水分析化学复习重点

精品文档第一章绪论知识点1 水分析化学的地位及作用2 水分析化学分析方法的分类1水中污染物包括无机：金属离子 Ca2+、 Mg 2+ + 重金属离子： Pb2+、 Fe3+、 Mn 2+、 Cd2+、 Hg 2+等有机：酚、农药、洗涤剂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称重的办法用途：残渣分析化学分析借助化学反应a. 酸碱滴定质子传递 ( 最基础的滴定分析 )用途：检验碱度、酸度b. 络合滴定络合反应M+Y MY用途：测定 Ca2+2+3+3+、 Mg、Fe 、 Al另外，络合反应可用于掩蔽技术，消除非测定离子的干扰c. 沉淀分析沉淀反应 Ag+Cl - AgCl用途：测定水中Cl -d. 氧化还原滴定氧化还原反应( 特点：电子转移 )用途：测 COD等有机污染指标氧化还原反应也用于废水的化学处理,( 如脱- N2)CN， CN+ClO2仪器分析a. 吸收光谱法用途：分析有机分子、无机离子b. 色谱法：气相色谱用途：如氯仿测定液相色谱用途：如多环芳烃测定离子色谱用途：如阴离子测定c. 原子吸收法用途：金属元素测定d. 电化学分析法用途： pH 值的测定3水质指标与水质标准1 水质指标物理化学微生物学一、物理指标( 特点：不涉及化学反应，参数测定后水样不发生变化)水温臭味 ( 臭阈值 ) 文字描述色度：表色 ( 悬浮性物质、胶体核溶解性物质共同引起，定性描述).精品文档真色 ( 胶体和溶解性物质引起，定量测量)色度的测定方法：标准比色法（目视比色法）a. 用具塞比色管配制标准色阶（ Pt Co 色阶， K2PtCl 6+CoCl2，稳定性高， 1mgPt/L 定义为 1 度）b. 未知水样置于同规格比色管中（如混浊先静置澄清） ，俯视与标准色阶对比浊度：由悬浮物及胶体物质引起的水样的浑浊程度，是混凝工艺重要的控制指标。浊度的测定方法a. 目视比浊法：用具塞比色管配制标准浊度阶，1mg漂白土 /L 定义为 1 度，水样俯视对比b. 分光光度法： 680nm分光光度计测定标准浊度单位 （ 1.25mg 硫酸肼 /L 和 12.5mg 六次甲基四胺/L 形成甲聚合物为1 度，测定结果单位FTU）c. 散射法，浊度仪（也以甲聚合物为标准浊度单位，测定结果单位NTU）残渣（总残渣=可滤残渣 +不可滤残渣），重量法测定电导率，电导率仪测定UVA254：反映水中有机物含量氧化还原电位(ORP): 废水生物处理过程重要控制参数二、化学指标+ pH 值 pH=-lgH酸度和碱度：给出质子物质的总量(酸度)接受质子物质的总量(碱度 )硬度：水中Ca2+、 Mg2+离子的总量永久硬度：硫酸盐、氯化物等形成暂时硬度：碳酸盐和重碳酸盐形成，煮沸后分解形成沉淀总盐量（水中全部阴阳离子总量）有机污染物综合指标( 宏观地描述水中有机污染物，是总量指标，不针对哪类有机物)a. 高锰酸盐指数 (Pi) ：用 KMnO4作氧化剂氧化水中有机物所消耗的量，用mgO2/L 表示b. 化学需氧量 (COD)：在一定条件下水中能被得重铬酸钾氧化的水中有机物的量，用 mgO2/L 表示c. 生物化学需氧量 （ BOD）：在一定时间温度下，微生物分解水中有机物发生生物化学反应中所消耗的溶解氧量，单位mgO2/Ld. 总有机碳 （ TOC）：水体有机物总的碳含量，用总有机碳分析仪高温燃烧水样测定，单位 mgC/Le. 总需氧量（ TOD）：水中有机物和还原性无机物在高温下燃烧生成稳定的氧化物时的需氧量，单位 mgO2/L三、微生物学指标保障供水安全的重要指标细菌总数大肠菌群游离性余氯：Cl 2/HOCl/OCl -2 水质标准：根据不同用水目的制定的污染物的限量域值除余氯为下界，其他指标均为上界限值，不可超越.精品文档4取水样、保存、预处理1取水样根据试验目的选取取样点，取样量，容器和取样方法取样点：河流水系沿上下游和深度布设，处理设施在进出水口取样量：保证分析用量3 倍以上，至少做2 次平行样容器：玻璃或塑料瓶，容器清洁（化学指标）或无菌（微生物指标）取样方法2保存意义：采用一些措施终止或减缓各种反应速度冷藏控制 pH 值，加酸调pH 1 ，在水中完全解离，强酸Hac， Ka=1.8 10-5 ，Ka10 存在 OH 、 pH8.32 存在 CO32 、 pH4.5 存在 HCO 32连续滴定法测水中碱度同一锥形瓶中，连续用酚酞和甲基橙作指示剂。测定步骤：先加酚酞，当酚酞由红色无色，HCl 的消耗量为P(ml)后加甲基橙，当甲基橙由橙黄橙红，HCl 的消耗量为M(ml)P 和 M的数值判断碱度的组成，并且计算相应的含量。概念：P 相当的碱度叫酚酞碱度；直接在水样中加入甲基橙，用HCl 滴定相应的碱度，叫甲基橙碱度，又叫总碱度。发生反应：酚酞变色，HOHH 2OHCO32HCO33POH(1CO32 )2甲基橙变色， HHCO 3 H 2CO3M1 CO32HCO 32水中的总碱度： TOHCO32HCO 3 =P+M5 种组合的判据：OHP0M=0 ( 酚酞红无，甲基橙加入即呈橙红)OHPOH、 CO32PMCO322MOHP MCO32P=MCO 32PMCO32、 HCO3P0P=0 ( 酚酞加入即无色，甲基橙橙红)HCO 3 =M5 碱度计算首先由P 和 M的数值判断碱度的组成确定碱度的表示方法以 mg/L 计，以 mol/L 或 mmol/L 计，以 mgCaO/L或 mgCaCO3/L 计记住一些常用的摩尔质量OH 17g/mol1 CO3230g/molHCO 3 61g/mol2.精品文档1CaO28g/mol1CaCO350g/mol22写出碱度计算的正确表达式HCLHCl 的量浓度 mol/lC :例：当 P0， M=0时-CHCLPOH碱度 (mol/L)=V水样-CHCLP103OH碱度 (mmol/L)V水-1计CHCLP28103OH碱度 (CaO )(V水2当 P 和 M呈其它关系时，用f(P,M)代替上式中 P 即可例：已知某酸 Ka10 5，求其共轭碱的 PKbPKa5PKb14 59第三章络合滴定法知识点：1络合反应及特征Ag2NH 3Ag (NH 3 ) 2 (1 : 2)AgCl2NH 3 Ag ( NH 3 ) 2 Cl前提中心离子( 金属离子 ) ，一定能提供空的轨道配体：提供孤对电子的化合物配位键：一个原子提供一对电子对例： AgNH 3配位原子：提供孤对电子对的原子配位数：与中心离子络合的配位原子数目中心离子和配体一定时，络合比可以不一样，多级络合2氨羧络合剂特征：同时存在氨基和羧基.精品文档最常见： EDTA 乙二胺四乙酸 (盐 )， EDTA 可同时提供 6 个配位原子 2 个 N， 4 个 O 一般定义 EDTA 用 Y 表示EDTA 呈现六元酸的特点，H 6Y 2 存在六级解离，七种型体七种型体存在量的相对多少取决于溶液的pH 值常用乙二胺四乙酸二钠盐（Na2H 2Y ）来配制 EDTA 水溶液，因为H4Y 的溶解度小于Na2H2Y3EDTA 络合物的特征MYMY络合比 1：1为什么 1:1?因为 EDTA可以同时提供6 个配位原子，则中心离子提供6 个空轨道空间因素： 排列使原子与原子排斥最小， 使配位原子从中心离子四面按最近形成笼状化合物，由 5 个五元环组成，将金属离子包夹在中间，形成螯合物EDTA络合滴定也称螯合滴定( 分析 ) EDTA与无色金属离子生成无色络合物，与有色金属离子形成络合物颜色会加深4 EDTA 的络合平衡1. 稳定常数MYMY (1:1)K 稳MYM YMYMY（逆反应）K 不稳M YMY K 不稳1lg K 稳PK 不稳K 稳稳定常数用途： 用稳定常数大小判断一个络合物的稳定性，络合物越稳定， 络合反应越易发生2.EDTA 的酸效应MYMY (主反应 )YHHYHH 2YH 6Y (副反应 )EDTA 的酸效应消耗了参加主反应的络合剂，影响到主反应定义：由于 H的存在，使络合剂参加主反应能力下降的现象叫EDTA 的酸效应酸效应的大小用酸效应系数Y(H)表示，Y总Y(H )Y4 Y总 ：所有 EDTA 存在型体之和， Y 4 ：有效浓度，只有Y 4-能与金属离子络合Y总Y4 Y(H) 1lg Y ( H ) 0.精品文档pH,Y4 ；反之 pH 降低，Y ( H ) 酸效应系数越大，说明合反应影响越大只有 pH 12 才有 lgY( H ) =0； pH0(有副反应 )3.条件稳定常数K 稳(描述客观实际的反应程度)M nY 4MY n4K 稳 MY n 4 MY n 4 Y(H ) M n Y 4 M n Y 总K 稳K稳Y(H )K 稳K 稳 MY n 4 Y(H ) M n Y 总无副反应Y( H)1则 K稳K 稳有副反应Y(H)1 则K K稳稳lg K 稳lg K 稳 lg Y ( H )条件稳定常数的用途判断络合物的稳定性判断络合反应的完全程度，判定条件：当C SP 0.01mol / L由 lgY( H ) lg K 稳 8绘制酸效应曲线EDTA酸效应系数可以判断某金属离子被准确滴定的最低pH 值5金属指示剂1.影响金属指示剂的主要因素络合滴定曲线突跃范围金属离子M 的初始浓度2.金属指示剂 (有机络合剂 )金属指示剂的作用原理H 对 EDTA 的络lg K 稳 8MIn (游离态颜色 )MIn （络合态颜色)(络合反应 )金属指示剂加入金属离子M溶液中显示生成的络合物的颜色加入 EDTA后发生YMIn (络合态颜色）MYIn （游离态颜色）要求稳定值 MYMIn ， K MY 比 K MIn 高 2 个数量级以上，保证置换完成种类a. 铬黑 T， EBT(pH=10)，红蓝b. 钙指示剂 ,NN(pH 12.5) ，红蓝c.PAN(pH=5-6) ，红黄.精品文档d. 二甲酚橙， XO(pH12.5 Mg 2OHMg (OH ) 2其他应用：测高锰酸盐指数，掩蔽Cl，用 Ag 2 SO4 ， AgclAgcl 氧化还原掩蔽：变更干扰离子的价态例： Fe3NH 2OH HCLFe27络合滴定的方式1.直接滴定法：直接用EDTA 标准溶液来滴定M n要求：络合反应快，生成络合物稳定应用：标定 EDTA(非基准物质 ) 溶液a.EDTA与金属离子的计量关系(1:1) 确定基本反应单元(Na 2Y)b. 由摩尔质量计算出所需质量，称重c. 准确标定其浓度，用 Zn 粒（ HCl 溶解）或 CaCO3 标准溶液标定基准溶液放在锥形瓶 ( 加入金属指示剂 ) ， EDTA的滴定剂用酸式滴定管对于 Zn 2 pH 应在 5 6( 二甲酚橙作指示剂 ) 终点：红色亮黄色对于 CaCO3 pH 应在 10 (KB 作指示剂 ) 终点：红色蓝色.精品文档计算公式：CEDTACZn2 VZn2VEDTA硬度测定：暂时硬度：由Ca(HCO 3)2、 Mg(HCO 3)2 或 CaCO3、MgCO 3 形成的硬度，可加热煮沸除去永久硬度：主要指CaSO4、 MgSO 4 转化形态 + Na2 CO3CaCO 3、 MgCO 3测总硬度：用碱性缓冲溶液NH 3NH 4 Cl调 pH=10 ，EBT 指示剂， EDTA 滴定，终点红色蓝色（其他常用缓冲溶液：中性缓冲NaHPO 4 - NaH 2 PO4 ，酸性缓冲邻苯二甲酸或 HAc-NaAc)C EDTA VEDTA总硬度 (mmol / L)V水样单独测 Ca 2 硬度需要掩蔽Mg 2 ， Mg 2 硬度计算得到用 NaOH 调 pH12.5 ，NN 指示剂， EDTA 滴定，终点红色蓝色Mg 22OHMg (OH )2Ca 2NNC a N N CaNN Y CaY NNCa 2硬度 (mmol / L )CEDTA VEDTAV水样Mg 2硬度 (mmol / L )总硬度钙硬度2.返络合滴定铝盐混凝剂中Al 3 含量分析 ( Al 3 %或 Al 2 O3 % )，络合滴定在水质工程学中的应用该金属离子与 EDTA 生成络合物的反应速度慢YAl 3充分AlY pH=3.5 加热，避免 Al 在高 pH 时，发生水解冷却，调pH=5 6, 加指示剂二甲酚橙，用Zn2+返滴定 EDTA ，终点黄变红YZn 2ZnY计算：C 3(C EDTAVEDTA C Zn 2 VZn 2 ) 103M Al(mg / l )ALV水Al3%mAl3100%m样（混凝剂质量）Al 2 O3 %mAl 2O3100%m样Ba2+测定，无合适指示剂.精品文档第四章沉淀滴定法知识点1沉淀平衡1活度积常数K SP0aAgaclaAgAgAg 当离子强度 I MnO 4 氧化性MnO4 在发生还原反应经历地中间价态比Cr 2 O72 多，减弱了MnO 4 的氧化性空白实验9 甲醇的测定：重铬酸钾法1 测定方法及相应反应含甲醇废水，加入重铬酸钾（C1