水分析化学相关

水分析化学零散知识点

滴定剂：已知准硭浓度的试剂溶液称为标准溶液或滴定剂

滴定：将标准溶液从滴定管计量并滴加到被分析溶液中的过程

化学计量点：标准溶液与被测物质定量反应完全的那一点，简称计量点 滴定终点：指示剂正好发生颜色变化的那点。滴定终点

与化学计量点应该相同，但由于操作误差使得它们不同。

水分析化学分类：化学分析和仪器分析：化学分析法又分为重量分析法和滴定分析法；仪器分析法又分为光学分析法，电化学分析法和色谱法。常量分析，半微量分析和微量分析

水质：水及其中杂质共同表现的综合特性

水质指标：水质好坏的衡量标准和尺度，它表示了水中杂质的种类和数量。物理指标：水温，臭味和臭阈值，颜色和色度，浊度，残渣，电导率，紫外吸光度，氧化还原电位；微生物指标：细菌总数，总大肠杆菌群，游离性余氯，二氧化氯；化学指标：pH 值，酸度和碱度，硬度，总含盐量，有机污染物综合指标，放射性指标

水质标准：表示生活饮用水，工农业用水及各种受污染水中污染物质的最高容许浓度或限量阈值的具体限制和要求

误差：测定结果与真实值之差，分为系统误差和随机误差，系统误差又叫可测误差，其特点为具有重复性和可测性，且系统误差不影响实验的精密度；随机误差又叫偶然误差，大小不可测量，所以不能加以校正，所以又叫不可测误差。 测量值与真实值之差称为绝对误差

绝对偏差 测定值与平均值之差

标准偏差又叫均份根偏差

准硭度 ：测定结果与真实结果的接近程度

精密度 ：平行测定结果相互接近的程度 准硭度高精密度一定高，但精密度低准硭度一定低，精密度是保证准硭度的先决条件

提高准硭度与精密度的方法：减少系统误差：校准仪器，做空白实验，做对照实验，对分析结果校正(并不是去改结果，而是把遗漏的因素加进去) ；增加测定次数；减少测量误差；选择合适的分析方法

做空白实验的方法 以蒸馏水代替水样按相同操作步骤重复实验，这样能减少由于人眼观察不同导致的误差增大了实验数据的准硭性

有效数字问题：用有效数字表示一个数，只有最后一位是估读的，其它位上必须是硭定的，因为有效数字的记录不仅表示数量的大小，还要正硭反映测量的准硭度。在加减法中，它们和或差的有效数字位数应为所有参加运算的数字中小数点后数位最少的一个相同(不过无含义的纯数字不影响位数) ；乘除法中为有效数位最少的一个相同。

基准物质(标准物质) ：能用于直接配制标准溶液的物质 要求：纯度高，稳定，易溶解，有较大的摩尔质量，定量参加反应且无副反应，试剂的组成与它的化学式完全相符

标准溶液的配制方法：直接法(重铬酸钾的配制) 和标定法(氢氧化钠，氯化氢，硫酸，硫酸亚铁氨硫代硫酸钠等) 步骤：称取药品>粗配溶液>标定 当基准

物质为被滴定物且为溶液时，基准物可以直接标定而不用配成标准溶液 滴定度 1mL 标准溶液相当于被测组分的质量

质子的自递常数是质子溶剂的重要特征，自递常数的大小，标志质子溶剂能产生区分效应范围的宽窄

络合滴定方式：直接滴定法：用EDTA 直接滴定水中被测金属离子的方法。要求：配合物稳定性好，络合反应速度快，有变色敏锐的指示剂且无封闭现象，在选择的测定条件下被测定金属离子不发生水解或沉淀现象。返滴定法：当被测金属离子M 与EDTA 络合速度很慢，本身又易水解或封闭的指示剂时，采用返滴法；生成的络合物不太稳定，无变色敏锐的指示剂时，也可用返滴法；干扰离子较复杂，也用返滴法。置换滴定法：用一种选择性高的络合剂L 将被测金属离子M 与EDTA 络合物中的EDTA 置换出来，置换出与被测金属离子等化学计量的EDTA ，然后用另一种金属离子N 标准溶液滴定释放出的EDTA

溶液中某酸碱组分平衡浓度占其总浓度分数称为分布分数或摩尔分数

水的碱度：指水中所含能接受质子的物质的总量。一般水中碱度包括重碳酸盐碱度，碳酸盐碱度，氢氧化物碱度

络合滴定法的特殊要求：络合滴定中生成的络和物是可溶性稳定的络合物，在一定条件下，络合反应只形成一种配位数的络合物

EDTA ，乙二胺四乙酸，六齿配体，为六元弱酸，在pH>12时与金属1：1发生络合

EDTA 的酸效应：由于氢离子的存在，使络合剂参加主体反应能力降低的效应 某金属离子所在环境pH 小于酸效应曲线的pH 时，不能络合或者络合不完全

注意一下 酸效应对金属离子络合物稳定性的影响 这一节的计算

封闭现象：当金属指示剂与金属离子形成的络合物不能被EDTA 置换，则加入大量的EDTA 也得不到终点的现象。解决办法：加入适当的络合剂来掩蔽封闭指示剂的离子 eg. 加入三乙醇胺掩蔽三价铁离子，铝离子，四价钛离子 加入氰化钾或硫化钠掩蔽二价铜离子，二价镍离子，二价钴离子……

僵化现象：金属指示剂与金属离子生成的显色络合物为胶体或沉淀，使EDTA 作用缓慢，而使终点延长的现象

水的硬度：指水中钙、镁离子浓度的总量，是水质的重要指标之一。如果水中亚铁离子，铁离子，二价锰离子，铝离子含量较高时也应计入水硬度

水硬度的分类：碳酸盐硬度，包括碳酸氢盐和碳酸盐的总量。一般加热煮沸可以除去，因此称为暂时硬度；非碳酸盐硬度，主要包括硫酸钙，硫酸镁，氯化钙，氯化镁等的总量，经加热煮沸除不去，故称永久硬度。永久硬度只能用蒸馏或化学净化等方法处理才能软化

钙硬度和镁硬度计算时都需用消耗的EDTA 计算，不能算出一个后用总硬度去减另一个

沉淀滴定法特殊要求：沉淀反应形成的沉淀溶解度必须很小，且沉淀的吸附现象不影响滴定终点的硭定。沉淀滴定法主要用于水中氯离子，银离子等的测定

影响沉淀溶解的因素同离子效应：当沉淀反应达到平衡时，如果向溶液中加入构晶离子而使沉淀的溶解度减小的现象【构晶离子：组成沉淀的离子】；盐效

应：在微溶化合物的饱和溶液中，加入易溶强电解质而使沉淀的溶解度增大的现象；酸效应：溶液pH 值对沉淀溶解度的影响；络合效应：当溶液中存在某种络合剂，能与构晶离子生成可溶性络合物，使沉淀溶解度增大，甚至不产生沉淀的效应

莫尔法及其应用

以硝酸银标准溶液为滴定剂，用重铬酸钾为指示剂，测定水中氯离子时，根据分步沉淀原理，首先生成氯化银沉淀。当达到计量点时，水中氯离子已被全部滴定完毕，稍过量的银离子和铬酸银离子生产砖红色的沉淀。

实验中做空白实验的目的：用蒸馏水做空白实验是为了扣除生成铬酸银沉淀而多消耗的硝酸银

实验中控制pH 的原因：酸性较强时铬酸根离子会反应，生成重铬酸根，使实验测得的结果偏大；碱性较强时银离子会形成氧化银沉淀，使实验测得的结果偏小 控制重铬酸钾指示剂的量的原因：如果加入的重铬酸根过多，就会使铬酸根浓度偏高，铬酸银析出过早，使得测得的结果偏小，反之，则偏大

佛尔哈德法

用硫磺铁铵作指示剂的银量法

直接法测定水中银离子：硫氰根离子和银离子反应生成硫氰化银白色沉淀，当银离子被消耗完毕后，硫氰根与铁离子生成红色络合物，滴定终点到达

返滴法测定水中卤离子：以硫酸铁铵为指示剂，加入定量且过量的硝酸银，生成卤化银沉淀，再用硫氰化铵标准溶液滴定剩余的银离子，在滴定氯离子时加硫氰化铁前须加入硝基苯，隔离氯化银和硫氰根，若不隔离就会让氯化银转化为硫氰化银，而是结果偏小

实验中控制酸度和指示剂的量的原因：三价铁离子，银离子决定溶液不能为碱性硫氰根决定酸度不能太强(酸性太强它会分解)

采用返滴时，如果是测氯离子，需加硝基苯，而测溴离子，碘离子时则不用，但测碘离子时，需先加过量的硝酸银后再加入三价铁离子，否则碘离子会被氧化成单质碘

氧化还原滴定

在滴定剂不断加入时，可以看作是反应从一个平衡到另外一个平衡，但是殿位始终相等

指示剂分类：自身指示剂：利用滴定剂或被滴定剂本身的颜色变化来指示滴定终点的到达，这种被滴定物质起着指示剂的作用，因此叫自身指示剂。专属指示剂：专属指示剂本身没有氧化还原性质，但它能与滴定体系中的氧化态或还原态物质结合产生特殊颜色，而指示滴定终点。氧化还原指示剂：本身具有氧化还原性质的有机化合物

常用的两种指示剂：邻氮二菲亚铁(邻菲囉啉亚铁) ，遇氧化剂红色变成浅蓝色；二苯胺磺酸钠，氧化态为紫色，还原态为无色

高锰酸钾法

优点：氧化性强，反应彻底，自身可作指示剂

缺点：有杂质，只能粗配干扰较多，不能以HCl 作介质

1mol 高锰酸钾在强酸条件下可以得到5mol 电子；在中性条件下可得3mol 电子，

在大于2mol 每升的强碱溶液中得1mol 电子

滴定方式：直接滴定法，如二价铁离子，三价砷，三价锑离子，过氧化氢，草酸根离子，亚硝酸根离子等，可用高锰酸钾标准溶液直接滴定，计量点时，高锰酸根本身红色不消失，硭定滴定终点。

返滴定法：有些氧化性物质能用高锰酸钾直接滴定，可用返滴法。先用过量且定量的还原性物质将氧化性物质还原，再用高锰酸钾氧化剩余还原性物质。

间接滴定法：某些非氧化还原性物质，不能用高锰酸钾标准溶液直接地定或返滴定，但可用间接滴定法滴定。先用一种可以与被测离子结合生成沉淀的还原性物质，再用酸效应原理溶解沉淀，最后用高锰酸钾滴定还原性物质

高锰酸盐指数的测定：指一定条件下，以高锰酸钾为氧化剂，处理水样时所消耗的量，以氧的mg/L表示。水体中还原性有机(含无机) 物质污染程度的综合指标之一 步骤：酸化；一定过量的高锰酸钾；充分反应(加热)加定量且过量的草酸；标准高锰酸钾滴定过量的草酸

为什么不是完了直接到：1、滴定终点不易观察；2、反应时间更短(加热的原因)

重铬酸钾法：以重铬酸钾为滴定剂的方法，是氧化还原滴定法中的重要方法之一。在水质分析中常用于测定水中的化学需氧量(简称COD ，Chemical Oxygen Demand) 特点：重铬酸钾固体试剂易纯制并且很稳定；其溶液也很稳定，可以长期存放；滴定反应速度较快，一般不需要催化剂；可以在HCl 环境中使用；需加指示剂；有毒，注意废液处理

COD 的测定原理：在一定条件下，水中能被重铬酸钾氧化的有机物质的总量，以mg 氧气/L表示。强酸性条件下，用过量重铬酸钾与水中有机物反应，以亚铁灵为指示剂，以硫酸亚铁铵标准溶液返滴剩余的重铬酸钾，计量点时以浅蓝色变为红色为滴定终点。注意要有空白实验。

密封法测COD ：是一种缓慢消耗水中有机物的方法，其中催化剂溶液是含硫酸银和浓硫酸的溶液，消化液是硫酸汞和硫酸的重铬酸钾溶液。特点：简单，节约，减少了环境的污染

碘量法：是利用碘单质的氧化性和碘离子的还原性来进行滴定的方法，广泛用于水中余氯，二氧化氯，溶解氧，生物化学需氧量及水中氧化性物质的测定(在酸性或中性条件下进行)

控制pH 的原因：碱性条件下，硫代硫酸根离子和碘单质反应生成硫酸根离子和碘离子；酸性条件下，硫代硫酸根离子发生岐化反应生成硫单质和二氧化硫。

水中溶解氧的测定原理：加入硫酸锰和氢氧化钠，生成的氢氧化锰可以结合水中的游离氧，形成棕色沉淀将水中溶解氧全部固定起来，在酸性条件下，与KI 作用，释放出等化学计量的碘单质，最后以淀粉为指示剂，硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色刚好消失，指示终点到达。注意：要先将碘溶液滴定至浅黄色再加淀粉

总有机碳：表示水体中有机物总的含碳量，用TOC 表示，用有机碳分析仪测定 总需氧量：指水中有机物和还原性物质在高温下燃烧生成稳定氧化物时的需氧量，用TOD 表示

摩尔吸光系数：当溶液的溶液浓度为1mol/L，样品溶液光程为1cm 时的吸光度值

朗伯比尔定律：A=eCL 溶液吸光度值=摩尔吸收系数*溶液中溶质的浓度*样品溶液的光程

分光光度计的光学系统和测量系统：光源—钨丝灯和氢灯两种；分光系统—棱镜或衍射光栅、狭缝和透镜、准直镜系统；吸收池(盛装溶液) ；检测器

含氮化合物判断水体污染程度：如水体中主要含有有机氮和氨氮表明水体近期受到污染如水体中含有亚硝酸盐，说明水体中有机物分解没有达到最后阶段

如果水体中主要含有硝酸盐，说明水体污染已久，自净过程基本完成

气相色谱仪主要构成：气路系统(载气钢瓶、净化器、流量控制和压力表) 、进样系统(气化室、进样) 、分离系统(色谱柱) 、检测器和记录系统(放大器和记录仪) 检测器的功能：将被测物质的浓度或质量的变化转变为一定的电信号

色谱柱的功能：将不同的物质分离开来。原理：根据各组分在吸附剂上吸附能力不同。分配过程：物质在固定相和流动相之间发生的吸附—脱附和溶解—挥发的过程 分配系数：在一定温度下，组分在固定相和流动相之间分配达到平衡时的浓度比。分配系数越大的组分在仪器内停留得时间越长

基线：实验条件下，只有当纯流动相通过检测器时所得到的信号—时间曲线。通常为一水平直线

死时间：不被固定相吸附或溶解的组分通过色谱柱的时间。在色谱图上即为从进样开始到组分色谱峰顶的时间

保留时间：待测组分从进样到出现浓度最大值的时间

校正保留时间：指扣除死时间以后的保留时间

峰高：色谱峰顶到基线的垂直距离

半峰宽：色谱峰高一半处的宽度

基线宽度：又叫峰宽，从峰底量拐点做切线，两切线与基线相交部分的宽度 死体积：是指死时间间隔内所通过的载气的体积

保留体积：由组分的保留时间和校正后的载气流速的乘积计算