水分析化学平时作业整理
第一章
1.简述水分析化学课程的性质及任务。
性质：水分析化学是研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含量和它们的分析方法的一门学科。
任务：通过水分析化学学习，掌握水分析化学的四大滴定方法（酸碱滴定法、络和滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法）和主要仪器分析法（如吸收光谱法、色谱法和原子光谱法等）的基本原理、基本理论、基本知识、基本概念和基本技能，掌握水质分析的基本操作，注重培养学生严谨的科学态度，培养独立分析问题和解决实际问题的能力。
2.介绍水质指标分几类，具体包括哪些指标？
(1) 物理指标 1) 水温 2) 臭味和臭阈值 3) 颜色和色度 4)浊度 5)残渣 6)电导率 7)紫外吸光度值 8)氧化还原电位
（2）微生物指标 1) 细菌总数 2) 总大肠菌群 3) 游离性余氯 4) 二氧化氯
(3) 化学指标 1) pH值 2) 酸度和碱度 3) 硬度 4) 总含盐量 5) 有机污染物综合指 标 6) 放射性指标
第二章
1.简述水样分析前保存的要点是什么？
水样保存希望做到：减慢化学反应速度，防止组分的分解和沉淀产生；减慢化合物或络合物的水解和氧化还原作用；减少组分的挥发溶解和物理吸附；减慢生物化学作用。
水样的保存方法主要有加入保存试剂，抑制氧化还原反应和生化作用；控制pH值和冷藏冷冻等方法，降低化学反应速度和细菌活性。
2.测定某废水中的COD，十次测定结果分别为50.0,49.2,51.2,48.9,50.5,49.7,51.2,48.8,49.7和49.5 mgO2/L，问测量结果的相对平均偏差和相对标准偏差（以CV表示）各多少？
1解：X=n?xi?1ni=49.87 di=Xi-X d=?di?1nin=0.13?0.67?1.33?0.97?0.63?0.17?1.33?1.07?0.17?0.37=0.684 10d(%)= d0.684×100=×100=1.37% X49.87?dSr=i?1n2in?1 0.132?0.672?1.332?0.972?0.632?0.172?1.332?1.072?0.172?0.372= 9=2227 30002227Sr3000CV(%)=×100==1.73% 49.87X
第三章
1.已知下列各物质的Ka或Kb，比较它们的相对强弱，计算它们的Kb或Ka，并写出它们的共轭酸（或碱）的化学式。
（1） HCN NH4+ H2C2O4
－10－－
（Ka） 5.6×1010（Ka） 5.9×102（Ka1） 4.93×10
－
6.4×105（Ka2）
－
（2） NH2OH CH3NH2 AC
－－－
9.1×109（Kb） 4.2×104（Kb） 5.90×1010（Kb） 解：（1）酸性强弱：H2C2O4 > NH4+ > HCN Kw1.0?10?14－ ?5??2.03?10 HCN：Kb? 共轭碱为CNKa4.93?10?10 Kw1.0?10?14??1.79?10?5 共轭碱为NH3 NH4：Kb??10Ka5.6?10+ Kw1.0?10?14H2C2O4：Kb1???1.56?10?10 共轭碱为 HC2O4－ ?5Ka26.4?10Kw1.0?10?14Kb2???1.69?10?13 共轭碱为CO2－ ?224Ka15.9?10－ （2）碱性强度：CH3NH2 > NH2OH > AC Kw1.0?10?14? ?11NHOH??2.38?10NH2OH：Ka? 共轭酸为22Kb4.2?10?4Kw1.0?10?14???1.1?10?6 共轭酸为CH3NH3CH3NH2 ：Ka? ?9Kb9.1?10－ Kw1.0?10?14?5??1.69?10 AC：Ka? 共轭酸为HAc ?10Kb5.90?10
2.简述酸碱滴定中指示剂的选用原则。
最理想的指示剂应恰好在计量点时变化。但，实际上凡在pH=4.30~9.70范围内变色的指示剂，均可保证有足够的准确度。在满足滴定准确度要求的前提下，其变色点越接近计量点
越好。 注意：
强酸滴定强碱的滴定曲线与强碱滴定强酸类同，只是位置相反。 滴定突跃大小与滴定液和被滴定液的浓度有关。如果是等浓度的强酸强碱相互滴定，其滴定起始浓度减少一个数量级，则滴定突跃缩小两个pH单位。(P87) 指示剂选择的原则，各类酸碱滴定选用指示剂的原则都是一样的。
所选择的指示剂变色范围，必须处于或部分处于计量点附近的pH突跃范围内。
3.某一弱酸型指示剂在pH=4.5的溶液中呈现蓝色，在pH=6.5的溶液中呈现黄色，该指示剂的解离常数KHIn为多少？
弱酸—共轭酸或弱酸—共轭碱组成的缓冲 解：由题意知该指示剂pK=5.5
－－
?KHIn=105.5=3.2×106 溶液能控制的pH范围为pK?1
4.水中碱度主要有哪些？简述碱度测定的基本原理。
－－－
一般水中碱度主要有重碳酸盐(HCO3)碱度、碳酸盐(CO32)碱度和氢氧化物(OH)碱度。 水中碱度的测定采用酸碱指示剂滴定法，即以酚酞和甲基橙作指示剂，用HCl或H2SO4标准溶液滴定水样中碱度至终点，根据所消耗酸标准溶液的量，计算水样中的碱度。
5.取水样100.0mL，用0.1000mol/L HCl溶液滴定至酚酞终点，消耗13.00mL；再加甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至橙红色出现，消耗20.00mL，问水样中有何种碱度？其含量为多少（mg/L表示）？
解：P=13.00mL，M=20.00mL P 6.一水样中可能含有CO32、OH、HCO3，或者是混合水样。用20.00mL0.100mol/L HCl溶液，以酚酞为指示剂可滴定至终点。问： －－ （1）若水样含有OH和CO32的量（过去称摩尔数）相同，再以甲基橙为指示剂，还需加入多少毫升HCl溶液才可滴定至橙红色终点？ －－ （2）若水样含有CO32和HCO3的量相同，接着以甲基橙为指示剂，还需滴入多少毫升HCl溶液才可达到橙红色终点？ （3）若加入甲基橙指示剂时，不需滴入HCl溶液就已呈终点颜色，该水样中含何种物质？ 解：（1）P=20.00mL P包括OH和－1－CO32碱度 2－－ ?水样含有OH和CO32的量相同 ?OH=－11－CO32=P 22 ?M=11－CO32=P=10.00mL 2212-CO3碱度 2 （2）P=20.00mL P为 ? 12-CO3=P=20.00mL 2－－ ?水样含有CO32和HCO3的量相同 1－2-CO3=HCO3=P=20.00mL 21－2- ?还需滴入M=CO3+HCO3=40.00mL 2 ? （3）P=20.00mL，M=0 － ? 水样中只有OH 第四章 1络合物的稳定常数和条件稳定常数有什么区别和联系？ 当络合反应达到平衡时，其反应平衡常数为络合物的稳定常数，用K稳表示。络合平衡时的稳定常数K稳是[Y]总=[Y4-]，即αY(H)=1时的稳定常数。这样，EDTA不能在pH<12时应用。 在实际应用中，溶液的pH<12时，必须考虑酸效应对金属离子络合物稳定性的影响，引进条件稳定常数，用K'稳表示。 络合物的K稳越大，则络合物越稳定。由于pH值越大，αY(H)越小，则条件稳定常数 K'稳越大，形成络合物越稳定，对络合滴定就越有利。 [MYn?4]? ?Y（H）为酸效应系数 K?稳??Y（H）[Mn?][Y]总K稳 2.用EDTA标准溶液滴定水样中的Ca2+、Mg2+、Zn2+时的最小pH值是多少？实际分析中pH值应控制在多大？ 解：lgKCaY=10.69 lgKMgY=8.69 lgKZnY=16.50 滴定Ca2+时，lgɑY(H)=10.69－8=2.69 利用lgɑY(H)=lgK稳－8公式，可以找到滴 查表，得 pH=7.5~7.6 定各种金属离子（Mn+）时所允许的最 滴定Mg2+时，lgɑY(H)=8.69－8=0.69 小pH值。 查表，得 pH=9.6~9.7 滴定Zn2+时，lgɑY(H)=16.50－8=8.50 查表，得 pH=4.0~4.1 ?滴定Ca2+、Mg2+、Zn2+时的最小pH值分别是7.5，9.6，4.0。 在实际分析中，控制溶液的pH范围要比滴定金属离子允许的最小pH范围大一些，因为EDTA是一有机弱酸，在水溶液中或多或少的解离产生一定量的H+，降低了溶液的pH值，所以控制的pH值稍高一些，可抵消这种影响。 3.计算pH=10时，以10.0mmol/L EDTA溶液滴定20.00mL10.0mmol/L Mg2+溶液，在计量点时的Mg2+的量浓度和pMg值。 ??lgKMgY?lg?Y(H)?8.69?0.45?8.24 解：pH=10时，lgKMgY Mg?2??sp?CMg,sp?KMgYCMg??gYKM2?0.0100102?5.36?10?6mol/L 8.24 pMgsp??lgMg2???sp?5.27 4.简述金属指示剂的作用原理，解释什么是金属指示剂的封闭现象和僵化现象。 金属指示剂是一些有机络合剂，可与金属离子形成有色络合物，其颜色与游离金属指示剂本身的颜色不同，因此，可以指示被滴定金属离子在计量点附近pM值的变化。 当金属指示剂与金属离子形成的络合物不能被EDTA置换，加入大量EDTA也得不到终点，这种现象叫做指示剂的封闭现象。 如果金属指示剂与金属离子生成的显色络合物为胶体或沉淀，使滴定时与EDTA的置换作用缓慢，而使终点延长，这种现象叫做指示剂的僵化现象。 5.取水样100mL，调节pH=10.0，用EBT为指示剂，以10.0mmol/L EDTA溶液滴定至终点，消耗25.00mL，求水样中的总硬度（以mmol/L和CaCO3 mg/L）? 10.0?25.00总硬度（mmol/L）? 解：总硬度（mmol/L）=?2.50mmol/L 10010.0?25.00?100.10 总硬度（CaCO3 mg/L）=?250.25mg/L 100 6.取一份水样100mL，调节pH=10，以EBT为指示剂，用10.0mmol/L EDTA溶液滴定至终点，消耗24.20mL；另取一份水样100mL，调节pH=12，加钙指示剂（NN），然后以10.0mmol/L EDTA溶液滴定至终点，消耗13.15mL。求该水样中总硬度（以mmol/L表示）和Ca2+、Mg2+的含量（以mg/L表示）？ CEDTAVEDTAV水10.0?24.20?2.42mmol/L 10010.0?13.15?40.08 Ca2+(mg/L)=?52.70mg/L 10010.0??24.20?13.15??24.31 Mg2+ （mg/L）=?26.86mg/L 100解：总硬度（mmol/L）= 第五章 1.在含有等浓度的Cl和I的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，哪一种离子先沉淀？第二种离 －－ 子开始沉淀时，Cl与I的浓度比为多少？ －－ 解：Ksp,AgCl=1.8×1010 , Ksp,AgI=8.3×1017 － － ?AgCl与AgI是同类型沉淀，而且Ksp,AgI?Ksp，AgCl ?I?先沉淀