水 分 析 化 学

计算公式：
式中：
[10]碘量法
用于测定氧化性物质，如 、 、O3、H2O2 等，水质指标余氯、溶解氧和BOD等
基本原理： 注意： 应用
➢ 余氯的测定 ➢ DO的测定 ➢ O3的测定 ➢ BOD的测定
溴酸钾法
碘量法的变异，多用于测定苯酚 基本原理 计算：
以Na2S2O3作基本单元，苯酚基本单元为 1/6C6H6OH，M=15.68
酸效应：溶液pH对沉淀溶解度的影响。用酸效 应系数α描述酸效应，α≥1。
例： 加酸
络合效应：能与构晶离子形成络合物的络合剂 使沉淀溶解度增大
例：
[3]分步沉淀
实验现象：量少时为白色浑浊
两种阴离子在水中，用
假定
形成沉淀所需
小于
所需
去沉淀，
实验现象：一 点砖红色出现
此时
定义：沉淀平衡时剩余离子浓度与初始浓度相比 相差3个数量级以上，沉淀完全
速(如工业在核反应堆中)
例1：
快
例2：测COD时，加
[3]氧化还原反应在水处理工程中的应用
氧化技术
➢ 臭氧氧化：O3强氧化能力使水中的有机物被氧化 如：臭氧活性炭技术利用O3的氯化能力和活性炭 吸附能力，进行废水深度净化。
➢
(高铁酸钾)氧化有机物、去除藻类
➢
(氧化、消毒)
➢ 芬顿(Fenton)体系：
[2]酸碱滴定曲线
强碱滴定强酸与强酸滴定强碱曲线形状相同，位置 相反
滴定剂初始浓度增加（减少）一个数量级，滴定突 跃范围增加（减少）2个pH单位
强碱滴定强酸的突跃范围大于强碱滴定弱酸的突跃 范围
用酸碱指示剂进行强碱滴定弱酸的条件： Csp×Ka≥10-8，（计量点时酸浓度）
通过化学反应改善弱酸或弱碱性，可采用4种强化措 施，络合、金属离子强化、沉淀、氧化还原。
[4]取水样、保存、预处理
取水样 保存 预处理——水样的分离技术
➢ 过滤 ➢ 蒸馏 ➢ 萃取L-L液萃取：分离水中的有机物 ➢浓缩 富集
[5]分析方法的评价体系
用水和废水水质分析首选GB(国标)方法 准确度：测定值和真空值的接近程度 精密度：测定值之间的接近程度 准确度和精密度之间关系
由于生成Fe(OH)3沉淀，[Fe3+]≠1mol/L，不能
用
处理此问题。
实际
所以
，曝气法除铁工程可行
[5]氧化还原反应完全程度
反应方向的判断：对于
有①
≥0.4V ②
计量点时电位
时 ≥6 应完全99.9%
当n1=n2时，
(在突跃范围中心)
n1≠n2 ， 靠近n大的一边
[6]氧化还原指示剂
沉淀先出现，且 沉淀完全，才出现 分步沉淀：利用溶度积 大小不同进行先后沉
淀的作用
可用于水中离子的连续I 测 定，如水I 中 Cl 、
但Cl 、Br 、 不可以分开
[4]莫尔法测定水中
莫尔法：以 剂的银量法
做滴定剂，用
原理：分步沉淀
测定步骤：
注意
计算：
做指示
第五章 氧化还原滴定法
➢ 精确度高，则精密度一定高 ➢ 准确度低，则精密度一定低 ➢ 精密度高，而准确度不一定高
[6]标准溶液
基准物质：以直接准确称量，用于配制标准溶 液的一类物质
标准溶液：已知准确浓度的溶液 量浓度 ： 滴定度: 1ml标准溶液相当于被测物质的质量
(用Ts/x表示,S-标准溶液,X-待测溶液)
自身指示剂：反应物本身氧化态和还原态有明 显的差别 例： ， / （红色/无色）
专用指示剂：指示剂与滴定体系某一态结合产 生特殊色 例：淀粉 0.5% （w/v 0.5g淀粉溶于100ml 沸水中）专门用于碘量法
氧化还原指示剂：利用氧化态和还原态颜色不 同，来指示终点。
例：试亚铁灵
[7]高锰酸盐指数
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
[3]EDTA络合物的特征
络合比1：1 ，为什么
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
稳定常数
（1：1） （逆反应） 稳定常数用途：判断一个络合物的稳定性
➢ 发生的反应：
➢5种组合的判据 ：
[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
17g/mol
30g/mol
61g/mol
28g/mol
50g/mol
写出碱度计算的正确表达式
[3]酸碱指示剂
酸碱指示剂的作用原理 ：
，解离平衡常数表达式
讨论 酸碱指示剂的选择 ：
可用滴定突跃范围来选择指示剂 酸碱指示剂的分类 ：
[4]碱度的测定
天然水中碱度的种类 ：
➢可构成5种组合形式（假设水中 和
不
共存 ）：
➢ 碱度和pH的关系：
连续滴定法测水中碱度
➢ 测定步骤
➢ 概念：酚酞碱度、甲基橙碱度、总碱度
水分析化学
知识点
第一章 绪论
❖ 水分析化学的地位及作用
❖ 水分析化学分析方法的分类
❖ 水质指标与水质标准
❖ 取水样、保存、预处理
❖ 分析方法的评价体系
❖ 标准溶液
[2] 水分析化学分析方法的分类
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
[2]可见光与紫外光
分子的能级具有量子化特征，是非连续的，只 能吸收n个能级之差的能量。光的能量取决于 波长。 Δ
当分子吸收适宜的光子以后，产生电子能级的 跃迁而形成的光谱称为电子光谱。位于可见光 区（400～800nm）和紫外光区（200～400nm）
[3]吸收光谱的定量方法
溶液对光的选择性吸收，使透射光It发生变化 溶液对单色光的吸收符合朗伯比尔定律：
[8] 化学需氧量(COD)
化学需氧量(COD)：在一定条件下水中能被重铬酸钾氧
化的水中有机物的量，用mgO2/L表示 测定方法及相应反应
计算公式：
注意 ：
➢
催化剂
➢ 消除 ➢ 虽然
的干扰，加HgSO4络合掩蔽 ，实际中 氧化性>
氧化性
➢ 空白实验
为什
么
[9]甲醇的测定：重铬酸钾法
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，反应完成后，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。
最大吸收波入λmax：特征吸收曲线上最大吸收 峰所对应的波长，在这个λmax下，物质吸收灵 敏度最高，通常选作工作波长。
末端吸收：出现在短波区，紫外区末端吸收增 强，未成峰形。
生产基团：能产生吸收峰的原子或原子团。 助色基团：本身不能产生吸收，对周围的生色
➢ 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
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
➢ 仪器分析
[3]水质指标与水质标准
水质指标 ➢ 物理指标：不涉及化学反应，参数测定后水 样不发生变化 ➢ 化学指标 ➢ 微生物学指标
水质标准：按不同用水目的制定的污染物的量 阈值。除余氯为下界，其他指标均为上界限值， 不可超越
例题与习题：
例1：当P>0，M=0时
OH-碱度(mol/L)= ？
OH-碱度(mmol/L)= ？
OH-碱度
=?
例2：已知某酸
,求其共轭碱的PKb
第三章 络合滴定法
知识点：
❖ 络合反应及特征 ❖ 氨羧络合剂 ❖ EDTA络合物的特征 ❖ EDTA的络合平衡
❖ 金属指示剂 ❖ 提高络合滴定的选
EDTA的酸效应 条件稳定常数
[5]金属指示剂
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
金属指示剂(有机络合剂)
金属指示剂的作用原理
解决办法：加掩蔽剂
种类
封闭现象：加入过量的EDTA也不能将MIn中的In置换 出来 的现象
僵化现象：由于生成的显色络合物为胶体或沉淀，使 终点延长或拖后的现象
（羟基自由基）
还原技术
例：去除重金属，
[4]氧化还原平衡
能斯特(Nerst)方程 ：标准电极电位 ；25℃，当
或有气体参加反应，其分压P=101.325kPa时的电 极电位值。
用途：① 判断氧化或还原剂的强弱 ②判断反应方向
条件电极电位(反应条件改变或不可逆) 例：曝气法除铁
曝气法除铁
（理论上不能反应）
解决办法 ：加
有机溶剂或加热
慢滴，振摇
[6]提高络合滴定的选择性
pH值来控制
例1：Ca2+、Mg2+、Fe3+共存，测Fe3+，
掩蔽技术
➢络合掩蔽 其它应用 例2：测 、 时， 、 干扰，用
➢ 沉淀掩敝 例3： 、 共存时，测 ，
➢氧化还原掩蔽 ：变更干扰离子的价态
掩蔽
其它应 用
例4：
[7]络合滴定的方式
溶解积常数
条件溶度积常数
，α为考虑pH，络合剂等外界 因素造成的副反应系数
溶解度S：解离出的离子浓度，即平衡时每升 溶液中有S（mol）化合物溶解
例1： 例2：
1:1型沉淀
[2]影响沉淀平衡的因素
同离子效应：沉淀溶解平衡时，向溶液中加入
构晶离子，溶解度减小
例子
盐效应：加入易溶强电解质使沉淀溶解度增大
知识点
❖ 氧化还原反应的特点 ❖ 氧化还原指示剂
❖ 提高氧化还原速度的措 ❖ 高锰酸盐指数
施
❖ 化学需氧量(COD)
❖ 氧化还原反应在水处理 ❖ 甲醇的测定：重铬酸
工程中的应用
钾法
❖ 氧化还原平衡
❖ 碘量法
❖ 氧化还原反应完全程度 ❖ 溴酸钾法
[1]氧化还原反应的特点
➢ 有电子得失(转移)，价态发生变化且数目不固定 例：
A=εCL
摩尔吸收系数ε的物理意义：当光所通过的距 离为1cm，被测溶液量浓度为1mol/L时，所相 应的吸光度值A为ε，单位L/mol.cm
ε的大小反映了物质对光的敏感强度，ε值愈 大说明物质对光的吸收程度越好，敏感度强， 用吸收光谱法测定该系光物质的灵敏度越大。
[4]吸收光谱的基本术语
特征吸收曲线：以A对λ做图，得到有峰谷的 平滑吸收光谱曲线叫做特征吸收曲线，可作为 定性的依据。
直接滴定法
➢ 要求：络合反应快，生成络合物稳定
➢ 应用
返络合滴定
➢铝盐混凝剂中 含量分析 ,(
)
，络合滴定在水质工程学中的应用
➢ Ba2+测定，无合适指示剂
第四章 沉淀滴定法
知识点 ❖ 沉淀平衡 ❖ 影响沉淀平衡的因素 ❖ 分步沉淀 ❖ 莫尔法测定水中
[1]沉淀平衡
活度积常数
，
离子活度系数
例题与习题：
1．测水样某一指标的步骤： 2．如何设计加标回收率实验？ 3．如何设计精密度实验？
第二章酸碱滴定法
知识点
❖ 酸碱平衡 ❖ 酸碱滴定曲线 ❖ 酸碱指示剂 ❖ 碱度的测定 ❖ 碱度计算
[1]酸碱平衡
酸、碱 、共轭酸碱对、酸碱反应 酸度和碱度 酸碱强度 酸碱平衡中的组分浓度 共轭酸碱对HB/B-的Ka和Kb关系 拉平效应和区分效应
择性
❖ 络合滴定的方式
[1]络合反应及特征
前提： ①中心离子(金属离子)，一定能提供空 的轨道 ②配体：提供孤对电子的化合物 配位键 配位原子 配位数
2]氨羧络合剂
特征：同时存在氨基和羧基
最常见：EDTA 乙二胺四乙酸(盐)，一般定义 EDTA用Y表示
EDTA呈现六元酸的特点 ，七种型体存在量的 相对多少取决于溶液的pH值 。
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
测定方法及相应反应
计算公式：
高锰酸盐指数(mgO2/L)= 注意：①消除 的干扰，加Ag2SO4沉淀掩蔽
②加快反应速度措施： a)增加反应物浓 度 ——KMnO4 过 量 b)T↑——100℃ 反 应 ， 80℃滴定 c)滴定时加催化剂Mn2+
电对： ➢ 复杂反应，由基元反应组成，分步进行
基元反应：粒子一次碰撞而反应
➢ 反应条件苛刻 ➢ 反应速度慢，须克服反应势能(活化能)才能反应
[2]提高氧化还原速度的措施
➢ 增加反应物浓度(增加碰撞的机率)
➢ 提高反应温度(增加活化分子的数量，越能克 服反应势能)
例：
➢ 加入催化剂(参加反应，改变反应历程减小活 化能，但成分不变)，加速（化学反应）或减
第六章 吸收光谱法
知识点：基于物质对光的选择性吸收建立的 分析方法，又称吸光光度法或分光光度法
❖ 吸收光谱的产生 ❖ 可见光与紫外光 ❖ 吸收光谱的定量方法 ❖ 吸收光谱的基本术语
❖ 吸收光谱分析的步骤 ❖ 比色法与分光光度法 ❖ 721或752的使用 ❖ 分光光度法应用
[1]吸收光谱的产生
当以一定范围的光波连续照射分子或原 子时，就有一个或几个一定波长的光波 被吸收，由于光的互补性，透过的光谱 中不出现这些波长的光，称为吸收光谱。