给排水基础水化学(2011)

1、水分析化学邓子峰邓子峰，35 106共10题，每题2分，全部为单选题。大纲要求1.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2.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3.络合滴定 络合平衡、络合滴定、硬度测定4.沉淀滴定 沉淀原理、滴定、莫尔法测定氯离子5.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6.吸收光谱法 原理、比耳定律、分光光度计、水中浊度测定7.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水分析化学滴定分析仪器分

2、析1.酸碱滴定2.络合滴定3.沉淀滴定4.氧化还原滴定1.吸收光谱法2.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：习题：312)312)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%100真值绝对误差%100加标量加标测定值测定值2.精密度：偏差 绝对偏差d测量值（X）平均值（ ） X（）数）相对标准偏差（变

3、异系）（总体平均值）：无限次测定有限次测量标准偏差：（）相对平均偏差平均偏差相对偏差100XsCVnX X )2(1)( ) 1 (100Xdd,nXXd100Xd2n2limnXXsnXXii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。确度好的充分必要条件了。

4、 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 10-10）及能否分级滴定？如H3PO4：pKa12.12， pKa27.2， pKa312.36 H3PO4 NaOHNa H2PO4H2O （1） Na H2PO4 NaOH Na2 HPO4 H2O（2） Na2 HPO4 NaOH Na3PO4 H2O （3）1.反应（1）能否被滴定且反应（2）不干扰 ： Ka1C7.5 104 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 10910-10可以滴定 由于 反应（

5、3）不干扰3.反应（3）能否被滴定： Ka3C=4.4 101410-10不能被滴定（但并不是不能反应）410421pKKKaa436.122 . 732aapKpKpK42 . 712. 221aapKpKpK例5-15 HCl滴定Na2CO3H2CO3：pKa1=6.38，pKa2=10.25CO32：pKb114 pKa23.75 pKb214 pKa17.22 Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl （1） NaHCO3 HCl H2CO3 NaCl （2）（1）能否被滴定： p（Kb1C）5.7510（2）会否干扰： pK 4开始前：62.11) 1 . 0lg(2114141

6、1bbpKpOHpHCKOH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)9.220， V20，pH 10）CO32- （V1V2， pH 9.5 ，由2V算出总碱度 ）HCO3- （V10，V2 0， pH V2， pH 10 由（V1+V2）算总碱度，（V1-V2）算 OH ，2V2算CO32- ）CO32- HCO3- （V1V2， pH 8.39.5，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 1324小结酸碱反应本质：质子传递pH值计算：三个公

7、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：YMMYKMY1 )(YYHY条件稳定常数：1.酸效应2.金属离子副反应：)()()()( HYMYMYMYHYHYMYHYKKKYMMYYMMYKYYMHYMYMYHYMMYMYMKKKKMMlglglglg )()(络合滴定条件：例5-7 lgCKMY 6 即：lgKMY 8最小pH计算：例5-25滴定曲线：pM(lgM)V（EDTA） 1.滴定前 2.开始化学计

8、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：pCa5.37.69，计量点6.498lgKlg 8lglglgMYY(H)(即：HYMYMYKK影响突跃主要因素： KMY 和CM（即要求lgCKMY 6 ）计量点pMsp计算通式： CMCY全部反应CMY 1/2 CM M Y MY C C 1/2 CM）（即：MYspMsplgKlgC21pM 2121MYMspspspMMYKCMMMCK金属指示剂In： 开始： M（少量） In（A色）MIn（B色） 滴定： M Y MY Y MIn MY In （A色）（要求：KMInKM

9、Y）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（=10mg CaO/L ）、法国度（=10mg CaCO3 /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：2539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名称莫尔法佛尔哈德法指示剂铬酸钾（K2CrO4）2AgCrO42Ag CrO4(砖红色)铁铵钒NH4F

10、e(SO4)2SCNFe3FeSCN2(血红色)滴定剂AgNO3NH4SCN滴定条件pH6.510.5，NH4+ 6.57.2酸性注意问题1.指示剂用量；2.沉淀吸附沉淀转化：AgClSCNAgSCNCl应用测定Cl和Br直接滴定Ag+；返滴定测定X离子指示剂K2CrO4用量：理论用量：LmolCrOLmolKKCrOCrOAgKAgClAgKAgClspCrOAgspCrOAgspspAgClsp/100 . 5 /101 . 7 101 . 11056. 13243,2412242,102,4242实际用量：理论用量：习题：3944氧化还原滴定氧化还原反应与电极电位电极反应；OxneRed

11、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dRelnln0dRedRedRe0dRedReOxnFRTaanFRTOxOxOxOxOx例5-33 ： 2Cu2+4I2CuII2 Cu2+eCu 标准电极电位：0.158V I22e2I 标准电极电位 ：0.535V 应为I2氧化 Cu ，实际Cu2+氧化I 原因： Cu+ICuI 沉淀KspCu+I1.1 1012VKICuCuCunCuCuCuIspCuCuCuCuCuCu87. 0lg059. 0lg059. 00,20202222氧化还原反应进行程度：V35. 0lgK59. 0 61010lglgK1n

12、n10Red 10Red9 .99059. 0nnRedRedlglgKReRe Relg059. 0 ,Re Relg059. 0 ,Re 3321311322210201n1n2n1n22121122112222 022222111 0111112121，）（的反应对，即要求反应程度）（反应平衡，即反应：OxOxOxOxOxndndnOxndOxndenOxdOxndenOx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：5C2O42-2MnO4-16H2Mn2+10CO28H2O温度：7585滴定速度：先慢后快（ Mn2+的催化：自催化）诱导反应：在HCl介质中

13、滴定Fe 2 +，较大正误差。 诱导反应： 5Fe 2+ MnO4-8HMn2+ 5Fe 2+ 4H2O受诱反应： 2MnO4- 10Cl 16H2Mn2+ 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 2210220112112Red1Ox2Red2Ox1211221122ReRed12Ox1022011sp2sp12Re2022sp21Re1011sp12Re22021Re1101sp1nnnnCCCCOxnRednRednOxn CClg059.0lg059.0lg059.0lg059.0lg059.0nnnnCCnnnn

14、CCnnCCnnCCnCCnspdOXdOXdOXdOXdOX化学计量点：例5-12 Ce4+eCe3+ 101.44V Fe3+eFe2+ 200.68V 滴定反应 ：Ce4+ Fe2+ Fe3+ Ce3+1.Fe2+反应掉99.9：2.化学计量点3.Ce4+过量0.14.滴定突跃：0.861.26VVFeFe86.0%1.0%9.99lg059.068.0%1.0%9.9923即V06. 12144. 1168. 0VCeCe26.11 .1001 .0lg059.044.1%1 .100%1 .034即高锰酸钾法标定：Na2C2O4 自身指示剂CODMn测定1.酸性高锰酸钾法反应：4Mn

15、O4-（V1:过量）5C12H4Mn2+5CO26H2O返滴定：5C2O42- （V2） 2MnO4-（V1）16H2Mn2+10CO28H2O O24H+4e2H2O 1/4O2 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）水样）（VLmgOCODMn10008VCVVC)/(2OCNa2111KMnO5124224重铬酸钾法Cr2O7214H 6e 2Cr3+7H2O 01.33V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

16、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 16 H+ 4Cr3+ 3CO2 7H2O返滴定：6Fe2Cr2O72- （剩余） 14 H+ 6Fe3+ 2Cr3+ 7H2O 1/4O2 1/6Cr2O72- Fe 2+ 水样）（）（）（反应反应VmLnnnnOOFeOCrKO10008VVC/mgOCODVVC)()(10Fe2Cr10Fe416141222227222碘量法直接碘量法：I2的氧化性： I2 2e2I 00.536V测定还原性物质，中性或弱酸性条件滴定间接碘量法：2I

17、 2e I2 I2 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+2OHMn（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 4 H+ Mn2+ I2 3H2O滴定： I2 2S2O32-S4O62- 2I 1/2O2 MnO（OH）2 I2 2S2O32- O2 4 S2O32-叠氮化钠（NaN3）修正法水样）（VmLOnnOOSNaO10008CV/mgOD41232222BOD5测定： 201培养5天，pH6.58.5，微生物，营

18、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0.51.0 mgO2/L，损失量2mgO2/L。习题：4559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：pHpKHIn1 ）；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 a-8b-8；分步滴定： 络合：lgCKMY 6 即：lgK

19、MY 8 氧化还原：（0.35V）410421pKKKaa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=bC I0 It偏离原因1.物理因素：光的非单色性（复合光）2.化学因素：如 ：Cr2O72（橙色）+H2O=2H+ +2 CrO42（黄色）有色溶液t00tIIlglgTAIIT吸光度透光率显色反应：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（A0.70.2）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：6071电位分析法直接电位法；能斯特方程：RedOxlg059.

20、0aalg059.0 dReneOx 0RedOx0nn反应：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0.059pHKpH059. 0 pH059. 0lga059. 0 HgClHgKClHClAgCl Ag, AgClAgClHAgClAgCl22（）（）（），（饱和）水样玻璃膜（）电池：液接界不对称甘汞膜玻璃液接界不对称玻璃甘汞离子浓度测定：离子选择性电极（ISE）如氟离子测定：K lg059. 0j lg059. 0 ijjinnjiiaanKanK）（：考虑干扰离子（），水样饱和（）电池：液接界不对称

21、饱和甘汞膜FAgClAg,322lga059. 0K AgAgClNaClNaFLaFF)KCl( ClHgHg, 测定方法1.标准曲线法；加入TISAB2.标准加入法：Flg059. 0Klga059. 0K F1SExxx0ssx0ss0 xs0ss0 x22ssx11x0110CCCC1lgn059. 0ECClgn059. 0KVVCClgn059. 0K VVCVClgn059. 0KVVVCVClgn059. 0KEECVClg059. 0EECV ）（）（）（）（，测定电池电动势，浓度加入标准溶液，测定电池电动势，浓度体积nK电位滴定法：确定终点方法：1.EV曲线法2.一阶微商法

22、（ E/ VV曲线 ）3.二阶微商法（ 2E/ V2V曲线 ）习题：7281原子吸收分光光度法 测定金属离子测定金属离子 光源：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

23、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 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K分配系数分配系数K越大，出峰越慢越大，出峰越慢色谱分析法色谱分析法固定相固定相流动相流动相两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础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 载气载气 检测器检测器 记录仪记录仪A+BABABBAABBART: 39.76 - 60.644042444648505254565860Time (min)05101520253035404550556065707580859095100Relative Ab

24、undance50.2051.9648.3647.5446.0053.5156.1152.3354.4448.4858.6945.1446.2644.4142.9757.8442.3350.4559.40NL:1.02E8TIC MS ganlan3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。总分离效能指标总分离效能指标R1两峰重叠；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; R1.5，分离程度可达99.7% 。因此，因此，R=1.5,作为相

25、邻两峰作为相邻两峰已完全分开的标志。已完全分开的标志。 瓦里安（Varian）CP380010年试题1.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pH B 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-（5.910-10）；NH2NH2（3.010-8）；NH3（ 1.810-5）；S2- （Kb11.41，Kb27.710-8）。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，

26、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： A V1V2 B V1V2 C V1=2V2 D 2V1=V25.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： AAgNO3沉淀-电位滴定法 BKMnO4氧化还原滴定法 CEDTA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 C I2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

27、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COD B 碱性KMnO4法测COD C K2Cr2O7法测COD D 碘量法测DO9.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： A B T02 C T0/2 D 2T010. 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1.现欲采集四种地面水水样，分别检

28、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= 5.910-10；NH3 Kb= 1.810-5；S2- Kb1=1.41 ；NH2NH2 Kb1= 3.010-8 。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 3.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： （

29、酸碱滴定，A） (A) (B) (C) (D) 4.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 lgH (C) K稳=K稳/ H (D) -lgH lgK稳 -85.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，

30、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) 90C (B) 7585C (C) 60 C (D) 110C7. 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 0.6V8.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) AgAgCl电极08年试题1.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