给排水专业综合实验指导书.doc

王 培 风 刘振华 编20072目 录第 一 篇 给水排水化学基础实验1、实验目的12、实验的程序与要求13、实验室规则14、实验室安全守则25、实验室意外事故的处理2实验一 溶液的配制3实验二 化学反应速率和化学平衡4实验三 电解质在水溶液中的离子平衡6实验四 氧化还原和电化学8实验五 配位化合物10实验六 测定醋酸的解离常数11实验七 铁的化合物的制备、性质及其离子的鉴定12实验八 几种阴离子的分离13第 二 篇 水处理工程实验6、总论 15实验一 自由沉淀实验 17实验二 絮凝沉降实验 19实验三 过滤及反冲洗实验 23实验四 曝气充氧实验 26实验五 生物滤池实验 30实验六 污泥比阻的测定 32实验七 加压溶气气浮实验 34实验八 活性炭吸附实验 36实验九 污泥沉降吸附性能的测定 40实验十 离子交换软化实验 43 1、实验目的给水排水化学基础是一门实验科学的基础课程。实验是给水排水化学基础课程不可缺少的一个重要组成部分，是培养学生独立操作、观察记录、分析归纳、撰写报告等多方面能力的重要环节。它的主要目的是：1.使课堂中讲授的重要理论和概念得到验证、巩固、充实、提高，并适当扩大知识面。给水排水化学基础实验不仅能使理论知识形象化，并且能说明这些理论和规律在应用时的条件、范围和方法，较全面地反映化学现象的复杂性和多样性。2.培养学生正确地掌握一定的实验操作技能。只有正确的操作，才能得出准确的数据和结果，而后者又是正确结论的重要依据。因此，化学实验中基本操作的训练具有极具重要的意义。3.培养学生独立思考和独立工作能力。学生需要学会联系课堂讲授的知识，仔细地观察和分析实验现象。认真地处理数据并概括现象，从中得出结论。4.培养学生的科学工作态度和习惯。科学工作态度是指实事求是的作风，忠实于所观察到的客观现象。如早发现实验现象与理论不符时。应检查操作是否正确或所应用的理论是否合适等。科学工作习惯是指设计科学、安排合理、操作正确、观察细致、分析准确及推断合乎逻辑等，过些都是做好实验的必要条件。2、实验的程序与要求1.预习 充分预习实验教材是保证做好实验的一个重要环节。预习应按每个实验中的要求进行，应当搞清楚实验的目的、内容、有关原理、操作方法及注意事项等，并初步估计每一反应的预期结累，根据不同的实验及指导教师的要求做好预习报告（若有需要，某些实验内容可到实验室并在教师的指导下进行预习）。对于每个实验中的“实验前准备的思考题”，预习时应认真思考。2.提问和检查实验 开始前由指导教师进行集体或个别提问和检查一方面了解学生的预习情况，另一方面可以具体指导学生的学习方法。查问的内容主要是实验的目的、内容、原理、操作和注意事项等。若发现个别学生淮备不够，教师可以停止他进行本次实验，在指定日期另行补做。3.进行实验 学生应遵守实验室规则，接受教师指导，按照实验指导书上所指导的方法、步骤、要求及药品的用量进行实验。细心观察现象，如实记录于实验报告中。同时，应深入思考、分析产生现象的原因。若有疑问，可相互讨论或问教师。4.做实验报告 实验完毕后，应在指定时间内做好实验报告，由课代表收齐交给指导教师。学生可以根据每个实验的不同要求，填写实验报告。实验报告要记载清楚、结论明确、文字简练、书写整洁。不合格者，教师可退回学生重做。教师在接受报告时，可以提出实验中的问题，对学生进行再次查问。3、实验室规则1.实验前要清点仪器，如果发现有破损或缺少，应立即报告教师，按规定手续到实验预备室补领。实验时仪器若有损坏，亦应按规定手续到实验预备室换取新仪器。未经教师同意，不得拿用别的位置上的仪器。2.实验时应保挣安静，思想集中，认真操作，仔细观察现象，如实记录结果，积极思考问题。3.实验时应保持实验室和桌面清洁整齐。废纸屑、废液等应投人废液钵中，严禁投人或倒人水槽内，以防水槽和下水管道堵塞或腐蚀。4.实验时要爱护财物，小心地使用仪器和实验设备，注意节约水、电、药品。使用精密仪器时应严格按照操作规范进行，要谨慎细致。如果发现仪器有故障，应立即停止使用，及时报告指导教师。药品应按需用量取用，自药品瓶中取出的药品，不应倒回原瓶中，以兔带人杂质；取用药品后，应立即盖上瓶塞，以免搞错瓶塞，沾污药品。并随即将药品瓶放回原处。5.实验时要求按正确操作方法进行，注意安全。6.实验完毕后应将玻璃仪器洗涤洁净，放回原处。清洁并整理好桌面，打扫干净水槽和地面。最后洗净双手。7.实验结束后或离开实验室前，必须检查电插头或闸刀是否拉开，水龙头是否关闭等。实验室内的一切物品（仪器、药品和实验产物等）不得带离实验室。4、实验室安全守则化学药品中有很多是易燃、易爆炸、有腐蚀性或有毒的。所以在实验前应充分了解安全注意事项。在实验时，应在思想上十分重视安全问题，集中注意力，遵守操作规程，以避免事故的发生。1.加热试管时，不要将试管口指向自已或别人，不要俯视正在加热的液体，以兔液体溅出，受到伤害。2.嗅闻气体时。应用手轻拂气体，扇向自己后再嗅。3.使用酒精灯时，应随用随点燃，不用时盖上灯罩。不要用已点燃的酒精灯去点燃别的酒精灯，以免酒精溢出而失火。4.浓酸、浓碱具有强烈腐蚀性，切勿溅在衣服、皮肤上，尤其勿溅到眼睛上。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸慢慢倒人水中，而不能将水向浓硫酸中倒，以免迸溅。5.乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机易燃物质，安放和使用时必须远离明火，取用完毕后应立即盖紧瓶塞和瓶盖。6.能产生有刺激性或有毒气体的实验，应在通风橱内（或通风处）进行。7.有毒药品（如重铬酸钾、钡盐、铅盐、砷的化合物、汞的化合物等，特别是氰化物）不得进人口内或接触伤口。也不能将有毒药品随便倒入下水管道。8.实验室内严禁饮食和吸烟。实验完毕应洗净双手后，才可离开实验室。5、实验室意外事故的处理1.若因酒精、苯或乙醚等引起着火，应立即用湿布或砂士等扑灭。若遇电气设备着火，必须先切断电源，再用泡沫式灭火器或四氯化碳这类灭火器灭火（实验室应备有灭火设备）。2.遇有烫伤事故，可用高锰酸钾溶液或苦味酸溶液洗灼伤处，再涂上凡士林或烫伤油膏。3.若在眼睛或皮肤上溅着强酸或强碱，应立即用大量水冲洗，然后相应地用碳酸氢钠溶液或硼酸溶液冲洗（若溅在皮肤上，最后还可搽上凡士林）。4.若吸人氯、氯化氢等气体，可立即吸人少量酒精和乙醚的混合蒸气以解毒；若吸入硫化氢气体，会感到不适或头晕，应立即到室外呼吸新鲜空气。5.被玻璃割伤时，伤口内若有玻璃碎片，须先挑出，再行消毒、包扎。6.遇有触电事故，首先应切断电源，然后在必要时，进行人工呼吸。7.对伤势较重者，应立即送医院救治，任何延误都可能使治疗复杂和困难。实验一 溶液的配制一、实验目的掌握一般溶液的配制方法和基本操作。熟悉有关浓度的计算。练习量筒、移液管、容量瓶、比重计的正确使用。进一步练习台秤、分析天平的使用。二、实验仪器和药品1、仪器：台秤、分析天平、比重计、容量瓶、移液管。2、药品：固体、淀粉、固体、固体、固体、固体、固体、固体、固体、固体、固体、甲基橙、固体、试纸、氨水、固体、固体、固体、固体、固体、水、固体、水、固体、固体、固体、固体、固体、乙二胺固体、EDTA、固体、酚酞、丙酮、固体、固体三、实验内容1、用浓硫酸配制1的硫酸溶液100。计算出配制100溶液所需的浓（相对密度为1.84，质量分数为98，浓度为18）的体积。用移液管移取所需的浓，小心缓慢地加入盛有适量蒸馏水的小烧杯中，并且一边加入一边用玻璃棒不断地搅拌，使之散热，搅拌均匀后冷却至室温。把溶液小心地转移到100洁净的容量瓶中，并用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒3次，每次的洗涤水也注入到容量瓶中。用蒸馏水稀释至刻度线为止，盖上瓶塞并摇匀。用比重计测定所配溶液的相对密度。将所配溶液倒入试剂瓶中，贴上标签，注明试剂名称、浓度及配制日期。2、用固体草酸（）配制0.1草酸标准溶液250。计算出配制2500.1草酸标准溶液所需固体的质量。用差减法在分析天平上准确称取所需质量的固体，把所称取的固体放入到洁净的小烧杯中。往小烧杯中加入适量的蒸馏水并搅拌固体完全溶解。将溶液小心地转移到250洁净的容量瓶中，并用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒3次，每次的洗涤水也注入到容量瓶中。用蒸馏水稀释至刻度线为止，盖上瓶塞并摇匀。将所配溶液倒入试剂瓶中，贴上标签，注明试剂名称、浓度及配制日期。3、根据溶液配制要求分别配制下列溶液：（0.01）、淀粉溶液、（0.04）、（3）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（2）、（0.1）、（0.1）、甲基橙溶液、（0.1）、（0.1）、氨水（2）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、水、（0.1）、水、(0.1)、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、乙二胺（1）、EDTA、（0.1）、（0.1）、酚酞指示剂、（3）、溶液、（0.25）思考题稀释浓时为什么要将浓慢慢倒入水中，并不断搅拌，而不能将水倒入浓中？用容量瓶配制溶液时，水没有加到刻度以前，为什么不能将容量瓶倒置摇荡？ 实验二 化学反应速率和化学平衡一、实验目的1、了解浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。2、了解浓度和温度对化学平衡的影响。二、实验原理1、浓度对化学反应速率的影响在给定温度下，化学反应速率与各反应物浓度（以方程式中该物质的系数为指数）的乘积成正比，这一规律叫做质量守恒定律。它不仅适用于一步完成的反应基元反应，实际上很多反应都是由几个连续的分反应组成的，这时，质量守恒定律只适用于每一步分反应，不适用于总反应。例如，和的总反应为：而实际反应可能按以下几步完成的： (慢) （快） （快） （快）总的反应速率是由最慢的反应（1）决定的。只要溶液中有存在，就会与立即反应而不可能存在。只有全部作用后，反应（3）所生成的才有可能存在，并与溶液中的淀粉作用而呈蓝色，因而可借蓝色出现所需的时间来表示这一反应的反应速率的快慢。2、催化剂对反应速率的影响催化剂能显著增加反应速率是因为它改变了反应的过程，降低了反应的活化能，从而增大了活化分子百分数。若催化系统只有一个相，成为单相催化；若催化系统不止一相，则称为多相催化。例如：反应中所产生的是催化剂，该催化系统为单相催化。3、浓度对化学平衡的影响对于溶液中进行的可逆反应：，根据热力学的等温方程式rGm（T）rGm（T）2.303RTlgQ。当系统达平衡时，rGm（T）0，QK。如果外界条件发生改变，将使平衡破坏而发生移动，可根据下列情况判断反应进行的方向：若QK，则rGm0 反应正向进行若QK，则rGm0 平衡状态若QK，则rGm0 反应逆向进行在平衡系统中，浓度的改变，将导致Q的改变，而K并不改变，此时Q与K不等。如果增大反应物浓度或减少生成物的浓度，Q值将减少，所以QK平衡就向正反应方向进行，直至QK。例如铬酸盐和重铬酸盐在水溶液中存在下列平衡：加酸或加碱都会使平衡发生移动而引起颜色的变化。三、仪器和药品仪器：量筒、烧杯、试管、秒表等。药品：（0.01）、淀粉溶液、（0.04）、（3）、（0.1）、（0.1）、（0.01）、（0.1）、（0.1）、固体、（0.1）、（2）、固体四、实验内容1.浓度对反应速率的影响碘酸钾与亚硫酸氢钠的作用用量筒准确量取100.01的溶液，水20，淀粉溶液2，倒入小烧杯中；用玻璃棒搅匀，然后用量筒准确量取200.04溶液，迅速加到烧杯中，立即计时，用玻璃棒不断搅拌。当溶液刚出现蓝色时，停止计时，将反应时间记录下来。同上操作，按下表中（2）、（3）分别改变和水的用量，并各加入2淀粉溶液和20溶液，将三次反应所需的时间一一记录下来。实验编号用量（）反应时间溶液淀粉溶液10202202010220300220根据实验结果，说明浓度与化学反应速率的关系。2.催化剂对反应速率的影响取二支试管，往一支试管中加入13、0.50.1、30.1溶液。往另一支试管中加入13、0.5去离子水，30.1溶液。然后向两支试管中各加入3滴0.01溶液，摇匀，比较二支试管紫色褪去的快慢。3.浓度对化学平衡的影响和作用有如下平衡： （n=16）往一只小烧杯中加15去离子水，然后加入0.1及0.1各3滴，有何现象？将所得溶液分装于四支试管中，第一支试管中加入几粒固体；第二支加入几粒固体；第三支中加几粒固体，摇匀，分别与第四支试管中溶液对比，观察并解释所出现的现象。取一支试管，加入20.1溶液，向其滴加2溶液，观察溶液颜色的变化，当变为黄色时，在改用2的慢慢加入，观察颜色又怎样变化，并解释。思考题1.化学反应速率是怎样表示的？2.化学平衡在什么情况下发生移动？如何判断化学平衡移动的方向？实验三 电解质在水溶液中的离子平衡一、实验目的1.了解水溶液中可溶电解质的酸碱性。2.了解酸、碱在水溶液中的解离平衡及其移动。3.了解缓冲溶液的配制及性质。4.了解难溶电解质的多相离子平衡及其移动。二、实验原理1.液中可溶电解质的酸碱性酸碱质子理论认为，凡能给出质子的物质是酸，凡能接受质子的物质是碱。在水溶液中，常见的强酸如、等，通常可视为完全解离而生成,其它的常见酸如碳酸、磷酸等，一般酸性较弱，只能部分解离。常见的强碱有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡等，通常也视为完全解离生成。这些酸碱根据测定溶液值的方法，确定溶液的酸碱性。2.酸碱在水溶液中的解离平衡及其移动许多酸碱在水溶液中存在解离平衡，对于一级解离平衡可分别用通式表示如下：它们的平衡常数叫做解离平衡常数，可分别用和表示。上述HA与A-为共轭酸碱对，它们的解离常数和之间有如下关系：为水的离子积常数，由此可见，酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越强。酸碱在水溶液中的解离平衡服从化学平衡规律，改变平衡条件，会使平衡发生移动。如在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱碱溶液中加入该碱的共轭酸，都会使弱酸或弱碱的解离度降低，这个现象叫做同离子效应。3.缓冲溶液由弱酸及其共轭碱或由弱碱及其共轭酸组成的混合溶液称为缓冲溶液。其相应的共轭酸碱对称为缓冲对。例如，醋酸与醋酸盐即组成了一组缓冲溶液：在此电离平衡中，与都是大量的。如果向此溶液中加入少量，电离平衡就会向左移动，减少了外加可能引起的变化；反之，若外加少量,使溶液中被中和而减少，则电离平衡就会向右移动，降低因外加而引起的变化。缓冲溶液能在一定程度上抵抗外加酸或碱的作用，而保持溶液的值基本不变。缓冲溶液的值，例如：; , 或 式中，是弱酸HA的电离常数；、分别为弱酸与弱酸盐的平衡浓度。用缓冲溶液中弱酸及弱酸盐的起始浓度近似其平衡浓度，即可方便求出溶液的。同理，对弱碱：; , ,式中，是弱酸HA的电离常数；、分别为弱酸与弱酸盐的平衡浓度。用缓冲溶液中弱酸及弱酸盐的起始浓度近似其平衡浓度，即可方便求出溶液的。三、仪器和药品仪器：烧杯、试管、滴管、量筒、洗瓶药品：氨水（0.1）、酚酞溶液、固体、（0.1）、（0.1）、甲基橙溶液、固体、（0.1）、试纸、（0.1）、（0.1）、氨水（2）四、实验内容1.酸、碱溶液值的测定下列各溶液的浓度均为0.1，试用广泛试纸测定溶液的值。、将实验结果按溶液的值大小顺序排列，并指出那些是分子酸，那些是分子碱，那些是离子酸，那些是离子碱。2.酸、碱的解离平衡及其移动弱碱的解离平衡及其移动向20.1氨水中加入2滴酚酞溶液，观察溶液颜色的颜色。将此溶液平均分成二份，一份加少量固体，另一份加等体积的去离子水。比较这两种溶液的颜色有何不同，解释所产生的现象。向20.1溶液中加数滴2氨水，有何现象产生？写出反应方程式。往上述含沉淀的溶液中加少量固体，振荡，又有何现象产生？解释上述现象。弱碱的解离平衡及其移动向20.1溶液中加入2滴甲基橙溶液，观察溶液的颜色。将此溶液平均分成二份，一份中加少量固体，另一份中加入等体积的去离子水，比较两种溶液颜色有何不同，解释所产生的现象。3.缓冲溶液的配制及性质欲配制5的缓冲溶液，实验室现有0.1和0.1溶液，应该怎样配制？先经过计算，再按计算的数量配好，并用试纸测量是否符合要求。将上述配好的缓冲溶液分成三份，一份中加2滴0.1，另一份加2滴0.1，最后一份加水稀释，分别测其值各为多少？用二支试管各取3去离子水，测其值。一支试管中加2滴0.1，另一支试管中加2滴0.1，各测其值各为多少？比较、两组实验结果，并总结缓冲溶液的特性。自行设计、配制10的缓冲溶液10。首先选择所需的共轭酸碱对，然后根据实验室所提供试剂的浓度，计算需用的体积。配得缓冲溶液后，用试纸测量其，再验缓冲溶液的性质。思考题1.缓冲溶液的组成有何特征？2.为什么缓冲溶液它具有控制溶液值的能力？实验四 氧化还原和电化学一、实验目的1.了解电极电势与氧化还原反应的关系。2.了解浓度、介质的酸碱性对电极电势、氧化还原反应的影响。3.了解一些氧化还原电对的氧化还原性。二、实验原理1.介质的酸碱性对电极电势和氧化还原反应的影响介质的酸碱性对含氧酸盐和的电极电势和氧化性影响较大。例如，能被还原成，在酸性介质中，其电极电势值较大，表现出强氧化性；但在中性或碱性介质中，其电极电势值显著减少，氧化性也变弱，它的半反应为： 又如在酸性介质中能被还原为（无色或浅粉色），其半反应为： 而在强碱性介质中，则被还原为绿色的，其电池的半反应为一般说来，含氧酸盐所处的溶液酸性越强，其氧化性越强。2.氧化还原电对的氧化还原性和氧化还原反应的方向根据反应的吉布斯函数变的数值，可以判断氧化还原能否自发进行，当时，反应能自发进行。而与原电池电动势E之间存在下列关系：若，则E0，即，于是。这就是说。作为氧化剂物质的电对的电极电势应大于作为还原剂物质的电对的电极电势。三、仪器和药品1、仪器：烧杯、试管、量筒、滴管、洗瓶等。2、药品：（0.1）、（0.1）、（3）、（0.01）、（6）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、水、（0.1）、水、(0.1)、（0.1）、3、（0.1）、（0.1）四、实验内容1.介质对电极电势和氧化还原的影响介质对氧化性的影响，取10.1溶液，加入数滴0.1溶液，混匀并加热之，有无变化？若用3酸化之，又有何现象。写出反应的化学方程式。介质对氧化性的影响，用三支试管分别取10.01溶液，第一支中加几滴3、第二支中加几滴水、第三支中加几滴6溶液，然后分别加入少量0.1溶液，观察有何不同现象，写出反应方程式。2.氧化还原电对的氧化还原性卤素及其离子的氧化还原性向0.50.1KI溶液中加入2滴0.1溶液，再加1溶液，振荡，有何现象，写出反应的离子方程式。用0.1溶液代替溶液，重复操作，观察是否发生反应。向1饱和中加入0.50.1溶液，振荡，有何现象，写出反应的离子方程式。用1饱和水代替水，重复操作，观察是否发生反应。根据以上、实验，总结出、三电对电极电势由大到小顺序，并写出三电对中氧化态物质、还原态物质氧化性还原性由强到弱的顺序。的氧化还原性的氧化性，取2滴0.1溶液加2滴0.1溶液，有何现象；再加入数滴3溶液，振荡，有何现象，写出反应的离子方程式。的还原性，取10.1溶液并加入数滴3使之酸化，然后滴入3溶液，振荡，有何现象，写出反应的离子方程式。取23溶液加入2滴6溶液使之呈碱性，然后加入数滴0.1溶液有何现象；将所得沉淀中的清液倒掉，用3使之酸化，再加入溶液，又有何现象，写出反应的离子方程式，并指出再此反应中起什么作用。思考题1.介质对氧化性有何影响？实验五 配位化合物一、实验目的1.了解配离子与简单离子及复盐的区别。2.了解配离子之间的平衡移动。二、实验原理配离子是一种复杂离子，在溶液中很稳定，这一点与复盐不同。配离子在溶液中存在着配合解离平衡，可以解离出少量的中心离子和配位体。如：根据平衡移动原理，增加中心离子和配位体的浓度有利于配离子的生成，若减少中心离子或配位体的浓度则促使配离子解离。一种配离子可以向生成更稳定的另一种配离子方向转化。例如，加生成血红色的配离子，如果再向溶液中加入EDTA，则配离子就转化为配离子，溶液的血红色消失。三、仪器和药品仪器：试管、滴管、锥形瓶、烧杯、移液管药品：（0.01）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、（2）、（0.1）、氨水（6）、乙二胺（1）、（0.01）、EDTA、（0.1）四、实验内容1.配离子与简单离子、复盐的区别在试管中加入20.01的溶液，在另一支试管中加入20.1溶液，再向二支试管中分别滴加2滴0.1的溶液，观察现象，说明原因。在一支试管中加入20.1的,另一支试管中加入20.1的溶液，在分别向二支试管中滴加2的溶液5滴，观察现象，说明原因。2.不同配离子之间的平衡移动在试管中加入约10.1的溶液，逐滴加入6的氨水至沉淀溶解，观察溶液的颜色，再逐滴加入1的乙二胺，观察溶液颜色，写出有关方程式。在试管中加入约10.01的溶液，加入5滴0.1的溶液，观察溶液颜色的变化。再逐滴加入EDTA，观察溶液颜色的变化，解释上述现象。在试管中加入约10.01的溶液，加入5滴0.1的溶液，再逐滴加入0.1的溶液，观察溶液颜色的变化。思考题1.一种配离子转变为另一种配离子的条件是什么？2.衣服上沾有铁锈，常用草酸去洗，为什么？实验六 测定醋酸的解离常数一、实验目的1.掌握离解平衡的基本概念和醋酸离解常数的一种测定方法。2. 移液管及容量瓶等仪器的使用方法，了解值的测定方法。二、实验原理醋酸在水溶液中存在下列离解平衡：起始浓度/ 0 0平衡浓度/ 当时，可以近似求解：由此可见，只要测出已知浓度溶液中的，就可以计算出醋酸的离解常数。在本实验中用法测得氢离子浓度，在代入上式求得。三、实验仪器和药品1、仪器：试纸（酸度计或计）、碱式滴定管、移液管、锥形瓶、容量瓶、烧杯、碱式滴定管2、药品：（0.1）、（0.1）标准溶液、酚酞指示剂、蒸馏水四、实验内容1.测定溶液的浓度用25mL移液管吸取三份0.1，分别置于三只250mL锥形瓶中，加35滴酚酞指示剂，然后分别用0.1标准溶液滴定至溶液呈现微红色并在半分钟内不褪色。记录所消耗的标准溶液的体积，计算溶液的准确浓度（数字的有效位数应与标准溶液浓度相一致）。溶液浓度的标定编号1230.1溶液体积/25.0025.0025.00碱式滴定管滴定前液面读数/碱式滴定管滴定后液面读数/标准溶液的用量/标准溶液的浓度/溶液的准确浓度/溶液的准确平均浓度/2. 浓度准确的稀榕液的配制用移液管分别取25ml已测定浓度的HAc溶液，放入50 mL容量瓶中，再用蒸馏水稀释到刻度，摇匀，算出HAc溶液的浓度。用移液管分别取5.0ml已测定浓度的HAc溶液，放入50 mL容量瓶中，再用蒸馏水稀释到刻度，摇匀，算出HAc溶液的浓度。用移液管分别取2.5ml已测定浓度的HAc溶液，放入50 mL容量瓶中，再用蒸馏水稀释到刻度，摇匀，算出HAc溶液的浓度。3. 测定醋酸溶液的把以上3种浓度不同的HAc溶液分别加入4个干燥的50mL烧杯中，按由稀到浓的次序分别测定它们的pH，记录数据和室温，并计算醋酸的电离常数，一同记录在下列表中。溶液编号电离常数K测定值平均值思考题1.“电离度越大，酸度就越大”，这句话是否正确?2.针对实验结果，分析产生误差的原因。实验七 铁的化合物的制备、性质及其离子的鉴定一、实验目的1.了解、的制备2. 了解、的性质3.了解离子的鉴定二、实验原理 铁、钻、镍是周期系第族元素中第一个三元素组，它们的原子最外层电子数都是2个，次外层电子尚未充满，因此显示可变的氧化数其性质彼此较为相似。在溶液中呈浅绿色，刚生成的为白色难溶物，在空气中被氧化为红棕色的，更容易被其它氧化剂氧化。离子具有还原性，是常用的还原剂。离子具有氧化性，氧化能力较弱。三、实验仪器和药品仪器：试管、滴管、烧杯、移液管药品：（0.1）、（6）、（2）、（3）、（0.1）、（0.1）、（0.1）、丙酮、溶液四、实验内容1. 、的制备及其性质取10.1溶液，滴加6溶液至产生大量沉淀。将沉淀分为三份，一份加2的，一份加6，一份静止后加入3，观察现象，写出有关反应的方程式。取0.1溶液1，加6溶液至产生大量沉淀。将沉淀分为二份。一份加2的溶液，一份加6溶液，观察现象。2.（）的还原性及（）的氧化性取少量的溶液，加2滴0.1,有何现象？然后加2的溶液酸化，再加数滴3溶液，有何现象，写出有关方程式。取少量的0.1溶液，滴加0.1溶液，待溶液发生改变时再滴加淀粉溶液，有何现象，写出有关方程式。3. 离子的鉴定取少量的0.1溶液，向其中投加少量的固体，再加入1丙酮，摇动试管观察丙酮层的颜色，写出反应方程式。思考题1.怎样鉴定、？实验八 几种阴离子的分离一、实验目的1.了解分离检出常见阴离子的方法、步骤和条件。2.分离和鉴定常见的几种阴离子；、。二、实验原理常见的重要阴离子实际上并不很多。有的阴离子存在于碱性溶液，另外有的阴离子在酸溶液中能存在；有的阴离子具有氧化性，有的具有还原性。它们互下相容，所以很少有多种离子共存。在大多数情况下，阴离子彼此不妨碍鉴定。因此，通常采用个别鉴定的方法。为了节省不必要的鉴定手续，一般都先通过初步试验的方法，判断溶液中不可能存在的阴离子，然后对可能存在的阴离子进行个别检出。只有在鉴定某些离子发生相互干扰的情况下，才适当地采取一些分离反应，例如、离子共存时，以及、离子共存时。有关阴离子的个别分离方法可参阅相关的实验。三、实验仪器和药品仪器：试纸（酸度计或计）、碱式滴定管、移液管、锥形瓶、容量瓶、烧杯药品：（2）、（6）、（0.01）、（2）、（0.1）、（0.25）四、实验内容向指导教师领取阴离子未知溶液一份，按下列步骤检出未知溶液中的阴离子。未知液中可能含有的阴离子是；、等。1.溶液酸碱性的试验用试纸测定未知液的酸碱性，如果溶液呈现酸性2，则不可能存在、等离子。如果溶液显碱性，在试管中加几滴试液，加2溶液酸化，轻敲管底，观察是否有气泡产生，如果现象不明显可稍微加热，这时如果有气泡产生，表示可能存在、等离子。并注意气体的臭味。2.还原性阴离子的试验取未知液 5滴，加6数滴酸化，逐滴加人0.01溶液。观察紫色是否褪去，如果紫色退去，哪些阴离子可能存在？为什么？3.氧化性阴离子的试验取未知液34滴于离心试管中，用2溶液酸化，加人45滴，再加0.1溶液12滴，观察层是否显紫色，如果层显紫色，哪些阴离子可能存在？为什么？写出反应式。4.试验取34滴未知液于离心试管中，加入1滴0.25溶液，观察是否有沉淀生成？如果有沉淀生成。则表示有、等阴离子可能存在，为什么？离心分离，在沉淀中加入6HCI数滴，沉淀不完全溶解；则裘示有离子存在。为什么？试说明原因。思考题思考一下在实际生活生产中怎么检测这些阴离子？6、总论 一、水处理工程实验的教学目的 实验教学是使学生理论联系实际，培养学生观察问题、分析问题和解决问题能力的一个重要方面。本课程的教学目的如下： 1加深学生对基本概念的理解，巩固新的知识。 2使学生了解如何进行实验方案的设计，并初步掌握污水处理实验研究方法和基本测试技术。 3通过实验数据的整理使学生初步掌握数据分析处理技术，包括如何收集实验数据；如何正确地分析和归纳实验数据；运用实验成果验证已有的概念和理论等。 为了更好地实现教学目的，使学生学好本门课程，下面简单介绍实验研究工作的一般程序； 1提出问题 根据已经掌握的知识，提出打算验证的基本概念和探索研究的问题。 2设计实验方案 确定实验目标后要根据人力、设备、药品和技术能力等方面的具体情况进行实验方案的设计。实验方案应包括实验目的、装置、步骤、计划、测试项目和测试方法等内容。 3实验研究 (1) 根据设计好的实验方案进行实验，按时进行测试； (2) 收集实验数据； (3) 定期整理分析实验数据。 实验数据的可靠性和定期整理分析是实验工作的重要环节，实验者必须经常用已掌握的基本概念分析实验数据。通过数据分析加深对基本概念的理解，并发现实验设备、操作运行、测试方法和实验方向等方面的问题，以便及时解决，使实验工作能较顺利地进行。 (4) 实验小结 通过实验数据的系统分析，对实验结果进行评价。小结的内容包括以下几个方面： 1) 通过实验掌握了那些新的知识； 2) 是否解决了提出研究的问题； 3) 是否证明了课程讲授中的某些论点； 4) 当实验数据不合理时，应分析原因，提出新的实验方案。 由于受课程学时等条件限制，学生只能在已有的实验装置和规定的实验条件范围内进行实验，并通过本课程的学习得到初步的培养和训练，为今后从事实验研究和进行科学实验打好基础。 二、水处理工程实验的教学要求 1课前预习为完成好每个实验，学生在课前必须认真阅读实验教材，清楚地了解实验项目的目的要求、实验原理和实验内容，写出简明的预习提纲。预习提纲包括：(1) 实验目的和主要内容；(2) 需测试项目的测试方法； (3) 实验中应注意事项；(4) 准备好实验记录表格。 2实验设计 实验设计是实验研究的重要环节，是获得满足要求的实验结果的基本保障。在实验教学中，宜将此环节的训练放在部分实验项目完成后进行，以达到使学生掌握实验设计方法的目的。 3实验操作 学生实验前应仔细检查实验设备、仪器仪表是否完整齐全。实验时要严格按照操作规程认真操作，仔细观察实验现象，精心测定实验数据，并详细填写实验记录。实验结束后，要将实验设备和仪器仪表恢复原状，将周围环境整理干净。学生应注意培养自己严谨的科学态度，养成良好的工作学习习惯。 4实验数据处理 通过实验取得大量数据以后，必须对数据作科学的整理分析，去伪存真，去粗取精，以得到正确可靠的结论。 5编写实验报告 将实验结果整理编写成一份实验报告，是实验教学必不可少的组成部分。这一环节的训练可为今后写好科学论文或科研报告打下基础。实验报告包括下述内容：(1) 实验目的；(2) 实验原理；(3) 实验装置和方法；(4) 实验数据和数据整理结果；(5) 实验结果讨论。对于科研论文，最后还要列出参考文献。实验教学的实验报告，参考文献一项可省略。实验报告的重点放在实验数据处理和实验结果的讨论。实验一 自由沉淀实验一、实验目的 水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。沉淀是水污染控制中用以去除水中杂质的常用方法，沉淀可分为四种基本类型：即自由沉淀、凝聚沉淀、成层沉淀、压缩沉淀。自由沉淀用以去除低浓度的离散性颗粒如砂砾、铁屑等。这些杂质颗粒的沉淀性能一般都要通过实验测定。 本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉淀泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到以下目的：1. 加深对自由沉淀的特点及沉淀规律的认识和了解。2. 学会根据实验数据绘制沉淀曲线，计算某一指定沉淀下的总沉淀效率。3. 加深理解沉淀的基本概念和杂质的沉降规律。二、实验原理及内容 分散性固体颗粒的沉降称为自由沉淀。在其沉淀过程中，颗粒间互不凝聚，各自等速下沉，下沉过程中颗粒的物理性质(形状、大小、比重)不发生变化。自由沉淀所反映的一般是砂砾、河泥等的沉淀特点。各种不同颗粒的自由沉淀的总效率公式为 在一水深为H的沉淀柱内进行上述实验。通过不同的沉淀时间t可以求得不同的沉淀速度u，即。通过确定的沉淀时向t0可以求得沉淀速度u0，对于沉速u0的颗粒可在t0时被全部去除。对于沉速 u0的颗粒只有一部分被去除，并以的比例去除。以P0代表沉速 u0的颗粒所占的百分数，所以，在颗粒总数中，沉速u0 的颗粒所去除的百分数为1-P0。对于沉速 u0 颗粒所去除的部分为，考虑到各种不同的粒径，这类颗粒的去除百分数为，所以，水中各种颗粒的自由沉淀总效率公式为 三、实验设备及仪器 1、沉淀柱直径100mm的有机玻璃管，工作水深为1.5m，见图1-1。 2、取样用量筒，烧杯等。 图1-1 沉淀实验装置示意图1.溶液调配箱 2.水泵 3.水泵输水管 4.高位水箱5. 沉淀柱进水管 6.沉淀柱 7.取样口 8.溢流管 9.沉淀柱进水阀3、抽滤装置。 4、秒表或定时钟。 5、悬浮物定量分析所用设备(滤纸、天平、烘箱或水分快速测定仪等)，15滤纸适量。四、实验步骤 1、放人自来水至上部取样口，接着倒入75g河泥，启动水泵，循环搅拌至均匀时，停泵，并自上而下同时各取水样100mL。测定悬浮物浓度，取其平均值，即为C0（实验水样也可用生活污水、工业废水等）。2、在5min、10min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、100min、l2Omin时在下部取样口，各取水样100mL。，测定悬浮物浓度为Cl、C2、C3Cn(mg/L)。 3、在第15min时，在四个取样口各取水样100mL。测定悬浮物浓度，取其平均值为Ca。五、实验数据及整理图1-2 u-P沉淀性能曲线1、上述实验数据列表计算不同时间t时，沉淀柱内未被沉掉的悬浮物的百分比，即以及相应的颗粒的沉速 （mm/s） 图1-3 去除率一沉淀时间曲线 计算悬浮物去除率剩余率P、及沉淀速度u，并将数据填入表1。表1剩余率及沉淀速度数据静沉时间（min） 悬浮物去除率（）悬浮物剩余率p（）沉淀速度u (mm/s)5102025304050601001202、通过不同的时间得到了一系列的Pi和ui，以求得的ui为横坐标，以Pi为纵坐标，在坐标纸上绘制u-P沉淀性能曲线，-t(去除率沉淀历时) 曲线，-u(去除率一沉淀速度) 曲线。如图1-2、图1-3、1-4所示。3、求沉速u=0.15mm/s的沉淀总效率。图1-4 去除率一沉淀速度曲线 4、按平均悬浮物浓度Ca，求沉淀15min时的沉淀总效率。并和上一结果对比。 六、思考题1、自由沉淀中颗粒沉速与絮凝沉淀颗粒沉速有什么区别？2、绘制自由沉淀曲线的方法及意义？3、自由沉淀的测定是否还有其他方法？实验二 絮凝沉降实验一、实验目的水处理中经常遇到的沉淀多属于絮凝颗粒沉淀，即在沉淀过程中，颗粒的大小、形状和密度都有所变化，随着沉淀深度和时间的增长，沉速越来越快。絮凝颗粒的沉淀轨迹是一条曲线,难以用数学方式来表达，只能用实验的数据来确定必要的设计参数。絮凝沉淀实验一般是通过几根沉淀柱的静沉实验，获取颗粒沉淀曲线。絮凝沉淀实验不仅可以进行沉淀性能对比、分析，也可以为污水处理工程中某些构筑物的设计和生产运行的提供依据。通过实验希望达到以下目的:1.了解絮凝沉淀特点和规律。2.掌握絮凝沉淀实验方法和实验数据整理方法。3.能够利用实验数据绘制絮凝沉降曲线，并学会通过曲线求某一时刻某一深度的颗粒总去除率。二、实验原理及内容 悬浮物浓度不太高，一般在600700mg/L以下的絮状颗粒的沉淀属于絮凝沉淀，如给水工程中混凝沉淀，污水处理中初沉池内的悬浮物沉淀均属此类。沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，凝聚变大，沉速不断加大，因此颗粒沉速实际上是变速的。我们所说的絮凝沉淀颗粒沉速，是指颗粒沉淀平均速度。在平流沉淀池中，颗粒沉淀轨迹是曲线，而不同于自由沉淀的直线运动。在沉淀池内颗粒去除率不仅与颗粒沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。因此沉淀柱不仅要考虑器壁对悬浮物沉淀的影响，还要考虑柱高对沉淀效率的影响。 静沉中絮凝沉淀颗粒去除率的计算基本思想与自由沉淀一致，但方法有所不同。自由沉淀采用累积曲线计算法，而絮凝沉淀采用的是纵深分析法。实验装置由6个直径100mm高为2.0 m的沉淀柱组成，如图2-1所示。每个沉淀柱在高度方向每隔500600 mm开设一个取样口，沉淀柱上共设4个取样口，沉淀柱上部设有溢流孔(没有条件的地方也可在一个沉淀柱中进行)。将已知悬浮物浓度c0及水温的水样注入沉淀柱，搅拌均匀后，开始计时，间隔一定时间，如20 min，40min，60 min分别在一个沉淀柱的每个取样口同时取样(如果只有一个沉淀柱，就每隔一定时间间隔，同时在各取样口取样)50100mL，测各水样的悬浮物浓度，并利用下式计算各水样的去除率，即图2-1 絮凝沉降实验装置示意图1.溢流管 2.取样口 3.阀门 4.水泵 5.搅拌器 6.水箱 7.电机 8.沉淀柱 并由计算出的数据绘制出絮凝沉淀等去除率曲线，即在以取样口高度(m)为纵坐标，以取样的时间(min)为横坐标，建立直角坐标系，将同一沉淀时间，不同深度的去除率标于其上，然后把去除率相等的各点连成去除率曲线，如图2-2所示。图2-2 絮凝沉淀曲线示意图 在指定的停留时间T1，及给定的沉淀池有效水深H0的两直线的交点所得到的絮凝沉淀曲线的E值，只表示的那些完全可以去除颗粒的去除率，而的颗粒也会有一部分去除，这些颗粒的去除率可进行如下分析。图2-2 絮凝沉淀曲线示意图 设，其中，P为未被去除颗粒的百分率；而代表的就是沉速由u1减小到us或者颗粒径由d1减小到ds时去除部分所占的百分率。当间隔无限小时，即就代表具有特定粒径的颗粒占总颗粒的百分率。而在这部分颗粒中有一部分能被去除，有一部分未必能被去除，能不能去除关键看其沉到特定高度以下所用的时间是否小于等于具有u沉速颗粒所用的时间，即，它表示只有在Hs水深内具有ds或us的颗粒才会被去除。所以，代表了具有us 或ds的颗粒可以被去除部分的百分率。因此，具有特定粒径的颗粒可以去除部分去除率可表示为，而积分表示那部分颗粒的去除率。 可以利用絮凝沉淀等去除率曲线，应用图解法近似求出不同时间不同深度的颗粒总的去除率。图解法就是在絮凝沉淀曲线上作中间曲线。比如，欲求T时间H0水深处的颗粒总去除率，如图2-3所示。 在1之后的等去除率曲线间作中间曲线，并在絮凝沉淀曲线上读出直线T与中间曲线各交点所对应的深度值，应用公式 式中 1T时刻那部分颗粒的去除率； HnT时刻各中间曲线所对应的高度。图2-3 图解法求颗粒总去除率示意其中，用代替了来表示那部分颗粒去除率。三、实验设备及仪器 1、实验用装置(6个直径=100mm，高H=2.0m沉淀柱)、污水箱、水泵。如图2-1所示； 2、分析天平(1/1000)； 3、具塞称量瓶(4070 24个)；