ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Тема работы “Определение перманганатной окисляемости воды”.
Цель работы – исследование воды на содержание в ней органических загрязнителей.
Определение основано на том, что перманганат калия (KMnO4), являясь сильным окислителем, в кислой среде реагирует с восстановителями (органические вещества, соли железа (II), нитраты и т.д.) в соответствии с уравнением:
MnO4– + 8Н+ + 5ē = Mn2 + + 4H2O (1)
фиолетовый бесцветный
цвет
Избыток KMnO4, оставшийся после окисления загрязнителей, реагирует с вводимой щавелевой кислотой (Н2С2О4) по уравнению
2MnO4– + 5С2О4 2– + 16Н + = 2Mn 2+ + 10СО2 + 8H2O (2)
Не вступившую в реакцию (2) щавелевую кислоту оттитровывают перманганатом калия (KMnO4) по реакции 1.
Выполнение опыта
1. Отмерьте цилиндром 100 см3 исследуемой воды (VH2O ИССЛ ) и перенесите ее в коническую колбу емкостью 250 см3.
2. Добавьте к воде 5 см3 раствора серной кислоты H2SO4 (1:2).
3. Прилейте из бюретки 20 см3 раствора перманганата калия концентрацией 0,01 моль-экв/дм3. Этот объем обозначим V1.
4. Накройте колбу воронкой, нагрейте до кипения и кипятите в течение 10 минут. При кипячении идет процесс окисления веществ-загрязнителей по уравнению (1), в результате чего раствор светлеет.
5. Снимите колбу с нагревательного прибора и добавьте в нее 20 см3 раствора щавелевой кислоты концентрацией 0,01 моль-экв/дм3. Раствор обесцвечивается, так как щавелевая кислота реагирует с избытком KMnO4 по уравнению (2).
6. Проведите титрование обесцвеченного горячего раствора с помощью раствора перманганата калия до появления устойчивой светло-розовой окраски.
Определите объем KMnO4, израсходованный на титрование, который обозначим как V2.
Таким образом, перманганат калия Вы использовали дважды, поэтому его общий объем Vобщ = V1 + V2, т.к. KMnO4 расходуется как на окисление органических загрязнителей воды, так и на окисление 20 см3 щавелевой кислоты.
Для определения окисляемости необходимо учитывать расход перманганата калия на окисление только органических примесей воды. Поэтому отдельным опытом надо определить объем перманганата калия, необходимый для окисления 20 см3 щавелевой кислоты.
Для этого проведите следующий эксперимент:
1. Отмерьте цилиндром 100 см3дистиллированной воды (VДИС ) и перенесите ее в коническую колбу емкостью 250 см3.
2. Добавьте к воде 5 см3 H2SO4 ( 1:3 ) и нагрейте раствор до 50-600 С.
3. Снимите колбу с нагревательного прибора.
4. Добавьте в колбу 20 см3 раствора щавелевой кислоты концентрацией 0,01 моль-экв/дм3 и титруйте раствором перманганата калия до устойчивой светло-розовой окраски.
Определите значение объема KMnO4 ( V3 ), израсходованного на титрование этого раствора.
Запись результатов опыта
Перманганат калия является сильным окислителем, поэтому концентрация его раствора изменяется со временем и ее необходимо рассчитать, используя закон эквивалентов:
 |
тогда
где V Н2С2О4 = 20см3, Сэкв Н2С2О4= 0,01моль-экв/дм3 и V3- объем перманганата калия, израсходованного на титрование 20см3 раствора щавелевой кислоты концентрацией 0,01 моль-экв/дм3 .
Результаты исследований занесите в таблицу:
| VH2O ИССЛ, см3 | Сэкв KMnO4,, моль-экв/дм3 | V KMnO4, см3 | |||
| V1 | V2 | VОБЩ | V3 | ||
Перманганатную окисляемость воды Х (мгО2/дм3H2O) рассчитайте по формуле:
где 8 – эквивалентная масса кислорода
В выводе дайте заключение о качестве исследуемой воды относительно содержания в ней органических загрязнителей по рассчитанному значению окисляемости.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Какой качественный состав имеет природная вода?
2. Назовите источники и способы загрязнения природных водоемов.
3. Дайте понятие аэробных и анаэробных бактерий и охарактеризуйте их роль в водных экосистемах.
4. Можно ли назвать процесс окисления различных веществ аэробными бактериями процессом самоочищения водных экосистем?
5. Какие изменения водных экосистем связаны с хозяйственной деятельностью человека?
6. Почему одним из критериев качества природной воды является количество растворенного в ней кислорода?
7. Введите понятия показателей качества воды БПК, БПК5, БПК20 и ХПК. В чем их различие?
8. Что такое окисляемость? Что показывает величина окисляемости?
9. В чем сущность метода перманганатной окисляемости и для определения качества какой воды его используют?