1、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)
2、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
3、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： = =49.87 di=Xi-Xn1ixX= = =0.684d1ii 1037.01.7.3.697.316.0 (%)= 100= 100=1.37%X87.49Sr= =1n2di=937.01.07.3.17.063.7.03.167.013.22222222 CV(%)= 100= =1.73%XSr87.49302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
4、Ka，并写出它们的共轭酸（或碱）的化学式。（1） HCN NH4+ H2C2O44.931010 （Ka） 5.61010 （Ka） 5.9102 （Ka 1）6.4105 （Ka 2）（2） NH2OH CH3NH2 AC9.1109 （Kb） 4.2104 （Kb ） 5.901010 （Kb）解：（1）酸性强弱：H 2C2O4 NH4+ HCN HCN： 共轭碱为 CN510.93.KawbNH4+ ： 共轭碱为 NH3 510479.6.5H2C2O4： 共轭碱为 HC2O4105421 6.ab共轭碱为 C2O421321419.09.Kw（2）碱性强度：CH 3NH2 NH2OH
5、ACNH2OH： 共轭酸为14138.0.ba 2HNCH3NH2 ： 共轭酸为6910.Kw 3CAC ： 共轭酸为 HAc5104.5ba2.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=4.309.70 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
6、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：由题意知该指示剂 pK=5.5KHIn=105.5 =3.21064.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(HCO 3 )碱度、碳酸盐(CO 32 )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
7、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=20.00mLPM水中有 CO32 和 HCO3 碱度，CO 32 =2P，HCO 3 =M-PCO32 碱度（CO 32 ，mg/L）= =780.0mg/L10PCHCO3 碱度（HCO 3 ，mg/L）= =427.0mg/L6-M6.一水样中可能含有 CO32 、OH 、HCO 3 ，或者是混合水样。用 20.00mL0
8、.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=20.00mLP 包括 OH 和 CO32 碱度1弱酸 共轭酸或弱酸 共轭碱组成的缓冲溶液能控制的 pH 范围为 1pK水样含有 OH 和 CO32 的量相同OH = CO32
9、 = P1M= CO32 = P=10.00mL（2）P=20.00mLP 为 碱度-23CO1=P=20.00mL-水样含有 CO32 和 HCO3 的量相同=HCO3 =P=20.00mL-1还需滴入 M= +HCO3 =40.00mL-2CO（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
10、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）（ HY2.用 EDTA 标准溶液滴定水样中的 Ca2+、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 lgKMgY=8.69 lgKZnY=16.50滴定 Ca2+时，lg Y(H)=10.698=2.69 查表，得 pH=7.57.6滴定 Mg2+时，lg Y(H)=8.698=0.69查表，得 pH
11、=9.69.7滴定 Zn2+时，lg Y(H)=16.508=8.50查表，得 pH=4.04.1滴定 Ca2+、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。利用 lgY(H)=lgK 稳 8 公式，可以找到滴定各种金属离子（M n+）时所允许的最小 pH 值。总）（ 稳稳 Mn4HY3.计算 pH=10 时，以 10.0mmol/L EDTA
12、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， 24.85.069.8lglKlg)(MY HY LmolCgYgYsp /13.12.2M648,sp2 7.5l2spsp4.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。
13、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/50.21.0总硬度（CaCO 3 mg/L）= g/25.16.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
14、 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+、Mg 2+的含量（以 mg/L 表示）？解：总硬度（mmol/L） = Lmol/42.10.Ca2+(mg/L)= g7058.3Mg2+ （mg/L）= g/86.31.2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：K sp,AgCl=1.81010 , Ksp,AgI=8.31017水）总 硬 度
15、 （ VCLmolEDTA/AgClspgI,spKAgICl ，是 同 类 型 沉 淀 ， 而 且与 先 沉 淀I当 Cl 开始沉淀时， ，ClgAgsplKIAgCspIgIsp， ，6170AgIspCl .23.8KIl ，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： Lmg/89.21010453.6.210.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
16、物，组成电对的有关物质浓度（活度）为 1.0 moldm-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 在酸性溶液中滴定无色或浅色的还原性物质时，计量点4MnO之前，滴入的 全部被还原为无色的 Mn2+，整个溶液仍保持无色
17、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 （210 6 mol/L 的 ） ，4nO4MnO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。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。本身具有氧化还原性质的有机化合物。在氧化还原滴定
18、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 H2SO4 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 2C2O4=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）?解： L/O mg72.110108.52.0
19、.V8CCL/ g21212 ）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（1/6K 2Cr2O7=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
20、 是多少（mg O 2/L）?解： L/O mg0.40.21081.VCL/gCD0）（ ）（）（ 水V0空白试验消耗（NH 4） 2Fe（SO 4） 2 标准溶液的量（ mL） ；V1滴定水样时消耗（NH 4） 2Fe（SO 4） 2 标准溶液的量（mL ） ；C硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（ NH4） 2Fe（SO 4）2，mol/L） ；8氧的摩尔质量（1/2 O，g/mol） ；V 水 水样的量（mL） 。应该指出，在滴定过程中，所用 K2Cr2O7 标准溶液的浓度是1/6K2Cr2O7 mol/L。V1开始加入 KMnO4 标准溶液的量（ mL） ；V1最后滴定消耗 KMnO4 标准溶
21、液的量（mL） ；V2加入 Na2C2O4 标准溶液的量（mL） ；C1KMnO4 标准溶液浓度（1/5KMnO 4，mol/L） ；C2Na2C2O4 标准溶液浓度（1/2Na 2C2O4，mol/L） ；8氧的摩尔质量（1/2 O，g/mol） ；V 水 水样的量（mL） 。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。
