». Полагаем, что высшая.

Таблица 14

степень окисления приводит к проявлению только окислительных свойств; низшая степень окисления – к проявлению только восстановительных свойств, а промежуточная степень окисления дает возможность проявиться и окислительным восстановительным свойствам

2. Заполните пропуски в электронных уравнениях:

Zn^o – 2ē → S^-2 → S⁺⁴

Cu⁺² → Cu^o Fe⁺² – 1ē →

Mn⁺² → Mn⁺⁷ O₂ → 2O^-2

S^o +2ē → 2Cr⁺³ → 2Cr⁺⁶

S⁺⁴ +6ē → Cl^-1 –8ē →

Укажите процессы окисления и восстановления.

По образному определению академика Арцимовича каждый атом можно рассматривать как гостиницу отрицательных электронов. Покидая атом-гостиницу, отрицательный электрон освобождает «положительный» номер-«люкс», который готов для приема другого постояльца.

В электронных уравнениях, отражающих окислительные и восстановительные процессы, приходится оперировать с «отрицательными» частицами – электронами. В повседневном обиходе нам не приходится пользоваться какими-либо отрицательными объектами. В журнале «Квант» был описан оригинальный пример использования отрицательных материальных объектов французским физиком Дираком. Когда он учился в колледже, учащимся была предложена следующая экзаменационная задача. «Три рыбака отправились на озеро ловить рыбу. Каждый ловил со своей лодки. Клев был хороший. Рыбаки увлеклись и уже в сумерках заметили, что заплыли довольно далеко. Они решили заночевать на ближайшем острове, а утром разобраться с уловом и отправиться домой. Причалив к острову, они свалили всю рыбу в одну кучу, поужинали у костра и улеглись спать. Один рыбак никак не мог уснуть и решил потихоньку, не беспокоя товарищей, отправиться домой. Для того, чтобы взять свою треть улова, он пересчитал всю рыбу. Одна рыба оказалась лишней. Он выбросил ее в озеро, погрузил в лодку свою долю и отправился домой. Среди ночи просыпается второй рыбак. Он тоже решил, не тревожа товарищей (про отплытие первого рыбака он не знал), отделить свою долю и отправиться домой. Подсчет показал, что улов на три не делится. Одна рыба оказалась лишней и была отправлена в озеро. Второй рыбак отделил свою треть и уплыл. Под утро просыпается третий рыбак. Он был не менее деликатным и не обратил внимания на отсутствие товарищей. Подсчет снова показал наличие лишней рыбы. Ее судьба оказалась аналогичной, а треть оставшейся рыбы оказалась в лодке третьего рыбака». В задаче спрашивалось, какое минимальное количество рыб было в самом начале. Дирак дал ответ: рыб было -2. Когда первый рыбак выкинул одну рыбу, их стало -3. Треть составила -1. Таким образом, первый рыбак увез минус одну рыбу. После его отплытия рыб снова стало -2. Второй рыбак выкидывает одну рыбу, и их количество снова становится равным -3. Когда он увозит одну треть (-1 рыбу), рыб снова становится -2 и т.д. Входя в знаменитую плеяду физиков-теоретиков начала ХХ века, отмеченных нобелевскими премиями, Дирак и среди них отличался нестандартностью. Ему принадлежит математическое обоснование существования антипространства и антимира. Он выдвинул гипотезу существования элементарной единицы магнетизма и дал ей название «монополь». К сожалению, пока об использовании, например, бруска из монополей можно лишь фантазировать. Лодка с таким однополярным бруском на борту будет без энергетических затрат передвигаться к противоположному полюсу Земли. Для смены направления движения можно использовать брусок из противоположных монополей.

3. Для следующих процессов составьте электронные уравнения полуреакций, подберите коэффициенты и найдите эквиваленты окислителя и восстановителя:

C + H₂SO₄ → CO₂ + SO₂ + Н₂О

Al + HNO₃ ® Al(NO₃)₃ + N₂О + Н₂O

MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ +H₂O

Zn + HNO₃ ® Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

KMnO₄ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + KCl + H₂O,

K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + S + K₂SO₄ + H₂O.

4. Решите еще раз (без помощи имеющегося в вашей тетради готового решения) задачу из своей предсессионной контрольной работы, относящуюся к этой теме (интервал номеров 101-110).

При обсуждении домашнего задания по этой теме вам могут быть заданы один-два нижеследующих вопроса:

1. Дать определение понятию «степень окисления».

2. Перечислить основные правила, с помощью которых можно рассчитать степень окисления элемента в молекуле.

3. Как на основе строения атома определяются минимальная и максимальная возможные степени окисления элемента?

4. Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

5. Какой процесс называется окислением, а какой восстановлением? Как изменяются степени окисления элементов в этих процессах?

6. Охарактеризовать изменение окислительной и восстановительной способности элементов при движении по группам и периодам периодической системы.

7. Как находят эквиваленты веществ в окислительно- восстановительных процессах?

4.4. Лабораторная работа №8

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры