水中总碱度的测定

1、,项目一 校污水处理厂水质指标检测,任务1 处理水总碱度的测定,Company Logo,中国水资源总量居世界第六位，人均占有量约为世界人均的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。,水资源,Company Logo,城市杂用水水质标准,Company Logo,Company Logo,1正确规范使用分析天平、滴定管、容量瓶、移液管和吸量管 2会正确取样 3.配制及标定酸碱标准溶液 4会正确记录数据并进行数据处理 5会撰写检验报告，并得出检验结论 6掌握酸碱滴定基本原理及相关理论知识,专业能力目标：,Company Logo,平均混合水样：指每隔相同时间采集等量废水样混合而成的

2、水样，适于废水流量比较稳定的情况 平均比例混合水样：系指在废水流量不稳定的情况下，在不同时间依照流量大小按比例采集的混合水样。,瞬时水样:某时，某地随机采集的水样，当水质稳定时，具有代表性。 混合水样：同一地点不同时间采的水样的混合体。 综合水样：不同采样点，同时采的水样混合体。,水样的采集,环境水采样,污染水采样,Company Logo,（1）对瓶的要求: 化学稳定，不吸收待测物，性能稳定、杂质含量低的材料。 硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。 （2）时间要求：清洁水 轻度污染 重度污染水 72h 48h 12h 冷藏（或冷冻）：冷冻温度为-20；冷藏温度 一般2 5度 （3）保存方法：

3、化学药剂：生物抑制剂，氧化还原剂，固定剂 调pH值：控制水解，挥发,水样的贮存,Company Logo,水样预处理方法分类,Company Logo,硬度指水中能与强酸发生中和作用的物质的总量。这类物质包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。天然水中的碱度主要是由重碳酸盐、碳酸盐和氢氧化物引起的，其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。引起碱度的污染源主要是造纸、印染、化工、电镀等行业排放的废水及洗涤剂、化肥和农药在使用过程中的流失。碱度和酸度是判断水质和废水处理控制的重要指标。碱度也常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性等。,背景介绍：,Company Logo,硬度过高，可引起胃肠道功能的暂

4、时性紊乱，但一般在短期内即能适应。硬水对日常生活影响较大，可形成水垢，影响茶味，消耗肥皂等。国标要求生活饮用水中总硬度的含量应小于450mg/l。,Company Logo,2碱度的测定,1、盐酸溶液的 制备和标定,检 验 步 骤,1、盐酸标准溶液的配制,2、盐酸标准 溶液的标定,无水Na2CO3,甲酚绿-甲基红,空白试验,1、酚酞碱度的测定,2、甲基橙碱度的测定,红色刚好褪去，即为终点,绿色变为暗红色,Company Logo,基准物质：能用于直接配制或标定标准溶液的物质,性质稳定，不吸湿， 不氧化，不分解,没有副反应,有较大的摩尔质量,组成与化学式相符,纯度高，99.9,基准物质与标准溶液

5、,Company Logo,标准溶液：已知准确浓度的溶液,Company Logo,有效数字及其位数,1. 概念 有效数字指实际能测量到的数字，其位数包括所有的准确数字和最后的一位可疑数字。,Company Logo,pH、pK或lgC等对数 值，其有效数字的位数取 决于小数部分（尾数） 数字的位数，整数部分 只代表该数的方次,分数或比例系数 (非测量数字）等 不记位数,改变单位，不改变 有效数字的位数,结果首位为8和9时， 有效数字可以 多计一位,数据中的零双重作用： 数字中间和数字后边的“0”都是有效数字 位有效数字： 5.108， 1.510 数字前边的“0”都不是有效数字(只具有定位的

6、作用) 3位有效数字： 0.0518 ，5.1810-2,有效数字位数的确定,24.01mL和24.01103 L 有效数字都是四位,90.0% ， 可视为四位有效数字,pH = 11.20 两位有效数字,Company Logo,分析化学中常用的一些数值，有效数字位数,Company Logo,二、数字的修约规则,四 舍 六 入 五 成 双,4 要舍，6 要入 5 后有数进一位 5 后无数看单双 单数在前进一位 偶数在前全舍光 数字修约要记牢 分次修约不应当,例：将下列测量值修约 为3位数,修约前 4.135 4.125 4.105 4.1251 4.1349,修约后 4.14,4.12,4

7、.10,4.13,4.13,Company Logo,.,.,当几个数据相加或相减时，它们的和或差只能保留 一位可疑数字，应以小数点后位数最少(即绝对误 差最大的)的数据为依据。,几个数据相乘除时，积或商的有效数字位数的保留， 应以其中相对误差最大的那个数据，即有效数字位 数最少的那个数据为依据。,有效数字的运算规则,加 减 法,Company Logo,在分析化学的许多计算中，当涉及到常数时，一般 视为准确的，不考虑其有效数字的位数。,对于高含量组分（10%）的测定，分析结果一 般保留4位有效数字；中含量组分（1%-10%） 一般要求保留3位有效数字；微量组分（1%) 一般要求保留2位有效数

8、字。,有效数字位数确定以后，按“四舍六入五成双” 规则修约,记录测定结果时，只应保留1位可疑数字,有效 数字 运算 规则 分析 测试 中的 应用,Company Logo,异常值的检验与取舍1.Q检验法（测定次数3n10 ）,Company Logo,Company Logo,例：某一试验的5次测量值分别为2.63、2.50、2.65、2.63、2.65，试用Q检验法检验测定值2.50是否为离群值。,查表，n=5、Q0.95=0.86 Q计Q5,0.01，故2.50应予舍去,Company Logo,4d检验法,Company Logo,酸碱质子理论认为： 凡是能给出质子H+的物质是酸 凡是能

9、接受质子的物质是碱 由于一个质子的转移，HA与A-形成一对能互相转化的酸碱，称为共轭酸碱对，,酸碱平衡的理论基础,Company Logo,酸碱半反应: 酸给出质子和碱接受质子的反应,HOAc（酸1） + H2O （碱)2）,Company Logo,酸碱半反应不可能单独发生 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果,酸碱反应的实质是质子的转移,结论,Company Logo,多元酸的离解平衡,一元酸的离解平衡,弱酸的离解平衡,由此可知：共轭酸碱对中，酸的酸强，则共轭碱的碱性就弱，如H2SO4、HClO4等，其共轭碱的Kb都小到无法测出,共轭酸碱对HA和A- 有如下关系,KaKbKw,多元酸碱在

10、水中逐级离解， 强度逐级递减。Ka1Ka2Ka3,Ka，给质子能力强，酸的强度 Kb，得质子能力强，碱的强度,形成的多元共轭酸碱对中最 强酸的解离常数 Ka1对应最 弱共轭碱的解离常数Kb3,Ka1Kb3 Ka2Kb2= Ka3Kb1= Kw,Company Logo,平衡浓度,分析浓度,分布系数,分布曲线,溶液体系达平衡后，某一型体的 浓度，用 表示,溶液体系达平衡后，各组型体的 平衡浓度之和，用 c 表示, = 某种型体平衡浓度 / 分析浓度c,与溶液 pH 值间的关系曲线,Company Logo,一元弱酸的分布,HA A- + H+,Company Logo,例：计算pH=5.0时，H

11、Ac溶液（0.1000mol/L） 中HAc和Ac-的分布系数及平衡浓度,答：,Company Logo,Company Logo,二、元弱酸的分布,H2C2O4 HC2O4-+ H+ HC2O4- C2O42- + H+,Company Logo,Company Logo,三元弱酸的分布,Company Logo,结 论,1）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全 不同的概念，两者通过联系起来 2）对于任何酸碱性物质，满足 1+ 2 + 3 + - + n = 1 3）取决于Ka，Kb及H+ 的大小，与C无关 HA体系中，当Ka一定时，PH越小， HA越大。,Company Logo,计算几种

12、酸溶液H+的最简式及使用条件,Company Logo,定义：能够抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释，其自身pH不发生显著变化的性质，称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。,缓冲溶液,组成：浓度较大的弱酸（或弱碱）及其共轭碱（或共轭酸）组成。如 HAcAc-、NH4+ NH3等。,Company Logo,Company Logo,缓冲溶液pH值的计算：,例1 某缓冲溶液有0.10mol/LHOAc和0.15mol/LNaOAc，试问此时的pH为多少？,例2 欲配制pH=10.0的缓冲溶液1L，已知NH4Cl溶液浓度为1.0mol/L，问需用多少mL密度为0.88 g/mL的氨水（=28

13、%）？,Company Logo,使1L缓冲溶液的PH值增加1个单位所需要加入强碱物质的量，或使溶液PH值减少1个单位所需要加入强酸物质的量,缓冲容量,缓冲容量越大，其缓冲能力越强,缓冲组分的浓度比 为1：1时，缓冲容量 最大,产生缓冲作用 组分的浓度越高， 缓冲容量越大。,定 义,缓冲溶液pH 的 缓冲范围为 pH=PKa1,Company Logo,酸碱指示剂,酸式体 和碱式 体颜色 明显不 同,溶液pH变 化指示 剂结构改 变指示 终点变化,特点,弱的 有机 酸碱,Company Logo,例： pKIn 理论范围 实际范围 甲基橙 3.4 2.44.4 3.14.4 甲基红 5.1 4

14、.16.1 4.46.2 酚酞 9.1 8.110.1 8.010.0 百里酚酞 10.0 9.011.0 9.410.6,指示剂理论变色范围 pH = p KIn 1 指示剂理论变色点 pH = p KIn ，In- =HIn,实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏 指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐,Company Logo,Company Logo,Company Logo,Company Logo,Company Logo,三、混合指示剂,组成 1指示剂+惰性染料 例：甲基橙+靛蓝（紫色绿色） 2两种指示剂混合而成 例：溴甲酚绿+甲基红（橙色绿色）,特点: 变色敏锐；变色范围窄,

15、Company Logo,一元酸碱的滴定,1. 强碱（酸）滴定强酸（碱）： NaOH（0.1000mol/L）HCL（0.1000mol/L, 20.00mL）,1滴定过程中pH值的变化 2滴定曲线的形状 3滴定突跃 4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择,主要讨论：,Company Logo,滴定过程中pH值的变化,Vb = 0,Vb Va,PH=4.3,PH=1,PH=7.0,PH=9.7,Company Logo,Company Logo,指示剂选择原则 指示剂变色点pH处于滴定突跃范围内（指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内）,滴定突跃：化学计量点前后0.1% 变化引起pH 值突然改

16、变的现象,影响滴定突跃的因素,浓度：C，pH，可选指示剂多 例：C10倍， pH2个单位,Company Logo,Company Logo,一元酸碱的滴定,1.强碱滴定弱酸： NaOH（0.1000mol/L）HAc（0.1000mol/L , 20.00mL）,1滴定过程中pH值的变化 2滴定曲线的形状 3影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 4弱酸被准确滴定的判别式,主要讨论：,Company Logo,滴定过程中pH值的变化,Vb = 0,Vb Va,Vb = Va,PH=7.7,PH=2.87,PH=8.72,PH=9.7,Company Logo,（2）滴定曲线,Company Log

17、o,（3）影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 指示剂的选择： pH =7.749.7，选碱性范围变色的酚酞，百里酚酞 影响因素：被滴定酸的性质，浓度 C一定， Ka，pH Ka一定，C，pH（滴定准确性越差）,Company Logo,Company Logo,（4）滴定可行性判断 弱酸能被准确滴定的判别式： Ca Ka 10-8 且c010-3 mol/L 强碱能被准确滴定的判别式： Cb Kb 10-8 且c010-3 mol/L,Company Logo,3. 强酸滴定弱碱,HCl（0.1000mol/L） NH3H2O（0.1000mol/L,20.00mL）,1. 滴定曲线： 与强碱滴

18、定强酸类似，曲线变化相反 2. 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择： （1）影响因素：被滴定碱的性质，浓度 （2）指示剂选择：pH =6.344.30， 选甲基橙，甲基红 3弱碱能被准确滴定的判别式： Cb Kb 10-8,Company Logo,H3PO4 H + H2PO4- Ka1= 10-2. 12 H2PO4- H + HPO42- Ka2= 10-7. 21 HPO42- H + PO43- Ka3= 10-12. 7,强碱滴定多元酸,NaOH（0.1000mol/L） H3PO4 （0.1000mol/L ，20.00mL）,1滴定的可行性判断 2化学计量点pH值的计算和指示剂的

19、选择,主要讨论：,Company Logo,（1）滴定的可行性判断,多元酸碱被准确分步滴定的判别式： Ca Kai 10-8 或Cb Kbi 10-8 可以被准确滴定 Kai / Kai+1 104 或Kbi / Kbi+1 104 可以被分步 准确滴定,Ca Ka1 10-8 且Ka1 / Ka2104 第一级能准确、分步滴定 Ca Ka2 10-8 且Ka2 / Ka3104 第二级能准确、分步滴定 Ca Ka310-8 第三级不能被准确滴定,Company Logo,（ 2）化学计量点pH值的计算和指示剂的选择,当第一级H+被完全滴定后，溶液组成NaH2PO4是 两性物质,甲基橙，甲基红

20、,溴甲酚绿+甲基橙,酚酞+百里酚酞,（3）滴定曲线,当第二级H+被完全滴定后，溶液组成Na2HPO4两性物质,Company Logo,Company Logo,2. 强酸滴定多元碱,HCl（0.1000mol/L） Na2CO3 （0.1000mol/L ，20.00mL）,CO32- + H+ HCO3- Kb1= 10-3.75 HCO3 - + H+ H2CO3 Kb2= 10-7.62,1.滴定可行性的判断 2. 化学计量点pH值的计算和指示剂的选择,主要讨论：,Company Logo,（1） 滴定可行性的判断,Cb Kb1 10-8 且Kb1 / Kb2104 第一级能被准确、分步滴定 Cb Kb2 10-8 第二级能被准确滴定,Company Logo,（2） 化学计量点pH值的计算和指示剂的选择,第一级CO32-被完全滴定后，溶液组成NaHCO3两性物质,酚酞,甲基橙,当第二级HCO3-被完全滴定后，溶液组成CO2 + H2O (H2CO3 饱和溶液，0.04mol/L）,Company Logo,Company Logo,1、混合碱的分析