(完整word版)《水分析化学》课后习题答案

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COD，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？
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 NH 4+ H 2C 2O 4
4.93×10
－10（Ka ） 5.6×10－10（Ka ） 5.9×10－2（Ka 1）
6.4×10－5（Ka 2）
（2） NH 2OH CH 3NH 2 AC －
9.1×10－9（Kb ）
4.2×10－4（Kb ）
5.90×10－10（Kb ）
解：（1）酸性强弱：H 2C 2O 4
> NH 4+ > HCN
（2）碱性强度：CH3NH2 > NH2OH >AC－
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=4.30~9.70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
K HIn
为多少？
解：由题意知该指示剂pK=5.5
∴K HIn=10－5.5=3.2×10－6
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）？
解：P=13.00mL，M=20.00mL
P<M
∴水中有CO32－和HCO3－碱度，CO32－=2P，HCO3－=M-P
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HCO3－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
水样含有OH－和CO32－的量相同
（2）P=20.00mL
水样含有CO 32－和HCO 3－的量相同
（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=[Y 4-]，即αY(H)=1时的稳定常数。

这样，EDTA 不能在pH<12时应用。

在实际应用中，溶液的pH<12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，αY(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）（H Y α
2.用EDTA 标准溶液滴定水样中的Ca 2+、Mg 2+、Zn 2+时的最小pH 值是多少？实际分析中pH 值应控制在多大？
解：lgK CaY =10.69 lgK MgY =8.69 lgK ZnY =16.50 滴定Ca 2+时，lg ɑY(H)=10.69－8=2.69 查表，得 pH=7.5~7.6 滴定Mg 2+时，lg ɑY(H)=8.69－8=0.69 查表，得
pH=9.6~9.7 滴定Zn 2+时，lg ɑY(H)=16.50－8=8.50
总
）（稳
稳][Y]M []
[MY K K n 4H Y +-==
'n α
查表，得 pH=4.0~4.1
∴滴定Ca 2+、Mg 2+、Zn 2+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，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 Mg 2+溶液，在计量点时的Mg 2+的量浓度和pMg 值。

解：pH=10时，24.845.069.8lg lgK lg )(M gY =-=-='H Y MgY
K α
[]
27.5lg pMg 2sp =-=+
sp
Mg
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。

，
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Ca 2+、Mg 2+的含量（以mg/L 表示）？
第五章
1.在含有等浓度的Cl －和I －的溶液中，逐滴加入AgNO 3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：
K sp,AgCl =1.8×10－10 , K sp,AgI =8.3×10－17
A gCl sp A gI ,sp K K AgI AgCl ，是同类型沉淀，而且与<
先沉淀-
∴I
2.取水样100mL ，加入20.00mL 0.1120mol/L AgNO 3溶液，然后用0.1160mol/L NH 4SCN 溶液滴定过量
的AgNO 3溶液，用去10.00mL ，求该水样中Cl －的含量（mg/L 表示）。

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1.0×105Pa 时，该电对的电极电势为标准电极电势，用符号 φθ 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。

①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KMnO 4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Mn 2+，整个溶液仍保持无色或浅色。

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 （2×10－6mol/L 的—4
MnO ），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，KMnO 4就是自身指示剂。

②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Fe 3+滴定Sn 2+时，可用KSCN 作专属指示剂。

计量点前，滴入的Fe 3+被Sn 2+还原为Fe 2+，溶液无色；计量点时，稍过量的Fe 3+便与SCN －反应生成Fe （SCN ）2+红色络合物，指示已达滴定终点。

③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H 2SO 4酸化后，加入10.00mL 0.0100mol/L 高锰酸钾溶液
（1/5KMnO 4=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（1/2Na 2C 2O 4=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 O 2/L ）?
4.用回流法测定某废水中的COD
流锥形瓶中，加入10.00mL 0.2500mol/L 重铬酸钾溶液（1/6K 2Cr 2O 7=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（（NH 4）2Fe （SO 4）2）·6H 2O =0.1000mol/L ）返滴至红褐色，水样和空白分别消耗11.20mL 和21.20mL 。

求该水样中的COD 是多少（mg O 2/L ）?
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。

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。

(完整word版)《水分析化学》课后习题答案。