《水分析化学》课程教案

郑州航院土木建筑工程学院

课程名称：水分析化学

授课专业：环境

工程

讲

授人：

2008年9月

《水分析化学》课程基本信息

（-）课程名称：水分析化学

（二）学时学分：周2学时，3学分

（三）预修课程：分析化学

（四）使用教材

黄君礼主编：《水分析化学》（第4版），中国建筑工业出版社，2008

年3月；

（五）教学参考书（3本以上）

1.张燮主编：《工业分析化学》，化学工业出版社

2.孙宝盛，单金林等主编：《环境分析监测理论与技术》，化学工业出版社

.3.ILB.小马克主编：《现代水质分析检测技术》（第一版），中国建筑工业出

版社，1988

4.国家环保局主编：《水和废水检测分析方法》（第二版），北京，中国环境

科学出版社，1985

（六）教学方法：课堂讲授，实验教学，启发式教学，课堂讨论，当堂测试，提

问式教学，课程论文，师生互动。

（七）教学手段：多媒体教学，传统讲授，实验教学。

（八）考核方式：闭卷考试，成绩以实验、平时、期末考试三项成绩综合评

定。

（九）其它要求：严格考勤，注重学生课堂表现、课堂参与情况及课下作业

的完成质量，加强实验操作技能的培养。

第一章概论

教学时数：2学时

教学目的和要求：掌握水分析化学的目的和分类，常见水质指标，包括物理指标、化学指标

和微生物指标，误差的来源及表示方法，标准溶液的概念及浓度的表示方法。了解水样的保

存、预处理及生活饮用水、工农业用水等国家正式颁布的水质标准。

教学重点与难点：掌握水质指标的概念和分类。准确度与精密度的定义、二者关系，加标回

收率实验设计。物质量浓度、滴定度的表示方法。

本章主要阅读文献和资料：

1.武汉大学主编：《分析化学》（第3版），北京，高等教育出版社，1995

2.美国公共卫生协会等编著：宋仁元等译：《水和废水标准检验法》（第15版），北京，中

国建筑工业出版社，1985,

离子色谱用途：如阳离子测定

C.原子吸收法用途：金属元素测定

d.电化学分析法用途：pH值的测定

一、§1.3.水质指标与水质标准

一、水质指标

“物理

,化学

微生物学

①1.物理指标（特点：不涉及化学反应，参数测定后水样不发生变化）

②水温

②臭味（臭阈值）文字描述

③色度：

表色（悬浮性物质、胶体核溶解性物质共同引起，定性描述）

真色（胶体和溶解性物质引起，定量测量）

a.色度的测定方法：标准比色法（目视比色法）

b.用具塞比色管配制标准色阶

（Pt—Co色阶，K2PtC16+CoC12,稳定性高，ImgPt/L定义为1度）

b.未知水样置于同规格比色管中（如混浊先静置澄清），俯视与标准色阶对.

④浊度：由悬浮物及胶体物质引起的水样的浑浊程度，是混凝工艺重要的控制指标。

浊度的测定方法

a.目视比浊法：用具塞比色管配制标准浊度阶，Img漂白土/L定义为1度，水样俯视对比

b.分光光度法：680nm分光光度计测定

标准浊度单位（L25mg硫酸腓/L和12.5mg六次甲基四按/L形成甲聚合物为1度，测定结

果单位FTU）

c.散射法，浊度仪（也以年聚合物为标准浊度单位，测定结果单位NTU）

自来水浊度越低，水中污染物含量也越低，水质就越好。国家《生活饮用水卫生标准》规定

浊度不得大于3NTU,美国标准为1NTU,日本标准2NTU。

⑤残渣（总残渣:可滤残渣+不可滤残渣），重量法测定

⑥电导率，电导率仪测定

⑦UVA254:反映水中有机物含量

⑧氧化还原电位（0RP）：废水生物处理过程重要控制参数

2.化学指标

①pH值pH=-lg[H*]

②酸度和碱度：给出质子物质的总量（酸度）

接受质子物质的总量（碱度）

③硬度：水中Ca2+、Mg2+离子的总量

永久硬度：硫酸盐、氯化物等形成

暂时硬度：碳酸盐和重碳酸盐形成，煮沸后分解形成沉淀

④总盐量（水中全部阴阳离子总量）

⑤余氯：饮用水经过加氯消毒，在一定时间后仍有适量的余氯存在于水中，以控制细菌继续

繁殖，保证持续的杀菌能力。

国家《生活饮用水卫生标准》规定在与水接触30min后应不低于O.3mg/L,集中式给水除出厂

水应符合上述要求外，管网末端水不应低于0.05亳克/升。

⑤有机污染物综合指标（宏观地描述水中有机污染物，是总量指标，不针对哪类有机

物）

a.高锌酸盐指数（Pi）:用KMn04作氧化剂氧化水中有机物所消耗的量，用mg02/L表示

b.化学需氧量（C0D）：在一定条件下水中能被得重铭酸钾氧化的水中有机物的量，用吸02/L

表示，主要作为工业废水的污染指标。

c.生物化学需氧量（EOD）：在一定时间温度下，微生物分解水中有机物发生生物化学反

应中所消耗的溶解氧最，单位mgO2/L,是一种间接表示水被有机污染物污染程度的指标。

其中：COI）＞BOD:COD与B01）的差值可表示不为微生物降解的有机物。

d.总有机碳（TOC）:水体有机物总的碳含量，用总有机碳分析仪高温燃烧水样测定，单位

mgC/L

e.总需氧量（TOD）：水中有机物和还原性无机物在高温下燃烧生成稳定的氧化物时的需氧量，

单位mgO2/L

3.微生物学指标：保障供水安全的重要指标

①细菌总数：细菌总数是微生物指标，消毒后水中的细菌总数，在一定程度上可反映微生

物污染程度.

水中大多数细菌并不致病，当然自来水中细菌总数越少越好。国家《生活饮用水卫生

标准》W规定每宗升水样细菌总数不得大于100个。

②大肠菌群：总大肠菌群是饮用水的微生物安全性指标，如果饮用水中总大肠菌群没

有检出，说明饮用水无肠道致病菌存在。

国家《生活饮用水卫生标准》规定每升水中总大肠菌群小于3个。

类型必测项目选测项目

税温、pH、总不可滤残渣、总硬度、电

硫化物、氟化物、氯化物、有

导率、溶解氧、化学需氧量、五日生化

机氯农药、有机磷农药、总铭、

河流需氧量、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、

铜、锌、大肠菌群、总a、总

挥发性酚、银化物、碎、汞、六价格、

B、铀、镭、针等

铅、镉、石油类等

水温、pH、浑浊度、总硬度、溶解氧、

化学需氧量、五R生化需氧量、氨氮、锌、铜、锌、阴离子洗涤剂、

饮用水源地亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、挥发性酚、M硒、石油类、有机氯农药、有

化物、神、汞、六价格、铅、镉、氟化机磷农药、硫酸盐、碳酸根等

物、细菌总数、大肠菌群等

水温、pH、总不可滤残渣、总硬度、溶

钾、钠、藻类（优势种）、浮

解氧、透明度、总氮、总磷、化学需氧

湖泊、水库游茂、总可滤残渣、铜、大肠

量、五日生化需氧量、挥发性酚、氟化

菌群等

物、碎、汞、六价铭、铅、镉等

排污河（渠）根据纳污情况定

二、水质标准：根据不同用水目的制定的污染物的限量域值

除余氯和溶解氧为下界，其他指标均为上界限值，不可超越

表1地表水环境质量标准基本项目标准限值

序

I类II类m类IV类V类

号

人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升W1；周平均最大温降

1水温（C）W2

2pH值（无量网）6~9

3溶解氧2饱和率90%（或7.5）6532

4高钵酸盐指数S2461015

5化学需量（COD巨1515203040

五日生化需氧量

63334610

（BOD非

7氨氮(NH3-NH0.150.51.01.52.0

8总磷（以P计）00.020.10.20.30.4

总氮（湖、库，以N计）

9W0.20.51.01.52.0

10铜00.11.01.01.01.0

11锌＜0.051.01.02.02.0

12瓶化物（以F-计怯1.01.01.01.51.5

13硒W0.010.010.010.020.02

14珅＜0.050.050.050.10.1

15汞W0.000050.000050.00010.0010.001

16镉＜0.0()10.0050.0050.0050.01

17珞（六价蜉0.010.050.050.050.1

18铅＜0.010.010.050.050.1

19富化物0().0050.050.050.20.20.2

20挥发酚＜0.0020.0020.0050.010.1

21石油为类W0.050.050.050.51.0

22阴离子表面活性剂W0.20.20.20.30.3

23硫化物W0.050.10.20.51.0

24粪大肠菌群（个/L）W200

§1.4.水质分析步骤

一、水样的采集

根据试验目的选取取样点，取样量，容器和取样方法

1.采样器（图）

玻璃或塑料瓶，容器清洁（化学指标）或无菌（微生物指标）0采水瓶使用前必须洗涤干净。

玻璃瓶可用洗液浸泡，再用自来水和蒸镭水洗净；聚乙烯瓶可用10%的盐酸溶液浸泡，再用

自来水和蒸播水洗净。采样前应用所取的水样冲洗采水瓶：2~3次。

采样瓶采样器（D采样器（2）

2.取样量：供一般物理与化学分析用水样量约需2L〜3L,如待测的项目很多，需要采

集5L〜1OL,充分混合后分装于1L〜2L的贮样瓶中、

3.取样方法和布点方法：

河流：

在布设采样点时需考虑河面的宽窄、河流的深度及采样的频率等。

（1）单点布设法适用于河面狭窄、水浅、流量不大的小河流，且污染物在水平和垂

直方向上都能充分混合，可以直接在河中心采样。

（2）断面布设法对于较大的河流，如河面宽，水量大（＞150m3/s）,水深流急，可以采用

多点断面混合采样法.

采用断面布设法时,一般对「河流取样断面分别找出对照断面、污染断面和结果断

面（又称下游净化断面）。此外，在水文和水质突然变化的河段也要布设断面。

①对照断面反映进入本地区河流水质的初始情况，一般设在进入城市、工业废

水排放口的上游，基本不受本地区污染影响处。

②污染断面反映本地区排放的废水对河段水质的影响，设在排污区（口）的下

游、污染物与河流能较充分混合处。

③结果断面反映河流对污染物的稀释净化情况，设在污染断面的下游，主要污

染物浓度有显著下降处。

（3）采样点的布设断面位置确定后，断面上采样点的布设应根据河流的宽度

和深度而定

表断面垂线设置

水面宽度（m）垂线数量说明

〈50一条（中泓线）1.断面上垂线的布设应避开岸

二条（左、右近岸边污染带。有必要对岸边污染

50〜100

有明显水流处）带进行监测时，可在污染带内

酌情增设垂线。

2、对无排污河段并有充分数据

证明断面上水质均匀时，可只

设中泓一条垂线。

.对无排污河段并有充分数据

>100三条（左、中、右）2

证明断面上水质均匀时，可只

设中泓一条垂线。

2、对无排污河段并有充分数据

证明断面上水质均匀时，可只

设中泓一条垂线。

采样点数

水深（m）说明

量

一点（水面下1.水深不足In】时，设在1/2水深处。

W5

0.5m处）

二点（水面下2、河流封冻时，在冰下0.5m处。

0.5叫河底上

5〜103、若有充分数据证明垂线上水质均

0.5m）

匀，可酌情减少采样点数目。

三点（水面下3.若有充分数据证明垂线上水质均

匀，可酌情减少采样点数目。

0.5m、1/2水

>10

深、河底上

3、若有充分数据证明垂线上水质均

0.5m）

匀，可酌情减少采样点数目。

湖泊（水库）

对于湖泊、水库采样断面和采样点的布设可根据江河入湖（库）的河流数量、流量、季节变

化情况、沿岸污染源对湖（库）水体的影响、湖（库）水体的生态环境特点及污染物的扩散

与水体的自净情况等，按照下述原则设置采样断面

（1）在入、出湖（库）河流汇合处；

（2）在沿岸的城市工业区大型排污口、饮用水源及风景游览区；

（3）在湖（库）中心、沿水流流向及滞流区;

（4）在湖（库）中不同鱼类的回游产卵区。

表湖（库）水质分层采样数

水深

分层数目

（m）

<5表层（水面下0.5m）

5〜10表层、底层（距底1.0m）

10〜20表层、中层、底层

>20表层、底层、每隔10m一层、温跃层上、下

工业废水采样布点

工业废水的采样点往往要根据分析•目的来确定，并且应考虑到生产工艺。先谎.查生

产工艺、废水排放情况，然后，按照以下原则确定采样点。

（1）要测定一类污染物，应在车间或车间设备出口处布点采样。一类污染物主要包括汞、

镉、神、铅、Cr（VI）和强致癌物等。

（2）要测定二类污染物，应在工厂总排污口处布点采样。二类污染物有总不可滤残渣、

硫化物、挥发性酚、鼠化物、有机磷、石油类、铜、锌、筑、硝基苯类、苯胺类等。

（3）有处理设施的工厂，应在处理设施的排出口处布点。为了解对废水的处理效果，可在

进水口和出水口同时布点采样。

二、水样的保存（冷藏法和化学法）

适当的保护措施虽然能够降低水样变化的程度和减缓其变化速度，但并不能完全

抑制其变化。有些项目特别容易发生变化，如水温、溶解氯、二氧化碳等，必须在采样现

场进行测定。有一部分项目可在采样现场对水样做简单的预处理，使之能够保存一段时间。

水样允许保存的时间，与水样的性质、分析的项目溶液的酸度、贮存容器的材质以及存放温

度等多种因素有关。

水样的保存要求

（1）抑制微生物作用；

（2）减缓化合物或配合物的水解、解离及氧化还原作用；

（3）减少组分的挥发和吸附损失。

部分水样监测项目保存方法

可保存时间

测定项目保存温度(℃)保存剂备注

(h)

酸度、碱度4—24

生化需氧量4—6

化学需氧量4加H2so4至pH<27(d)

总有机碳——24

硬度4—7(cl)

加ImlMnSOi和21nl碱

溶解氧—4〜8现场固定

性KI

氟化物4—7(d)

氯化物——7(d)

氟化物4加NaOII至pH=1324现场固定

氨氮4力口H2soi至pH<224

硝酸盐4加H2so4至pH<224

亚硝酸盐4—24

硫酸盐4—7(cl)

每升加

硫化物—24现场固定

2mlZn(Ac)2(aq)

亚硫酸盐4—24

碑—加H2soi至pH<26(m)

硒—加HN03至pIK26(in)

总金属—加HN03至pH<26(m)

总汞—加HN03至pH<213(d)硬塑容器

过滤，加HN03至

—

溶解汞PH<238(d)玻璃容器

新硬质玻

Cr(VI)—加NaOH至pH=8〜9当天测定

璃瓶

总铭—加HNOa至pH<2当天测定

加H3P04至

pH<4.500ml水样加

酚类424

lgCuS04

三、预处理一一水样的分离技术()

水样浑浊也会影响分析结果，用适当孔径的游器可以有效地除去藻类和细菌，源后的

样品稳定性更好。一般地说，可以用澄清、离心、过滤等措施来分离悬浮物。过■②

蒸馅③萃取L-L液萃取：分离水中的有机物④浓缩富集

离子交换法制备纯水重蒸储法制备纯水

四、水质分析步骤

1.水样的采集和保存

2.水样的预处理（干扰物质的分离和待测物的富集）

3.试样中待测组分的测量：

4.分析结果的计算和数据处理

§1.5.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

一、准确度：测定值和真空值的接近程度

常用测量加标回收率评价分析方法的准确度

加标回收率（止加标后测定值一加标前测定值X1。。

加标量

平均加标回收率（%）=-¥加标回收率

平均加标回收率处于97%-103%,可以认为分析方法可靠

二、精密度：测定值之间的接近程度

常用相对标准偏差评价分析方法的精密度，又称变异系数，用CV表示

q—1n

cv==xioo%x=-Yx.

X〃i=]

瓦li（x.-x）2

偏差T3

三、准确度和精密度之间关系

准确度是由系统误差和随机误差共同决定的，精密度是由随机误差决定的。

准确度高，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，精密度是保证准确度的先决条件。

四、误差的分类

.1）系统误差:系统误差由一些固定原因造成，所以在多次测定中重复出现，且为单向性，影响

分析结果的准确度.它是可避免和消除的。系统误差包括：

方法误差:分析方法本身所造成；

仪器和试剂引起的误差:来源于仪器本身不够精确；

操作误差:分析人员所掌握的操作与正确的分析操作有差别引起.

主观误差（即个人误差）：分析人员本身的主观因素造成.

2）偶然误差（不可测误差，随机误差）由某些难以左制且无法避免的偶然因素造成的.

是可以允许的.

偶然误差与精密度:偶然误差使分析结果在一定范围波动,其方向、大小不固定，从而决定

精密度的好坏.

五.有效数字及运算

1）有效数字的怠义及位数

意义:实际能测到的数字;其最后•位是可疑数字；

有效数字位数:直接影响测定的相对误差.

注意“0”的作用:在中间和末尾为有效，在最前面为无效.

io：1.008430819.08%四位有效数字

1.003.50%三位有效数字

0.90.05%一位有效数字

pH、pM、1。或等对数值:其有效数字取决于小数部分（即尾数）数字的位数

pH=11.20[H+]=6.3X10-12mol/L两位有效数字

2）有效数字的修妁规则：

四舍六如五成双如：150.650----150.6

10.2150----10.22

16.851-----16.9

3）计算规则

1.加减法：以小数点后位数最少的数据为准保留有效数字的位数.（根据是此数的绝对误

差最人）.

例：0.0121+25.46=25.47

2.乘除法：以有效数字位数最少的数据为准.（其根据是该数的相对误差最大）.

例：0.0121X25.46X1.05782=0.328

4）分析化学中数据记录及计算分析结果的基本规则

1.记录测定结果只保留一位可疑数字；

2.分析结果的表示：

高含量（〉10酚：四位有效数字54.63%

含量（1-10%）:三位有效数字1.34%

低含量（＜设）：二位有效数字0.023%

即小数点后只保留两位数有效数字

3.分析中各类误差表示：只表示到小数点后第二位

1.67%,0.32%,0.09%

4.对各种化学平衡的有关计算,视具体情况保留2-3位有效数字.

六滴定分析法概述

滴定分析法的过程和方法分类

L:将一种已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液，即滴定剂）从滴定管滴加到一定量的待测物

质溶液中，直到“化学计量点”.但需指示剂来帮助观察“滴定终点”.化学计量点和滴定终

点不-■致而存在“终点误差”或“滴定误差”.

1.酸碱滴定:以质子传递反应为基础.

2.络合滴定:以络合反应为基础.

3.氧化还原滴定:利用电子转移反应.

4.沉淀滴定:利用生成沉淀反应进行滴定.

二.滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式

（一）.滴定分析法对化学反应的要求

1.有确定的化学计量关系；

2.反应必须定量进行；

3.反应速度要快；

4.有适当的方法指示终点.

（二）.滴定方式

1.直接滴定法;满足上述四个条件的反应可用此法.

2.返滴定法:不满足上述3,4条件的用此法.

3.置换滴定法:不按一定反应进行或伴有副反应用此法.

4.间接滴定法.不能直接与滴定剂起反应的物质用此法.

三.标准物质和基准物质

标准溶液是一种己知甚确浓度的溶液.其配制有两种方法：

（一）.直接法:准确称取一定量的物质，溶于适量水后，定量转移入容量瓶中.以水稀释至刻

度,然后根据物质的种质量和容量瓶的体枳算出准确浓度.

基准物质:能用于直接配制标准溶液的物质.其必须符合下列要求：

1.物质组成与化学式相符;若含结晶水，其含量应与化学式同；

2.试剂纯度足够高;>99.9%

3.试剂稳定;如不易吸水分和CO2,不易被空气氧化

4.试剂最好有较大的摩尔质量;可减少称量误差.

滴定分析常用基准物质：

Na2c。3（酸碱滴定）

CaCO：.Zn粒（络合滴定）

NaCl（沉淀滴定）

心&式乂氧化还原滴定）

（二）间接法：（又称标定法）有许多物质不能直接用来配制标准溶液,将其先配成一种近似

所需浓度的溶液，然后用基准物质来测定它的准确浓度.（如盐酸等）

例如，在酸碱滴定分析法中，标准溶液的配制有两种方法。由于盐酸不符合基准物质

的条件，只能用间接法配制，再用基准物质来标定其浓度。

标定盐酸常用的基准物质有无水碳酸钠Na2CO3和硼砂Na2B4O7-10H2O。采用硼砂较易

提纯，不易吸湿，性质比较稳定，而且摩尔质量很大，可以减少称量误差。

硼砂与盐酸的反应为：

Na2B4O7­IOH2O+2HCL=2NaCL+4H3BO3+5H2O

四.滴定分析法的计算

(一)滴定分析计算内常用的量和单位

1.物质的量(n)及其单位摩尔(mol)

..2.摩尔质量(g/mol):用MB表示.M=m/n,必须指出基本单元，

M(K2Cr2O7)=294.M(l/6K2Cr2O7)=49

3.物质的量浓度(c,简称浓度，mol/L,mmol/L):单位溶液中所含溶质的物质的

>.,CB=nB/VBc=n/V

4.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)

(二)滴定分析的计算

1.根据待测物质B与滴定剂T之间的化学计量比进行计算；

nB：nT=b:t

....2.根据“等物质的量反应规则”进行计算..

例题：

1.测水样某一指标的步骤：

明确分析目标，选择分析指标和相应的标准分析方法，准备玻璃仪器和设备，取水样,

按照标准分析方法和流程进行测定，数据处理，评价分析方法，结果报表

2.如何设计加标回收率实验？

(设计)表1C1B光度法加标回收实验结果

次数加标前(mg/L)加时量(mg/L)加标后(mg/L)回收率收)

10.000.200.195

20.100.200.305

30.200.200.41

40.200.400.595

50.150.300.45

60.300.150.44

平均加标回收率与

3.如何设计精密度实验？

对同一水样连续测定至少8次

习题与思考题：

查找一篇具有加标回收率和CV内容的分析方法文章。

本章小节：本章主要讲述了基本概念：水质分析的目的和内容，水质指标和

水质标准，水质分析程序，误差产生的原因和表示方法，水质分析结果的表示方

法。应要求学生依据考试大纲规定的要点进行掌握。

第二章酸碱滴定法

教学时数：6学时

教学目的和要求：熟练掌握水溶液中的酸碱平衡、酸碱溶液氢离子平衡浓度的计算.酸碱滴

定法的基本原理，并能计算水中碱度和酸度。了解酸碱指示剂、酸碱滴定的终点误差。

教学重点：溶液中酸碱组分的分布，尤其是不同pH值下酸溶液中各型体的分布，酸碱滴定

曲线，水中碱度的计算。

教学难点：不同pH值下酸溶液中各型体的分布

本章主要阅读文献和资料：

武汉大学主编：《分析化学》（第3版），北京，高等教育出版社，1995

酸碱滴定法是以质子传递为基础的滴定分析方法

§2.1.酸碱平衡

酸碱平衡是一种可逆、动态平衡：

一、酸碱质子理论

酸：给出质子的物质，碱：接受质子的物质

常见共施酸碱对：HC1/C1-,H2CO3/HCO3-.HC03-/CO32-,NH4+/NH3,NH+/N

酸碱反应：两个共规酸碱对作用的结果

2.共规酸碱对HB/B-的Ka和Kb关系

由水的自递平衡，

,水合质子，简化为

定义：Kw水的自递平衡常数，,pKw=14

共规酸碱对Ka•Kb=Kw,pKa+pKb=pKw=14

对于水以外的其他溶剂,Ka-Kb=Ks

二、酸碱的强度

1.酸碱平衡中的组分浓度

平衡浓度：反应平衡时，水溶液中溶质某种型体的实际浓度，用口表示

分析浓度（量浓度，总浓度）：平衡型体浓度之和，用C表示

例：在不同pH条件下，[Ac・]和[HAc]是变化的，但CHAC=[Ac・]+[HAc],不变酸度和

碱度

2.酸碱强度

用Ki（酸的解离平衡常数）的大小表示酸的强度

用Kb（碱的解离平衡常数）的大小表示碱的强度

HCI,Ka»K在水中完全解离，强酸

HAc,Ka=1.8X10-5,Ka«l,弱酸

3.拉平效应和区分效应

拉平效应：使酸完全解离至溶剂化质子水平

H。、HN03在水中，拉平到H3O+（即H+）,水为拉平溶剂

HQ、HAc在氨水中拉平NH4+,氨水为拉平溶剂。

区分效应：区分溶剂使酸碱表现出强弱。

例：以HAc为溶剂时，HC104比HN03酸性强

§2-2酸碱平衡中有关组分浓度的计算

一、酸度对弱酸（弱碱）溶液中各种姐体分布的影响

1.一元我敢溶狭中杏种型体的分布

一元弱酸（UA）在溶液中以HA和A-两种型体存在，在水溶液中存在如下的电离平衡：

HA=H++A-,酸离解常数表示为Ka,由酸的Ka和溶液的pH值就可以计算出两种型体的分布

系数，对指定的酸碱而言：分布系数是[H+]的函数，控制溶液的pH值，就可以控制溶液中

各型体的浓度。这样绘制的6i-pH曲线叫做酸碱型体分布图。

如对一元酸，当pH=pKa时,6HA=6A-,有[HA]=[A-]o

随着pH值增大，6HA在此点呈下降趋势，6A-在此点呈上升趋势，6HA和6A-的变

化率相等。一元酸（碱）型体分布图以pH=pKa为分界点,分为共扼酸（HA）型体主要存在

区（pH<pKa）和共挽碱（A-）型体主要存在区（pH>pKa）。

2.一元弱碱溶液中各种型体的分布

3.多元弱酸（碱）溶液中各种型体的分布

从多元酸（碱）型体分布图：可直观地了解酸碱型体分布的特点。上图为二元弱酸碳酸各型体

分布图

多元酸HnA的某一共扰酸碱对，HmAHm-1A的最本质联乐是其相对应的酸,(或碱)离解常数,

Kam(或Kb(n-m+l))。现以二元酸112A的酸碱型体分布图讨论多元酸碱型体分布的特点。

二.强酸强碱溶液中［H+］的计算

1.一元弱酸的电离平衡

HA■■+1

cHA弱酸的电离平衡常数Ka的大小可用来衡

量同类型弱酸的相对强弱：在

相同温度下，Ka表示酸性越强，Ka随T升高而增大。

对于一元弱酸，其C(H+)值计算如下：

HAc

起始A

+

平衡CA-CH

Ka

当CA/Ka>500,CHKQA

CH+==-七〃+JK：/4+Ka

当CA/Ka<500,CA-CH|#CA

;计算下列各浓度的HAc溶液的［H］和电离度(1)0.1moldm3

-5-3

(2)1.0x10moldm

2

解：⑴x/(o.i-x)=

。工须>500,o.i-x»o.i

[H+]=1.3x103moldm3

⑵2/KQ<500,故不能近似计算。

^/(C-X)=1.8x10'5

解一元二次方程：

x=［H+］=7.16x10'6moldm3

a=71.6%

2.一元弱碱的电离平衡(司上)

3.多元弱酸、弱碱的电离平衡

特点：分步进行如，二元弱酸的电离平衡

H2SH+HS

+7

^；=(HIHS-]/[H2S]=I.Ixio-

函=H+S2"

+14

Ka2=[HIS^]/[HS]=1.0x10

，X5K=[HMS'MH2s卜1.1x10⑵

的H2s水溶液（饱和水溶液）的［片］、「HS'、［■］及

例题:计算0.1mol•dm

pOHo

-

H2SH*+HS

起始浓度0.100

平衡浓度0.1-XXX

C/Kal>500,近似地:0.1-X=0.1

x2/0,l=4X=[H+]=[HS]=1.0xl04moldm-3

由二级平衡：h日+酊

414

平衡浓度：1.()xiol1.0x110'yKa2=H][■]/[■]=1.0x10

y=K&[OH]=Kw

pOH=10.00

例、在0.3mol•dm-3的盐酸溶液中通入112s水溶液至饱和，求溶液中的［］

和［］.

解：H2S+

起始浓度0.10.3

平衡浓度0.10.3

n=KIX0.1/0.3=3.7Xio

由二级平衡：HSm-■+晶

平衡浓度：3.7X11）703y圄=

y=

§2.3.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

I.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

2.强碱滴定强酸的突跃范围大于强碱滴定弱酸的突跃范围

用酸碱指示剂法进行强碱滴定弱酸的条件:CspXKa210-8,（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。

14

12

10

可酚歆

-8

优学计量点

4A/甲基橙

强碱滴定强酸的滴定曲线强碱滴定不同浓度弱酸的滴定曲线

一、§2.3.酸碱指示剂

一、都是一些有机的弱酸或者弱碱，当它发生质子传递时，化学结构发生相应的变化，其

颜色也发生变化。

一、酸碱指示剂的作用原理

〃（酸式色）o”++〃广（碱式色）

,解而平衡常数表达式

a.，讨论

b.当时，呈酸式色，溶液pHWPKl-1

c.当时，呈碱式色，溶液pH2PKl+l

d.溶液PK「lWpHWPKr4,呈混合色

定义：到为指示剂的理论变化范围,PKI为理论变色点。

实际变化范围比理论要窄：人眼辨色能力造成的。

例：用NaOH滴定HC1:滴定终点时，酚酰无色一红色，甲基橙橙红一黄色

用HC1滴定NaOH：滴定终点时，酚麟红色一无色，甲基橙橙黄一橙红

二、酸碱指示剂的选择

可用滴定突跃范围来选择指示剂，变色范围处于或部分处于pH值突跃范围内，理论变色点

越接近计量点越好

三、酸碱指示剂的分类

①单色指示剂：酚酸pH=8.3

②双色指示剂：甲基橙pH=4.8

③亚合指示剂（2种或2种以上）

§2.4.酸碱度的测定

-碱度

1.天然水中碱度的种类、、

可构成5种组合形式：、（、）、（）、（、）、（）

假设水中不能同时存在0H~和HCO~

碱度和pH的关系pH>10存在°"一、pH>8.32存在CO：、pH>4.5存在

2.连续滴定法测水中碱度

同一锥形瓶中，连续用酚醐和甲基橙作指示剂。

测定步骤：

①先加酚酰，当酚酿由红色一无色，HC1的消耗量为PGnl）

②后加甲基橙，当甲基橙由橙黄一橙红，HC1的消耗量为M（ml）

③P和M的数值判断碱度的组成，并且计算相应的含量。

概念：

P相当的碱度叫酚儆碱度；

直接在水样中加入甲基橙，用HC1滴定相应的碱度，叫甲基橙碱度，又叫总碱度。

发生反应：

酚酸变色，

H++CO；-=HCO'

P=OH+（^CO--）

甲基橙变色，

M=；CO；-+HCO；

水中的总碱度：=P+M

5种组合的判据：

P>0M=0（酚儆红一无，甲基橙加入即呈橙红）

OH\CO；-P>MCO；-=2MOH=P-M

C01-P=MCO：=P=M

CO}'.HCO；P<MC0；-=2PHCO；=M-P

M>0P=0（酚献加入即无色，甲基橙橙一红）=M

3.碱度计算

①首先由P和M的数值判断碱度的组成

②确定碱度的表示方法

以mg/L计，以mol/L或mmol/L计，以mgCaO/L或mgCaC03/L计

③记住一些常用的摩尔质量

OH~17g/mol—CO1~30g/molHCO；61g/mol

^CaO28g/molCaCO350g/mol

④写出碱度计算的正确表达式

CHCL：HC1的量浓度mol/1

碱度的组合类型与P、M的关系，可以表示。

（1）当M=0时

———C(OFT,wwo//n=J^lZxlOOO

C(CO：，mmolIL}=0

C(HCO；f™//£)=0

(2)当P>M时____________________________

C(OH-,mmcd心=°阴—xlOOU

'/k*

eGe。，，o//Z)=^^xl000

WW/k冷

C("CO.mmollL)^0

(3)当P=M时__________________________

C(iCO^,wwo//Z)=c(^)2?xl000

C(0//",mmol/L)=0

C(HCO£wwo?/Z)=0

(4)当P<M时

CGCOQE?〃£)=c鸳"xIOOO

C(O月，加加£)=0

C(HCO£.加H/£)=-飞J"X1000

(5)当P=0时__________________________

C(HCO£wwH/£)=£仍"000

S3

C(OH\MWH/£)=0

CGS[wwo//Z)=0

[总碱度A通常用下面公式计算：

力(以％CO?计，掰冽口〃£)=投令产丝X1000

或者

力(以CaCQ计，冽8〃)=茎粤鲁山X1000

式中，100.09为CaCO3的康■尔质-处(g/mol)。

例：当P>0,M=0时

0H碱度（mo】/L）="“xP

唳样

OH碱度（mmol/L）=纭也四.

唳

0H碱度（（；CaOxY）=，〃•528x103

“水

当P和M呈其它关系时，用f（P,M）代替上式中P即可

例3水样100ml以0.0500mol/LHCI溶液滴定至酚献终点时，耗用HCI溶液

6.50ml,用甲基橙作指示剂，继续滴定至终点时，又耗用HCI