水分析化學復習提綱

1、水分析化學復習提綱第一章 緒論l 重點與難點重點：化學分析與儀器分析的主要方法水質(zhì)物理指標和化學指標、微生物指標難點：精確度與精密度的定義、二者關系、加標回收率實驗設計量濃度與基本單元l 知識點1 水分析化學的地位及作用2 水分析化學分析方法的分類1水中污染物包括無機：金屬離子Ca2+、Mg2+ + 重金屬離子：Pb2+、Fe3+、Mn2+、Cd2+、Hg2+等有機：酚、農(nóng)藥、洗滌劑等以上污染物都需要水分析方法去定量2分析方法包括 重量分析稱重的辦法用途：殘渣分析化學分析借助化學反應a. 酸堿滴定質(zhì)子傳遞(最基礎的滴定分析)用途：檢驗堿度、酸度b.絡合滴定絡合反應M+Y MY 用途：測定 Ca

2、2+、Mg2+、Fe3+、Al3+另外，絡合反應可用于掩蔽技術，消除非測定離子的干擾c.沉淀分析沉淀反應Ag+Cl- AgCl用途：測定水中Cl-d.氧化還原滴定氧化還原反應(特點：電子轉(zhuǎn)移)用途：測COD等有機污染指標氧化還原反應也用于廢水的化學處理,(如脫CN-，CN-+ClO2 N2)儀器分析a.吸收光譜法 用途：分析有機分子、無機離子b.色譜法：氣相色譜 用途：如氯仿測定 液相色譜 用途：如多環(huán)芳烴測定離子色譜 用途：如陰離子測定c.原子吸收法 用途：金屬元素測定d.電化學分析法 用途：pH值的測定 3水質(zhì)指標與水質(zhì)標準1 水質(zhì)指標 物理化學微生物學2 水質(zhì)標準：根據(jù)不同用水目的制定的

3、污染物的限量域值除余氯為下界，其他指標均為上界限值，不可超越。一、物理指標(特點：不涉及化學反應，參數(shù)測定后水樣不發(fā)生變化)（1）水溫 （2）臭味(臭閾值)文字描述 （3）色度：表色(懸浮性物質(zhì)、膠體核溶解性物質(zhì)共同引起，定性描述)真色(膠體和溶解性物質(zhì)引起，定量測量)色度的測定方法：標準比色法（目視比色法）a. 用具塞比色管配制標準色階（PtCo色階，K2PtCl6+CoCl2，穩(wěn)定性高，1mgPt/L定義為1度） b. 未知水樣置于同規(guī)格比色管中（如混濁先靜置澄清），俯視與標準色階對比 （4）濁度：由懸浮物及膠體物質(zhì)引起的水樣的渾濁程度，是混凝工藝重要的控制指標。濁度的測定方法a.目視比濁

4、法：用具塞比色管配制標準濁度階，1mg漂白土/L定義為1度，水樣俯視對比b.分光光度法：680nm分光光度計測定標準濁度單位（1.25mg硫酸肼/L和12.5mg六次甲基四胺/L形成甲 聚合物為1度，測定結(jié)果單位FTU）c.散射法，濁度儀（也以甲 聚合物為標準濁度單位，測定結(jié)果單位NTU）（5）殘渣（總殘渣=可濾殘渣 + 不可濾殘渣），重量法測定（6）電導率，電導率儀測定（7）UVA254：反映水中有機物含量（8）氧化還原電位(ORP):廢水生物處理過程重要控制參數(shù)二、化學指標pH值： pH=-lgH+酸度和堿度：給出質(zhì)子物質(zhì)的總量(酸度) 接受質(zhì)子物質(zhì)的總量(堿度) 硬度：水中Ca2+、Mg

5、2+離子的總量永久硬度：硫酸鹽、氯化物等形成暫時硬度：碳酸鹽和重碳酸鹽形成，煮沸后分解形成沉淀總鹽量（水中全部陰陽離子總量）有機污染物綜合指標(宏觀地描述水中有機污染物，是總量指標，不針對哪類有機物)a.高錳酸鹽指數(shù)(Pi)：用KMnO4作氧化劑氧化水中有機物所消耗的量，用mgO2/L表示b.化學需氧量(COD)：在一定條件下水中能被得重鉻酸鉀氧化的水中有機物的量，用mgO2/L表示c.生物化學需氧量（BOD）：在一定時間溫度下，微生物分解水中有機物發(fā)生生物化學反應中所消耗的溶解氧量，單位mgO2/Ld.總有機碳（TOC）：水體有機物總的碳含量，用總有機碳分析儀高溫燃燒水樣測定，單位mgC/L

6、e.總需氧量（TOD）：水中有機物和還原性無機物在高溫下燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時的需氧量，單位mgO2/L三、微生物學指標保障供水安全的重要指標細菌總數(shù) 大腸菌群游離性余氯：Cl2/HOCl/OCl- 4取水樣、保存、預處理1取水樣根據(jù)試驗目的選取取樣點，取樣量，容器和取樣方法取樣點：河流水系沿上下游和深度布設，處理設施在進出水口取樣量：保證分析用量3倍以上，至少做2次平行樣容器：玻璃或塑料瓶，容器清潔（化學指標）或無菌（微生物指標）取樣方法2保存意義：采用一些措施終止或減緩各種反應速度冷藏 控制pH值，加酸調(diào)pH 1，在水中完全解離，強酸Hac，Ka=1.810-5，Ka10存在、pH8.32

7、存在、pH4.5存在2連續(xù)滴定法測水中堿度同一錐形瓶中，連續(xù)用酚酞和甲基橙作指示劑。測定步驟：先加酚酞，當酚酞由紅色無色，HCl的消耗量為P(ml)后加甲基橙，當甲基橙由橙黃橙紅，HCl的消耗量為M(ml)P和M的數(shù)值判斷堿度的組成，并且計算相應的含量。概念：P相當?shù)膲A度叫酚酞堿度；直接在水樣中加入甲基橙，用HCl滴定相應的堿度，叫甲基橙堿度，又叫總堿度。發(fā)生反應：酚酞變色， 甲基橙變色， 水中的總堿度：=P+M5種組合的判據(jù)： P0 M=0 (酚酞紅無，甲基橙加入即呈橙紅) 、 PM P=M 、 P0 P=0 (酚酞加入即無色，甲基橙橙紅) =M五、堿度計算首先由P和M的數(shù)值判斷堿度的組成確

8、定堿度的表示方法以mg/L計，以mol/L或mmol/L計，以mgCaO/L或mgCaCO3/L計記住一些常用的摩爾質(zhì)量 17g/mol 30g/mol 61g/mol 28g/mol 50g/moll 作業(yè)與思考題1、寫出堿度計算的正確表達式2、已知某酸，求其共軛堿的PKb第三章 絡合滴定法l 重點與難點重點：EDTA金屬絡合物的結(jié)構(gòu)特征、穩(wěn)定性酸效應、條件穩(wěn)定常數(shù)與酸效應曲線金屬指示劑的作用原理金屬指示劑僵化作用與封閉作用鉻黑T與鈣指示劑難點：絡合滴定的方式與應用硬度的測定與計算l 知識點：1絡合反應及特征前提中心離子(金屬離子)，一定能提供空的軌道配體：提供孤對電子的化合物配位鍵：一個原

9、子提供一對電子對 例：配位原子：提供孤對電子對的原子配位數(shù)：與中心離子絡合的配位原子數(shù)目中心離子和配體一定時，絡合比可以不一樣，多級絡合2氨羧絡合劑特征：同時存在氨基和羧基最常見：EDTA 乙二胺四乙酸(鹽)，EDTA可同時提供6個配位原子2個N，4個O一般定義EDTA用Y表示EDTA呈現(xiàn)六元酸的特點，存在六級解離，七種型體七種型體存在量的相對多少取決于溶液的pH值常用乙二胺四乙酸二鈉鹽（Na2H2Y）來配制EDTA水溶液，因為H4Y的溶解度小于Na2H2Y3EDTA絡合物的特征 絡合比1：1為什么1:1?因為EDTA可以同時提供6個配位原子，則中心離子提供6個空軌道空間因素：排列使原子與原子

10、排斥最小，使配位原子從中心離子四面按最近形成籠狀化合物，由5個五元環(huán)組成，將金屬離子包夾在中間，形成螯合物EDTA絡合滴定也稱螯合滴定(分析)EDTA與無色金屬離子生成無色絡合物，與有色金屬離子形成絡合物顏色會加深4 EDTA的絡合平衡1、穩(wěn)定常數(shù) (1:1) （逆反應） 穩(wěn)定常數(shù)用途：用穩(wěn)定常數(shù)大小判斷一個絡合物的穩(wěn)定性，絡合物越穩(wěn)定，絡合反應越易發(fā)生2、EDTA的酸效應 (副反應)EDTA的酸效應消耗了參加主反應的絡合劑，影響到主反應定義：由于的存在，使絡合劑參加主反應能力下降的現(xiàn)象叫EDTA的酸效應酸效應的大小用酸效應系數(shù)表示，：所有EDTA存在型體之和，：有效濃度，只有Y4-能與金屬離

11、子絡合 1 0；反之pH降低，酸效應系數(shù)越大，說明對EDTA的絡合反應影響越大只有pH12才有=0；pH0(有副反應) 3、條件穩(wěn)定常數(shù)(描述客觀實際的反應程度) 無副反應 則有副反應 1 則條件穩(wěn)定常數(shù)的用途判斷絡合物的穩(wěn)定性判斷絡合反應的完全程度，判定條件：當 8由繪制酸效應曲線EDTA酸效應系數(shù)可以判斷某金屬離子被準確滴定的最低pH值 5金屬指示劑1、影響金屬指示劑的主要因素絡合滴定曲線突躍范圍 金屬離子M的初始濃度2、金屬指示劑(有機絡合劑)金屬指示劑的作用原理金屬指示劑加入金屬離子M溶液中顯示生成的絡合物的顏色加入EDTA后發(fā)生 要求穩(wěn)定值，比高2個數(shù)量級以上，保證置換完成種類a.鉻

12、黑T，EBT(pH=10)，紅藍b.鈣指示劑,NN(pH12.5)，紅藍c.PAN(pH=5-6)，紅黃d.二甲酚橙，XO(pH12.5 其他應用：測高錳酸鹽指數(shù)，掩蔽，用， 氧化還原掩蔽：變更干擾離子的價態(tài) 例： 7絡合滴定的方式1.直接滴定法：直接用EDTA標準溶液來滴定要求：絡合反應快，生成絡合物穩(wěn)定應用：標定EDTA(非基準物質(zhì))溶液a.EDTA與金屬離子的計量關系(1:1)確定基本反應單元(Na2Y)b.由摩爾質(zhì)量計算出所需質(zhì)量，稱重c.準確標定其濃度，用Zn粒（HCl溶解）或CaCO3 標準溶液標定基準溶液放在錐形瓶(加入金屬指示劑)，EDTA的滴定劑用酸式滴定管對于pH應在56(

13、二甲酚橙作指示劑)終點：紅色亮黃色對于CaCO3 pH應在10 (KB作指示劑)終點：紅色藍色計算公式：硬度測定：暫時硬度：由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2或CaCO3、MgCO3形成的硬度，可加熱煮沸除去永久硬度：主要指CaSO4、MgSO4轉(zhuǎn)化形態(tài)+測總硬度：用堿性緩沖溶液 調(diào)pH=10，EBT指示劑，EDTA滴定，終點紅色藍色（其他常用緩沖溶液：中性緩沖-，酸性緩沖鄰苯二甲酸或HAc-NaAc)總硬度單獨測硬度需要掩蔽，硬度計算得到用NaOH調(diào)pH12.5 ，NN指示劑，EDTA滴定，終點紅色藍色 硬度硬度2.返絡合滴定鋁鹽混凝劑中含量分析()，絡合滴定在水質(zhì)工程學中的應用該金屬

14、離子與EDTA生成絡合物的反應速度慢 pH=3.5加熱，避免Al在高pH時，發(fā)生水解冷卻，調(diào)pH=56, 加指示劑二甲酚橙，用Zn2+返滴定EDTA，終點黃變紅計算：Ba2+測定，無合適指示劑l 作業(yè)與思考題1、什么是指示劑？金屬指示劑的作用原理是什么？2、EDTA與金屬離子形成的絡合物有哪些特點，為什么其絡合比為1：1？3、什么是金屬指示劑的封閉與僵化現(xiàn)象？如何防止？4、取水樣100ml,調(diào)節(jié)pH10.0，用EBT為所示劑，以10mmol/LEDTA溶液滴定到終點，消耗25.00m l,求水樣中的總硬度（以mmol/L 和CaCO3 mg/l）。第四章 沉淀滴定法l 重點與難點：重點：沉淀溶

15、解平衡與影響因素沉淀滴定法的應用難點：影響沉淀平衡的因素莫爾法原理與滴定條件l 知識點 1沉淀平衡1活度積常數(shù) 當離子強度I氧化性 在發(fā)生還原反應經(jīng)歷地中間價態(tài)比多，減弱了的氧化性空白實驗9甲醇的測定：重鉻酸鉀法1 測定方法及相應反應含甲醇廢水，加入重鉻酸鉀（C1，V1）、濃硫酸，反映完成后，加試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨回滴出現(xiàn)紅色終點，硫酸亞鐵銨消耗C2，V2。2 計算公式： （）10碘量法用于測定氧化性物質(zhì)，如、O3、H2O2等，水質(zhì)指標余氯、溶解氧和BOD等1 基本原理：利用，電位居中，可做氧化劑和還原劑的特點。在酸性條件下，水樣中氧化性物質(zhì)與KI作用，定量釋放出I2，以淀粉為指示劑，

16、用Na2S2O3滴定至藍色消失，由Na2S2O3消耗量求出水中氧化性物質(zhì)的量。反應： 2注意：歧化 (pH9)Na2S2O3 (非基準，配制后標定)a.光照：S，有單質(zhì)S析出 b.堿性： c.強酸性：碘量法最佳pH值范圍：中性或弱酸性，48.53 應用余氯的測定： 取水樣，用HAc-NaAc緩沖液調(diào)節(jié)pH=4，加Na2S2O3至淡黃色，再加12滴0.5%淀粉指示劑繼續(xù)加Na2S2O3至藍色消失（C,V）余氯DO的測定:將水中溶解氧用錳固氧技術固定，酸溶解析出I2后，用Na2S2O3滴定。反應：計算：O3的測定：測臭氧消毒水樣殘余臭氧量（mg/L）或臭氧發(fā)生器每小時產(chǎn)生O3量：KI配成吸收溶液，

17、O3+KII2，氣體通入2min，用Na2S2O3滴定臭氧發(fā)生器的O3發(fā)生量(g/h)=C1V11660/2BOD的測定：BOD（生物化學需氧量）：在一定時間溫度下，微生物分解水中有機物發(fā)生生物化學反應中所消耗的溶解氧量，單位mgO2/L通常測定BOD205，即20培養(yǎng)5天。當BOD205/COD0.45，污水可生化性高。方法:a.直接測定法：BOD5=DO5-DO0 ；b.稀釋倍數(shù)法11溴酸鉀法碘量法的變異，多用于測定苯酚1基本原理：在酸性條件下，水樣中加入過量的KBr+KBrO3=Br2，與水中還原性物質(zhì)作用，加過量KI還原剩余的Br2，等量釋放出I2，以淀粉為指示劑，用Na2S2O3滴定

18、至藍色消失（C,V1）。作空白試驗， Na2S2O3消耗V0。由Na2S2O3消耗量之差求出水中氧化性物質(zhì)的量。2 計算： 以Na2S2O3作基本單元，苯酚基本單元為1/6C6H6OH，M=15.68l 習題與思考題：1、比較氧化還原指示劑的變色原理與酸堿指示劑有何異同？2、解釋高錳酸鹽指數(shù)、COD、BOD、TOC、TOD的物理意義，它們之間有何異同？第六章 吸收光譜法l 重點與難點重點：朗伯比爾定律、吸收光譜曲線顯色反應與影響因素分光光度計的工作原理與使用方法標準曲線法難點：吸收光譜法的定量方法l 知識點基于物質(zhì)對光的選擇性吸收建立的分析方法，又稱吸光光度法或分光光度法。1吸收光譜的產(chǎn)生當以

19、一定范圍的光波連續(xù)照射分子或原子時，就有一個或幾個一定波長的光波被吸收，由于光的互補性，透過的光譜中不出現(xiàn)這些波長的光，稱為吸收光譜。2可見光與紫外光分子的能級具有量子化特征，是非連續(xù)的，只能吸收n個能級之差的能量。光的能量取決于波長。 當分子吸收適宜的光子以后，產(chǎn)生電子能級的躍遷而形成的光譜稱為電子光譜。位于可見光區(qū)（400800nm）和紫外光區(qū)（200400nm） 3吸收光譜的定量方法由于溶液對光的選擇性吸收，使透射光It發(fā)生變化溶液對單色光的吸收符合朗伯比爾定律： A=CL摩爾吸收系數(shù)的物理意義：當光所通過的距離為1cm，被測溶液量濃度為1mol/L時，所相應的吸光度值A為，單位L/mo

20、l.cm的大小反映了物質(zhì)對光的敏感強度，值愈大說明物質(zhì)對光的吸收程度越好，敏感度強，用吸收光譜法測定該系光物質(zhì)的靈敏度越大。4吸收光譜的基本術語1.特征吸收曲線：以A對做圖，得到有峰谷的平滑吸收光譜曲線叫做特征吸收曲線，可作為定性的依據(jù)。2.最大吸收波入max：特征吸收曲線上最大吸收峰所對應的波長，在這個max下，物質(zhì)吸收靈敏度最高，通常選作工作波長。3.末端吸收：出現(xiàn)在短波區(qū)，紫外區(qū)末端吸收增強，未成峰形。4.生產(chǎn)基團：能產(chǎn)生吸收峰的原子或原子團。5.助色基團：本身不能產(chǎn)生吸收，對周圍的生色基團產(chǎn)生作用，使生色基團產(chǎn)生吸收。6.紅移：由于結(jié)構(gòu)微小改變測定結(jié)果改變，吸收峰向長波長方向移動。7.

21、紫移：由于結(jié)構(gòu)微小改變測定結(jié)果改變，向短波長方向移動。5吸收光譜分析的一般步驟確定最佳顯色體系樣品通常無色，要進行顯色反應例1： Cd2+的測定本身不能產(chǎn)生吸收光譜，進行顯色反應例2： Fe2+的測定，顯色反應：Fe2+3phen=Fe(phen)2+3繪制特征吸收曲線，找出最大的吸收波長maxmax只與溶液性質(zhì)有關，與濃度C無關，定量分析，在最大下進行工作。繪制標準曲線繪制方法：配制系列標準溶液在max下測定得到一組()在平面直角坐標系上圖，得一直線注意取值范圍，標準溶液的吸光度A應在0.040.8實際在高濃度時，A與C不是直線(偏離)測未知水樣的A未，在該標準曲線上找出相應的C未6比色法與

22、分光光度法1.比色分析：比較溶液顏色的深淺確定物質(zhì)含量的方法目視比色法：例如色度測定光電比色法：初步具有分光系統(tǒng)2.分光光度分析：特點：光源用棱鏡或光柵將復合光變?yōu)閱紊獗O(jiān)測系統(tǒng)光電倍增管，光信號轉(zhuǎn)化為電信號分類：可見分光光度計，紫外可見分光光度計構(gòu)成：光源：紫外氫弧燈，氘燈(200400nm)，可見光鎢燈 (400800nm)分光系統(tǒng)：狹縫+棱鏡（或光柵）吸收系統(tǒng)：樣品架+樣品池（吸收池，比色皿）通常將4個樣品池的第一個位置作為參比池，放參比液，用來調(diào)零檢測記錄系統(tǒng)光電（倍增）管，數(shù)字或指針表盤顯示相應的A值7721或722的使用打開光源，黃燈亮,預熱10min用波長旋鈕調(diào)max打開樣品池暗

23、箱蓋，斷開光路，調(diào)100%，吸光度A=，透光率T=0 選擇合適的參比液(如：蒸餾水)，合上暗箱蓋，將參比池置于光路中，調(diào)零，T=100%,A=0重復和至少兩遍8分光光度法應用例：鐵的測定1 Fe2+的測定配制系列標準溶液，顯色反應：Fe2+3phen=Fe(phen)2+3繪制特征吸收曲線，找出最大的吸收波入max(每變化波長，就重新調(diào)整零點)繪制標準曲線未知水樣顯色反應，測未知水樣的A未，在該標準曲線上找出相應的C未2 總鐵的測定在水樣中加NH2OHHCL（鹽酸羥胺）或抗壞血酸還原，重復Fe2+的測定步驟。l 習題與思考題第七章電化學分析l 重點與難點重點：指示電極、參比電極、PH測定 難點

24、：電導分析法的原理與應用l 知識點1直接電位分析 1.電化學分析的專用電極指示電極電極電位隨待測物質(zhì)含量變化而變化參比電極電極電位在測定過程中不變2.指示電極的種類a.金屬基電極M/Mn+ 金屬/金屬離子電極例：Cu/Cu2+ 電極反應Cu2+2e=Cu 電極電位金屬/金屬難溶鹽電極例： 電極反應 電極電位與濃度有關均相氧化還原電極（惰性金屬） 例：Pt/Fe3+，F(xiàn)e2+ 氣體電極 例：Pt/H+，H2 定義：b.膜電極離子選擇電極 例：pH玻璃電極測定不同的體系，應選擇不同的指示電極3.參比電極例：飽和甘汞電極 Hg，Hg2Cl2/Cl- 電極電位氯離子溶液用配制，飽和溶液在一定條件下電極

25、電位是一個定值。4.復合電極=指示電極+參比電極2電位滴定電位滴定終點判斷方式：電極電位突躍電位滴定的用途： 無合適指示劑 有色，混濁，有膠體物，覆蓋指示劑產(chǎn)生的顏色 混合離子連續(xù)滴定例：cl-、Br-和I-不可用分步沉淀滴定，可使用電位滴定連續(xù)測定(分步沉淀的前提，當?shù)诙N離子沉淀，前一種離子必須沉淀完全)非水滴定(滴定體系不含水，但絕大多數(shù)指示劑都是水溶液)3pH值的測定原理和方法是一種直接電位分析，用玻璃電極做指示電極，飽和甘汞電極為參比電極組成工作電池1 玻璃電極H+專屬性離子選擇電極電極浸泡后形成水合硅膠層： 電極電位：其中：，其它值為常數(shù)玻璃電極使用注意：浸泡24小時形成水合硅膠層 通過緩沖溶液進行校正1