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湖南大学【无机化学】水分析化学
(1)分析化学是有关各种分析方法的集合 每一种分析方法都存在一条相同或相似的内容主线:
原理→仪器→分析条件→应用(计算)。 (2)突出量的概念
0.1,0.10,0.100,在分析化学中,则具有不同的含义。 在分析化学中,经常通过数据进行有关界定。
(3)与实验密切相关 在实验过程中用学过的理论知识解释实验 现象,不要“照方配药”
水中臭味的主要来源
水生物或微生物的繁殖和衰亡 有机物的分解 溶解的气体 矿物盐的水解 工业废水中的杂质 饮用水中的余氯过多
臭味强度的表示
(a) 依靠自己的嗅觉,在20℃和煮沸后稍冷,闻其 臭,用适当的词描述臭特征,并按六个等级报告臭强度。
等级 强度
说明
0
无
无任何气味;
1
微弱
一般饮用者难于察觉,嗅觉敏感者可以察觉;
(c)浊度的标准 (d)浊度的测定方法
目视比浊法 分光光度法
(5)残渣
总残渣(总固体) 残渣的分类 总不滤残渣(悬浮物)
总可滤残渣(溶解性总固体)
总残渣=总不滤残渣+总可滤残渣
由不溶于水的泥 沙、有机物、水 生物等物质组成。
由溶解于水的 无机盐和有机 物组成。
残渣的测定方法
重量法
总残渣的测定用途
(4)体现知识的综合性应用
分析化学是个学科知识综合运用的体现, 涉及到无机化学、有机化学、高等数学、计算 机、电子学等各学科的知识。
2.调整学习心理,学会听课
概括
思考
仔细看书
3.会看书、学会自学,克服依赖心理
边看
边记
边总结 将书看“薄”
4.复习与答疑
提高
学习
通过关联法,注意融会贯通。
效果
5.分析化学中基本概念与关键数据的掌握
水分析化学的作用
在水环境污染治理与监测中起着 “眼睛”和“哨兵”的作用。
水分析化学的任务 分析测试结果是
给水排水设计 水处理工艺 水环境评价 废水综合利用效果
依据 上述工作进行正确的判断和评价
1.2 水分析化学的分类
结构分析 研究物质的化学结构
成分分析
定量分析 测定物质各组分 的含量
定性分析 鉴定物质由哪些
六、 滴定分析的计算
1. 被测物的物质的量nA与滴定剂的物质的量nB的关系 若被测物A与滴定剂B之间的反应为:
aA + bB = cC + dD
B——滴定剂 A——被测组分
习题2. 某同学配制0.02mol/L Na2S2O3 500ml,方法如下:在分析天平上准 确称取Na2S2O3·5H2O 2.482g,溶于蒸馏水中,加热煮沸,冷却,移 至500 ml容量瓶中加蒸馏水定容摇匀,保存待用。请指出错误。
1.4.5、 标准溶液的浓度的表示方法
1. 物质的量浓度 ——单位体积中所含溶质的物质的量
3、置换滴定法
待测物
锥形瓶 适当的试剂
置换反应
置换出一种被定量滴定的物质 标准溶液滴定 终点
例如 置换 滴定
铬的测定,用Na2S2O3标准溶液滴定
Na2S2O3与K2Cr2O7之间无计量关系
Cr2O72¯ + 6I ˉ + 14H+ 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
(过量KI)
I2 + 2S2O32ˉ 2Iˉ + S4O6 2 ˉ
缺点 中微量组分的测定。
(4)滴定分析的分类
酸碱滴定法 配位滴定法 沉淀滴定法 氧化还原滴定法
分
优点 适用于常量组分的测定,操作简 便,快速,测定结果准确,相对
析 方
误差±0.2%,所用仪器简便。
法 缺点 不适于微量组分的测定
2. 仪器分析法 Instrumental Analysis
以物质的物理性质和物理化学性质为基础的方法
红 —— 橙 —— 黄
HCl + NaOH
NaCl + H2O
化学计量点pH=7
HCl 标准溶液
NaOH溶液 甲基橙
过量
滴定终点 滴定前
1.4.2 滴定分析法对化学反应的要求 1、反应定量地完成 2、反应速度要快 3、能用比较简便的方法确定滴定的终点
1.4.3 滴定方式
直接滴定法(用标准溶液直接滴定被测物质) 返滴定法(回滴定法) 置换滴定法 间接滴定法
2
弱
一般饮用者刚能察觉;
3
明显
已有明显察觉,不加处理,不能饮用;
4
强
有很明显的臭味;
5
很强
有强烈的恶臭。
(b)臭阈值法
将有臭味的待测水样用无臭水稀释, 直到闻出最低可辨别臭气的浓度,表示 臭阈限,即臭阈值。
A B
臭阈值=
A
A—水样体积(ml) B—无臭水体积(ml)
(3)颜色和色度
(a)水中显色杂质3种状态
理解是最好的记忆!
6.习题、测试与参考书对学习的作用
学会用分析化学的观点来分析问题 看不同
风格的
基本概念清楚、和记得准确
书
7.如何进一步发挥实验在学习中的作用
预习
观察实验现象
多问
多动脑
第一章 概 论
1 . 1 水分析化学的性质和任务 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。
(1)光学分析法 分类
比色法 吸收光谱法
(分光光度法)
发射光谱法 原子吸收光谱法 荧光分析法 比浊分析法
(2)电化学分析 分类
电位分析法 电导分析法 库仑分析法 极谱分析法
(3)色谱法分类
气相色谱法 液相色谱法 离子色谱法 GC/MS, GC/NMR计算机联用
3. 常量分析、半微量分析和微量分析
(标准溶液)
1.4.4 标准溶液的配制
1. 直接配制法
准确称取一定 量的基准物质
烧杯
直接配制法 间接配制法
定量转移
溶解后
容量瓶中
稀释
一定体积(刻度)
计算出其准确浓度
仪器
基准物质应 具备的条件
万分之一的分析天平
容量瓶
物质必须是有足够的纯度,其含量﹥99、9% 物质的组成与化学式应完全符合 稳定 物质的摩尔质量较大
阴离子
HCO3¯
、SO42
-
、Clˉ、SiO
23
量少,但起重要作用的 4 种离子:
H+、OHˉ、CO32-、NO3ˉ
化学 指标
pH值、酸度、碱度、 硬度、高锰酸、盐指数、 UVA、TOC、COD、 BOD、DO、TOD
3. 微生物指标
细菌总数 大肠菌群 游离性余氯
二、 水质标准
1.生活饮用水卫生标准 2.工业用水水质要求 3.农业用水与渔业用水水质要求 4.污染控制标准 5.其它标准
例如 M HCl =36、47g/mol
MNaOH =40、08g/mol
M H 2SO4 =98、08g/mol M KMnO4 =158、03g/mol
M½ H 2SO4 =49、04g/mol M 1/5 KMnO4 =31、61g/mol
例如,硫酸的基本单元可以是H2SO4, 也可以是 ½ H2SO4,则98克硫酸
如地面水环境质量标准(五类水质标准)
1 . 4 滴定分析概述 1.4.1 滴定分析概述
名词
滴定分析 滴定剂 标准溶液 滴定 化学计量点 滴定终点 终点误差
滴定终点:指示剂刚好变色的那一点
化学计量点:反应刚好完全的那一点
终点误差:滴定终点与化学计量点不 一致而产生的误差
用 HCl 滴定NaOH
甲基橙为指示剂(变色范围 pH 3.1~4.4) pH <3.1 3.1 - 4.4 >4.4
表示水中含有悬浮物或胶体状态的杂质, 引起水的浑浊程度,并以浊度作单位, 是天然水和饮用的一项重要水质指标。
(a)浊度产生的 原因
泥沙、粘土 有机物质微生物 浮游生物 无机物等悬浮物质
(b) 测定浊度的重要性
是水可能受到污染的重要标志之一 自来水厂处理设备和设计的重要参数 是水厂运行和投药量的重要控制标准
分析化学
(给水排水)
曾鸽鸣
分析化学课程的学习目标
掌握6个基本点
基本原理 基本理论 基本概念 基本知识 基本操作 基本技能
注重2个培养
注重培养严谨的科学态度
培养独立分析和解决水质 分析中实际问题的能力
树立1个“量”概念 强化并树立准确“量”的观 念
参考书:
(1)分析化学(第四版), 华东理工大学、成都科学技术大学
n H 2SO4 =1mol n ½ H2SO4=2mol
2. 滴定度
是指每毫升标准溶液相当于待测组分 的质量,用T待测物/滴定剂表示。
例如 用来测定Clˉ含量的AgNO3 标准溶液, 其浓度可用 TCl ˉ/AgNO3 表示。
若 TClˉ/AgNO3 = 0.005000g/ml 表示1ml AgNO3 溶液相当于 0.005000g Clˉ离子
(标准溶液)
4、间接滴定法
不能与滴定剂直接反应的物质, 可通过另外的化学反应间接地进行滴定。
例如,用氧化还原法测定Ca²+ Ca²+ + C2O42ˉ CaC2O4↓ CaC2O4 + H2SO4 CaSO4 + H2C2O4
5C2O42++2MnO4ˉ +16H+ 10CO2↑+2Mn2+ + 8H2O
指示剂
用滴定管装 标准溶液滴定
终点颜色
计算
滴定体积 标准溶液浓度
(3)重量分析法分类
气化法 沉淀法 电解法 萃取法
应用(测定)
水中不可滤残或悬浮物(SS) 总残渣 总残渣灼烧减重