水分析化学(副件).doc

水分析化学第一章 概 论§ 1.1 水分析化学的性质和任务一、水的分布 水是自然界中分布最广的物质之一，地球水的资源相当丰富，地球水的水量大约为1.4×1011亿m3，它遍布于海洋、湖泊、河流、地层大气层以及动植物体内然而，地球水在地面的分布是极不均匀的，它的约97％处于浩瀚的海洋中，约有2.2 ％形成南北极的冰山、冰川，约0.8 ％处于大陆水部分，大陆水中绝大部分是地下水，江、河、湖水仅占总水量的0.02％，可见，地球水的分布很不均匀，绝大部分是海水，淡水资源相当匮乏二、水的循环地球水在自然界的各个部分，生生不息，循环不已地球水通常进行两大循环，即自然循环和社会循环1、自然循环：水在太阳辐射和地球引力的作用下 不停地流动和转化，并进行着由蒸发、降水、地面径流、地下渗透等周而复始的过程该过程称为水的自然循环 2、社会循环：指人类为了生活及生产的需要，不断从天然水体中取水进行使用，使用之后的污水、废水又不断排入天然水体中的过程 未经处理的污水、废水或处理后达不到排放标准的污水、废水排入天然水体，必然造成水体的 污染警钟在响：1、水资源严重短缺2、水资源普遍受污染3、人们渴望喝上安全饮用水水分析化学（水质化学） 是研究水及水中杂质、污染物组成、性质、含量及其分析方法的一门学科。

水分析化学的性质 水分析化学属于定量分析化学的范畴，可采用相应方法对水中杂质、污染物组成、性质、含量等进行分析测试水分析化学的任务1、鉴定各种用水的水质是否满足用水的要求2、按照给排水的需要，对水质进行分析，并用 来指导水处理的研究、设计及运行过程3、进行水质监测三、水中的杂质1、天然水中的杂质（1）悬浮物（2）胶体物（3）溶解物常见溶解离子：Na+ 、K+ 、Ca2+ 、Mg2+ 、HCO3-SO42- 、Cl-常见溶解气体：O2 、CO2 、H2S 、SO2、 NH32、生活污水中的杂质 包括各种生活废物，比如：食物残渣、粪便、病菌等有机物和微生物，使水浑浊、有色、有腐臭味 3、工业废水中的杂质包括各类工业生产中的废料、残渣、部分原材料常见污染物：Hg、 Pb 、Pb2+、 Zn2+ 、Cd2+ Hg2+ 、Hg22+ 、Cr6+ 、F- 、CN-等，还有酚、醛、有机磷农药、含苯环的烷烃类有机物这些物质使水浑浊、有色、臭味、毒性、酸碱性§ 1.2 水分析化学的分类一、化学分析和仪器分析1、化学分析法 （Chemical Analysis) 化学分析法的特点n a、仪器简单n b、结果准确n c、应用范围广泛n d、局限性，不适于测定痕量或微量组分化学分析法可分为：重量分析法和滴定分析法（1）重量分析法（Gravimetric Analysis) 将水中被测组分与水中其它组分分离后转化为一定的称量形式，然后用称重方法计算该组分在水样中的含量。

▲重量分析法按分离方法的不同可分为：◆沉淀法◆气化法◆提（萃）取法◆电解法沉淀法 利用沉淀反应使被测成分生成溶解度很小的沉淀，将沉淀过滤，洗涤后，烘干或灼烧成为组成一定的物质然后称其重量，再计算被测成分的含量这是重量分析的主要方法气化法 用加热或其他方法使试样中被测成分气化逸出，然后根据气体逸出前后试样重量之差来计算被测成分的含量例如，试样中湿存水或结晶水的测定有时，也可以在该组分逸出后，用某种吸收剂来吸收它，这时可以根据吸收剂重量的增加来计算含量例如，试样中CO2的测定，以碱石灰为吸收剂此法只适用于测定可挥发性物质 提取法 利用被测组分在两种互不相溶的溶剂中分配比的不同，加入某种提取剂使被测组分从原来的溶剂中定量的转入提取剂中，称量剩余物的重量，或将提出液中的溶剂蒸发除去，称量剩下的重量，以计算被测组分的含量电解法 利用电解的原理，控制适当的电位，使被测金属离子在电极上析出，称重后即可计算出被测金属离子的含量◆重量分析法的特点：a、对于常量组分其准确度较高；b、操作繁琐、费时，容易引入误差2）滴定分析法 (titrimetric analysis)用已知准确浓度的标准溶液，滴定一定体积的待测溶液，直到化学反应按计量关系作用完全为止，然后根据标准溶液的体积和浓度计算待测物质的含量，这种靠滴定的方法，来实现待测物含量的分析，称为滴定分析法,该过程称为滴定。

基本概念及术语滴定终点(end point of the titration): 滴定过程中，指示剂颜色发生突变而停止滴定的这一点，称为滴定终点（ep)化学计量点(stoichiometric point)：标准溶液与被测物质定量反应完全时的那一点，称为化学计量点(sp)滴定误差 (end point error) 滴定终点与化学计量点不一致，滴定终点提前或滞后，由此所造成的误差★滴定分析法的特点： a、用于常量组分的测定 b、仪器简单、操作简便 c、快速准确 d、应用广泛★滴定分析法对化学反应的要求（P8） (滴定反应必须具备的条件)a. 反应必须定量地完成，在化学计量点反应的完全程度一般在99.9%以上b. 反应必须具有确定的化学计量关系，即反应按一定的反应方程式进行c. 反应能迅速地完成，否则，可采取加热、使用适当催化剂等措施提高反应速度d . 必须有较方便、可靠的方法确定滴定终点★滴定分析法的分类（按化学反应的类型） 酸碱滴定法滴定分析 法 络合滴定法 沉淀滴定法 氧化还原滴定法a.酸碱滴定法（acid-base titration） 以质子传递反应为基础的滴定分析方法。

H3O+ + OH- H2O + H2O H3O+ + A- HA + H2O 酸 碱 酸 碱例： 用NaOH标准溶液测定HAc含量 HAc + OH- H2O +Ac- 酸 碱 酸 碱酸碱滴定法主要用于测量酸碱性物质的含量 b.络合滴定法（complexometric titration） 以络合反应为基础的滴定分析方法例： 用EDTA标准溶液测定Ca2+的含量 Ca2+ + H2Y2- CaY2- + 2H+络合滴定法主要用于测定金属离子的含量c.沉淀滴定法（precipitation titration） 以沉淀反应为基础的滴定分析方法 例： 用AgNO3标准溶液测定Cl-的含量 Ag+ + Cl- AgCl ↓（白色） 常用的是银量法。

d.氧化还原滴定法（redox titration） 以氧化还原反应为基础的滴定分析方法例：用KMnO4标准溶液测定Fe2+含量MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2++ 5Fe3+ + 4H2O 主要用于测定氧化、还原性物质，以及能与氧化还原性物质发生反应的物质的含量★滴定方式根据滴定方式的不同，滴定分析法可分为： a、直接滴定法 b、返滴定法 c、置换滴定法 d、间接滴定法a、直接滴定法 凡是能满足滴定反应条件（P8 4个条件）的反应，都可以用标准溶液直接滴定待测液即可采用直接滴定法进行滴定例如，用HCl标准溶液测定NaOH含量， 用EDTA标准溶液测定Mg2+含量， 都属于直接滴定法 b、返滴定法当滴定反应速率较慢，或反应物是固体，或没有合适的指示剂时，选用返滴定法返滴定法：先准确加入过量滴定剂，待反应完全后，再用另一种标准溶液滴定剩余滴定剂；根据反应消耗滴定剂的净量就可以算出被测物质的含量这样的滴定方法称为返滴定法，又称剩余滴定法例如：固体CaCO3的测定，可先加入一定量的过量盐酸标准溶液，加热使试样完全溶解，冷却以后，再用NaOH标准液返滴定剩余的HCl量。

CaCO3 +2HCl(过量) CaCl2 +CO2 +H2O HCl(剩余) + NaOH NaCl + H2Oc、 置换滴定法对于那些不按一定反应式进行或伴有副反应的反应，不能直接滴定被测物质，可先加入适当试剂与被测物质起作用，置换出一定量的另一生成物，再用标准溶液滴定此生成物，这种滴定方式称为置换滴定法例如：在酸性条件下，Na2S2O3不能直接滴定K2Cr2O7及其它氧化剂，因为这些氧化剂将S2O32- 氧化成S4O62- 及SO42- 等的混合物，反应没有定量关系，无法计算但是，若在K2Cr2O7的酸性溶液中加入过量的KI，定量置换出I2，再用Na2S2O3滴定I2，就可以算出K2Cr2O7的含量 Cr2O72- + 6I- + 14H+ 2Cr3++ 3I2 + 7H2O I2+ 2S2O32- 2I- + S4O62-d、间接滴定法当被测物质不能直接与标准溶液作用，却能和另一种可与标准溶液作用的物质反应时，可用间接滴定例如， Ca2+不能直接与高锰酸钾标准溶液作用，但可与高锰酸钾标准溶液作用的C2O42- 起反应，定量生成 CaC2O4，可通过间接测定 C2O42- ，而测定 Ca2+ 的含量。

Ca2++ C2O42- CaC2O4↓ CaC2O4+ H2SO4 CaSO4+ H2C2O42KMnO4 +5H2C2O4 +3H2SO4 2MnSO4 + 10CO2 ++K2SO4+ 8H2O2、仪器分析法 仪器分析法(instrumental analysis)是以物质的物理性质或物理化学性质为基础，通过精密仪器测定物质的物理性质或物理化学性质而测出待测物含量的方法 电化学分析法 光谱分析法 仪器分析法 色谱。