О.С.ГАБРИЕЛЯН, Т.Н.ПОПКОВА,
Г.А.СИВКОВА, С.А.СЛАДКОВ

Вода в нашей жизни

Учебно-методическое пособие к элективному курсу
для 9 класса основной школы или 10–11 классов
базового уровня средней школы

Продолжение. Начало см. в № 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16/2009

§ 13. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«Определение жесткости воды»

Цель. Познакомить учащихся с методами определения жесткости воды, продолжить формирование экспериментальных навыков и творческого отношения к учебной деятельности.

В полном объеме данную работу провести сложно из-за ряда реактивов, здесь потребуется спонсорская помощь со стороны сотрудников высших учебных заведений химического профиля или санитарно-экспертных служб.

Оборудование и реактивы. Мерный цилиндр (100 мл), коническая колба (250–300 мл), бюретка (25 мл), пробирки; индикатор метиловый оранжевый (0,02%-й раствор), индикатор хромоген черный, раствор трилона Б, 0,1 н. раствор НСl, аммиачно-буферный раствор, кусочки хозяйственного мыла размером 1 x 1 x 1 см.

Пробы воды:

– дистиллированная;

– из водопроводного крана,

– водопроводная кипяченая,

– речная,

– из пруда или озера,

– из родника.

План занятия

Качественное определение жесткости воды с помощью раствора мыла.

Определение общей жесткости воды.

Определение карбонатной жесткости воды.

Первый опыт позволит сформировать представления о выборе воды для бытовых целей.

Опыт 1. Качественное определение жесткости воды с помощью раствора мыла

В три пробирки наливают по 10 мл воды:

1 – водопроводная,

2 – водопроводная кипяченая,

3 – дистиллированная.

В каждую пробирку бросают по одинаковому кусочку мыла, сильно встряхивают в течение 1–2 мин., добиваясь более полного его растворения. Далее вода отстаивается. Ученики измеряют высоту пены и описывают внешний вид полученных растворов: наличие хлопьевидного осадка, его количество, прозрачность раствора.

Результаты опыта записывают в виде таблицы (табл. 1).

Таблица 1

Обсуждение результатов опыта – беседа по вопросам.

а) В какой воде лучше растворяется мыло?

б) Какую воду целесообразнее использовать для стирки, мытья волос, умывания?

в) Как улучшить растворимость мыла в водопроводной воде?

г) Почему в жесткой воде мыло плохо растворяется?

д) Как можно доказать, что в жесткой воде содержатся растворенные вещества? Как можно уменьшить их количество в воде?

е) Можно ли считать, что мыло является своеобразным индикатором жесткости воды?

Работу можно усложнить – растворить в образце дистиллированной воды немного солей Са²⁺ или Мg²⁺ и проверить после этого растворимость мыла.

В быту индикатором жесткости воды могут быть даже соки некоторых ягод – черной смородины, черноплодной рябины, черники. В них содержатся органические кислоты, способные образовывать осадки с кальцием или магнием. Это приведет к небольшим отклонениям рН среды, и соответственно природный цвет ягодных соков изменится.

Опыт 2. Определение общей жесткости воды

Следующий опыт требует применения труднодоступных для школьной практики реактивов, но их можно одолжить в организациях, где проводится мониторинг воды.

В коническую колбу влить 50 мл исследуемой воды, добавить 3 мл аммиачного буферного раствора, несколько кристалликов индикатора хромогена черного и титровать, добавляя по капле раствор трилона Б, до изменения окраски красно-фиолетовой на сине-фиолетовую. Общая жесткость воды рассчитывается по формуле:

где V₁ – объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, л; V₂ – объем воды, взятой для титрования, л; c – концентрация трилона Б, ммоль/л.

Повторите опыт с каждой пробой воды.

Опыт 3. Определение карбонатной жесткости воды

В коническую колбу влейте 100 мл воды, прибавьте 2–3 капли раствора индикатора метилового оранжевого. Пробу титровать 0,1 н. раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски в устойчивую оранжевую. Рассчитать карбонатную жесткость по формуле:

где V(HCl) – объем соляной кислоты в л; c – концентрация соляной кислоты, ммоль/л; V(воды) – объем воды, взятой для анализа, л.

Повторить опыт с каждой пробой воды.

Приведем пример заполнения таблицы по результатам анализа воды одного из регионов (табл. 2).

Таблица 2

Результаты анализа жесткости воды

По полученным в проведенных исследованиях данным учащиеся записывают вывод.

Печатается с продолжением