Практическая работа «Анализ воды из природных источников»

Практическая работа  «Анализ воды из природных источников» В   результате   производственной   деятельности   человека   изменяется состояние   природной   среды.   Чтобы   проследить   влияние   антропогенных источников   загрязнения   окружающей   среды,   исследователи   проводят систематические наблюдения за изменением состояния биосферы. Геофизический,   биологический,   экологический   мониторинг   включает наблюдение,   оценку   и   прогноз   состояния   окружающей   среды.   На   первом межправительственном совещании по мониторингу, прошедшем в г. Найроби в Кении   в   феврале   1974   г.,   принята   Программа   глобальной   системы мониторинга окружающей среды. Согласно исследованиям Москомприроды, концентрации вредных веществ в   водоемах   Москвы   во   много   раз   превышают   ПДК.   В   связи   с   этим   при изучении   химии   целесообразно   проводить   локальный   экологический мониторинг, в процессе которого осуществляется систематический контроль за   загрязнением   реальных   водных   объектов   (рек,   прудов)   и   последующая оценка их состояния. Ежегодный (весна и осень) анализ проб на содержание катионов и ряда анионов позволит сделать выводы о состоянии природной среды   и   проследить   за   ее   изменением.   На   наш   взгляд,   предлагаемые аналитические   исследования   не   только   дадут   возможность   учащимся задуматься   над   важностью   экологических   проблем,  но   и  помогут   осознать роль человека в их решении. О п ы т 1. Обнаружение катионов калия Реагент: гексанитрокобальтат (III) натрия (40 г Na3[Co(NO2)6] растворить в 100 мл Н2О). Условия проведения реакции  1. рН = 4–5 (поддерживают введением уксусной кислоты). 2. Температура комнатная. 3. Осадок растворим в кислотах. Выполнение анализа В пробирку помещают 10 мл пробы (рН = 4–6). Прибавляют 5 мл реагента. Через   2–3   мин   проводят   визуальное   наблюдение.   Если   выпадает   желтый осадок, то концентрация ионов калия более 0,1 мг: 2К+ + Na+ + [Co(NO2)6]– = K2Na[Co(NO2)6]                                                               желтый Если   при   встряхивании   пробирки   заметно   помутнеет   раствор,   то концентрация ионов калия больше 0,01 мг. О п ы т 2. Обнаружение катионов свинца Реагент: хромат калия (10 г К2СrО4 растворить в 90 мл Н2О). Условия проведения реакции 1. рН = 7,0. 2. Температура комнатная. 3. Осадок нерастворим в воде, уксусной кислоте и аммиаке. Выполнение анализа В   пробирку   помещают   10   мл   пробы   воды,   прибавляют   1   мл   раствора реагента.   Если   выпадает   желтый   осадок,   то   содержание   катионов   свинца более 100 мг/л: 2– = PbCrO4 Pb2+ + CrO4                                 желтый Если наблюдают помутнение раствора, то концентрация катионов свинца более 20 мл/л, а при опалесценции — 0,1 мг/л. О п ы т 3. Обнаружение катионов кальция Реагенты: оксалат аммония (35 г (NH4)2C2O4 растворить в воде и довести объем до 1 л); уксусная кислота (120 мл ледяной СН3СООН довести объем дистиллированной водой до 1 л). Условия проведения реакции  1. рН < 7,0. 2. Температура комнатная. 3. Осадок нерастворим в воде, уксусной кислоте и солях аммония. Выполнение анализа К 10 мл пробы воды прибавляют 3 мл уксусной кислоты, затем вводят 8 мл реагента. Если выпадает  белый  осадок,  то  концентрация  ионов кальция  100 мг/л:  Са2+  + C2О4                                   белый Если  раствор  мутный –  концентрация  ионов кальция  более 1 мг/л, при 2– = СаС2О4. опалесценции – более 0,01 мг/л. О п ы т 4. Обнаружение катионов железа Реагенты:  тиоцианат   аммония   (20   г   NH4CNS   растворить   в дистиллированной   воде   и   довести   до   100   мл);   азотная   кислота   (конц.); перекись водорода (w (%) = 5 %). Условия проведения реакции 1. рН < 3,0. 2. Температура комнатная. 3. Действием пероксида водорода ионы Fe(II) окисляют до Fe(III). Выполнение анализа К 10 мл пробы воды прибавляют 1 каплю азотной кислоты, затем 2­3 капли пероксида водорода и вводят 0,5 мл тиацианата аммония. При   концентрации   ионов   железа   более   2,0   мг/л   появляется   розовое окрашивание,   при   концентрации   более   10   мг/л   окрашивание   становится красным: Fe3+ + 3CNS– = Fe(CNS)3.                                 красный О п ы т 5. Обнаружение хлорид­ионов Реагенты:  нитрат серебра (5 г AgNO3  растворить в 95 мл воды); азотная кислота (1 : 4). Условия проведения реакции 1. рН < 7,0. 2. Температура комнатная. Выполнение анализа К 10 мл пробы воды прибавляют 3­4 капли азотной кислоты и приливают 0,5 мл раствора нитрата серебра. Белый  осадок  выпадает  при  концентрации хлорид­ионов более 100 мг/л:  С1–  + Ag+ = AgCl.                           белый Помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид­ионов более 10 мг/л, опалесценция – более 1 мг/л. При добавлении избытка аммиака раствор становится прозрачным. О п ы т 6. Обнаружение сульфат­ионов Реагенты:  хлорид   бария  (10  г   ВаС12  ∙   2Н2О   растворить   в  90  г   Н2О); соляная кислота (16 мл НC1 (р = 1,19) растворить в воде и довести объем до 100 мл). Условия проведения реакции 1. рН < 7,0. 2. Температура комнатная. 3. Осадок нерастворим в азотной и соляной кислотах. Выполнение анализа К 10 мл пробы воды прибавляют 2­3 капли соляной кислоты и приливают 0,5 мл раствора хлорида бария. 2– + Ва2+ = BaSO4 При концентрации сульфат­ионов более 10 мг/л выпадает осадок:  SO4                              белый Если наблюдается опалесценция, то концентрация сульфат­ионов более  1 мг/л. О п ы т 7. Обнаружение нитрат­ионов Реагент:  дифениламин (1 г (C6H5)2NH растворить в 100 мл H2SO4  (p = 1,84)). Условия проведения реакции 1. рН < 7,0. 2. Температура комнатная. Выполнение анализа К   1   мл   пробы   воды   по   каплям   вводят   реагент.   Бледно­голубое окрашивание наблюдается при концентрации нитрат­ионов более 0,001 мг/л, голубое — более 1 мг/л, синее — более 100 мг/л. О п ы т 8. Обнаружение фосфат­ионов Реагенты:  молибдат   аммония   (25   г   (NH4)2MoO4  растворить   в дистиллированной Н2О и профильтровать, объем довести дистиллированной водой   до   1   л);   азотная   кислота   (1:2);   хлорид   олова   (56,4   г   SnCl2  ∙   2Н2О растворить в 25 мл НС1 (р = 1,19) и довести объем дистиллированной водой до 100 мл, поместить в него кусочки оловянной фольги и хранить в плотно закрытой склянке).  Условия проведения реакции 1. рН < 7. 2. Температура комнатная. 3. Наличие восстановителя. Выполнение анализа К 10 мл подкисленной пробы воды прибавляют 2,0 мл молибдата аммония и по каплям (6 капель) вводят раствор хлорида олова. Окраска раствора синяя при концентрации фосфат­ионов более 10 мг/л, голубая – более 1 мг/л, бледно­голубая – более 0,01 мг/л. П р и м е ч а н и е. Для более точного определения концентрации любого из ионов   готовят   серию   стандартных   растворов.   Например,   определив концентрацию ионов РЬ2+ по предложенной методике (более 20 мг/л), готовят растворы   с  концентрацией   ионов   свинца  –  10, 15,  18, 20,  25  мг/л,  вводят реагент   в   каждый   из   растворов   и   в   анализируемый   раствор.   Визуально определяют концентрацию анализируемого раствора в сравнении с эталонами. В конце работы учащиеся сравнивают полученные результаты с ПДК (см. также: Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. – М.: Высшая школа, 1993). Наименование вещества К+ ПДК,  мг/л 300 Рb2+ Ca2+ Fe3+ Cl– 2 4 SO  3NO 3 4PO     0,03 180     0,5 300 400   45,0   45,0   «предельно   допустимые   концентрации», После   проведения   анализа   и   подведения   итогов   учащиеся   вместе   с учителем   обсуждают   понятия   «химическое   загрязнение»,   «токсические вещества»,   «антропогенные источники загрязнения окружающей среды». Затем учащиеся делают выводы о влиянии   окружающей   среды   на   здоровье   человека,   а   также   о   личной ответственности каждого чело» века за состояние окружающей среды. Возможно,   экологический   локальный   мониторинг   с   участием   школьников станет   фундаментальной   основой   формирования   нового   мышления   у поколения   людей,   которым   жить   в   III   тысячелетии.   И   условия   жизни напрямую   зависят   от   того,   сумеют   ли   они   организовать   хозяйственно­ производственную   деятельность   так,   что   она   не   будет   нарушать экологическое равновесие и наносить ущерб всему живому.