Определение растворенного кислорода по Винклеру

  Сущность метода. Метод основан на использовании растворенного кислорода, содержащегося в определенном объеме воды, для окисления гидроксида марганца (II) в оксид марганца (IV). К исследуемой воде добавляют хлорид или сульфат марганца и гидроксид натрия для того, чтобы получить легко окисляющийся осадок гидроксида марганца (II):

MnSO₄ + 2 NaOH = Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

Гидроксид марганца (II) окисляется кислородом в оксид марганца (IV):

2Mn(OH)₂ + O₂ = 2 MnO₂↓ + 2Н₂О

Оксид марганца (IV) окисляет в кислой среде KJ с образованием свободного иода в количестве, эквивалентном кислороду.

MnO₂ + 2H₂SO₄ + 2 KI = MnSO₄ + K₂SO₄ + I₂ + 2 H₂O

Выделяющийся йод титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала.

I₂ + 2 Na₂S₂O₃ = 2 NaI + Na₂S₄O₆

Предел обнаружения растворенного кислорода составляет 0,05 мг/дм³.

Мешающие вещества. Определению мешают взвешенные органические вещества, нитриты, железо, а также другие окислители и восстановители. Их влияние устраняется в ходе анализа.

Реактивы и оборудование

Раствор сульфата или хлорида марганца (II):210 г хлорида марганца тетрагидрата MnCl₂ × 4Н₂O или 260 г сульфата марганца пентагидрата MnSO₄ ×5H₂О или 290 г сульфата марганца гептагидрата (MnSO₄ × 7Н₂О) растворяют в 300 - 350 см³ дистиллированной воды, фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают дистиллированной водой до метки. Хранят в плотно закрытой склянке.

Щелочной раствор иодида калия (или натрия):15 г иодида калия (KI) (или 18 г иодида натрия NaI×2Н₂O) растворяют в 20 см³, 50 г гидроксида натрия (или 70 г гидроксида калия) - в 50 см³ дистиллированной воды. Полученные растворы смешивают в мерной колбе вместимостью 100 см³ и доводят объем дистиллированной водой до метки. При наличии мути раствор фильтруют. Хранят в склянке из темного стекла с плотной резиновой пробкой.

Серная кислота, раствор 1:4

Тиосульфат натрия, раствор с концентрацией 0,01 моль-экв./дм³

Крахмал, 1 % раствор.

Прокалиброванная стеклянная колба с притертой пробкой

Пипетки

Бюретки

Конические колбы

Ход определения

Пробы воды отбирают в прокалиброванные стеклянные емкости с притертой пробкой вместимостью 250 см³. Для калибровки сначала взвешивают сухую емкость с пробкой, затем наполняют ее доверху водой, закрывают пробкой и снова взвешивают. По разнице масс определяют массу воды в колбе и ее объем (для пресной воды плотность близка к 1 кг/дм³ ). Склянки опускают на глубину 0,5 м, вынимают и закрывают пробкой так, чтобы под пробкой не образовались пузырьки. Сразу же фиксируют кислород, для чего в склянки при помощи пипетки на 2 см³, погружая ее до дна, вносят 2 см³ раствора MnSO₄ или MnCl₂ . Другой пипеткой в верхнюю часть склянки вносят 2 см³ щелочного раствора KI. Склянку осторожно закрывают пробкой так, чтобы под пробкой не осталось пузырьков воздуха. При этом из склянки выливается 4 см³ исследуемой воды, т.е. столько, сколько наливают реактивов. Затем жидкость перемешивают перевертыванием. Перед титрованием (осадок должен хорошо осесть) приливают 4 см³ Н₂SO₄ (1:4), часть жидкости переливается через край. При этом раствор H₂SO₄ вносят пипеткой в нижнюю часть склянки. Закрывают склянку пробкой и перемешивают до растворения осадка MnO₂.

После этого всю пробу переливают в коническую колбу для титрования вместимостью 500 см³ и быстро титруют 0,01н. раствором тиосульфата натрия при непрерывном помешивании до соломенно-желтого цвета, после чего добавляют 1 см³ крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски.

Расчет. Содержание растворенного кислорода (Х) в мг/дм³ производится по формуле:

где V _Т – объем тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, см³;

Н – концентрация тиосульфата натрия, моль-экв/дм³;

V _пробы – объем пробы в склянке, см³;

V ₁ – объем реактивов, добавленный до образования Mn(OH)₂, см³;

1000 – коэффициент для перевода от граммов к миллиграммам;

Э_О2 – эквивалент кислорода, г/моль-экв;

     К – коэффициент поправки к концентрации титранта;

 

Определение активного хлора

 

Активный хлор – это свободный растворенный молекулярный хлор и некоторые соединения хлора, которые являются сильными окислителями, в которых хлор имеет положительную степень окисления, например, хлорамины, гипохлориты и хлориты («связанный активный хлор»).

Содержание так называемого «активного хлора» определяется в дезинфицированной хлором или его соединениями питьевой воде и в некоторых сточных водах. В поверхностных водах содержание хлора определяется в местах ниже сброса упомянутых сточных вод.

 Остаточный свободный хлор в воде централизованного водоснабжения должен быть в пределах 0,3–0,5 мг/дм³, остаточный связанный – в пределах 0,8-1,2 мг/дм³; при одновременном присутствии в воде свободного и связанного хлора их общая концентрация не должна превышать 1,2 мг/дм³.

Для определения «активного хлора» можно использовать йодометрический метод и колориметрический метод с применением о-толуидина. Йодометрический метод рекомендуется для анализа вод, содержащих выше 0,05 мг/дм³ активного хлора. Колориметрическим методом можно пользоваться при концентрации активного хлора в пробе от 0,01 до 7 мг/дм³.

Лабораторная работа № 10