Проведение анализа. Свободная угольная кислота

Свободная угольная кислота.

СО₂, попадая в воду, соединяется с водой, давая настоящую угольную кислоту Н₂СО₃. Эта цепь перехода стоит под контролем рН среды: чем выше рН, тем меньше СО₂ и Н₂СО₃ в воде.

Возникают затруднения, происходящие из-за осаждения щёлочью некоторых катионов (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺) при их значительном содержании в воде. Однако, быстрота и лёгкость определения способствуют тому, что данный метод является распространённым при анализе воды. Определение СО₂ проводят на месте, после извлечения пробы из водоёма.

1. Приборы и реактивы

бюретка на 10 мл, пипетка на 2 мл и на 1 мл, пикнометры на 150 мл – 2 шт., 0,02 н NаОН, 0,1%-ный раствор фенолфталеина: 0,10 г химически чистого фенолфталеина растворяют в 100 мл 96%-ного этилового спирта.

В пикнометр на 150 мл наливают разбавленный фосфатный буферный раствор с рН 8,37 и прибавляют из тонкой пипетки 5 капель 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина. Фосфатный раствор приобретает слабо розовый цвет. Эта склянка служит стандартом предела титрования.

В другой такой же пикнометр пипеткой Мора наливают осторожно, без бурного перемешивания, 100 мл исследуемой воды; прибавляют 5 капель индикатора (фенолфталеина) и титруют пробу из бюретки титрованным раствором 0,02 н NаОН (установку титра раствора NаОН надо также вести в присутствии фенолфталеина) до окраски, равнозначной окраске стандарта (т.е. до рН 8,37). Равнозначная окраска в пробе должна сохраняться в продолжение 10 минут. Если проба станет бледнее цвета стандарта, то к ней прибавляют ещё раствора. При этом пробу надо перемешивать лёгкими круговыми движениями при закрытом пробкой пикнометре.

В основе метода лежат реакции:

СО₂ +Н₂О ↔ Н₂СО₃

Н₂СО₃ + NаОН ↔ NаНСО₃ + Н₂О

Как только угольная кислота на 97,5% перейдёт в бикарбонат натрия, т.е. раствор будет иметь рН 0,37, фенолфталеин становится слабо розовым и дальнейшее титрование прекращается. Следовательно, 1 г/моль NаОН связывается 1 г/моль СО₂, или 1 н + NаОН соответствует 44 г СО₂

Обработка результатов Расчёт содержания в воде СО₂ производят по следующей формуле:

n ∙ F ∙ 0,88 ∙ 1000

––––––––––––––––––– = n ∙ F ∙ 8,8 ∙ мг СО₂ /л, где:

n – количество 0,02 н раствора NаОН, пошедшего на титрование;

F – поправка для щёлочи на 0,02 н;

0,88 – множитель, полученный от умножения 0,44 на 2 и соответствует 1 мл строгого 0,02 н раствора NаОН. Если пользуются щёлочью 0,1 н, то берут множитель не 0,88, а 4,4.

Контрольные вопросы

1. Какие компоненты входят в состав карбонатной системы природных водоемов?

2. Равновесия между какими компонентами природных систем определяются законом Генри?

3. Какие параметры природных сипом определяют величину константы Генри?

4. Какое значение рН должны имен, атмосферные осадки, если «активные» примеси в атмосферном воздухе представлены только диоксидом углерода.

5. Как может измениться рН атмосферных осадков, если в атмосферном воздухе помимо диоксида углерода появится: а) аммиак, б) диоксид серы?

6. Что такое кислотные дожди? С присутствием каких соединений в атмосферном воздухе связано их образование?

7. В чем особенность описания карбонатных равновесий для морской воды?

8. Что такое смешанные константы диссоциации угольной кислоты?

9. Какие зоны, связанные со степенью насыщения воды карбонатом кальция, выделяют в океане?

10. Какие уравнения используются для описания карбонатной системы при равновесии с карбонатом кальция и воздухом, содержащим диоксид углерода?

11. Как связано содержание ионов водорода в природных водах, находящихся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, с парциальным давлением в воздухе?

12. Как связано содержание ионов кальция в природных водах, находящихся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, с парциальным давлением СО₂ в воздухе?

13. Какое значение рН будут иметь поверхностные воды, находящиеся в равновесии с карбонатными породами и диоксидом углерода, содержащимся в приземном слое воздуха?

Методический инструментарий преподавателя:

-активные формы: фронтальный опрос.

Средства контроля: Тест № (см. фонд оценочных средств)

Содержание внеаудиторной работы бакалавра при подготовке к занятию

1. Владеть содержанием вопросов (по лекции).

2. Составить презентацию о попадании основных неорганических аэрозолей в гидросферу (указать производства, объёмы, возможные реакции в том числе с учетом Рн среды). Работа в группе.

3. Подготовиться к диагностической самостоятельной работе в форме опроса и теста

4. Изучить термины по данной теме

Литература

1. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. - М.: МИР, 2005. - 294 с. (Библиотека УлГПУ)

2. Гусакова Н.В. Химия окружающей среды: учебное пособие для вузов. - Ростов на Дону: Феникс, 2004. - 84 с. (Библиотека УлГПУ)

3. Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды. - М.: ОНИКС, 2010. - 336 с. (Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/42468)

4. Хентов В.Я. Химия окружающей среды для технических вузов: учеб. пособие. - Ростов на Дону: Феникс, 2005. – 141 с. (Библиотека УлГПУ)

5. Тарасова Н. П. Химия окружающей среды. Атмосфера: учеб. пособие для вузов. - М.: Академ.книга, 2007. - 227 с. (Библиотека УлГПУ).

Лабораторная работа №6 (4 часа)

Дата добавления: 2014-01-04