给排水基础水分析化学(2011).ppt

水分析化学 邓子峰dengzf 35106 共10题 每题2分 全部为单选题 大纲要求水分析化学过程的质量保证水样的保存和预处理 分析结果的误差与表示 准确度 数据处理酸碱滴定酸碱平衡 酸碱滴定 指示剂 水的酸 碱度定义与计算络合滴定络合平衡 络合滴定 硬度测定沉淀滴定沉淀原理 滴定 莫尔法测定氯离子氧化还原滴定原理 滴定 高锰酸钾法 重铬酸钾法 碘量法 COD BOD TOD TOC测定吸收光谱法原理 比耳定律 分光光度计 水中浊度测定电化学分析法原理 直接电位法 电位滴定法8 原子吸收 气相色谱 水分析化学 滴定分析 仪器分析 酸碱滴定络合滴定沉淀滴定氧化还原滴定 吸收光谱法电化学分析法 准确度 误差 精密度 偏差 有效数字 质量保证 采样 水样分析流程 采样 有代表性 保存 预处理 过滤 浓缩 蒸馏 消解 分析 合适方法 质量保证 数据处理 结果表示 量浓度C mol Lmg L ppm g L ppb 分析结果 习题 3 12 准确度 误差 与精密度 偏差 1 准确度 误差绝对误差E 测量值 X 真值 相对误差RE 回收率 精密度 偏差绝对偏差d 测量值 X 平均值 例5 1 误差的种类 性质及产生原因偶然 随机 误差 随机性 无法避免与消除 但可通过增加测量次数减小 符合统计规律 正态分布 一张图系统误差 恒定重复性 单向性 可测性 加以校正 方法误差 对比实验 仪器误差 校正 试剂误差 空白实验 主观误差 操作误差 等 过失误差消除了系统误差后 精密度就是保证准确度好的充分必要条件了 分析结果的数据处理 置信度与置信区间显著性检验 是否存在系统误差t检验法 与t表比较 若t t表 则无显著性差异 有效数字 记录数字不仅表示大小 而且要反映测量的准确程度 计算数据pH 2 299 三位 H 5 02 10 3mol L 修约 四舍六入五留双 如6 275 6 28 5 325 5 32 水质物理指标 水温 臭味 色度 颜色 浊度 饮用水 总固体 电导率 滴定分析 酸碱滴定 H A HA络合滴定 Mn Y4 MYn 4沉淀滴定 Ag Cl AgCl氧化还原滴定 要求 反应定量 快速 有合适方法指示终点 aA bB cC dDa nA b nB c nC d nDnA a c nC或者mA MA a c mC MC或者CAVA a c CCVC 计算时 基本单元的选取 酸碱反应如 2HCl Na2CO3 2NaCl H2CO3取分子作为基本单元 则1 2n HCl n Na2CO3 m M Na2CO3 取1 2Na2CO3作为基本单元 则n HCl n 1 2Na2CO3 m 1 2M Na2CO3 2 氧化还原反应 如 5C2O42 2MnO4 16H 2Mn2 10CO2 8H2O取分子 1 5n C2O42 1 2n MnO4 取1 5MnO4 和1 2C2O42 作基本单元n 1 2C2O42 n 1 5MnO4 酸碱平衡 酸 碱定义 酸碱电离理论 H OH 质子理论 给出质子H 得到质子H HAH A 酸共轭碱NH3 H2ONH4 OH 碱共轭酸 水的电离平衡H2OH OH 25oC水的离子积常数KW H OH 1 10 14pKW 14共轭酸碱对 HAc Ac HF F NH4 NH3 H2CO3 HCO3 HCO3 CO32 等 KaKb KW 10 14如HAc H Ac KaAc H2O HAc OH Kb 酸碱反应本质 质子在两个共轭酸碱对之间转移 如 HAc NH3 Ac NH4 H2O H2O H3O OH pH计算 质子条件式 得 失质子的物质量等衡1 选择零水准 溶液中参与质子转移的物质 2 以此为参照 分别列出得到质子后的产物和失去质子后的产物 3 列出等衡关系 如 HAc H2O HAc H Ac OH Na2CO3溶液 零水准H2O CO32 H HCO3 2 H2CO3 OH pH计算 三个最简公式 1 一元弱酸及弱碱 多元弱酸 碱 2 两性物质 3 缓冲溶液 4 强酸 强碱 H Ca OH Cb 滴定突跃 19 98 20 02ml 0 1 误差 强碱滴强酸 例5 12 指示剂选择 变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内 常用指示剂 三种 1 甲基橙 3 1红 4 4黄3 5 2 甲基红 4 4红 6 2黄5 2 3 酚酞 8 0无 9 8红9 1 HIn H In 理论变色范围 pH pKHIn 1 强碱滴弱酸 NaOH滴HAc 例5 13 滴定条件 KaC 10 8或KbC 10 8 多元酸碱滴定 能否滴定 KaC 10 10 及能否分级滴定 如H3PO4 pKa1 2 12 pKa2 7 2 pKa3 12 36H3PO4 NaOH NaH2PO4 H2O 1 NaH2PO4 NaOH Na2HPO4 H2O 2 Na2HPO4 NaOH Na3PO4 H2O 3 反应 1 能否被滴定且反应 2 不干扰 Ka1C 7 5 10 4 10 10可以滴定相邻两级解离常数之比是否 104即 2 反应 2 能否被滴定且反应 3 不干扰 Ka2C 6 3 10 9 10 10可以滴定由于反应 3 不干扰3 反应 3 能否被滴定 Ka3C 4 4 10 14 10 10不能被滴定 但并不是不能反应 例5 15HCl滴定Na2CO3H2CO3 pKa1 6 38 pKa2 10 25CO32 pKb1 14 pKa2 3 75pKb2 14 pKa1 7 22Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl 1 NaHCO3 HCl H2CO3 NaCl 2 1 能否被滴定 p Kb1C 5 75 10 2 会否干扰 pK 4开始前 第一化学计量点 NaHCO3 两性物质 指示剂 酚酞反应 2 能否被滴定 p Kb2C 9 22 10第二化学计量点 H2CO3 二元酸 当一元酸处理 溶液中饱和浓度0 04mol L指示剂 甲基橙 碱度测定 OH CO32 HCO3 其中OH 与HCO3 不能共存 双指示剂法连续滴定 1 酚酞 红色褪去 V1 OH H2O CO32 HCO3 V2 2 甲基橙 黄变橙 V2 HCO3 H2CO3 V2 五种存在形式 OH V1 0 V2 0 pH 10 CO32 V1 V2 pH 9 5 由2V算出总碱度 HCO3 V1 0 V2 0 pHV2 pH 10由 V1 V2 算总碱度 V1 V2 算OH 2V2算CO32 CO32 HCO3 V1 V2 pH8 3 9 5 由 V1 V2 算总碱度 2V1算CO32 V2 V1 算HCO3 表示方法 mmol L或mg L 例5 18习题13 24 小结 酸碱反应本质 质子传递pH值计算 三个公式滴定突跃 指示剂选择 理论值 滴定条件 双指示剂法测定碱度 络合滴定 络合平衡M Y MY稳定常数 1 EDTA H4Y 六元酸H6Y2 Y 总 Y H6Y2 H5Y H4Y H3Y H2Y2 HY3 Y4 2 酸效应系数 条件稳定常数 酸效应金属离子副反应 络合滴定条件 例5 7lgCK MY 6即 lgK MY 8最小pH计算 例5 25滴定曲线 pM lg M V EDTA 1 滴定前2 开始 化学计量点前3 化学计量点4 计量点之后例5 26 0 01000mol LEDTA滴定20mlCa2 滴定突跃 pCa 5 3 7 69 计量点6 49 影响突跃主要因素 K MY和CM 即要求lgCK MY 6 计量点pMsp计算通式 CM CY全部反应CMY 1 2CMM Y MYCC1 2CM 金属指示剂In 开始 M 少量 In A色 MIn B色 滴定 M Y MYY MIn MY In A色 要求 KMIn KMY 变色 B色 A色 硬度及测定 硬度 Ca Mg Fe Al Mn等金属离子含量 暂时硬度与永久硬度单位 mmol L mg L Ca Mg CaCO3 CaO 德国度 10mgCaO L 法国度 10mgCaCO3 L 测定 pH10 NH3 NH4Cl 铬黑T天然水中硬度与碱度的关系 1 只有碳酸盐硬度 2 碱度 硬度 永久硬度 3 碱度 硬度 无永久硬度 而有负硬度 其他可溶性碱 习题 25 39 小结 酸效应 条件稳定常数滴定条件指示剂硬度测定硬度与碱度关系 沉淀滴定 指示剂K2CrO4用量 理论用量 习题 39 44 氧化还原滴定 氧化还原反应与电极电位电极反应 Ox ne Red电极电位 Nerst方程 影响因素 温度 离子强度 pH 络合 沉淀等反应 例5 33 2Cu2 4I 2CuI I2Cu2 e Cu 标准电极电位 0 158VI2 2e 2I 标准电极电位 0 535V应为I2氧化Cu 实际Cu2 氧化I 原因 Cu I CuI沉淀Ksp Cu I 1 1 10 12 氧化还原反应进行程度 反应速度及影响因素 浓度 温度 催化剂 例5 34标定KMnO4的反应 5C2O42 2MnO4 16H 2Mn2 10CO2 8H2O温度 75 85 滴定速度 先慢后快 Mn2 的催化 自催化 诱导反应 在HCl介质中滴定Fe2 较大正误差 诱导反应 5Fe2 MnO4 8H Mn2 5Fe2 4H2O受诱反应 2MnO4 10Cl 16H 2Mn2 5Cl2 8H2O 滴定曲线 V1 计量点之前 被测物电对 计算2 计量点之后 滴定剂电对 计算3 计量点 1 2 例5 12Ce4 e Ce3 10 1 44VFe3 e Fe2 20 0 68V滴定反应 Ce4 Fe2 Fe3 Ce3 Fe2 反应掉99 9 化学计量点Ce4 过量0 1 滴定突跃 0 86 1 26V 高锰酸钾法 标定 Na2C2O4自身指示剂CODMn测定1 酸性高锰酸钾法反应 4MnO4 V1 过量 5C 12H 4Mn2 5CO2 6H2O返滴定 5C2O42 V2 2MnO4 V1 16H 2Mn2 10CO2 8H2OO2 4H 4e 2H2O1 4O2 1 5MnO4 Cl 300mg L 干扰 偏高 诱导反应 加入AgSO4 或稀释或改用碱性法2 碱性高锰酸钾法 碱性条件下 氧化能力较弱 0 588V Cl 含量高也不干扰 1 395V 重铬酸钾法 Cr2O72 14H 6e 2Cr3 7H2O 0 1 33V基准试剂 直接配制标准溶液反应快速外加指示剂 二苯胺磺酸钠 试亚铁灵等 CODCr测定 酸性 H2SO4 催化剂 AgSO4 指示剂 试亚铁灵橙黄变棕红色 Cl 干扰 加HgSO4反应 2Cr2O72 3C 16H 4Cr3 3CO2 7H2O返滴定 6Fe2 Cr2O72 剩余 14H 6Fe3 2Cr3 7H2O1 4O2 1 6Cr2O72 Fe2 碘量法 直接碘量法 I2的氧化性 I2 2e 2I 0 0 536V测定还原性物质 中性或弱酸性条件滴定间接碘量法 2I 2e I2I2 2S2O32 S4O62 2I 测定氧化性物质 淀粉为指示剂 近终点加入 注意 pH控制 I2的挥发和I 氧化 DO测定碱性KI Mn2 2OH Mn OH 2 白色 氧固定 Mn OH 2 1 2O2 MnO OH 2 棕色 酸化氧化 MnO OH 2 2I 4H Mn2 I2 3H2O滴定 I2 2S2O32 S4O62 2I 1 2O2 MnO OH 2 I2 2S2O32 O2 4S2O32 叠氮化钠 NaN3 修正法 BOD5测定 20 1 培养5天 pH6 5 8 5 微生物 营养物质 FeCl3 MgSO4 CaCl2等 稀释比 7mgO2 L 叠氮化钠 NaN3 修正法测定DO培养5d后 DO剩余0 5 1 0mgO2 L 损失量 2mgO2 L 习题 45 59 小结 电极电位反应速度 条件 例5 11 淀粉指示剂化学计量点电位高锰酸钾法 重铬酸钾法 碘量法 COD 溶解氧测定计算 滴定小结 指示剂 酸碱 甲基橙 甲基红 酚酞 理论变色范围 pH pKHIn 1 络合 铬黑T 水硬度 氧化还原 淀粉 COD试亚铁灵 沉淀 莫尔法 K2CrO4 佛尔哈德法 铁铵钒NH4Fe SO4 2 滴定条件 酸碱KaC 10 8或KbC 10 8 分步滴定 络合 lgCK MY 6即 lgK MY 8氧化还原 0 35V 吸收光谱法 吸收光谱 物质特性决定 分子吸收 吸收定律 比耳定律 A bCI0It偏离原因物理因素 光的非单色性 复合光 化学因素 如 Cr2O72 橙色 H2O 2H 2CrO42 黄色 有色溶液 显色反应 灵敏度高 选择性好 稳定 对比度大 60nm 显色条件显色剂用量 酸度 显色时间 温度等测定条件 测定波长 参比溶液 读数范围 A0 7 0 2 比色 目视比色 光电比色分光光度法 定量方法 标准工作曲线 习题 60 71 电位分析法 直接电位法 能斯特方程 pH测定 指示电极 玻璃电极 参比电极 饱和甘汞 pH计 仪器标定 标准pH缓冲溶液 玻璃电极使用前需浸泡24h以上 离子浓度测定 离子选择性电极 ISE 如氟离子测定 测定方法标准曲线法 加入TISAB标准加入法 电位滴定法 确定终点方法 1 E V曲线法2 一阶微商法 E V V曲线 3 二阶微商法 2E V2 V曲线 习题 72 81 原子吸收分光光度法 测定金属离子光源 空心阴极灯 HCL 构造 阳极为钨棒 阴极内衬有待测元素的金属或合金 两个电极密封于带有石英窗的玻璃管中 管内充有惰性气体氖气或氨气 要求 1 发射线的中心频率与吸收线的中心频率一致2 发射线的半宽度远小于吸收线的半宽度 原子吸收 主要测定重金属 锐线光源 空心阴极灯 原子吸收分光光度计示意图 吸光度和浓度的关系符合比耳定律 A kC 气相色谱法 固定相 流动相 组分在固定相和流动相间发生的吸附 脱附 或溶解 挥发的过程叫做分配过程 在一定温度下 组分在两相间分配达到平衡时的浓度 单位 g mL 比 称为分配系数 用K表示 分配系数K越大 出峰越慢 色谱分析法 固定相 流动相 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础 组分分离示意图 载气检测器记录仪 气相色谱分析流程 GC主要利用物质的沸点 极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离 在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱 而在固定相中分配浓度大的组分后流出 总分离效能指标 R 1两峰重叠 R 1 分离程度可达98 R 1 25 两峰基本上被分离 只有0 6 重叠在一起 R 1 5 分离程度可达99 7 因此 R 1 5 作为相邻两峰已完全分开的标志 瓦里安 Varian CP3800 10年试题 在欲测定苯酚的水样中加入适量CuSO4的目的是为了A控制溶液pHB防止苯酚挥发C减缓生物作用D减缓化学作用2 从精密度好就能断定分析结果可靠的前提是 A平均偏差小B标准偏差小C偶然误差小D系统误差小3 已知下列各物质的Kb Ac 5 9 10 10 NH2NH2 3 0 10 8 NH3 1 8 10 5 S2 Kb11 41 Kb27 7 10 8 其共轭酸最弱的是 A B C D 4 某水样为NaOH和NaCO3的混合溶液 先以酚酞为指示剂 用HCl滴定 耗用体积为V1 继续以甲基橙为指示剂 又耗去HCl体积为V2 则V1与V2的关系为 AV1 V2BV1 V2CV1 2V2D2V1 V2 用EDTA滴定法测定水样的总硬度时 选用的指示剂为 A 酚酞 B 甲基橙 C 铬黑T D 钙指示剂6 下列方法中最适合于用来测定海水中Cl 的分析方法是 A AgNO3沉淀 电位滴定法B KMnO4氧化还原滴定法C EDTA络合滴定法D 目视比色法7 碘量法的误差主要来源是 A指示剂变色不明显B滴定所需酸度很难调节CI2的易挥发性和I 的易氧化性D碘的原子量太大8 某地区地表水 颜色发黄 氯化物超标 欲了解其中是否被有机物污染 最合适的分析方法是 A酸性KMnO4法测CODB碱性KMnO4法测CODCK2Cr2O7法测CODD碘量法测DO 9 吸光光度法中 测定一个符合Beer定律的KMnO4溶液 当溶液浓度为c0时 用纯水作参比测得其透光率为T0 那末 当溶液浓度为c0 2时 其透光率为 ABT02CT0 2D2T010 F 选择电极测量F 时 需要在溶液中加入TISAB TISAB中无需具备的是 A控制离子强度的惰性电解质B控制溶液pH值的缓冲物质C掩蔽干扰物质的柠檬酸盐D能与F 产生配位反应的物质 09年试题 现欲采集四种地面水水样 分别检测项目为 水温 总氮 硬度 COD 试指出要求现场测定的水样是 A A 水温 B 硬度 C 总氮 D COD2 已知下列各物质的Kb Ac Kb 5 9 10 10 NH3Kb 1 8 10 5 S2 Kb1 1 41 NH2NH2Kb1 3 0 10 8 试判断出其共轭酸最弱者为 07年 酸碱质子理论 A A S2 B Ac C NH2NH2 D NH3若用CNaOH 0 1000mol L标准溶液滴定 Ka 10 3 Ka 10 5 Ka 10 7 Ka 10 9的四种弱酸得到四条滴定曲线 其中没有滴定突跃的为 酸碱滴定 A A B C D 利用络合滴定法测定Mg2 时 要控制pH 10 试判断滴定Mg2 时所允许pH 10的依据是 07年 络合滴定 B A lgK 稳 6 B lgK 稳 lgK稳 lg H C K 稳 K稳 H D lg H lgK稳 8 应用莫尔法测定水中Cl 时 以K2CrO4为指示剂 用AgNO3标准溶液滴定为计量点时 稍过量的Ag 与CrO42 生成Ag2CrO4沉淀 Ag2CrO4的颜色为 沉淀滴定 B A 紫红色 B 砖红色 C 蓝色 D 白色6 室温下 高锰酸钾KMnO4与草酸H2C2O4反应速度缓慢 在加热条件下 反应速度加快 通常加热温度要控制在 氧化还原滴定 B A 90 C B 75 85 C C 60 C D 110 C7 要求滴定误差在0 1 的条件下 对n1 n2 1的氧化还原反应 用于滴定分析时 要求两电对的条件电极电位之差应为 氧化还原滴定 C A 10 20 0 2V B 10 20 0 25V C 10 20 0 4V D 10 20 0 6V 8 最常用的郎伯 比耳定律的数学表达式为 分光光度法 A A A CL B A KC C A KL D A I0 I9 原子吸收光谱法中 待测元素的原子从基态到第一激发态时吸收的谱线是 原子吸收 B A 共振发射线 B 共振吸收线 C 共振发射线和共振吸收线 D 一般谱线10 采用滴定剂的电位分析法 滴定终点的确定是用 电位滴定法 C A 酸碱指示剂 B 氧化还原指示剂 C 电极电位突跃 D Ag AgCl电极 08年试题 甲 乙 丙三人同时分析某矿物中硫含量 每次均取样3 5g 分析结果报告为 甲0 041 0 042 乙0 0419 0 0421 丙0 04199 0 04208 试指出合理的报告为 质量保证 有效数字 A A 甲 B 乙 C 甲乙 D 乙丙用下列四种不同浓度的NaOH标准溶液 CNaOH 0 5000mol L CNaOH 0 1000mol L CNaOH 0 0500mol L CNaOH 0 01000mol L滴定相应浓度的HCl标准溶液20 00mL 得到四条滴定曲线 其中滴定突跃最短者为 酸碱滴定 滴定突跃 D A B C D 下列物质中 从质子理论看 属于酸的物质是 NH4 Ac CN F 酸碱质子理论 B A B C D 测定自来水中的Ca2 Mg2 时 常用的指示剂是 络合滴定 络合指示剂 B A 磺基水杨酸 B 铬黑T C 酸性铬蓝K D 二甲酚橙 莫尔法测定水中Cl 时要求试样溶液呈中性或弱碱性 若在酸性条件下发生下列反应 2CrO42 2H Cr2O72 2H2O 若在碱性条件下 2Ag 2OH 2AgOH Ag2O H2O在这两种情况下 用AgNO3标准溶液滴定Cl 时 测定结果会 沉淀滴定误差 多用偏高 A A 测定结果偏高 B 测定结果偏低 C 测定结果正常 D 测定结果不高6 测定水样BOD5时 用NaS2O3标准溶液滴定当日和五日后的溶解氧 当滴定到锥形瓶中溶液呈淡黄色时加入的指示剂为 氧化还原滴定 指示剂 C A 试亚铁灵 B 二苯胺 C 淀粉溶液 D 甲基蓝7 分光光度法中选择测定波长 的重要依据是 分光光度法 B A 标准曲线 B 吸收曲线或吸收光谱 C 吸光度A与显色剂浓度的关系曲线 D 吸光度A与pH值关系曲线 8 用KMnO4滴定草酸H2C2O4 开始时 即使加热反应速度仍较小 当加入几滴高锰酸钾溶液待红色消失后 该反应速度大大提高 试分析出KMnO4与H2C2O4反应加快的催化剂为 氧化还原滴定 C A C2O42 B MnO42 C Mn2 D Mn6 9 用气相色谱仪分析含有四种物质 邻氯苯酚 苯酚 间甲酚 对氯苯酚的混合工业污水试样 已知它们在色谱柱中的分配系数K K K K 试分析最先在记录仪上出现的是 气相色谱 A A B C D 10 标准氢电极是目前最准确的参比电极 但由于种种原因 很少使用 那么电位分析中最常用的参比电极是 电位法 A A 饱和甘汞电极 B 金属基电极 C 膜电极 D 离子选择电极 07年试题 如果要求分析结果达到0 1 的准确度 常用滴定管的滴定误差为0 01ml 试判断滴定时消耗标准溶液的体积至少为 质量保证 相对误差 B A 2ml B 10ml C 8ml D 5ml下列情况属于系统误差的是 质量保证 误差 A A 砝码未经校正 B 试样未混合均匀 C 滴定液从滴定管损失半滴 D 滴定操作者偶然从锥形瓶溅失少许试液已知下列各物质的Kb Ac Kb 5 9 10 10 NH2NH2Kb1 3 0 10 8 NH3Kb 1 8 10 5 S2 Kb1 1 41 试判断出其共轭酸最强者为 酸碱质子理论 A A Ac B NH2NH2 C S2 D NH3用下列四种不同浓度的HCl标准溶液 CHCl 1 000mol L CHCl 0 5000mol L CHCl 0 1000mol L CHCl 0 01000mol L滴定相应浓度的NaOH标准溶液 得到四条滴定曲线 其中滴定突跃最长 可供选择的指示剂最多的是 酸碱滴定 滴定突跃 指示剂选择A A B C D K2Cr2O7是一种强氧化剂 在酸性溶液中 K2Cr2O7与还原性物质作用后 Cr2O7 中的铬离子被还原为 氧化还原 概念价态降低 C A CrO42 B Cr6 C Cr3 D Cr2O7 不起变化6 络合滴定中 找出滴定各种金属离子时所允许的最小pH值的依据是 络合滴定 滴定条件 B A lgK 稳 6 B lg H lgK稳 8 C K 稳 H D lgK 稳 lgK稳 lg H7 分光光度法中选择测定波长 的重要依据是 分光光度法 A A 吸收曲线 B 标准曲线 C 吸光度与显色剂浓度的曲线 D 吸光度与pH值关系曲线 8 原子吸收分光光度计的光源为 原子吸收 B A 钨丝灯 B 空心阴极灯 C 氢灯 D 辉光灯9 利用气相色谱仪测定污水中的酚类化合物 在记录仪上依次出现的是 邻氯苯酚 苯酚 间甲酚 对氯苯酚 试判断酚类化合物在色谱柱中分配系数最大者为 气相色谱 A A 对氯苯酚 B 苯酚 C 邻氯苯酚 D 间甲酚10 化学需氧量是水中有机污染物的综合指标之一 在测定COD时 氧化水样中有机污染物所用的强氧化剂为 氧化还原COD测定 D A KMnO4 B Ce S