水分析化學+哈工大講課教案

1、 水分析化學-哈爾濱工業(yè)大學 屬部門課程名稱課程層次 哈爾濱工業(yè)大學水分析化學 本科專業(yè)分類體系所屬一級學科名稱 工學所屬二級學科名稱 土建類課程負責人 黃君禮水分析化學教學設計1、課程名稱：（中文）水分析化學（英文）water analytic chemistry2、課程定位：給水排水工程專業(yè)的專業(yè)技術基礎課，是專業(yè)指導委員會指定的十門骨干課程之一，全國統編教材的主編單位和教學基本要求起草單位。本課程在第二學年的第二期開設，教學時數60學時，其中課堂教學40學時，實踐教學20學時。在學習本課程前要求學生具有較好的普通化學、有機化學和物理化學基礎，通過本課程的學習使學生系統地掌握水質指標分析中

2、的基本概念、基本理論和基本方法，并能熟練解決給水排水工程研究中的水質分析問題。重點強化學生的實驗組織和動手能力。為后續(xù)水質工程學等課程的學習奠定扎實的水質分析的科學基礎。3、課程的主要 標準溶液準確稱量 非基準物質 標準溶液粗稱 介紹酸、堿概念，重點是共軛酸堿對概念的建立，酸堿強度的表征方法，kakb=kw，-pka+pkb=pkw=14。作業(yè)是推導hb/b之間的ka與kb之關系。第四次課：區(qū)分效應和拉平效應，緩沖溶液理論，酸堿指示劑：ph=pk11，重點講解水中堿度的來源及組成，介紹連續(xù)滴定法測定水中堿度。要求學生熟練應用下面圖示。作業(yè)：教材p79，6-9第五次課：復習配位化學的基礎知識，引

3、入乙二胺四乙酸（edta），講授其化學結構，配位特征。介紹影響絡合平衡的主要因素，以酸效應為主，講主體反應、副反應，重點講解酸效應 甲基橙堿度ph=8.3 mph=4.8 t（甲基橙堿度）=p（酚酞堿度）+m系數與lgk穩(wěn)及l(fā)gk不穩(wěn)之間的關系，fe3+，al3+，ca2+，mg2+被準確滴定的最低ph值，金屬指示劑介紹及作用原理。第六次課：重點講解金屬指示劑封閉現象、僵化現象產生的原因，解決措施。介紹三種常用掩敝劑三乙醇胺，nh4f和kcn，edta的配制與標定，總硬度的測定原理，暫時硬度與永久硬度之間關系，水垢的形成及去除方法。作用：教材p121，5-8第七次課：沉淀理論，影響沉淀形成的主

4、要因素分析，介紹同離子效應，舉caco3+na2co3作例子，鹽效應講解時復習一下離子強度概念。酸效應和絡合劑效應略講。以水中so42-測定為例講授重量分析原理。講清分步沉淀原理，討論莫爾法測定水中cl-時需要注意的幾個問題。其它教材上 （排水，污染重）-90 100 沉淀掩敝（cl-） ag2so4- 4 （絡合掩敝cl）第九次課：碘量法原理、溶解氧、bod520講概念，測定方法自學或開放實驗時選做。余氯和clo2測定過程中的對比分析，設計一個o3測定的裝置并開展課堂討論。溴酸鉀法測苯酚，介紹水中甲醇和硫化物的分析方法。作業(yè)：教材p192-193，2-12第十次課：本次課設計為大綜合，包括作

5、業(yè)問題講解，習題演算，思考題問答，授課形式以課堂討論為主。進實驗室前的集中講授實驗目的、意義和基本要求。擬定的實驗題目有：（1）堿度的測定；（2）硬度的測定；（3）cl-的測定；（4）高錳酸鹽指數或cod測定；（5）溶解氧測定（對比碘 量法和溶解氧儀）；（6）bod520測定；（7）濁度和色度的測定；（8）總殘渣，可濾殘渣，不可濾殘渣的測定；（9）硫酸根含量測定，可選擇厭氧廢水進行實際水樣測定；（10）松花江水和生活污水大綜合試驗。第十一次課：介紹電化學分析的基本內容，方式和方法。重點講授指示電極和參比電極，略講電極種類，詳講ph值的測定原理及應用，ph計的使用，擴展內容orp測定。電位滴定的

6、用途，終點突躍的幾種表示方法。電導部分要求學生自學。實驗內容：ph值的測定，熟悉復合電極的使用及保養(yǎng)。作業(yè)：教材p256，1第十二次課：吸收光譜產生原理，介紹一些分子軌道理論，電子躍遷方式及判斷方法。朗伯-比爾定律是本章的重點內容。對吸收光譜中涉及到的基本概念要用圖文并茂的方式交代清楚。第十三次課：講授顯色反應及影響因素。重點講授721或752分光光度計的使用及操作要領。介紹鐵、揮發(fā)酚及氨氮的測定方法。實驗內容：鐵吸收光譜手繪和儀器自動繪制的對比，鐵、揮發(fā)酚及氨氮的測定。作業(yè)：教材p233，1-10第十四次課：色譜產生，歷史，用途。色譜的分離原理。色譜的分類。本章以氣相色譜應用為重點。講授氣相

7、色譜的基本概念。講清楚色譜流出曲線，以色譜流出曲線為例，講授所涉及到的基本概念。交待一下氣相色譜儀的組成。第十五次課：重點講授色譜柱分類制備方法及選擇，突出柱效率相關內容。以ecd，tcd，fid和fpd四種檢測器為例講授它使用原理，要求學生能正確選用檢測器，區(qū)分質量型和濃度型檢測器。介紹氣相色譜的定性方法。第十六次課：繼續(xù)講解gc的定量方法，引入質譜。講授ms的初步知識，介紹飲用水水樣進行gc/ms分析時水樣預處理方法。第十七次課：本次課重點是原子吸收分光光度基本原理，aas基本組成，結構簡圖，陰極射線燈、原子化器等基本概念。難點是對共振吸收和共振發(fā)射的理解以及銳線光源特譜線的選擇。第十八次

8、課：重點講授aas的定性，定量方法。難點是干擾的消除技術，介紹水質指標中重金屬離子的分析方法。第十九次課：介紹水質分析技術發(fā)展的最新進展。重點內容包括：lc和ic技術在水質分析中的應用。以討論形式研討分析檢測技術的自動化問題。第二十次課：總復習。先復習儀器分析部分內容，然后對實踐教學中出現的問題集中講解。對課后思考題和作業(yè)進行評述。安排期末考核和答疑時間。5、考核方式及成績評定本課程采取百分制。閉卷筆試。題型設計為：基本概念（10分），填空（10分），論述題（20分），試驗設計題（20分），計算題（40分）。分數核定為：作業(yè)（10%），實踐教學（20%），期末卷面（70%）。原則上實踐教學不合

9、格者，不允許參加期末考試。6、教材及參考書教材：黃君禮編著，水分析化學（2）。中國建筑工業(yè)出版社。教參：薛華等，分析化學。清華大學出版社。 水分析化學教學基本要求 一、課程性質與任務水分析化學是研究水及其雜質、污染物的組成、性質、含量和它們 的分析方法的一門學科。水分析化學是給水排水專業(yè)的重要專業(yè)技術基礎課、必修課。主要培養(yǎng)學生的水質工程分析技能，為專業(yè)課的學習打下堅實的基礎。二、 基本要求水分析化學是研究水中雜質及其變化規(guī)律的重要方法。通過水分析化學的學習，掌握水分析化學的四大滴定方法（酸堿滴定法、絡合滴定法、沉淀滴定法和氧化還原滴定法）和主要的儀器分析法（吸收光譜法、色譜法以及原子吸收法等

10、）的基本原理、基本理論、基本知識、基本概念和基本技能，掌握水質分析的基本操作，注意培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度，樹立準確“量”的理念，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決實際問題的能力。三、 其它課程的聯系與分工根據給水排水專業(yè)培養(yǎng)計劃的要求，水分析化學授課建議安排在普通化學、有機化學和物理化學課程結束之后，一般宜安排在第二學年的第四學期。在學習水分析化學之前，要求學生必須具有扎實的化學基礎理論和基本技能。水分析化學服務于本專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課學習，是學好給水排水設計、水處理工藝、水環(huán)境評價、廢水綜合處理工藝等課程的基本保證，正確的分析結果是工程正確與否的主要評價標準。四、 總學時授課時數：40實踐環(huán)節(jié)教學（實驗

11、）時數：20總學時：60五、 基本 授課 學時分配 1 第一章 緒論（1）水分析化學的任務與分類 2重點：化學分析與儀器分析的主要方法2 （2）水質指標與水質標準 1.5 重點：水質物理指標和化學指標、微生物指標（3）水樣的保存和預處理、取樣與分析方法的選擇 0.53 （4）分析方法的評價 1 重點：精確度與精密度的定義、二者關系加標回收率實驗設計（5）標準溶液與物質的量濃度 1 重點：量濃度與基本單元 4 第二章 酸堿滴定法 （1） 酸堿質子理論 1.5（2） 酸堿指示劑 0.5重點：指示劑的變色范圍5 （3）酸減滴定曲線和指示劑選擇 1.5（4）酸度（概述） 0.5 6 （5）堿度 1.0

12、 789101112 重點：連續(xù)滴定法測堿度與計算 第三章 絡合滴定法 （1） 概述 （2） edta 重點：edta金屬絡合物的結構特征、穩(wěn)定性 （3）ph對絡合滴定的影響 重點：酸效應、條件穩(wěn)定常數與酸效應曲線 （4）金屬指示劑 重點：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 （5）提高絡合滴定選擇性 （6）絡合滴定的方式與應用 重點：硬度的測定與計算 第四章 沉淀滴定法 （1） 沉淀溶解平衡與影響因素 （2） 沉淀滴定法的應用 重點：莫爾法原理與滴定條件 第五章 氧化還原滴定法 （1） 氧化還原反應的特點 （2） 提高氧化還原反應速度的方法 （3） 氧化還原平

13、衡與電極電位的應用 （4） 氧化還原指示劑 （5）高錳酸鉀法 （6） 重鉻酸鉀法 重點：高錳酸鹽指數與cod的測定、計算 （7）碘量法重點：碘量法的指示劑與終點余氯、溶解氧的測定與計算（8） 溴酸鉀法 1.0 1.0 0.5 1.5 2.0 0.5 0.5 1.0 2.0 1.5 0.5 1.0 （9） 有機污染物綜合指標重點：高錳酸鹽指數、cod、bod5、toc、tod的定義及在水質監(jiān)測中的作用13 第一章第五章 階段復習（1） 重點 1.0（2） 習題講解 1.014 第六章 吸收光譜法（1） 吸收光譜 2.0重點：朗伯比爾定律、吸收光譜曲線（2） 顯色反應與影響因素15 （3）比色分析

14、方法與儀器 1.0重點：分光光度計的工作原理與使用方法（4）天然水中鐵的測定 1.0（5）吸收光譜法的定量方法重點：標準曲線法16 第七章 電化學分析法（1）電位分析法 1.5重點：指示電極、參比電極、ph測定（2）電導分析法 0.517 第八章 大型儀器分析技術（1） 色譜產生 0.5（2） 色譜構成與分類（3） 色譜分離原理 0.5（4） 氣相色譜 1a.結構 b.色譜術語重點：色譜分離原理、色譜結構、色譜柱的分類與制備、檢測器分類18 （4）氣相色譜 2c.定性與定量方法 d.gc用于水質分析重點：氣象色譜水質分析水樣預處理19 （5）色質聯機的原理與結構 2（6）液相色譜的特點與結構（

15、7）離子色譜工作原理與水中無機離子測定20 （8）原子吸收光譜法 1.5重點：工作原理、組成儀器分析部分 0.5六、實踐性環(huán)節(jié)實驗課程共20學時，其中18學時學生操作實驗，2學時演 示實驗，實驗授課按小班進行，每班少于36個，2人一組進行實 驗。七、教學方式理論授課以課堂講授為主，配以多媒體課件和少部分投影圖片，儀器分析部分課以vcd演示儀器結構和使用方法。 第一章 緒論知識點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、農藥、洗滌劑等以上污染物都需要水分析方

16、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 my2+2+3+3+用途：測定 ca、mg、fe、al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cld.氧化還原滴定氧化還原反應(特點：電子轉移)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

17、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水質指標與水質標準1 水質指標物理化學微生物學一、物理指標(特點：不涉及化學反應，參數測定后水樣不發(fā)生變化) 水溫 臭味(臭閾值)文字描述色度：表色(懸浮性物質、膠體核溶解性物質共同引起，定性描述)真色(膠體和溶解性物質引起，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 濁度：由懸浮物及膠體物質引起的水樣的渾濁

18、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，測定結果單位ntu）殘渣（總殘渣=可濾殘渣 + 不可濾殘渣），重量法測定電導率，電導率儀測定 uva254：反映水中有機物含量氧化還原電位(orp):廢水生物處理過程重要控制參數二、化學指標+ph值 ph=-lgh酸度和堿度：給出質子物質的總量(酸度)接受質子物質的總

19、量(堿度)2+2+硬度：水中ca、mg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(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

20、析儀高溫燃燒水樣測定，單位mgc/le.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大腸菌群-游離性余氯：cl2/hocl/ocl2 水質標準：根據不同用水目的制定的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4取水樣、保存、預處理1取水樣根據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

21、或減緩各種反應速度冷藏 控制ph值，加酸調ph <2，個別指標加naoh 加保存試劑3預處理水樣的分離技術（）過濾 蒸餾 萃取l-l液萃取：分離水中的有機物 濃縮 富集5分析方法的評價體系用水和廢水水質分析首選gb(國標)方法 1準確度：測定值和真空值的接近程度xi-xt常用測量加標回收率評價分析方法的準確度加標回收率(%)=加標后測定值-加標前測定值100 加標量1n平均加標回收率(%)=加標回收率 ni=1平均加標回收率處于97%-103%,可以認為分析方法可靠2精密度：測定值之間的接近程度xi-x常用相對標準偏差評價分析方法的精密度，又稱變異系數，用cv表示s1ncv=100% =

22、xi ni=1x偏差s=di=1n2in-1=(xi=1ni-x)2n-13準確度和精密度之間關系精確度高，則精密度一定高準確度低，則精密度一定低精密度高，而準確度不一定高6標準溶液1 基準物質，可以直接準確稱量，用于配制標準溶液的一類物質基本要求：性質穩(wěn)定，組成恒定，較大的摩爾質量，純度高，易溶解滴定分析常用基準物質：na2co3(酸堿滴定)caco3 zn粒(絡合滴定)nacl(沉淀滴定)k2cr2o7(氧化還原滴定)2.標準溶液：已知準確濃度的溶液配制方法：基準物質直接法非基準物質間接法或標定法例：0.1mol/lhcl的配制用濃hcl稀釋粗略地配制所要求的濃度用na2co3溶液對其進行

23、標定,計算出hcl的濃度3量濃度物質的量(摩爾，mol)：表示物質的指定的基本單元是多少的物理量，1mol物質b所包含的基本單元數為阿佛加德羅常數基本單元：基本單元可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或是這些粒子的特定組合。當說到物質b的物質的量nb時，必須注明基本單元。例如：n(h2so4),n(1/2h2so4) 基本單元的選取原則：等物質的量反應規(guī)則，即滴定反應完全時，消耗的待測物和滴定劑的物質的量相等。酸堿滴定：得到或給出1mol質子，1/2h2so4,hcl,1/2na2co3,1/2caco32+3+絡合滴定：與edta的絡合配位數，一般為1：1， mg，al，cao， cac

24、o3-沉淀滴定：銀量法以agno3為基本單元，cl氧化還原滴定：轉移1mol電子，1/5kmno4 ,1/2na2c2o4,1/6k2cr2o7,na2s2o3 摩爾質量（g/mol）：用mb表示,也必須指出基本單元，m(k2cr2o7)=294, m(1/6k2cr2o7)=49 物質的量濃度(mol/l,mmol/l)：單位溶液中所含溶質的物質的量,cb=nb/vb 其他濃度表示方法:mg/l,ppm,%4滴定度: 1ml標準溶液相當于被測物質的質量(用ts/x表示,s-標準溶液,x-待測溶液)例題與習題：1測水樣某一指標的步驟：明確分析目標，選擇分析指標和相應的標準分析方法，準備玻璃儀器

25、和設備，取水樣，按照標準分析方法和流程進行測定，數據處理，評價分析方法，結果報表2如何設計加標回收率實驗？2對同一水樣連續(xù)測定至少8次 表2 clo2光度法精密度實驗結果第二章 酸堿滴定法知識點以質子傳遞為基礎的滴定分析方法1酸堿平衡可逆、動態(tài)平衡1 酸：給出質子的物質，堿：接受質子的物質常見共軛酸堿對：hcl/cl-，h2co3/hco3-，hco3- /co32-，nh4+/nh3， nh+/ n 酸堿反應：兩個共軛酸堿對作用的結果 2酸度和堿度酸度：給出質子物質的總量，天然水酸度來源：co2+h2oh2co3 碳酸平衡 堿度：接受質子物質的總量，堿度來源：強堿 強堿弱酸鹽 弱堿3酸堿強度

26、用ka（酸的解離平衡常數）的大小表示酸的強度用kb（堿的解離平衡常數）的大小表示堿的強度hcl，ka>>1，在水中完全解離，強酸hac，ka=1.810-5，ka<<1，弱酸4酸堿平衡中的組分濃度平衡濃度：反應平衡時，水溶液中溶質某種型體的實際濃度，用 表示分析濃度（量濃度，總濃度）：平衡型體濃度之和，用c表示例：在不同ph條件下，ac-和hac是變化的，但ac-+hac，不變5共軛酸堿對hb/b-的ka和kb關系+由水的自遞平衡，h2o+h2oh3+oh-+kw=h3ooh-=h+2，水合質子h3+o，簡化為h+定義：w水的自遞平衡常數，kw=110-14(250c)

27、， pkw=14共軛酸堿對kakb=kw，pka+pkb=pkw=14對于水以外的其他溶劑，kakb=ks6拉平效應和區(qū)分效應拉平效應：使酸完全解離至溶劑化質子水平hcl、hno3在水中，拉平到h3o+（即h+），水為拉平溶劑hcl、hac在氨水中拉平nh4+，氨水為拉平溶劑。區(qū)分效應：區(qū)分溶劑使酸堿表現出強弱。例：以hac為溶劑時，hclo4比hno3酸性強2酸堿滴定曲線1強堿滴定強酸與強酸滴定強堿曲線形狀相同，位置相反2 滴定劑初始濃度增加（減少）一個數量級，滴定突躍范圍增加（減少）2個ph單位3 強堿滴定強酸的突躍范圍大于強堿滴定弱酸的突躍范圍4 用酸堿指示劑法進行強堿滴定弱酸的條件：c

28、spka10-8，（計量點時酸濃度）4通過化學反應改善弱酸或弱堿性，可采用4種強化措施，絡合、金屬離子強化、沉淀、氧化還原。3酸堿指示劑都是一些有機的弱酸或者弱堿，當它發(fā)生質子傳遞時，化學結構發(fā)生相應的變化，其顏色也發(fā)生變化。1 酸堿指示劑的作用原理h+in（堿式色） hin（酸式色） +-h+in-，解離平衡常數表達式 k1=hin h+=k1hinhin，討論 ph=pk-lg1-inina. 當hin10時，呈酸式色，溶液phpk1-1 in-hin1時，呈堿式色，溶液phpk1+1 -in10b. 當c. 溶液pk1-1phpk1+1,呈混合色定義：pk1-1到pk1+1為指示劑的理論

29、變化范圍，pk1為理論變色點。實際變化范圍比理論要窄，人眼辨色能力造成的。例：用naoh滴定hcl：滴定終點時，酚酞 無色紅色，甲基橙 橙紅黃色用hcl滴定naoh：滴定終點時，酚酞 紅色無色，甲基橙 橙黃橙紅2酸堿指示劑的選擇可用滴定突躍范圍來選擇指示劑，變色范圍處于或部分處于ph值突躍范圍ph=8.3雙色指示劑：甲基橙 ph=4.8復合指示劑(2種或2種以上)4堿度的測定-2-oh cohco331天然水中堿度的種類、2-2-2-可構成5種組合形式：(oh)、（oh、co3）、（co3）、（co3、hco3）、（hco3）-假設水中不能同時存在oh和hco3-2-oh cohco3、ph&

30、gt;4.5存在3 堿度和ph的關系ph>10存在、ph>8.32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的數值判斷堿度的組成，并且計算相應的含量。概念：p相當的堿度叫酚酞堿度；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：+-h+oh=h2o 酚酞變色， 2- h+co3=hco331p=oh-+(co32-) 2+-h+hco=h2co3 3甲基橙變色，m=1co32-+hco3- 2

31、2-水中的總堿度：t=oh-+co3=p+m +hco35種組合的判據：oh- p>0 m=0 (酚酞紅無，甲基橙加入即呈橙紅) oh-=p2-oh-、co32- p>m co3=2m oh-=p-m2-co32- p=m co3=p=mco32-、hco3- p<m co32-=2p hco3-=m-p hco3- m>0 p=0 (酚酞加入即無色，甲基橙橙紅) hco3-=m5堿度計算首先由p和m的數值判斷堿度的組成確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量1-oh- 17g/mol c

32、o32- 30g/mol hco3 61g/mol 211cao 28g/mol caco3 50g/mol 22寫出堿度計算的正確表達式chcl: hcl的量濃度mol/l例：當p>0，m=0時oh堿度(mol/l)=-chclp v水樣chclp103oh堿度(mmol/l) = v水-chclp281031oh堿度(cao計)= 2v水-當p和m呈其它關系時，用f(p,m)代替上式中p即可 例：ka=10-5，求其共軛堿的pkbpka=5 pkb=14-5=9 第三章 絡合滴定法知識點：1絡合反應及特征ag+2nh3ag(nh3)+2(1:2)agcl+2nh3ag(nh3)2+c

33、l-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：一個原子提供一對電子對 例：agnh3配位原子：提供孤對電子對的原子配位數：與中心離子絡合的配位原子數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呈現六元酸的特點，h6y2+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m+y

34、=my 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m+y=my (1:1) k穩(wěn)=my mymy mymy=m+y （逆反應） k不穩(wěn)=k不穩(wěn)=1 lgk穩(wěn)=pk不穩(wěn) k穩(wěn)穩(wěn)定常數用途：用穩(wěn)定常數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m

35、+ymy(主反應)hhyhyh2yh6y (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h的存在，使絡合劑參加主反應能力下降的現象叫edta的酸效應 酸效應的大小用酸效應系數ay(h)表示，ay(h)=+y總 4-yy總：所有edta存在型體之和，y4-：有效濃度，只有y4-能與金屬離子絡合y總y4- ay(h)1 lgay(h)0ph,a,y4-；反之ph降低，ay(h)酸效應系數越大，說明h+對edta的絡合反應影響越大只有ph12才有l(wèi)gay(h)=0；ph<12，lgay(h)>0(有副反應)3.條件穩(wěn)定常數k穩(wěn)(描述客觀實際的反應程度)mn

36、+y4-=myn-4k穩(wěn)myn-4ay(h)myn-4= =n+n+4-mymy總穩(wěn)k穩(wěn)=k穩(wěn)ay(h) k=k穩(wěn)ay(h)myn-4 =n+my總 無副反應有副反應 ay(h)=1則k穩(wěn)=k穩(wěn) ay(h) >1 則k穩(wěn)k穩(wěn)lgk穩(wěn)=lgk穩(wěn)-lgay(h)條件穩(wěn)定常數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csp=0.01mol/l lgk穩(wěn)8由lgay(h)lgk穩(wěn)-8繪制酸效應曲線edta酸效應系數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

37、原理m+in(游離態(tài)顏色)=min（絡合態(tài)顏色)(絡合反應) 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 y+min(絡合態(tài)顏色） =my+in（游離態(tài)顏色）要求穩(wěn)定值mymin，kmy比kmin高2個數量級以上，保證置換完成 種類a.鉻黑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(ph<6.4)， 紅黃注意：指示劑的使用與ph值有關封閉現象，加入過量的edta也不能將min中的in置換出來的現象 解決辦法：加掩蔽劑原因：絡合物穩(wěn)定常數mymin僵化現象由于生成的顯色絡合物為膠體或沉

38、淀，使終點延長或拖后的現象 解決辦法：加有機溶劑或加熱 慢滴，振搖6提高絡合滴定的選擇性1 ph值來控制2+2+3+3+例：ca、mg、fe共存，測fe，酸化到ph=22掩蔽技術 絡合掩蔽： 例：測ca2+、mg2+時al3+、fe干擾，用nh4f、三乙醇胺掩蔽 2+絡合掩蔽的其他應用：測cod時用高汞離子掩蔽氯離子hg2+cl-=hgcl+ hgcl+cl-=hgc2l-2- hgcl3+cl-=hgchgcl2+cl-=hgcl34l 沉淀掩敝：例：ca2+、mg2+共存時，測ca2+，調節(jié)ph>12.5 mg2+oh-=mg(oh)2-其他應用：測高錳酸鹽指數，掩蔽cl，用ag2s

39、o4，ag+cl-=agcl 氧化還原掩蔽：變更干擾離子的價態(tài)例：fe3+ohhclnh2fe2+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mn+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)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.由摩爾質量計算出所需質量，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zn2+ph應在56(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

40、算公式：cedta2+2+cznvzn =vedta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轉化形態(tài)+na2co3caco3、mgco3 測總硬度：用堿性緩沖溶液nh3-nh4cl 調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nahpo4-nah2po4，酸性緩沖鄰苯二甲酸或hac-naac) 總硬度(mmol/l)=cedtavedta v水樣 單獨測ca2+硬度需要掩蔽mg2+，mg2+硬度計算得到用naoh調ph>12.5 ，nn指示

41、劑，edta滴定，終點紅色藍色 mg2+2oh-=mg(oh)2 ca2+nncann cann+ycay+nnca2+ 硬度(mmol/l)=cedtavedta v水樣mg2+ 硬度(mmol/l)=總硬度-鈣硬度2.返絡合滴定鋁鹽混凝劑中al3+含量分析(al3+%或al2o3%)，絡合滴定在水質工程學中的應用 該金屬離子與edta生成絡合物的反應速度慢y+al3+充分aly ph=3.5加熱，避免al在高ph時，發(fā)生水解冷卻，調ph=56, 加指示劑二甲酚橙，用zn2+返滴定edta，終點黃變紅 y+zn2+zny 計算：cal3+(mg/l)=(cedtavedta-czn2+vzn

42、2+)103malv水al%=3+mal3+m樣（混凝劑質量）mal2o3m樣100% al2o3%=2+100% ba測定，無合適指示劑 第四章 沉淀滴定法知識點1沉淀平衡0+1活度積常數 ksp=aag+acl- aag+=gag+ag當離子強度i<0.1時(即稀溶液，除agcl沒有其它電解質)， 2離子活度系數 g=13溶解積常數 ksp=agcl=+-0kspgaggcl+ -4條件溶度積常數 ksp=kspamaa，為考慮ph，絡合劑等外界因素造成的副反應系數5溶解度s：解離出的離子濃度，即平衡時每升溶液中有s（mol）化合物溶解例1：ag=ag+cl- ksp=ag+cl-=

43、s2s=ag+s=cl- 1:1型沉淀 s=ksp例2：fe(oh)3=fe3+3oh-ksp=fe3+oh-3=s(3s)3=27s4s=ksp 272影響沉淀平衡的因素1.同離子效應：沉淀溶解平衡時，向溶液中加入構晶離子，溶解度減小構晶離子：組成沉淀(晶體基本結構)的離子-例1：設ksp=10-10，不加cl時，s=-ksp=10-5 加cl=0.1mol/l， ksp=s(0.1+s)0.1s， s=10-9，沉淀溶解度大大減小2-例2：caco3加0.1mol/lna2co3 caco3=ca2+co3ksp=310 s=-8ksp0.1 ksp=s(0.1+s)0.1s工程上用此種方

44、法轉化硬水2.鹽效應：加入易溶強電解質使沉淀溶解度增大3.酸效應：溶液ph對沉淀溶解度的影響。用酸效應系數描述酸效應，1。對強酸鹽影響較小，弱酸鹽溶解度增大。例：zns加酸 zns+hzn+2+h2s4.絡合效應：能與構晶離子形成絡合物的絡合劑使沉淀溶解度增大例：agcl+2nh3ag(nh3)2cl3分步沉淀ag+cl-=agcl kspagcl=1.810-10 實驗現象：量少時為白色渾濁 2-2ag+cro4=ag2cro4 kspag2cro=1.110-12 實驗現象：一點磚紅色出現 42-兩種陰離子在水中，用ag+去沉淀，假定cl-=cro4=0.1mol/l1.810-10形成a

45、gcl沉淀所需ag=1.810-9mol/l -0.1cl+kspagcl小于ag2cro4所需ag=+kspag2cro4cro-4=3.310-6 1.810-10-5此時cl=5.410mol/l +-6ag3.310-kspagcl定義：沉淀平衡時剩余離子濃度與初始濃度相比相差3個數量級以上，沉淀完全 agcl 沉淀先出現，且cl-沉淀完全，才出現ag2cro4分步沉淀：利用溶度積ksp大小不同進行先后沉淀的作用可用于水中離子的連續(xù)測定，如水中cl和i，但cl、br、i不可以分開 -4莫爾法測定水中cl-以agno3作滴定劑，用k2cro4做指示劑的銀量法莫爾法1 原理：分步沉淀2 測

46、定步驟：取一定量水樣加入少許k2cro4，用agno3滴定，滴定至磚紅色出現，記下消耗agno3的體積v1 取同體積空白水樣(不含cl)，加入少許caco3作為陪襯，加入少許k2cro4，用agno定，滴定至磚紅色記下消耗agno3的體積v0 用基準nacl配置標準溶液，標定agno3溶液的濃度3 注意：不含cl的空白水樣中加入少許caco3作為陪襯，使兩者在終點時由白色沉淀磚紅色沉淀減小終點顏色差異，使終點的一致性強。ph值對cl測定的影響+2-2-ph10 ag+oh-agoh 滴定劑參與副反應，量減少，可能達不到終點+另：ph=7.210時nh4轉化為nh3 agcl+2nh3ag(nh

47、3)2cl+agcl溶解度增大，結果偏高。nh4存在時，最佳ph值范圍6.57.2+較低時，不必嚴格限定ph值，6.510條件下，可以測cl- nh4滴定時劇烈振搖4計算：cl(mg/l)= -cagno3(v1-v0)35.5103v水第五章 氧化還原滴定法知識點1氧化還原反應的特點有電子得失(轉移)，價態(tài)發(fā)生變化，且數目不固定例：mnomn c2o+7-4h+2+32-4+4co2-2-2mno4+5c2o4+16h+2mn2+10co2+8h2o電對：mno4/mn-2+ c2o4/co2 2-h-2- mno4omno4-2-電對：mno4 /mno4復雜反應，由基元反應組成，分步進行

48、基元反應：粒子一次碰撞而反應(零級或一級反應，具有簡單級數的反應) 反應條件苛刻反應速度慢，必須克服反應勢能(活化能)才能反應2提高氧化還原速度的措施增加反應物濃度(增加碰撞的機率)提高反應溫度(增加活化分子的數量，越能克服反應勢能)c例：kmno4+na2c2o480反應迅速徹底 0加入催化劑(參加反應，改變反應歷程減小活化能，但成分不變)，加速（化學反應）或減速(如 工業(yè)在核反應堆中)例1：kmno4+na2c2o4mn快例2：測cod時，加ag2so4 2+3氧化還原反應在水處理工程中的應用1.氧化技術(advanced oxidation process)臭氧氧化：o3強氧化能力使水中的有機物被氧化(將長鏈短鏈分子 大分子小分子)如：臭氧活性炭技術利用o3的氯化能力和活性炭吸附能力，進行廢水深度凈化。kmno4、k2feo4(高鐵酸鉀)氧化有機物、去除藻類clo2/cl2(氧化、消毒) cn-+ocl-n2芬頓(fenton)體系：fe2+/h2o2oh（羥基自由基）2.還原技術例：去除重金屬，hg2+h