2022年水分析化学复习重点 .pdf

学习资料收集于网络，仅供参考学习资料第一章绪论知识点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+、Mg2+重金属离子：Pb2+、Fe3+、Mn2+、Cd2+、Hg2+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+、Mg2+、Fe3+、Al3+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 CN-，CN-+ClO2N2)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)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料真色(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（PtCo色阶，K2PtCl6+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/L d.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/L e.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：Cl2/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，不可超越名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料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23CO、pH4.5 存在3HCO2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，OHOHH23323HCOCOH)21(23COOHP甲基橙变色，323COHHCOH32321HCOCOM水中的总碱度：323HCOCOOHT=P+M 5 种组合的判据：OHP0 M=0(酚酞红无，甲基橙加入即呈橙红)POHOH、23COPM MCO223MPOH23COP=M MPCO2323CO、3HCOP0 P=0(酚酞加入即无色，甲基橙橙红)3HCO=M 5 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/mol 2321CO 30g/mol 3HCO61g/mol 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料CaO2128g/mol 321CaCO50g/mol 写出碱度计算的正确表达式CHCL:HCl 的量浓度 mol/l 例：当 P0，M=0时OH-碱度(mol/L)=水样VPCHCLOH-碱度(mmol/L)水VPCHCL310OH-碱度(水计VPCCaOHCL31028)21(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510Ka，求其共轭碱的PKb 5PKa9514PKb第三章络合滴定法知识点：1络合反应及特征)2:1()(2233NHAgNHAgClNHAgNHAgCl)(2233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：3NHAg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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料最常见：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，26YH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（Na2H2Y）来配制 EDTA 水溶液，因为H4Y 的溶解度小于Na2H2Y 3EDTA 络合物的特征MYYM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MYYM (1:1)YMMYK稳YMMY（逆反应）MYYMK不稳稳不稳KK1不稳稳PKKlg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)(主反应MYYMYHYHHYYHH62(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)(HY表示，4)(YYHY总总Y：所有 EDTA 存在型体之和，4Y：有效浓度，只有Y4-能与金属离子络合4YY总)(HY1)(lgHY0名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料,4YpH；反之 pH 降低，)(HY酸效应系数越大，说明H对 EDTA 的络合反应影响越大只有 pH12 才有)(lgHY=0；pH0(有副反应)3.条件稳定常数稳K(描述客观实际的反应程度)44nnMYYM44YMMYKnn稳总)(4YMMYnHYn)(HYKK稳稳总稳稳4)(YMMYKKnnHY无副反应1)(HY则稳稳KK有副反应)(HY1 则稳稳KK)(lglglgHYKK稳稳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LmolCSP/01.0lg稳K8 由)(lgHY8lg稳K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)()(络合反应（络合态颜色游离态颜色MInInM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（游离态颜色）络合态颜色）InMYMInY(要求稳定值MInMY，MYK比MInK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)，红黄名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料d.二甲酚橙，XO(pH12.5 22)(OHMgOHMg其他应用：测高锰酸盐指数，掩蔽Cl，用42SOAg，AgclclAg氧化还原掩蔽：变更干扰离子的价态例：232FeFeHCLOHNH7络合滴定的方式1.直接滴定法：直接用EDTA 标准溶液来滴定nM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(Na2Y)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2ZnpH应在 56(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：红色蓝色名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料计算公式：EDTAZnZnEDTAVVCC22硬度测定：暂时硬度：由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2或 CaCO3、MgCO3形成的硬度，可加热煮沸除去永久硬度：主要指CaSO4、MgSO4转化形态+3332MgCOCaCOCONa、测总硬度：用碱性缓冲溶液ClNHNH43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4NaHPO-42PONaH，酸性缓冲邻苯二甲酸或HAc-NaAc)总硬度水样VVCLmmolEDTAEDTA)/(单独测2Ca硬度需要掩蔽2Mg，2Mg硬度计算得到用 NaOH 调 pH12.5，NN 指示剂，EDTA 滴定，终点红色蓝色22)(2OHMgOHMgC a N NNNCa2NNCaYYCaNN2Ca硬度水样VVCLmmolEDTAEDTA)/(2Mg硬度钙硬度总硬度)/(Lmmol2.返络合滴定铝盐混凝剂中3Al含量分析(%323OAlAl或)，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AlYAlY充分3pH=3.5 加热，避免Al 在高 pH 时，发生水解冷却，调pH=56,加指示剂二甲酚橙，用Zn2+返滴定 EDTA，终点黄变红ZnYZnY2计算：水VMVCVClmgCAlZnZnEDTAEDTAAL310)()/(223%100%33样（混凝剂质量）mmAlAl%100%3232样mmOAlOAlBa2+测定，无合适指示剂名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料第四章沉淀滴定法知识点1沉淀平衡1活度积常数clAgSPaaK0AgaAgAg当离子强度I4MnO氧化性4MnO在发生还原反应经历地中间价态比272OCr多，减弱了4MnO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，V1）、浓硫酸，反映完成后，加试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵回滴出现红色终点，硫酸亚铁铵消耗C2，V2。23 计算公式：水甲醇甲醇含量VMVCVClmg1000)()/(2211（632甲醇M）10碘量法用于测定氧化性物质，如2Cl、2ClO、O3、H2O2等，水质指标余氯、溶解氧和BOD 等12 基本原理：利用IeI222，VII08.0/2电位居中，可做氧化剂和还原剂的特点。在酸性条件下，水样中氧化性物质与KI 作用，定量释放出I2，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3滴定至蓝色消失，由Na2S2O3消耗量求出水中氧化性物质的量。反应：2IIO（氧化性物质）264232222OSIOSI2注意：歧化OHIIOOHI232(pH9)Na2S2O3(非基准，配制后标定)a.光照：S，有单质 S 析出b.碱性：24232SOOSc.强酸性：2232SOSOS名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料碘量法最佳pH 值范围：中性或弱酸性，48.5 4 应用余氯的测定：取水样，用HAc-NaAc缓冲液调节pH=4，加 Na2S2O3至淡黄色，再加12 滴 0.5%淀粉指示剂继续加 Na2S2O3至蓝色消失（C,V）余氯水VVCLmgClOSNaOSNa10005.35)/,(3223222DO的测定:将水中溶解氧用锰固氧技术固定，酸溶解析出I2后，用 Na2S2O3滴定。反应：白色24)(OHMnNaOHMnSO)()(21)(222褐色OHMnOOOHMnOHMnIIHOHMnO2222)(IOSOSI2642322计算：水VVCLmgDO10008)/(11O3的测定：测臭氧消毒水样残余臭氧量（mg/L）或臭氧发生器每小时产生O3量：KI 配成吸收溶液，O3+KII2，气体通入2min，用 Na2S2O3滴定臭氧发生器的O3发生量(g/h)=C1V11660/2 BOD的测定：BOD（生物化学需氧量）：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/L 通常测定BOD205，即 20培养 5 天。当 BOD205/COD0.45，污水可生化性高。方法:a.直接测定法：BOD5=DO5-DO0；b.稀释倍数法11溴酸钾法碘量法的变异，多用于测定苯酚1基本原理：在酸性条件下，水样中加入过量的KBr+KBrO3=Br2，与水中还原性物质作用，加过量KI 还原剩余的 Br2，等量释放出I2，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3滴定至蓝色消失（C,V1）。作空白试验，Na2S2O3消耗 V0。由 Na2S2O3消耗量之差求出水中氧化性物质的量。HBrOHBrHCBrOHHC3333262562222IBrIBr26423222OSIOSI名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 21 页 -学习资料收集于网络，仅供参考学习资料3 计算：水苯酚（苯酚VMVVClmg1000)/(10以 Na2S2O3作基本单元，苯酚基本单元为1/6C6H6OH，M=15.68 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 21 页 -