Опыт 3. Использование комплексометрического титрования для количественного определения жесткости воды

Реактивы: аммиачный буфер, представляющий собой смесь равных объемов 0,1 М раствора NH₄Cl и 0,1 М раствора NH₄OH; индикатор для обнаружения ионов жесткости – эриохром черный Т (порошок), 0,01 Н раствор трилона Б, образцы жесткой воды.

Посуда, принадлежности и оборудование: бюретки на 25 см³; пипетки на 50 см³ (1 шт.), на 25 см³ (2 шт.) и на 10 см³ (2 шт.), конические колбы для титрования на 250 см³ (3 шт.)

Трилон Б представляет собой двунатриевую соль этилендиаминотетрауксусной кислоты:

Он образует с ионами жесткости (Ca²⁺, Mg²⁺) комплексные соединения.

Эриохром черный Т имеет строение:

Он является комплексонометрическим индикатором для определения ионов кальция и магния. Индикатор в исследуемом водном растворе вначале имеет вишневую окраску. По мере титрования все ионы жесткости связываются. После этого трилон Б оказывается в избытке, при его гидролизе образуется NaOH, рН раствора повышается, и индикатор изменяет окраску на синюю.

Методика проведения опыта. В коническую колбу на 250 см³ пипеткой отмерьте 50 см³ жесткой воды, добавьте 5 см³ аммиачного буфера с рН=9 и неполную лопаточку индикатора эриохрома черного. Приготовьте аналогично три одинаковых образца.

Бюретку заполните раствором трилона Б, протитруйте образцы воды раствором трилона Б. В ходе титрования проходит реакция с образованием комплексной соли катиона жесткости с трилоном Б. Титрование образца проводите до перехода окраски из вишнево-красной через фиолетовую в сине-голубую. Результаты титрования в трех повторностях не должны отличаться друг от друга более, чем на 0,1 см³. Найдите среднее значение. Результаты титрования запишите в лабораторный журнал. Проведите расчет жесткости воды по закону эквивалентов для реакции между реагентами:

Ж(Н₂О) = V_ср.∙N∙1000/V(H₂O), мэкв/л,

где V_ср. − средний объём раствора трилона Б, пошедший на титрование;

N – нормальность раствора трилона Б, моль/л;

V(H₂O) – объем образца исследуемой воды, см³.

На основании расчета сделайте вывод об уровне общей жесткости воды (жесткая, мягкая, средней жесткости, см. с. 52). Оцените качество исследуемой воды и ее пригодность или непригодность для технологических, бытовых и питьевых нужд. Предложите универсальные способы устранения одновременно всех солей временной и постоянной жесткости и запишите уравнения этих реакций.

Список рекомендуемой литературы

1. Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Юрайт, 2012. – 898 с. (и др. годы изд.); М.: КноРус, 2012. – 752 с. (и др. годы изд.); М.: Интеграл-пресс, 2011. – 727 с. (и др. годы изд.).

2. Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Академия, 2011. – 496 с. (и др. годы изд.); М.: Высшая школа, 2010. – 557 с. (и др. годы изд.).

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – М.: КноРус, 2012. – 240 с. (и др. годы изд.); М.: Интеграл-Пресс, 2011. – 240 с. (и др. годы изд.).

4. Денисов В.В., Дрововозова Т.И., Лозановская И.Н. Химия. – М.: Март, 2003. – 464 с. (и др. годы изд.).

5. Гельфман М.И., Юстратов В.П. Химия. – СПб.: Лань, 2008. – 480 с. (и др. годы изд.).