第章 環(huán)境監(jiān)測(cè)方法-化學(xué)法

第2章環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法——化學(xué)分析法

化學(xué)分析法是以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，是環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)分析法又稱經(jīng)典分析法，歷史悠久，是分析化學(xué)的基礎(chǔ)，主要有滴定分析法和重量分析法等。2.1滴定分析法依據(jù)不同的反應(yīng)類型，滴定分析法又可分為酸堿滴定法(又稱中和法)、配位滴定法、氧化還原滴定法及沉淀滴定法等。2.1.1滴定分析法的特點(diǎn)和主要方法滴定分析法是將已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液，滴加到待測(cè)物質(zhì)溶液中(或者是將待測(cè)物質(zhì)的溶液滴加到標(biāo)準(zhǔn)溶液中)，直到所加的試劑與待測(cè)物質(zhì)按化學(xué)計(jì)量關(guān)系定量反應(yīng)為止，然后根據(jù)試劑溶液的濃度和用量計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的含量。通常將已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液(標(biāo)準(zhǔn)溶液)稱為滴定劑，把滴定劑由滴定管逐滴加到待測(cè)物質(zhì)溶液中的操作過程稱為滴定。滴加的標(biāo)準(zhǔn)溶液與待測(cè)組分恰好反應(yīng)完全的這一點(diǎn)稱為化學(xué)計(jì)量點(diǎn)(簡稱計(jì)量點(diǎn)，以sp表示)，一般依據(jù)指示劑的變色來確定化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，在滴定中指示劑改變顏色的那一點(diǎn)稱為滴定終點(diǎn)(簡稱終點(diǎn)，以ep表示)。實(shí)際分析中滴定終點(diǎn)與理論上的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不一定恰好吻合，它們之間往往存在很小的差別，由此造成的分析誤差稱為終點(diǎn)誤差(以Et表示)。2.1.2滴定分析法對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求和滴定方式化學(xué)反應(yīng)很多，但是適用于滴定分析法的化學(xué)反應(yīng)必須具備下列條件。(1)反應(yīng)必須定量地進(jìn)行，必須具有確定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，即反應(yīng)按一定的反應(yīng)方程式進(jìn)行，無副反應(yīng)發(fā)生，而且反應(yīng)完全，一般要求達(dá)到99.9％左右。(2)反應(yīng)速率要快。對(duì)于速度慢的反應(yīng)，可通過加熱或加催化劑來加快反應(yīng)速率。(3)必須有適當(dāng)簡便可靠的方法確定滴定的終點(diǎn)。凡是能滿足上述要求的反應(yīng)，都可用于直接滴定法中，即用標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定被測(cè)物質(zhì)。直接滴定法是滴定分析法中最常用和最基本的滴定方法。如果遇到反應(yīng)不能符合上述要求的情況時(shí)，可采用以下方法進(jìn)行滴定。(1)返滴定法當(dāng)反應(yīng)速率較慢或待測(cè)物是固體時(shí)，待測(cè)物中加入符合計(jì)量關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)溶液后，反應(yīng)不能立即完成。此時(shí)可先準(zhǔn)確地加入過量的滴定劑，待反應(yīng)完成后，再用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的滴定劑，這種滴定方法稱為返滴定法。例如，A13＋與EDTA的反應(yīng)速率很慢，可于A13＋溶液中先加入過量EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液并加熱，待反應(yīng)完全后，用標(biāo)準(zhǔn)Zn2＋或Cu2＋溶液滴定剩余的EDTA；又如對(duì)于固體CaCO3的測(cè)定，可先加入過量HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，待反應(yīng)完成后，剩余的HCl可用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定。

(2)置換滴定法對(duì)于不按一定反應(yīng)式進(jìn)行或伴有副反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)，可先用適當(dāng)試劑與待測(cè)物反應(yīng)，使其定量地置換為另一種物質(zhì)，再用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。例如，不能用Na2S2O3溶液直接滴定K2Cr2O7及其他強(qiáng)氧化劑，因?yàn)樵谒嵝匀芤褐袕?qiáng)氧化劑將S2O32-氧化為S4O62-及SO42-等的混合物，反應(yīng)沒有一定的化學(xué)計(jì)量關(guān)系；但是，若在K2Cr2O7的酸性溶液中加入過量KI，K2Cr2O7與KI定量反應(yīng)析出的I2就可以用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定。(3)間接滴定法對(duì)于不能與滴定劑直接起反應(yīng)的物質(zhì)，有時(shí)可以通過另外的化學(xué)反應(yīng)以滴定法間接進(jìn)行測(cè)定。例如，將Ca2＋沉淀為CaC2O4。后，過濾、洗凈，用H2SO4溶解，再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定與Ca2＋結(jié)合的C2O42-，從而間接測(cè)定Ca2＋的含量。2.塑1.區(qū)3般標(biāo)準(zhǔn)妨溶液標(biāo)準(zhǔn)劑溶液域的配覽制一鐮般有緒兩種剪。(1劃)直薄接法準(zhǔn)確瞞稱取倆一定軋量的孤基準(zhǔn)董物質(zhì)叉(能抗用于吵直接成配制汪或標(biāo)誰定標(biāo)染準(zhǔn)溶毀液的盼物質(zhì)卸)，遲溶解動(dòng)后配怎成一貼定體緊積的姐溶液閑，然毒后根輕據(jù)物鐘質(zhì)質(zhì)何量和累溶液宿體積甚算出柴該標(biāo)焰準(zhǔn)溶記液的搭準(zhǔn)確桐濃度六。用拐直接洪法配縫制標(biāo)帖準(zhǔn)溶捎液的睛物質(zhì)縱必須飄符合井下列尊要求密：a．游物質(zhì)宋的組帶成與堵化學(xué)韻式應(yīng)奮完全旅符合醒，若麥含結(jié)餃晶水主，其漫含量斃也應(yīng)糠與化升學(xué)式筒相符泊；b．撥必須仿具有皆足夠慕的純屈度(剃質(zhì)量查分?jǐn)?shù)蓮在9壩9．化9％歲以上胸)，黨一般才可用遇基準(zhǔn)巖試劑完或優(yōu)始級(jí)純量試劑造；c．抽性質(zhì)肢穩(wěn)定鉆，不儲(chǔ)易與或空氣妨中的睬O2、C蟻O2、水凈反應(yīng)映；d．六最好面有較垂大的糠摩爾叮質(zhì)量講，以短減少棕稱量弱時(shí)的礦相對(duì)槳誤差么；e．榨參加道滴定基反應(yīng)炕時(shí)，旨應(yīng)按鏟反應(yīng)港式定曬量進(jìn)簽行，鴿沒有百副反蠅應(yīng)發(fā)休生。如果昨用來竹配制暗標(biāo)準(zhǔn)稀溶液司的物叮質(zhì)不謠能滿監(jiān)足上誓述要吹求，吹就不遺能用有直接尸法配疼制標(biāo)逐準(zhǔn)溶芽液，醬而要繡用標(biāo)記定法銅配制視。(2蠅)標(biāo)槳定法先將難一定漲量物段質(zhì)配董制成它接近娘于所圾需濃輛度的只溶液它，然模后用擱基準(zhǔn)谷物質(zhì)?；蛄硖滓环N炭物質(zhì)蠅的標(biāo)街準(zhǔn)溶敬液來騰標(biāo)定幅它的好準(zhǔn)確割濃度厘。例武如，舒欲配跨制0嗚.1說mo射l/去L的芳Na歲OH悠標(biāo)準(zhǔn)勇溶液枕，先屑配成率約為有0.污1m費(fèi)ol疤/L竄的溶剃液，貞然后裁用該刻溶液趁準(zhǔn)確膜滴定縮慧經(jīng)準(zhǔn)螞確稱偷量的重鄰苯輩二甲隸酸氫界鉀，筋根據(jù)日兩者殘完全間作用景時(shí)N睡aO喬H溶咸液的毛用量著和鄰艙苯二墾甲酸叔氫鉀利的質(zhì)剩量，污便可職算出較Na礦OH灶溶液固的準(zhǔn)紙確濃抵度。2.愉1.洗4弟滴定露分析纏計(jì)算(1墻)物已質(zhì)的質(zhì)量濃怨度嘴標(biāo)宣準(zhǔn)溶輔液的敘濃度戰(zhàn)通常掃用物早質(zhì)的老量濃慢度表集示。其物質(zhì)代的量筒濃度晚簡稱梳濃度貢，是臉指單曬位體駕積溶偵液所瘋含溶勉質(zhì)B竄的物芹質(zhì)的償量(傍nB歐)，產(chǎn)用符呀號(hào)c皮B表杏示，屑即cB賢=游n泰B石/紀(jì)V式中販，V擁為溶溜液的毫體積爛，常醋用單淋位為恥L或拍mL杜；物圈質(zhì)的波量n缺B單犁位為討mo頃l；疾濃度殼cB挽的常都用單曉位為踏mo令l／祥L。物質(zhì)兩的量偽與質(zhì)凱量的湯關(guān)系尋為nB忠=配m咸B韻/規(guī)MB式中含，m教B為險(xiǎn)物質(zhì)頌的質(zhì)渠量，糊MB倦為物怨質(zhì)的陵摩爾跡質(zhì)量繪。根脹據(jù)這揀個(gè)公棉式，蚊可以勿從溶疲質(zhì)的握質(zhì)量妥求出氏溶質(zhì)減的物采質(zhì)的長量，碗進(jìn)而樂計(jì)算繁溶液滾的濃役度。(2摩)滴齡定度(3嗚)待爽測(cè)組糞分含鍵量的溪計(jì)算2.假2蛇酸堿澇滴定美法概述酸堿雕滴定臂法是考將酸嗚或堿饑滴定虹劑加子到被術(shù)測(cè)堿聞或酸椒試液黨中，沖用指殘示劑帽指示亡終點(diǎn)透的到轎達(dá)，墓然后校由所倡用滴榜定劑拍的毫茂升數(shù)據(jù)計(jì)算頓被測(cè)貝物的堵量。錦酸堿枝滴定享法所圣涉及唉的反竊應(yīng)是漠酸堿立反應(yīng)煤。酸冬堿質(zhì)呆子理閑論是塘在1禿92或3年扛由布刮朗斯灣臺(tái)德悄提出要來的爬。根挺據(jù)質(zhì)裁子理癢論，廊凡是厘能給帖出質(zhì)墾子(悔H+)的貢物質(zhì)你是酸照；凡魂是能維接受岸質(zhì)子被(H+)的另物質(zhì)輸是堿脖，它頑們之細(xì)間的始關(guān)系帝可用沿下式糟表示換。在酸指堿反余應(yīng)中曾，水床是一枕種兩塔性溶腹劑。皺由于立水分程子之墾間的著兩性攜作用井，一板個(gè)水土分子走可以家從另濫一個(gè)燙水分限子奪棗取質(zhì)織子而周形成盜H3O+和O偉H-，即這說炕明水頓分子蛾之間貧存在漠質(zhì)子革的傳素遞作澡用，枯稱為陰水的打質(zhì)子北自遞挖作用澇。這熱個(gè)作例用的眼平衡賊常數(shù)舍稱為猜水的壟質(zhì)子泉自遞幟常數(shù)銅，即水合會(huì)質(zhì)子H3O+也常瘋常簡征寫為H+，因的此上攤式又巴可簡秤寫為這個(gè)漁常數(shù)斜就是胃水的風(fēng)離子謝積，纖在25勉℃時(shí)等靠于10-1握4，即根據(jù)愁質(zhì)子滅理論缸，酸嚼和堿收的中到和反代應(yīng)及按鹽的秩水解撤過程刷也是枝質(zhì)子方傳遞芬的過能程，端它們換和酸奏堿離擊解過術(shù)程在衡本質(zhì)橫上是括相同釣的。較因此以，各老種酸益堿反恥應(yīng)過償程都橡是質(zhì)方子傳劣遞過標(biāo)程，爭運(yùn)用裝質(zhì)子鉗理論豎就可蠅以找妹出各屈種酸另堿反幣應(yīng)的術(shù)共同衡基本儲(chǔ)特征定。酸堿硬緩沖嬌溶液酸堿終指示壯劑酸堿襪指示絹劑一維般為尾弱的葡有機(jī)吸酸或猴有機(jī)秧堿，殼但它至們的辰共軛斗形式奮具有推不同誼的顏折色。漆當(dāng)溶婆液p城H值啟改變紡時(shí)，屋指示仇劑失桑去質(zhì)招子由傾酸式類轉(zhuǎn)變滑為堿暮式，死或獲蛇得質(zhì)豈子由盼堿式致轉(zhuǎn)變蓋為酸鄰式，你從而蹤蝶引起瞎顏色罵的變祥化。酸堿沖滴定戴基本晴原理在酸努堿滴離定中賭，必儀須了惹解溶貍液的剖pH碼值隨軍著標(biāo)彎準(zhǔn)物皆質(zhì)的質(zhì)滴入宰而改集變的渾規(guī)律宮，才這有可拍能選喜擇合敬適的爆指示躁劑準(zhǔn)立確地增確定歪滴定抄終點(diǎn)閘的到詞達(dá)，親從而龍獲得狼盡量秘準(zhǔn)確繼的測(cè)職定結(jié)忍果。靜根據(jù)還酸堿往平衡屢原理露，通洗過計(jì)剖算，峰以溶奮液的技pH她值為厚縱坐惑標(biāo)，造以所起滴入倘的滴傳定劑邁的物蒸質(zhì)的族量或綱體積舉為橫鼓坐標(biāo)脂，繪耗制滴杏定曲壟線，循它能幼展示錘滴定攝過程副中p蹄H值怨的變途化規(guī)阻律。滔常見冒的酸插堿滴男定類果型有飽：強(qiáng)逮堿滴率定強(qiáng)你酸；惕強(qiáng)堿租滴定培一元蕉弱酸南；多界元酸趴和混傅合酸蕉的滴躁定。酸堿邪滴定跌法的恥應(yīng)用在滴碑定分捎析法績中，煎酸堿擠滴定崖法是蜜應(yīng)用山十分?jǐn)r廣泛勸的一勒種方紫法。提許多狡化工歷產(chǎn)品役如燒饅堿、吹純堿莖主成盼分的慚含量匙和鋼鞠鐵及絮某些謊原材忍料中迷碳、中硫、粗磷、垂硅和載氮等擴(kuò)元素虧，常蛛采用蹈酸堿蝴滴定脾法測(cè)并定。下面償簡單嗽敘述雪酸堿臟滴定禽法在侄測(cè)定嘉燒堿化中N浴aO劍H和溝Na2CO3含量蛛的應(yīng)夾用。氫氧拌化鈉知俗稱預(yù)燒堿視，在出生產(chǎn)藍(lán)和貯好藏過系程中汽，由稱于吸掌收空陡氣中撈的C煩O2而生配成N滋a2CO3，因靈此，考經(jīng)常驅(qū)要對(duì)創(chuàng)燒堿攝進(jìn)行排Na觀OH件和N由a2CO3含量區(qū)的測(cè)慎定。喂常用施以下擾兩種袖方法遷。(1鈔)B然aC紙l2法準(zhǔn)確書稱取悶一定遵量試除樣，柱溶解梳于已中除去帝CO2的蒸禾餾水靈中，尖稀釋法到一嚷定體槽積，黃分成乒兩等孤份進(jìn)冠行滴礦定。第一凝份以菊甲基趣橙為缺指示鹿劑，舍用標(biāo)雙準(zhǔn)H競(jìng)Cl蝕溶液朋滴定廚，測(cè)腰總堿肉度，綁反應(yīng)旬如下謠。滴定放至橙溫紅色治為終松點(diǎn)，疏消耗誘HC之l的唱體積箭為V赴1(更mL敬)。板第二索份加或Ba狼Cl2使N嚴(yán)a2CO3轉(zhuǎn)化遵為微葉溶的揪Ba盜CO3，即以酚壁酞作壟指示擾劑，歷用H竟Cl修滴定在，消彈耗H取Cl鉗的體身積為膚V2(m霸L)伙。V2為混洽合堿久中所講消耗輕的H失Cl位，(V1-V2)為態(tài)所消條耗的可HC哲l，姑從而跑可求積得N扯aO協(xié)H和婦Na2C03的質(zhì)已量分輩數(shù)分字別為(2川)雙盡指示匹劑法準(zhǔn)確倘稱取浩一定嗎量試輕樣，飾溶解膝后加起酚酞稈指示少劑，仿用H兆Cl腿滴定唇至紅親色剛忙消失稅，記判下用紀(jì)去H鄰Cl源的體勝積V越1存(m描L)仿。這盛時(shí)N雕aO悔H全嘴部被藝中和榨，而歪Na2CO3僅被霸中和煙到N庸aH哄CO3。然弄后向?qū)と芤河⒅屑迂Q甲基盛橙繼貝續(xù)用起HC爛l滴尿定至籌橙紅亞色(盛為了齒使觀撿察終躺點(diǎn)明匙顯，久在終顧點(diǎn)前劈燕可暫形停滴呈定，為加熱使以除結(jié)去C在O2)，遮記下抓用去租HC醋l的敘體積該V2(m皇L)云，V2是滴獄定N戶aH逮CO3所消品耗H膜Cl勾的體嫂積。笨由計(jì)配量關(guān)幅系可椅知，依Na2CO3被中額和到弊Na財(cái)HC融O3以及龜Na吃HC波O3中和烘到H2CO3所消鑄耗H錘Cl痰的體梁積是翅相等扎的，膝因此2.透3篇配位張滴定材法2.此3.慶1染概述配位季滴定瘋法是這以配棉合反沉應(yīng)為紫基礎(chǔ)姐的一鞏種滴起定分牧析方川法。蘆如用艷Ag腐NO3溶液瞎來滴硬定C銅N-時(shí)，誦其反背應(yīng)如蛋下。當(dāng)A論g＋灶過量單時(shí)，辰則沉淀贈(zèng)析出慌，表聽明終爪點(diǎn)到壺達(dá)。配合趨物的朽穩(wěn)定土性是株以配瀉合物剃穩(wěn)定醫(yī)常數(shù)匪來表嚷示的徒，如白上例全中的纏穩(wěn)定犧常數(shù)揭為K穩(wěn)饒稱為雨配合跑物的偽穩(wěn)定狠常數(shù)譽(yù)，在擾18抬℃時(shí)非[A荷g(屈CN詠)2]-的K突穩(wěn)＝兇1021淡.1。不閱同的貼配合抄物各圖有其跑一定狠的穩(wěn)市定常忌數(shù)。徒從各遍配合旦物穩(wěn)薦定常型數(shù)的架大小剖可以膏判斷裳配合嘗反應(yīng)予完成誘的程貢度和弊它是券否可蝕用于稠滴定筋分析琴。2.敏3.隙2伐提高漏配位駛滴定貌選擇位性的損途徑若△脊lg粱(K訴c)寬<5棍，則銳滴定燦M時(shí)固，N要必然躁產(chǎn)生皺干擾敗。此累時(shí)，犯就需賓要利窗用掩脾蔽劑爸來降西低干必?cái)_離屆子的素濃度獎(jiǎng)以消行除干蛇擾。噸掩蔽梅方法損按所衣用反土應(yīng)類緩型不宴同，佩可分相為配敞合掩不蔽法熟、沉誓淀掩睡蔽法碗和氧混化還園原掩奔蔽法技等，沃其中頌用得叛最多諷的是貿(mào)配合班掩蔽亞法。貼除了引