58

ТЕМА 19. ІДЕНТИФІКАЦІЯ ЗАБРУДНЮВАЧІВ ДОВКІЛЛЯ, ОБУМОВЛЕНИХ АВТОМОБІЛЬНИМ ТРАНСПОРТОМ

Мета роботи – засвоєння аналітичних реакцій визначення основних неорганічних і органічних забруднювачів повітря, води і ґрунту.

19.1 Завдання для самостійної роботи.

Вивчить теоретичний матеріал за підручниками [1; с. 419 – 425, 558

– 570], [6; с. 80 – 83, 85 – 92], [8; с. 457 – 464] і конспектом лекцій.

Вирішить наступні задачі і вправи (за вказівкою викладача): 1.Обґрунтуйте, які аналітичні реакції та процеси лежать в основі мо-

ніторингу навколишнього природного середовища.

2.Як провести розрахунок забруднення атмосферного повітря кількома токсикантами?

3.Визначте, як за допомогою кислотно – основних індикаторів (фенолфталеїн, метилоранж, лакмус) довести забруднення повітря парами

CO2, NH3, HCl, H2S, H2SO4, HCN.

4.Атмосферне повітря біля автомобільної дороги забруднене парами бензолу, метанолу, формальдегіду, а також нафталіну. Спрогнозуйте методики якісного визначення цих токсикантів.

5.Проаналізуйте, катіони яких токсичних металів забруднюють ґрунт біля автомобільної дороги; внаслідок чого вони утворюються?

6.Сірководень, як відомо, досить шкідливий забруднювач довкілля. Спрогнозуйте наслідки наступної конкретної ситуаціі. При 200 С концент-

рація H2S у забрудненій воді складає 0,13 моль/л. Визначте молекулярний та йонний стан цього токсиканта, якщо константи дисоціаціі дорівнюють:

К1 = 1·10-7; К2 = 1·10-14.

7.Проаналізуйте наступну ситуацію. Під час аналізу водоймища з питною водою виявлено її забруднення катіонами Fe3 , Ni2 , Cd2 , Al3 , Zn2 і аніонами S2 , NO3 , SO24 . Запропонуйте методи якісного визна-

чення йонів - токсикантів і складіть рівняння відповідних реакцій.

8.Під час аналізу ґрунту визначено його забруднення катіонами Pb2 , Cr3 , Fe2 , Hg2 , Mn2 і аніонами NO2 , PO34 , S2 . Наведіть реакції ідентифікації цих йонів - токсикантів.

19.2 Експериментальна частина.

За вказівкою викладача кожен студент виконує 7 експериментів. Дослід 1. Якісні реакції визначення катіонів - токсикантів.

Методичний посібник для виконання лабораторного практикуму з хімії

59

а) для визначення катіону амонію NH4 до 1 – 2 крапель розчину

його солі додайте 3 – 4 краплі розчину KOH . Суміш накрийте лабораторним склом з прикріпленим до нього лакмусовим папером і нагрійте. Папір синіє внаслідок виділення аміаку:

NH4 OH NH3 H2O ;

б) для ідентифікації катіонов плюмбуму Pb2 у забрудненій воді проведіть наступну реакцію. До 4 – 5 крапель солі цього металу додайте стільки ж розчину KI. Спостерігайте утворення жовтого осаду, який розчиняється у гарячій воді та в надлишку реактива:

Pb2 2I PbI2 ;

PbI2 2I PbI4 2 ;

в) для визначення катіонів феруму (ІІІ) до розчину його солі додайте 3 – 4 краплі KCNS. Спостерігайте інтенсивне червоне забарвлення за реакцією:

Fe3 3SCN Fe(SCN)3 ;

г) переконайтеся у наявності катіонів хрому Cr3 у забрудненій воді за допомогою наступного процесу.

До 2 – 3 крапель розчину солі хрому додайте по краплям 2 М розчин NaOH до утворення осаду і його розчинення. Добавте 6 – 8 крапель 3 %- ного розчину H2O2 і нагрійте. Спостерігайте утворення жовтого роз-

чину хромату:

2Cr(OH)4 2H2O2 2OH 2CrO24 8H2O ;

д) для ідентифікації йонів купруму (ІІ) у забрудненій воді проведіть наступну реакцію. До 4 – 5 крапель солі міді додавайте по краплям розчин аміаку до появи синього забарвлення – аміаката купруму:

Cu2 4NH3 Cu NH3 4 2 .

Дослід 2. Якісні реакції визначення аніонів - забруднювачів до-

вкілля

а) для визначення SO24 – (сульфат-аніону) проведіть наступний процес. До 2 – 3 крапель сульфата додайте HCl до кислої реакції і 2 – 3

ДВНЗ«ДонНТУ» Автомобільно-дорожній інститут

60

краплі 2 н розчину BaCl2 . Спостерігайте появу білого осаду, який не розчиняється у кислотах:

Ba2 SO24 BaSO4 .

Гравіметричним методом проведіть його кількісне визначення;

б) переконайтеся у наявності сульфід-йонів S2 у забрудненій воді.

Для цього до 5 – 6 крапель води додайте стількі ж розчину солі кадмію. Випадає осад жовтого кольору:

Cd2 S2 CdS ;

в) для ідентифікації нітрат-йону NO3 до 2 – 3 крапель розчину

NaNO3 на скляній пластівці внесіть кристал солі FeSO4 7H2O і краплю конц. H2SO4 . Спостерігайте появу біля кристалу бурого кільця:

NO3 3Fe2 4H 3Fe3 NO 2H2O ;

FeSO4 NO Fe NO SO4 .

Дослід 3. Ідентифікація органічних забруднювачів навколишнього середовища.

а) для визначення аренів – бензола і нафталіна, що входять до складу автомобільних бензинів, проводять іхню реакцію з хлороформом CHCl3

в присутності AlCl3 – процес супроводжується утворенням забарвлених сполук – солей трифенілкарбенія за схемою:

AlCl3

3C6H6 CHCl3 C6H5 3 CH 3HCl ;

5C6H6 2CHCl3 C6H5 3 CCl C6H5 2 CH2 5HCl ;

C6H5 3 CCl AlCl3 C6H5 3 C AlCl4 .

До 1 – 2 мл хлороформу додайте 2 – 3 краплі бензолу, суміш ретельно перемішайте і пробірку трохи нахиліть, щоб змочити її стінки. Додайте 0,5 – 0,6 г AlCl3 таким чином, щоб частина порошку опинилась на стінках

пробірки. Звернить увагу на колір порошку і розчину.

Аналогічний експеримент проведіть з нафталіном. В реакції з ним

Методичний посібник для виконання лабораторного практикуму з хімії

61

спостерігайте синє забарвленя, а з бензолом – червоно-помаранчове.

б) якісну реакцію на фенол проведить за наступною методикою. В пробірку внесить 2 – 3 кристала фенолу, розчинить у 2 – 3 мл води, а потім добавте 1 – 2 краплі 3 % - ного розчину FeCl3 . Спостерігайте появу

фіолетового забарвлення, обумовленого утворенням сполуки ROFeCl2 .

в) визначення токсиканта формальдегіда CH2O проведіть за реакцією відновлення аміачного розчину оксида аргентума:

CH2O 2 Ag NH3 2 OH CHOONH4 2Ag 3NH3 H2O .

У пробірку з 5 мл реактива AgNO3 NH4OH додайте 5 крапель

формаліна і обережно нагрійте суміш при 60 – 700С. На стінках пробірки спостерігайте металеве дзеркало срібла.

г) кількісне визначення метанолу і формальдегіду основане на їх окиснені розчином К2Сr2O7 у кислому середовищі:

CH3OH К2Сr2O7 4H2SO4 CO2 K2SO4 Cr2 SO4 3 6H2O; 3CH2O 2K2Cr2O7 8H2SO4 3CO2 2K2SO4 2Cr2 SO4 3 11H2O .

Надлишок калій біхромату оцінюють іодометричним методом:

К2Сr2O7 6KI 7H2SO4 4K2SO4 3I2 Cr2 SO4 3 7H2O .

Проведіть експерименти за вищевказаними реакціями, а йод, що виділився, відтитруйте натрій тіосульфатом:

I2 2Na2S2O3 2NaI Na2S4O6 .

При цьому еквівалентні маси метанолу і формальдегіду розрахуйте на основі порівняння кількості речовин, що приймають участь в реакціях

CH3OH K2Cr2O7 3I2 6Na2S2O3 ;

д) визначення концентрації етиленгліколю (основного компонента антифриза) проведіть аналогічно за реакцією:

4С2H4 OH 2 5K2Cr2O7 2OH2SO4

ДВНЗ«ДонНТУ» Автомобільно-дорожній інститут

62

6CO2 5K2SO4 5Cr2 SO4 3 29H2O .

Далі виконайте реакції попереднього експерименту, розрахуйте еквівалент етиленгліколю та його концентрацію.

Методичний посібник для виконання лабораторного практикуму з хімії