水中總堿度的測定

水中總堿度的測定CompanyLogo第一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三海水97.3冰蓋、冰川2.08地下水、土壤水分0.605湖泊、溪流等0.00945大氣中的水分0.00555中國水資源總量居世界第六位，人均占有量約為世界人均的1/4，在世界銀行連續(xù)統(tǒng)計的153個國家中居第88位。水資源第二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三城市雜用水水質(zhì)標準

序號項目指標沖廁、道路清掃、綠化直流冷卻水循環(huán)冷卻補充水建筑施工飲用1pH6.5~9.06.5~9.06.5~9.06.5~9.06.5-8.52總堿度5003503總硬度(以CaCO3計mg/L)4508504504504BOD5(mg/L)≤153010-5CODCr(mg/L)≤50-60≤606氯化物(mg/L)≤350②250250≤350250第三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三序號項目指標沖廁、道路清掃、綠化直流冷卻水循環(huán)冷卻補充水建筑施工飲用7陰離子表面活性劑(mg/L)≤1.0≤1.08鐵(mg/L)≤0.3-0.3≤0.30.39錳(mg/L)≤0.1-0.2≤0.10.110溶解氧(mg/L)≥1.0≥1.011游離性余氯(mg/L)用戶端≥0.2末端0.1-0.2末端0.1-0.2用戶端≥0.212總大腸菌群(個/L)≤10020002000≤100013硫酸鹽250第四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三1．正確規(guī)范使用分析天平、滴定管、容量瓶、移液管和吸量管2．會正確取樣3.配制及標定酸堿標準溶液4．會正確記錄數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理5．會撰寫檢驗報告，并得出檢驗結(jié)論6．掌握酸堿滴定基本原理及相關(guān)理論知識專業(yè)能力目標：第五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三平均混合水樣：指每隔相同時間采集等量廢水樣混合而成的水樣，適于廢水流量比較穩(wěn)定的情況平均比例混合水樣：系指在廢水流量不穩(wěn)定的情況下，在不同時間依照流量大小按比例采集的混合水樣。瞬時水樣:某時，某地隨機采集的水樣，當水質(zhì)穩(wěn)定時，具有代表性。混合水樣：同一地點不同時間采的水樣的混合體。綜合水樣：不同采樣點，同時采的水樣混合體。水樣的采集環(huán)境水采樣污染水采樣第六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三

（1）對瓶的要求:

化學穩(wěn)定，不吸收待測物，性能穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低的材料。

硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。

（2）時間要求：清潔水輕度污染重度污染水

72h48h12h

冷藏（或冷凍）：冷凍溫度為-20℃；冷藏溫度一般2－5度

（3）保存方法：化學藥劑：生物抑制劑，氧化還原劑，固定劑調(diào)pH值：控制水解，揮發(fā)水樣的貯存第七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三

酸法（濕式消解法，干灰化法）消解堿法（強或弱堿+過氧化氫等氧化劑）

揮發(fā)，蒸發(fā)濃縮，蒸餾，溶劑萃取，離子交換，吸附，膜分離，泡沫分離，離心分離，色譜（紙、薄層、柱層析）水樣預處理方法分離與富集水樣預處理方法分類第八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三硬度指水中能與強酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。這類物質(zhì)包括強堿、弱堿、強堿弱酸鹽等。天然水中的堿度主要是由重碳酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物引起的，其中重碳酸鹽是水中堿度的主要形式。引起堿度的污染源主要是造紙、印染、化工、電鍍等行業(yè)排放的廢水及洗滌劑、化肥和農(nóng)藥在使用過程中的流失。堿度和酸度是判斷水質(zhì)和廢水處理控制的重要指標。堿度也常用于評價水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性等。背景介紹：第九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三硬度過高，可引起胃腸道功能的暫時性紊亂，但一般在短期內(nèi)即能適應。硬水對日常生活影響較大，可形成水垢，影響茶味，消耗肥皂等。國標要求生活飲用水中總硬度的含量應小于450

mg/l。

第十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三2．堿度的測定1、鹽酸溶液的制備和標定檢驗步驟

1、鹽酸標準溶液的配制2、鹽酸標準溶液的標定

無水Na2CO3

甲酚綠-甲基紅

空白試驗1、酚酞堿度的測定2、甲基橙堿度的測定紅色剛好褪去，即為終點綠色變?yōu)榘导t色

第十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三……基準物質(zhì)：能用于直接配制或標定標準溶液的物質(zhì)……性質(zhì)穩(wěn)定，不吸濕，不氧化，不分解沒有副反應有較大的摩爾質(zhì)量組成與化學式相符純度高，>99.9％基準物質(zhì)與標準溶液第十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三標準溶液：已知準確濃度的溶液配置方法直接法間接法準確稱取一定量的基準物質(zhì)，溶解后定量轉(zhuǎn)移入容量瓶中，加蒸餾水稀釋至一定刻度，充分搖勻。根據(jù)稱取基準物的質(zhì)量和容量瓶的容積，計算其準確濃度。配制出來的溶液稱基準溶液對于不符合基準物質(zhì)條件的試劑，不能直接配制成標準溶液，可采用間接法。即先配制近似于所需濃度的溶液，然后用基準物質(zhì)或另一種標準溶液來測定它的準確濃度。這種確定濃度的操作稱為標定第十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三有效數(shù)字及其位數(shù)實驗結(jié)果（單位/g)有效數(shù)字位數(shù)天平的精確度0.518000.51800.51542十萬分之一分析天平萬分之一分析天平臺秤

1.概念

有效數(shù)字指實際能測量到的數(shù)字，其位數(shù)包括所有的準確數(shù)字和最后的一位可疑數(shù)字。

第十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三pH、pK或lgC等對數(shù)值，其有效數(shù)字的位數(shù)取決于小數(shù)部分（尾數(shù)）數(shù)字的位數(shù)，整數(shù)部分只代表該數(shù)的方次分數(shù)或比例系數(shù)(非測量數(shù)字）等不記位數(shù)改變單位，不改變有效數(shù)字的位數(shù)結(jié)果首位為8和9時，有效數(shù)字可以多計一位數(shù)據(jù)中的零雙重作用：①數(shù)字中間和數(shù)字后邊的“0”都是有效數(shù)字位有效數(shù)字：5.108，1.510②數(shù)字前邊的“0”都不是有效數(shù)字(只具有定位的作用)3位有效數(shù)字：0.0518，5.1810-2有效數(shù)字位數(shù)的確定24.01mL和24.01×10－3L有效數(shù)字都是四位90.0%，可視為四位有效數(shù)字pH=11.20兩位有效數(shù)字第十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三分析化學中常用的一些數(shù)值，有效數(shù)字位數(shù)第十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三二、數(shù)字的修約規(guī)則四舍六入五成雙4要舍，6要入5后有數(shù)進一位5后無數(shù)看單雙單數(shù)在前進一位偶數(shù)在前全舍光數(shù)字修約要記牢分次修約不應當例：將下列測量值修約為3位數(shù)修約前4.1354.1254.1054.12514.1349修約后

4.144.124.104.134.13第十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三......乘除法......當幾個數(shù)據(jù)相加或相減時，它們的和或差只能保留一位可疑數(shù)字，應以小數(shù)點后位數(shù)最少(即絕對誤差最大的)的數(shù)據(jù)為依據(jù)。幾個數(shù)據(jù)相乘除時，積或商的有效數(shù)字位數(shù)的保留，應以其中相對誤差最大的那個數(shù)據(jù)，即有效數(shù)字位數(shù)最少的那個數(shù)據(jù)為依據(jù)。有效數(shù)字的運算規(guī)則加減法第十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三在分析化學的許多計算中，當涉及到常數(shù)時，一般視為準確的，不考慮其有效數(shù)字的位數(shù)。對于高含量組分（>10%）的測定，分析結(jié)果一般保留4位有效數(shù)字；中含量組分（1%-10%）一般要求保留3位有效數(shù)字；微量組分（<1%)一般要求保留2位有效數(shù)字。有效數(shù)字位數(shù)確定以后，按“四舍六入五成雙”規(guī)則修約記錄測定結(jié)果時，只應保留1位可疑數(shù)字有效數(shù)字運算規(guī)則分析測試中的應用第十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三41.將各數(shù)據(jù)按遞增的順序排列：x1,x2,…,xn2求出最大值與最小值之差xn-x13求出可疑數(shù)據(jù)與其最鄰近數(shù)據(jù)之間的差xn-xn-1或x2-x15根據(jù)測定次數(shù)n和要求的置信度，查表1-4，得Q表6將Q與Q表相比，若Q＞Q表，則舍去可疑值，否則應予保留異常值的檢驗與取舍

1.Q檢驗法（測定次數(shù)3≤n≤10）第二十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第二十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：某一試驗的5次測量值分別為2.63、2.50、2.65、2.63、2.65，試用Q檢驗法檢驗測定值2.50是否為離群值。查表，n=5、Q0.95=0.86Q計>Q5,0.01，故2.50應予舍去第二十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三4d檢驗法3絕對差值大于4，則可疑值舍去，否則保留2將可疑值與平均值進行比較1求出可疑值除外的其余數(shù)據(jù)的平均值和平均偏差.第二十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三

酸堿質(zhì)子理論認為：凡是能給出質(zhì)子H+的物質(zhì)是酸凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿由于一個質(zhì)子的轉(zhuǎn)移，HA與A-形成一對能互相轉(zhuǎn)化的酸堿，稱為共軛酸堿對，酸堿平衡的理論基礎(chǔ)第二十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三酸堿半反應:酸給出質(zhì)子和堿接受質(zhì)子的反應HOAc（酸1）

+H2O（堿)2）

醋酸在水中的離解：反應1HOAc(酸1）OAc-（堿1）

+H+反應2H++H2O（堿2）

H3O+（酸2）

H3O+（酸2）

+OAc-（堿1）

共軛酸堿對

氨在水中的離解：反應1NH3（堿1）+H+

NH4+（酸1）

反應2H2O（酸2）OH-（堿2）+H+

NH3（堿1）

+H2O（酸2）

OH-（堿2）

+NH4+（酸1）

共軛酸堿對第二十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三酸堿半反應不可能單獨發(fā)生酸堿反應是兩對共軛酸堿對共同作用的結(jié)果

酸堿反應的實質(zhì)是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移結(jié)論第二十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三多元酸的離解平衡一元酸的離解平衡弱酸的離解平衡由此可知：共軛酸堿對中，酸的酸強，則共軛堿的堿性就弱，如H2SO4、HClO4等，其共軛堿的Kb都小到無法測出共軛酸堿對HA和A-有如下關(guān)系Ka·Kb＝Kw多元酸堿在水中逐級離解，強度逐級遞減。Ka1>Ka2>Ka3Ka↑，給質(zhì)子能力↑強，酸的強度↑Kb↑，得質(zhì)子能力↑強，堿的強度↑形成的多元共軛酸堿對中最強酸的解離常數(shù)Ka1對應最弱共軛堿的解離常數(shù)Kb3

Ka1·Kb3＝Ka2·Kb2=Ka3·Kb1=

Kw第二十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三平衡濃度分析濃度分布系數(shù)分布曲線溶液體系達平衡后，某一型體的濃度，用[]表示

溶液體系達平衡后，各組型體的平衡濃度之和，用c表示δ=[某種型體平衡濃度]/分析濃度cδ與溶液pH值間的關(guān)系曲線第二十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三一元弱酸的分布

HAA-+H+第二十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：計算pH=5.0時，HAc溶液（0.1000mol/L）中HAc和Ac-的分布系數(shù)及平衡濃度答：第三十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第三十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三二、元弱酸的分布H2C2O4HC2O4-+H+HC2O4-

C2O42-+H+第三十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第三十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三三元弱酸的分布第三十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三結(jié)論1）分析濃度和平衡濃度是相互聯(lián)系卻又完全不同的概念，兩者通過δ聯(lián)系起來2）對于任何酸堿性物質(zhì)，滿足δ1+δ2+δ3+------+δn=13）δ取決于Ka，Kb及[H+]的大小，與C無關(guān)HA體系中，當Ka一定時，PH越小，δHA越大。第三十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三計算幾種酸溶液［H+］的最簡式及使用條件

第三十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三定義：能夠抵抗外加少量強酸、強堿或稍加稀釋，其自身pH不發(fā)生顯著變化的性質(zhì)，稱為緩沖作用。具有緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液。緩沖溶液組成：濃度較大的弱酸（或弱堿）及其共軛堿（或共軛酸）組成。如HAc－Ac-、NH4+－NH3等。第三十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三緩沖溶液pKa緩沖范圍氨基乙酸+HCl2.351.5～3.0氯乙酸+NaOH2.862～3.5甲酸+NaOH3.773～4.5HAc+NaAc4.764～5.5六次甲基四胺+HCl5.134.5～6.0H2PO4-+HPO42-7.216.5～8三羥甲基甲胺+HCl8.217.5～9硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.5～10NH4++NH39.258.5～10第三十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三緩沖溶液pH值的計算：例1某緩沖溶液有0.10mol/LHOAc和0.15mol/LNaOAc，試問此時的pH為多少？例2欲配制pH=10.0的緩沖溶液1L，已知NH4Cl溶液濃度為1.0mol/L，問需用多少mL密度為0.88g/mL的氨水（ω=28%）？第三十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三使1L緩沖溶液的PH值增加1個單位所需要加入強堿物質(zhì)的量，或使溶液PH值減少1個單位所需要加入強酸物質(zhì)的量緩沖容量…緩沖容量越大，其緩沖能力越強緩沖組分的濃度比為1：1時，緩沖容量最大…產(chǎn)生緩沖作用組分的濃度越高，緩沖容量越大。定義緩沖溶液pH的緩沖范圍為pH=PKa±1第四十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三酸堿指示劑酸式體和堿式體顏色明顯不同溶液pH變化→指示劑結(jié)構(gòu)改變→指示終點變化特點弱的有機酸堿第四十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：

pKIn

理論范圍實際范圍甲基橙

3.42.4~4.43.1~4.4甲基紅

5.14.1~6.14.4~6.2

酚酞

9.18.1~10.18.0~10.0百里酚酞

10.09.0~11.09.4~10.6指示劑理論變色范圍pH=pKIn±1指示劑理論變色點pH=pKIn，[In-]=[HIn]實際與理論的變色范圍有差別，深色比淺色靈敏指示劑的變色范圍越窄，指示變色越敏銳第四十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第四十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第四十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第四十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第四十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三三、混合指示劑組成

1．指示劑+惰性染料例：甲基橙+靛藍（紫色→綠色）

2．兩種指示劑混合而成例：溴甲酚綠+甲基紅（橙色→綠色）

特點:變色敏銳；變色范圍窄第四十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三一元酸堿的滴定1.強堿（酸）滴定強酸（堿）：

NaOH（0.1000mol/L）→HCL（0.1000mol/L,20.00mL）1．滴定過程中pH值的變化2．滴定曲線的形狀3．滴定突躍4．影響滴定突躍的因素和指示劑的選擇主要討論：第四十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三滴定過程中pH值的變化①Vb=0②Vb＜Va③Vb=Va④Vb＞VaPH=4.3PH=1PH=7.0PH=9.7第四十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第五十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三指示劑選擇原則

指示劑變色點pH處于滴定突躍范圍內(nèi)（指示劑變色范圍部分或全部落在滴定突躍范圍內(nèi)）滴定突躍：化學計量點前后0.1%變化引起pH值突然改變的現(xiàn)象影響滴定突躍的因素濃度：C↑，⊿pH↑，可選指示劑多例：C↑10倍，⊿pH↑2個單位第五十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第五十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三一元酸堿的滴定1.強堿滴定弱酸：

NaOH（0.1000mol/L）→HAc（0.1000mol/L,20.00mL）1．滴定過程中pH值的變化2．滴定曲線的形狀3．影響滴定突躍的因素和指示劑的選擇4．弱酸被準確滴定的判別式主要討論：第五十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三滴定過程中pH值的變化①Vb=0②Vb＜Va③Vb=Va④Vb＞VaPH=7.7PH=2.87PH=8.72PH=9.7第五十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（2）滴定曲線第五十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（3）影響滴定突躍的因素和指示劑的選擇指示劑的選擇：⊿pH=7.74～9.7，選堿性范圍變色的酚酞，百里酚酞影響因素：被滴定酸的性質(zhì)，濃度

C一定，Ka↓，⊿pH↓Ka一定，C↓，⊿pH↓（滴定準確性越差）第五十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第五十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（4）滴定可行性判斷弱酸能被準確滴定的判別式：

Ca?Ka≥10-8且c0≥10-3mol/L

強堿能被準確滴定的判別式：

Cb?Kb≥10-8且c0≥10-3mol/L第五十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三3.強酸滴定弱堿HCl（0.1000mol/L）→NH3?H2O（0.1000mol/L,20.00mL）1.滴定曲線：與強堿滴定強酸類似，曲線變化相反2.影響滴定突躍的因素和指示劑的選擇：（1）影響因素：被滴定堿的性質(zhì)，濃度（2）指示劑選擇：⊿pH=6.34～4.30，選甲基橙，甲基紅3．弱堿能被準確滴定的判別式：Cb

?Kb≥10-8第五十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三

H3PO4H++H2PO4-

Ka1=10-2.12

H2PO4-

H++HPO42-

Ka2=10-7.21HPO42-

H++PO43-

Ka3=10-12.7強堿滴定多元酸NaOH（0.1000mol/L）→H3PO4

（0.1000mol/L

，20.00mL）1．滴定的可行性判斷2．化學計量點pH值的計算和指示劑的選擇主要討論：第六十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（1）滴定的可行性判斷

多元酸堿被準確分步滴定的判別式：Ca?Kai≥10-8或Cb?Kbi≥10-8

可以被準確滴定Kai/Kai+1≥104或Kbi/Kbi+1≥104

可以被分步準確滴定Ca?Ka1≥10-8且Ka1/Ka2＞104

第一級能準確、分步滴定

Ca?Ka2≥10-8且Ka2/Ka3＞104

第二級能準確、分步滴定

Ca?Ka3＜10-8

第三級不能被準確滴定

第六十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（2）化學計量點pH值的計算和指示劑的選擇①當?shù)谝患塇+被完全滴定后，溶液組成NaH2PO4是

兩性物質(zhì)甲基橙，甲基紅

溴甲酚綠+甲基橙

酚酞+百里酚酞（3）滴定曲線②當?shù)诙塇+被完全滴定后，溶液組成Na2HPO4兩性物質(zhì)第六十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三第六十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三2.強酸滴定多元堿HCl（0.1000mol/L）→Na2CO3

（0.1000mol/L

，20.00mL）CO32-+H+HCO3-Kb1=10-3.75HCO3

-+H+H2CO3Kb2=10-7.621.滴定可行性的判斷2.化學計量點pH值的計算和指示劑的選擇主要討論：第六十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（1）滴定可行性的判斷

Cb

?Kb1≥10-8且Kb1/Kb2≈104

第一級能被準確、分步滴定Cb

?Kb2≈10-8第二級能被準確滴定第六十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三（2）化學計量點pH值的計算和指示劑的選擇①第一級CO32-被完全滴定后，溶液組成NaHCO3兩性物質(zhì)酚酞

甲基橙

②當?shù)诙塇CO3-被完全滴定后，溶液組成CO2+H2O(H2CO3飽和溶液，0.04mol