- 04.12.2014
- 1788
- 2
Исследовательская работа
«ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ»
Выполнила:
Овсянникова Екатерина,
учащаяся 12-а класса
МБВСОУ«ОСОШ №35»
г.Старый Оскол
Руководители:
Воронцова Л.Н.,
учитель химии.
Рындина Ю.Н.,
учитель физики,
Чеканцева В. А.,
учитель биологии
Старый Оскол
2014
Актуальность темы. Вода - самое важное и уникальное вещество на нашей планете. Без воды нет жизни. Вода — бесценна! По словам академика В. И. Вернадского, «вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов». Вода составляет 89— 90% массы растений и 75% массы животных. В составе человеческого тела воды 65%. Вода служит постоянным участником интенсивных биохимических процессов, происходящих в человеческом организме. Ни один жизненный процесс не совершается без нее. Нарушение водного баланса ведет к серьезным сдвигам в организме человека. При потере15-20 % массы тела человек в результате обезвоживания наступает смерть. Однако ученые отметили, что за последнее десятилетие от загрязнения воды умерло больше людей, чем от военных конфликтов. Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды. Нормы качества - это установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования. Среди химических показателей качества воды рассматривается ее жесткость. Чрезмерно жесткая вода опасна для здоровья людей и быта. В Старом Осколе вода жесткая, поэтому проблема качества воды приобретает все большее значение.
Цель работы: исследовать воду, взятую из разных источников, на предмет жесткости, выявить самые эффективные и безопасные средства борьбы с жесткостью воды.
Задачи:
▪ изучить литературу по теме исследований;
▪ изучить физические свойства воды и основные показатели качества воды;
▪ исследовать жесткость воды, взятую из разных источников;
▪ проанализировать результаты и сделать выводы.
Методы исследования: сбор информации по теме, экспериментальный метод, анализ полученных данных.
Исследование проводится в рамках учебных предметов:
- «Закон Гука» (физика,10класс)
- «Жидкие вещества» (химия, 11класс)
- «Клетка»(биология, 10класс)
Научная новизна работы заключается в:
- определении жесткости воды реки
Оскол;
- определении жесткости водопроводной
вода (кабинет химии);
- определении жесткости воды Святого источника с.Сорокино
Определение жесткости воды
Жёсткость воды - свойство воды (не мылиться, давать накипь в паровых котлах), связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде.
Жесткость - это особые свойства воды, во многом определяющие её потребительские качества и потому имеющие важное хозяйственное значение. Жесткая вода образует накипь на стенках нагревательных котлов, батареях и пр., чем существенно ухудшает их теплотехнические характеристики.
Жесткая вода мало пригодна для стирки. Накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя, она ухудшает еще и моющие свойства мыла. Катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки и повышая расход моющего средства, т.е. жесткая вода плохо мылится.
Жесткая вода опасна для здоровья. При постоянном употреблении чрезмерно жесткой воды в кровеносных сосудах образуются наросты, а на зубах в желчном и мочевом пузыре – камни. При воздействии на кожу жесткой воды появляется сухость после умывания и принятия душа, появляются морщины, перхоть, возникают раздражения, фурункулы и прочие неприятности.
Существует два типа жесткости: временная и постоянная. Обусловлено это различие типом анионов, которые присутствуют в растворе в качестве противовеса кальцию и магнию.Временная жесткость связана с присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-).Постоянная жесткость (или некарбонатная) возникает, если в растворе присутствуют сульфатные, хлоридные, нитратные и другие анионы, соли кальция и магния которых хорошо растворимы и так просто не удаляются. Общая жесткость определяется как суммарное содержание всех солей кальция и магния в растворе. В разных странах существуют свои нормы жесткости для воды. У нас в стране вода классифицируется по жесткости таким образом:
· Мягкая вода с жесткостью менее 3,0 мг-экв/л,
· Средней жесткости – 3,0-7,0 мг-экв/л
· Жесткая – более 7,0 мг-экв/мл.
Исследование жесткости воды и способов ее устранения
(по методике В. Ковалёва)
Определить жесткость воды можно различными методами. Однако самым точным и надежным из них является метод комплексометрического титрования трилоном Б.
Оборудование и реактивы : весы, мерные стаканы, бюретка на 25мл, мерный цилиндр, трилон Б (продается в магазинах химреактивов), гидроксид аммония (NH4OH), хлорид аммония( NH4 CI), индикатор эриохром черный Т, дистиллированная вода.
Комплексометрическое титрование трилоном Б
(по методике В. Ковалёва)
Ход работы
1).Техника безопасности при работе.
2).Приготовление реактивов:
а) Приготовить 0.025 М раствора трилона Б.
Взвесить на весах 9,3г трилона Б, растворить в 0,8г дистиллированной воды, довести объем до1 литра.
б) Приготовить буферный раствор, позволяющий поддерживать рН около 10, что необходимо для точного измерения жесткости.
Взвесить 10 г хлорида аммония, растворить в 200 мл дистиллированной воды, добавить 50 мл 25% раствора аммиака, довести объем до 500 мл.
в) Приготовить раствор индикатора.
Индикатор эриохром черный Т (кусочек с пол спичечной головки) растворить в 20 мл буферного раствора
Проведение анализа
Для
проведения анализа отмерили по 50 мл воды из каждой пробы и вылили ее в колбы.
К пробе воды прилили 5 мл буферного раствора. К этой смеси подлили несколько
мл раствора индикатора, жидкость приобрела фиолетовый цвет.
Бюретку наполнили раствором трилона Б и при непрерывном перемешивании добавляли в анализируемую воду, проводя титрование проб поочередно. При этом по мере добавления трилона, цвет раствора начинал изменяться. Сначала лиловая окраска бледнеет. С этого момента надо добавлять трилон по каплям, очень тщательно перемешивая жидкость после каждой капли. Вскоре раствор стал синим. Титрование прекратили и замерили израсходованный объем раствора трилона Б с точностью до 0.1 мл для каждой пробы.
Для расчета использовали средний результат трех измерений для
каждой пробы.
Расчет общей жесткости
воды произвели по формуле:
|
Жесткость (мг -экв/л) = (2000×Vтрилона × Cтрилона):Vводы
|
Vтрилона –
объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование в мл; Cтрилона –
концентрация этого раствора трилона Б в М; Vводы – объем пробы
воды в мл.
Таким образом, общая жесткость в мг-экв/л равна объему раствора трилона
Б в мл, который израсходован на титрование.
Результаты исследования показали жесткость воды в источниках:
|
Образец воды |
Источник |
Жесткость воды |
|
№1 |
Вода реки Оскол |
8,04 мг-экв/л |
|
№2 |
Вода водопроводная (кабинет химии) |
6,48 мг-экв/л |
|
№3 |
Дождевая вода |
1,01 мг-экв/л |
|
№4 |
Вода Святого источника (село Сорокино) |
9,19 мг-экв/л |
В результате проведенной работы были сделаны следующие выводы:
1) Вода в реке Оскол жесткая, более 7 мг-экв/л.
2) Водопроводная вода, которая подвергается умягчению и очистке, - средней жесткости 6,48 мг-экв/л. жесткости (согласно ГОСТу, общая жесткость питьевой воды не должна быть более 7 мг-экв/л).
3) Самая мягкая вода - дождевая 1,01 мг-экв/л.
4) Вода Святого источника ( село Сорокино) самая жесткая, но она очень чистая и вкусная.
Способы устранения жесткости воды.
1. Временная жесткость устраняется простым кипячением. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с катионами и образуют с ними очень малорастворимые карбонатные соли, которые выпадают в осадок.
Ca2 + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑
С ионами железа реакция протекает сложнее из-за того, что FeCO3 неустойчивое в воде вещество. В присутствии кислорода конечным продуктом цепочки реакций оказывается Fe(OH)3, представляющий собой темно-рыжий осадок. Поэтому, чем больше в воде железа, тем сильнее окраска у накипи, которая осаждается на стенках и дне сосуда при кипячении.
2.С постоянной жесткостью бороться труднее. а) Один из вариантов: вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лед превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жесткость, остаются в не замершей воде. б )Еще один способ – перегонка, то есть, испарение воды с последующие ее конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, они остаются, а вода испаряется. в) В промышленности используют другие методы. Широко используется катионообменный способ, основанный на применении специальных реагентов – катионитов, которые загружаются в фильтры и при пропускании через них воды, заменяют катионы кальция и магния на катион натрия.
С последствием жесткости воды - накипью, с точки зрения химии можно бороться очень просто. Нужно на соль слабой кислоты воздействовать кислотой более сильной. Последняя и занимает место угольной, которая, будучи неустойчивой, разлагается на воду и углекислый газ. В состав накипи могут входить и силикаты, и сульфаты, и фосфаты. Но если разрушить карбонатный “скелет”, то и эти соединения не удержатся на поверхности.
Выводы:
n Жёсткая вода увеличивает расход электроэнергии на её нагревание
n Бытовая техника служит на четверть меньше срока
n Жёсткая вода приводит к значительному перерасходу моющих средств
n Жёсткость несёт отрицательный эффект на работу органов пищеварения, а также на кожу.
Список используемой литературы
1. Бердоносов С.С. Химия. Новейший справочник/ С.С. Бердоносов, Е.А. Менделеева. – М.: Махаон, 2006.
2. Кочергин Б.Н. Химический словарь школьника/ Б.Н. Кочергин. – Минск: 2001.
3. Ходаков Ю.В., Эпинтейн Д.А. Неорганическая химия/ Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпинтейн. - М.: Просвещение, 2002.
4. http://www.festival.1september.ru
8. vitawater.ru/aqua/hydro/electro.sht...
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Вода - самое важное и уникальное вещество на нашей планете. Без воды нет жизни. Вода — бесценна! Однако ученые отметили, что за последнее десятилетие от загрязнения воды умерло больше людей, чем от военных конфликтов. Среди химических показателей качества воды рассматривается ее жесткость. Чрезмерно жесткая вода опасна для здоровья людей и быта. В Старом Осколе вода жесткая, поэтому проблема качества воды приобретает все большее значение. Мы решили исследовать воду из разных источников,выявить самые эффективные и безопасные средства борьбы с жесткостью воды. Для решения проблемы мы изучили литературу по теме, основные показатели качества воды, определили жесткость воды реки Оскол, водопроводной воды (кабинет химии) и Святого источника с.Сорокино. Проанализировали результаты и сделали выводы.
6 653 557 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Воронцова Лидия Николаевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс повышения квалификации
72/108 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч. — 180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Мини-курс
4 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.