Исследование свойств воды

Введение

Когда учащиеся затронули вопрос о том, что электрические чайники часто выходят из строя из-за образующейся в них накипи, появилась новая тема исследовательской работы: «Жесткость воды. Способы определения и устранения жесткости воды».

Цель работы экспериментально определить и найти способы устранения жесткости воды.

Отбор пробы жидкости

Отбор пробы жидкости производить:

-из больших водоемов (реки, озера) - на различной глубине при помощи специальных пробоотборщиков;

-из трубопровода-при помощи пробоотборного крана;

-из мелкой тары (бидоны, бочки, бутыли) - из определенного числа мест длинной стеклянной трубкой (ее погружают в жидкость на глубину 20-40 см, верхнее отверстие закрывают, вынимают трубку и выливают жидкость в особую посуду).

Чтобы из первичной пробы взять среднюю лабораторную пробу, склянку с ней взбалтывают в течение 10 мин, затем жидкость разливают в две сухие склянки (0,5 – 5,0 л), закрывают пробками, наклеивают этикетки, на которых указывают дату и место отбора пробы, и направляют в лабораторию для анализа.

Оборудование: резиновая труба, склянки для отбора проб с пробками.

Посуда, в которую отбирают пробы воды, должна быть чистой. Для этого ее промывают соляной кислотой, затем хромовой смесью и несколько раз дистиллированной водой, а перед взятием пробы обязательно ополаскивают 3-4 раза исследуемой водой.

Проведение работы

Надевают на водопроводный кран резиновую трубку, затем, открыв кран, спускают воду в течение 10-15 мин, после чего конец трубки опускают на дно склянки для отбора пробы вместимостью 2-5 л. Наполняют склянку водой, дают воде некоторое время переливаться через край. Вынимают из склянки резиновую трубку и закрывают ее притертой пробкой.

Если нет склянок с притертой пробкой, то можно пользоваться склянками, закрывающимися корковыми или резиновыми пробками, прошедшими специальную обработку. Корковые пробки предварительно выдерживают в кипящей дистиллированной воде, а резиновые – в кипящем 1%-ном растворе соды. После такой обработки пробки промывают водой. Затем 1%-ным раствором соляной кислоты и снова водой. Закрывать склянки следует так, чтобы под пробками оставалось воздушное пространство высотой 10-15 мм.

Определение общей жесткости воды

Реактивы и оборудование: вода водопроводная, 0,1 н. Раствор трилона Б, индикатор кислотный хром темно-синий, аммиачный буферный раствор; коническая колба вместимостью 25- мл, мерный цилиндр на 10 мл, склянка (5-10 л) с бюреткой и сифоном, пипетка на 100 мл, стакан вместимостью 500 мл.

Для приготовления 1 л 0,1 н. раствора трилона Б требуется 18,61 г трилона Б (1 г-экв трилона Б равен 186,125 г). Титр трилона Б устанавливают по стандартному раствору сульфата магния, приготовленному из фиксанала.

Аммиачный буферный раствор готовят сливанием равных объемов 20%-ного раствора аммиака и 20%-ного раствора хлорида аммония и затем разбавлением в 5 раз дистиллированной водой.

Раствор индикатора кислотного хрома темно-синего готовят растворением 0,5 г индикатора в 10 мл аммиачного буферного раствора, после чего доводят до объема 100мл этиловым спиртом.

Проведение работы

Отбирают пипеткой 100 мл исследуемой волы и выливают в коническую колбу, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, 8 капель индикатора кислотного хрома темно-синего и титруют 0,1 н. раствором трилона Б. Прибавляют его по одной капле до перехода розово-красной окраски в синюю.

Результаты вычисляют по формуле:

V*0.1*1000

Жобщ= ___________(мг-экв/л),

100

Где Жобщ- общая жесткость исследуемой пробы воды, мг-экв/л; V- объем израсходованного 0,1 н. раствора трилон Б, мл.; 0,1 – нормальность раствора трилон Б (если раствор не точно 0,1 н., то следует умножить на поправку); 100 – объем анализируемой пробы, мл.

Результаты анализа

Вода водопроводная- Жобщ=9 мг-экв/л;

Вода колодезная- Жобщ=11 мг-экв/л.

Определение карбонатной и некарбонатной жесткости воды

Реактивы и оборудование: водопроводная вода, 0,1 н. Раствор соляной кислоты, раствор индикатора метилового оранжевого; коническая колба вместимостью 250 мл, пипетка на 100 мл, склянки (5-10 л) с бюреткой, химический стакан вместимостью 500мл.

Проведение работы

Отбирают пипеткой 100 мл водопроводной воды и выливают в коническую колбу и титируют ее 0,1 н. раствором соляной кислоты с индикатором метиловым оранжевым (5 капель 0,01%-ного раствора) до перехода желтой окраски на оранжевую, не исчезающую после кипячения. Опыт повторяют 2-3 раза.

Карбонатовую жесткость находят по формуле:

V*0,1*1000

Жкарб=_____________ (мг-экв/л)

100

Результаты анализа

Вода водопроводная:

Жкарб=5,6 мг-экв/л;

Жнекарб=3,4 мг-экв/л.

Вода колодезная:

Жкарб= 7 мг-экв/л;

Жнекарб=4 мг-экв/л.

Устранение жесткости воды методом ионного обмена

Реактивы и оборудование: вода, раствор индикатора метилового оранжевого, 1,5%-ный раствор серной кислоты; колонки с катионитом - сульфоуглем, мензурка вместимостью 300 мл, воронка.

Проведение работы

В качестве сосуда для катионитового фильтра применяют стеклянную колонку диаметром 3-3,5 см, длиной 80 см. Нижний крнец ее закрывают пробкой со стеклянной трубкой, которая посредством резиновой трубки соединена с капельницей. В колонку помещают катионитовый фильтр (регенерированный катионит – сульфоуголь), пропускают 300 мл исследуемой воды. Ее наливают через воронку, а под нижнюю стеклянную трубку подставляют мензурку.

Когда отфильтруют 100 мл воды, зажимают резиновую трубку и выливают этот фильтрат в раковину. Затем набирают пипеткой следующие 100 мл фильтрата и определяют общую жесткость его титрованием раствором трилона Б (как указано выше).

Результаты анализа:

Вода водопроводная - Жобщ=0,015 мг-экв/л;

Вода колодезная - Жобщ=0,025 мг-экв/л.

Устранение жесткости воды кипячением

Кипятят исследуемую воду. Затем пипеткой набирают 100 мл фильтрата и определяют общую жесткость воды титрованием раствором трилона Б (как указано выше).

Результаты анализа:

Вода водопроводная - Жобщ = 3,5 мг-экв/л;

Вода колодезная - Жобщ = 4,5 мг-экв/л.

Выводы по результатам исследования

Различают карбонатную и некарбонатную жесткость воды.

Взятая для исследования вода имеет повышенную жесткость:

Жобщ = 9 мг-экв/л;

Жкарб = 5,6 мг-экв/л;

Жнекарб = 3,4 мг-экв/л.

вода колодезная:

Жобщ = 11 мг-экв/л;

Жкарб = 7 мг-экв/л;

Жнекарб = 4 мг-экв/л.

Таким образом, можно сделать вывод, что жесткость воды в с. Васильевка Стерлитамакского района повышенная. Большой вклад в общую жесткость воды вносят гидрокарбонаты кальция и магния.

Для умягчения воды можно использовать кипячение, что позволит устранить временную жесткость воды:

Вода водопроводная - Жобщ = 3,5 мг-экв/л;

Вода колодезная Жобщ = 4,5 мг-экв/л.

Для умягчения воды эффективнее использовать метод ионного обмена:

Вода водопроводная - Жобщ = 0,015 мг-экв/л;

Вода колодезная - Жобщ = 0,025 мг-экв/л.

Рекомендации по результатам исследования

Вода в с. Васильевка повышенной жесткости, поэтому необходимо использовать специальные фильтры, которые способствуют умягчению воды.

Воду, предназначенную для питья, необходимо кипятить, чтобы устранить временную жесткость.

Чтобы бытовая техника (чайники, стиральные машины ) служила долго, необходимо использовать специальные средства для умягчения воды, например «» для стиральных машин, «Антинакипин» для удаления накипи в чайниках или столовый уксус. После обработки столовым уксусом чайник необходимо тщательно промыть водой.

Результаты исследований заинтересовали жителей нашего поселка. На научно-практической конференции, на которой проходила защита данной работы, учащимся задавали вопросы. Например, спрашивали, как влияет жесткая вода на здоровье человека, на развитие растений и т.д. Таким образом, появилась тема новой исследовательской работы: «Влияние химических элементов на растительные организмы».

Химия тесно связана с биологией, физикой, географией, математикой. Смежные предметы могут стать опорой учащимся при проведении исследовательских работ. Современная наука не стоит на месте, и для описания какого-либо явления или объекта используют все накопленные человечеством знания. Таким образом, осуществляется комплексный подход к исследованию.

Литература

Исаев Д.С. Интеграция в исследовательской деятельности учащихся // Химия в школе.-2006.-№2.-с. 57-62.

Карсунковская В.М. Активизация методов обучения.-М.:Изд-во АПН РСФСР , 1961.

Мясоедова Т.Г. Практические занятия по техическому анализу.- М.: Просвещение, 1965.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/187114-issledovanie-svojstv-vody