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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水样，适于
2、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：化学药剂：生物抑制剂，氧
3、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时性紊乱，但一般在短期内
4、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,Company Logo,标准
5、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(只具有定位的作用)3位有效数字：0.0518，5.1810-2,有效数字
6、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 4.1254.1054.12514.1349,修约后 4.14,4.12,4.10,4.13,4.13,Company Logo,.,.,当几个数据相加或相减时，它们的和或差
7、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
8、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=0.86Q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
9、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
10、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，HAc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
11、+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=13）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
12、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%）？,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
13、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 4.16.1 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
14、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,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
15、,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
16、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 Logo,（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
17、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 HPO
18、42-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 Ka3
19、10-8 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,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=10-3.75HCO3-+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
20、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:准确称取一定量试样，用蒸馏水溶解后，先以酚酞为指示剂，用HCl标液滴至红色消失，消耗HCl体积V1
21、，然后加甲基橙，继续用HCl滴至溶液由黄色变为橙红色，消耗HCl体积V2。,酸碱滴定法的应用,两种可能：,NaOH+Na2CO3,Na2CO3+NaHCO3,Company Logo,（1）V1 V2,分析结果计算公式,NaOH消耗HCl的体积为V1-V2Na2CO3消耗HCl的体积为2V2,NaOH+Na2CO3,Company Logo,（2）V1V2,分析结果计算公式：,NaHCO3消耗HCl的体积为V2 V1Na2CO3消耗HCl的体积为2V1,Na2CO3+NaHCO3,Company Logo,Company Logo,二、铵盐中含氮量的测定,1.蒸馏法2.甲醛法,1、蒸馏法,NH4+OH-NH3+H2O NH3+H3BO3 NH4+H2BO3-H2BO3-+HCl Cl-+H3BO3,反应过程的反应式如下：,Company Logo,2.甲醛法,4NH4+6HCHO(CH2)6N4H+3H+6H2O,终点pH=9，以酚酞为指示剂，以NaOH滴至浅粉色,4NaOH+(CH2)6N4H+3H+=4H2O+(CH2)6N4+4Na+,4NH4+6HCHO+4NaOH 10H2O+(CH2)6N4+4Na+,总反应：,反应方程式如下：,Company Logo,四、硅酸盐中SiO2的测定,Company Logo,拓展任务：,拟定工业纯碱中总碱度的测定方案,
