2023年《水分析化学》课后习题标准超详细解析超详细解析答案.pdf

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1、水分析化学课后习题答案 2 作者：日期：3 水分析化学平时作业整理 第一章 1.简述水分析化学课程的性质及任务。性质：水分析化学是研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含量和它们的分析方法的一门学科。任务：通过水分析化学学习，掌握水分析化学的四大滴定方法（酸碱滴定法、络和滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法）和主要仪器分析法（如吸收光谱法、色谱法和原子光谱法等）的基本原理、基本理论、基本知识、基本概念和基本技能，掌握水质分析的基本操作，注重培养学生严谨的科学态度，培养独立分析问题和解决实际问题的能力。2.介绍水质指标分几类，具体包括哪些指标？(1)物理指标 1)水温 2)臭味和臭阈值 3)颜色和色

2、度 4)浊度 5)残渣 6)电导率 7)紫外吸光度值 8)氧化还原电位 （2）微生物指标 1)细菌总数 2)总大肠菌群 3)游离性余氯 4)二氧化氯 (3)化学指标 1)pH 值 2)酸度和碱度 3)硬度 4)总含盐量 5)有机污染物综合指 标 6)放射性指标 第二章 1.简述水样分析前保存的要点是什么？水样保存希望做到：减慢化学反应速度，防止组分的分解和沉淀产生；减慢化合物或络合物的水解和氧化还原作用；减少组分的挥发溶解和物理吸附；减慢生物化学作用。水样的保存方法主要有加入保存试剂，抑制氧化还原反应和生化作用；控制 pH 值和冷藏冷冻等方法，降低化学反应速度和细菌活性。2.测定某废水中的 C

3、OD，十次测定结果分别为 50.0,49.2,51.2,48.9,50.5,49.7,51.2,48.8,49.7 和49.5 mgO2/L，问测量结果的相对平均偏差和相对标准偏差（以 CV 表示）各多少？解：X=n1nix1i=49.87 di=Xi-X d=n1inid=1037.017.007.133.117.063.097.033.167.013.0=0.684 d(%)=Xd100=87.49684.0100=1.37%Sr=1n12ndii=937.017.007.133.117.063.097.033.167.013.02222222222 4=30002227 CV(%)=XS

4、r100=87.4930002227=1.73%第三章 1.已知下列各物质的 Ka 或 Kb，比较它们的相对强弱，计算它们的 Kb 或 Ka，并写出它们的共轭酸（或碱）的化学式。（1）HCN NH4+H2C2O4 4.931010（Ka）5.61010（Ka）5.9102（Ka1）6.4105（Ka2）（2）NH2OH CH3NH2 AC 9.1109（Kb）4.2104（Kb）5.901010（Kb）解：（1）酸性强弱：H2C2O4 NH4+HCN HCN：510141003.21093.4100.1KaKwKb 共轭碱为 CN NH4+：510141079.1106.5100.1KaKwK

5、b 共轭碱为 NH3 H2C2O4：10514211056.1104.6100.1KaKwKb 共轭碱为 HC2O4 13214121069.1109.5100.1KaKwKb 共轭碱为 C2O42 （2）碱性强度：CH3NH2 NH2OH AC NH2OH：114141038.2102.4100.1KbKwKa 共轭酸为22OHNH CH3NH2：6914101.1101.9100.1KbKwKa 共轭酸为33NHCH AC：510141069.11090.5100.1KbKwKa 共轭酸为 HAc 2.简述酸碱滴定中指示剂的选用原则。最理想的指示剂应恰好在计量点时变化。但，实际上凡在 pH

6、=4.309.70 范围内变色的指示剂，均可保证有足够的准确度。在满足滴定准确度要求的前提下，其变色点越接近计量点 5 越好。注意：强酸滴定强碱的滴定曲线与强碱滴定强酸类同，只是位置相反。滴定突跃大小与滴定液和被滴定液的浓度有关。如果是等浓度的强酸强碱相互滴定，其滴定起始浓度减少一个数量级，则滴定突跃缩小两个 pH 单位。(P87)指示剂选择的原则，各类酸碱滴定选用指示剂的原则都是一样的。所选择的指示剂变色范围，必须处于或部分处于计量点附近的 pH 突跃范围内。3.某一弱酸型指示剂在 pH=4.5 的溶液中呈现蓝色，在 pH=6.5 的溶液中呈现黄色，该指示剂的解离常数 KHIn为多少？解：由

7、题意知该指示剂 pK=5.5 KHIn=105.5=3.2106 4.水中碱度主要有哪些？简述碱度测定的基本原理。一般水中碱度主要有重碳酸盐(HCO3)碱度、碳酸盐(CO32)碱度和氢氧化物(OH)碱度。水中碱度的测定采用酸碱指示剂滴定法，即以酚酞和甲基橙作指示剂，用 HCl 或 H2SO4标准溶液滴定水样中碱度至终点，根据所消耗酸标准溶液的量，计算水样中的碱度。5.取水样 100.0mL，用 0.1000mol/L HCl 溶液滴定至酚酞终点，消耗 13.00mL；再加甲基橙指示剂，继续用 HCl 溶液滴定至橙红色出现，消耗 20.00mL，问水样中有何种碱度？其含量为多少（mg/L 表示）

8、？解：P=13.00mL，M=20.00mL PM 水中有 CO32和 HCO3碱度，CO32=2P，HCO3=M-P CO32碱度（CO32，mg/L）=100010030P2C=780.0mg/L HCO3碱度（HCO3，mg/L）=100010061P-MC=427.0mg/L 6.一水样中可能含有 CO32、OH、HCO3，或者是混合水样。用 20.00mL0.100mol/L HCl溶液，以酚酞为指示剂可滴定至终点。问：（1）若水样含有 OH和 CO32的量（过去称摩尔数）相同，再以甲基橙为指示剂，还需加入多少毫升 HCl 溶液才可滴定至橙红色终点？（2）若水样含有 CO32和 HC

9、O3的量相同，接着以甲基橙为指示剂，还需滴入多少毫升HCl 溶液才可达到橙红色终点？（3）若加入甲基橙指示剂时，不需滴入 HCl 溶液就已呈终点颜色，该水样中含何种物质？解：（1）P=20.00mL P 包括 OH和21CO32碱度 水样含有 OH和 CO32的量相同 OH=21CO32=21P 弱酸共轭酸或弱酸共轭碱组成的缓冲 6 M=21CO32=21P=10.00mL （2）P=20.00mL P 为-23CO21碱度 -23CO21=P=20.00mL 水样含有 CO32和 HCO3的量相同 -23CO21=HCO3=P=20.00mL 还需滴入 M=-23CO21+HCO3=40.0

10、0mL （3）P=20.00mL，M=0 水样中只有 OH 第四章 1 络合物的稳定常数和条件稳定常数有什么区别和联系？当络合反应达到平衡时，其反应平衡常数为络合物的稳定常数，用 K稳表示。络合平衡时的稳定常数 K稳是Y总=Y4-，即Y(H)=1 时的稳定常数。这样，EDTA 不能在 pH12 时应用。在实际应用中，溶液的 pH12 时，必须考虑酸效应对金属离子络合物稳定性的影响，引进条件稳定常数，用 K稳表示。络合物的 K 稳越大，则络合物越稳定。由于 pH 值越大，Y(H)越小，则条件稳定常数 K稳越大，形成络合物越稳定，对络合滴定就越有利。为酸效应系数）（HY 2.用 EDTA 标准溶液

11、滴定水样中的 Ca2+、Mg2+、Zn2+时的最小 pH 值是多少？实际分析中 pH值应控制在多大？解：lgKCaY=10.69 lgKMgY=8.69 lgKZnY=16.50 滴定 Ca2+时，lgY(H)=10.698=2.69 查表，得 pH=7.57.6 滴定 Mg2+时，lgY(H)=8.698=0.69 查表，得 pH=9.69.7 滴定 Zn2+时，lgY(H)=16.508=8.50 查表，得 pH=4.04.1 滴定 Ca2+、Mg2+、Zn2+时的最小 pH 值分别是 7.5，9.6，4.0。在实际分析中，控制溶液的 pH 范围要比滴定金属离子允许的最小 pH 范围大一些

12、，因为 EDTA 是一有机弱酸，在水溶液中或多或少的解离产生一定量的 H+，降低了溶液的 pH值，所以控制的 pH 值稍高一些，可抵消这种影响。3.计算 pH=10 时，以 10.0mmol/L EDTA 溶液滴定 20.00mL10.0mmol/L Mg2+溶液，在计量点时的 Mg2+的量浓度和 pMg 值。解：pH=10 时，24.845.069.8lglgKlg)(MgYHYMgYK 利用lg Y(H)=lgK稳8公式，可以找到滴定总）（稳稳YMMYKKn4HYn 7 LmolKCKCMgYMgMgYspMg/1036.51020100.02Mg624.8,sp2 27.5lgpMg2s

13、pspMg 4.简述金属指示剂的作用原理，解释什么是金属指示剂的封闭现象和僵化现象。金属指示剂是一些有机络合剂，可与金属离子形成有色络合物，其颜色与游离金属指示剂本身的颜色不同，因此，可以指示被滴定金属离子在计量点附近 pM 值的变化。当金属指示剂与金属离子形成的络合物不能被 EDTA 置换，加入大量 EDTA 也得不到终点，这种现象叫做指示剂的封闭现象。如果金属指示剂与金属离子生成的显色络合物为胶体或沉淀，使滴定时与 EDTA 的置换作用缓慢，而使终点延长，这种现象叫做指示剂的僵化现象。5.取水样 100mL，调节 pH=10.0，用 EBT 为指示剂，以 10.0mmol/L EDTA 溶

14、液滴定至终点，消耗 25.00mL，求水样中的总硬度（以 mmol/L 和 CaCO3 mg/L）?解：总硬度（mmol/L）=Lmol/m50.210000.250.10 总硬度（CaCO3 mg/L）=Lmg/25.25010010.10000.250.10 6.取一份水样 100mL，调节 pH=10，以 EBT 为指示剂，用 10.0mmol/L EDTA 溶液滴定至终点，消耗 24.20mL；另取一份水样 100mL，调节 pH=12，加钙指示剂（NN），然后以 10.0mmol/L EDTA 溶液滴定至终点，消耗 13.15mL。求该水样中总硬度（以 mmol/L 表示）和 Ca2

15、+、Mg2+的含量（以 mg/L 表示）？解：总硬度（mmol/L）=Lmol/m42.210020.240.10 Ca2+(mg/L)=Lmg/70.5210008.4015.130.10 Mg2+（mg/L）=Lmg/86.2610031.2415.1320.240.10 第五章 1.在含有等浓度的 Cl和 I的溶液中，逐滴加入 AgNO3溶液，哪一种离子先沉淀？第二种离子开始沉淀时，Cl与 I的浓度比为多少？解：Ksp,AgCl=1.81010,Ksp,AgI=8.31017 AgClspAgI,spKKAgIAgCl，是同类型沉淀，而且与 先沉淀I 水）总硬度（VVCLmolEDTAE

16、DTA/m 8 当 Cl开始沉淀时，ClKAgAgClsp ClKKAgKIAgClspAgIspAgIsp，61710AgIspAgClsp1017.2103.8108.1KKICl，2.取水样 100mL，加入 20.00mL 0.1120mol/L AgNO3溶液，然后用 0.1160mol/L NH4SCN 溶液滴定过量的 AgNO3溶液，用去 10.00mL，求该水样中 Cl的含量（mg/L 表示）。解：LmgLmg/89.3821001000453.3500.101160.000.201120.0/Cl 第六章 1.何谓标准电极电位和条件电极电位？当电对处于标准状态（即物质皆为纯净

17、物，组成电对的有关物质浓度（活度）为 1.0 mol dm-3，涉及气体的分压为 1.0105Pa 时，该电对的电极电势为标准电极电势，用符号 表示。通常温度为 298.15K。条件电极电位与络合反应中的条件稳定常数 K稳和稳定常数 K 稳关系相似，是考虑了外界因素（如离子强度）影响时的电极电位。2.举例说明三种氧化还原指示剂的显色原理。利用滴定剂或被滴定液本身的颜色变化来指示滴定终点到达，这种滴定剂或被滴定物质起着指示剂的作用，因此叫自身指示剂。例如：在 KMnO4法中，用4MnO在酸性溶液中滴定无色或浅色的还原性物质时，计量点之前，滴入的4MnO全部被还原为无色的 Mn2+，整个溶液仍保持

18、无色或浅色。达到计量点时，水中还原性物质已全部被氧化，再过量 1 滴4MnO（2106mol/L 的4MnO），溶液立即由无色或浅色变为稳定的浅红色，指示已达滴定终点，KMnO4就是自身指示剂。专属指示剂本身并没有氧化还原性质，但它能与滴定体系中的氧化态或还原态物质结合产生特殊颜色，而指示滴定终点。例如：在酸性溶液中用 Fe3+滴定 Sn2+时，可用 KSCN 作专属指示剂。计量点前，滴入的 Fe3+被 Sn2+还原为 Fe2+，溶液无色；计量点时，稍过量的 Fe3+便与 SCN反应生成 Fe（SCN）2+红色络合物，指示已达滴定终点。9 本身具有氧化还原性质的有机化合物。在氧化还原滴定中，这

19、种指示剂也发生氧化还原反应，且氧化态和还原态的颜色不同，利用指示剂由氧化态变为还原态或还原态变为氧化态的颜色突变，来指示滴定终点。3.取水样 100mL，用 H2SO4酸化后，加入 10.00mL 0.0100mol/L 高锰酸钾溶液（1/5KMnO4=0.0100mol/L），在沸水浴中加热 30min，趁热加入 10.00mL 0.0100mol/L 草酸钠溶液（1/2Na2C2O4=0.0100mol/L），摇匀，立即用同浓度高锰酸钾标准溶液滴定至显微红色，消耗 2.15mL，求该水样中高锰酸盐指数是多少（mg O2/L）?解：L/O mg72.1100100080100.015.201

20、00.000.100100.000.10V10008CVCVCVL/O mg21122112）高锰酸盐指数（水 4.用回流法测定某废水中的 COD。取水样 20.00mL（同时取无有机物蒸馏水 20.00mL 作空白试验）放入回流锥形瓶中，加入 10.00mL 0.2500mol/L 重铬酸钾溶液（1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）和 30mL 硫酸硫酸银溶液，加热回流 2h；冷却后加蒸馏水稀释至 140mL，加试亚铁灵指示剂，用 0.1000mol/L 硫酸亚铁溶液（NH4）2Fe（SO4）2）6H2O=0.1000mol/L）返滴至红褐色，水样和空白分别消耗 11.20mL 和

21、 21.20mL。求该水样中的 COD是多少（mg O2/L）?解：L/O mg0.40000.20100081000.020.1120.21V10008CVVL/O mgCOD2102）（）（）（水 V0空白试验消耗（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液的量（mL）；V1滴定水样时消耗（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液的量（mL）；V1开始加入 KMnO4标准溶液的量（mL）；V1 最后滴定消耗 KMnO4标准溶液的量（mL）；10 第七章 1、参比电极和指示电极的种类和作用有哪些？指示电极分为金属基电极和膜电极两大类。金属基电极分为金属-金属离子电极、金属-金属微溶盐电极、均相氧化还原电极

22、。常用的参比电极有甘汞电极和银-氯化银电极。2、玻璃电极使用前为何必须在蒸馏水中浸泡 24h 以上？由于干玻璃电极对氢离子的传感不灵敏，即对 pH 值不响应，因此需要用蒸馏水浸泡：一方面，使玻璃电极的薄膜表面形成一层水合硅胶，水合硅胶层与水溶液之间的离子交换平衡是产生电极电位的根源，会恢复玻璃电极对 pH 值的响应。另一方面，玻璃电极的薄膜内外表面的结构、性质常有差别或不对称，引起不对称电位，浸泡的目的是使其不对称电位减少并达到稳定。3、电极使用前为何要用 pH 标准缓冲溶液标定 pH 计？一般由于温度的影响、电子元件的老化、玻璃电极产家不一或浸泡时间不一等因素，常使 pH 计测量结果产生偏差，因此除了用仪器上的温度调节钮对温度进行补偿外，必须在测定之前用标准缓冲溶液进行校正。