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1、给水排水科学与工程专业水质控制实验指导书第3章 水分析化学实验指导 3.1 实验一 水中碱度和硬度的测定一、实验目的与内容（一）实验目的：（1）巩固分析天平和滴定管的正确操作。（2）掌握水中碱度的测定原理与测定方法。（3）学会EDTA标准溶液的配制与标定方法。（4）掌握水中硬度的测定原理与测定方法。（二）实验内容：（1）水中碱度的测定。水中的碱度即水中所含能够接受质子的物质总量，用连续滴定法测定。首先以酚酞为指示剂，用HCl标准溶液滴定至终点时溶液由红色变为无色，HCl用量为P（mL）；然后以甲基橙为指示剂，继续用同浓度HCl溶液滴至溶液由桔黄色变为橙红色，HCl用量为M（mL）。根据HCl标

2、准溶液的浓度和用量（P与M），判断水中碱度的种类并求出水中的碱度。（2）水中硬度的测定。水的硬度是指水中Ca2+、Mg2+浓度的总量，是水质的重要指标之一。实验中要求测定水样中的总硬度和Ca2+的含量。二、实验原理（一）水中碱度的测定原理（1）HCl标准溶液浓度的标定原理：酸碱标准溶液一般采用间接法配制，其准确浓度必须依靠基准物进行标定。标定酸的基准物质常用的有无水碳酸钠和硼砂。选用碳酸钠作基准物时，先将其置于180下干燥23h，然后置于干燥器内冷却备用。当定量的Na2CO3与HCl反应达化学计量点时，有下列关系：， 其中： ， 此时溶液的pH值为3.89，可用甲基橙或甲基红作指示剂。根据Na

3、2CO3用量和滴定时所用的HCl体积可以计算HCl标准溶液的准确浓度。（2）连续滴定法测定水中碱度的原理：用连续滴定法测定水中碱度的时候，首先以酚酞为指示剂，用HCl标准溶液滴定至终点时溶液由红色变为无色，HCl用量为P（mL）；然后以甲基橙为指示剂，继续用同浓度HCl溶液滴至溶液由桔黄色变为橙红色，HCl用量为M（mL）。根据HCl标准溶液的浓度和用量（P与M），判断水中碱度的种类并求出水中的碱度。如果：PM， M=0，只有OH-碱度；PM， M0，有OH-和CO32-碱度；P=M，只有CO32-碱度；PM，有CO32-和HCO3-碱度；PM， P=0，只有HCO3-碱度（二）水中硬度的测定

4、原理：（1）EDTA浓度的标定原理EDTA是一种很好的氨羧络合剂，它能和许多种金属离子生成很稳定的络合物，所以广泛用来滴定金属离子。EDTA难溶于水，实验用的是它的二钠盐（Na2EDTA）。标定EDTA溶液常用的基准物有金属Zn、ZnO、CaCO3等，本实验配制的EDTA标准溶液，用来测定水的硬度，所以选用CaCO3作为基准物配制钙标准溶液，采用“钙指示剂”作为指示剂。钙指示剂在溶液pH值为1214的条件下显蓝色，能和Ca2+生成稳定的酒红色络合物。 （蓝色）（酒红色）当用EDTA标准溶液滴定时，过量的Ca2+与EDTA生成无色的络合物， 由于，当接近化学计算点时，已与钙指示剂络合的Ca2+被

5、EDTA络合，释放出In-，（酒红色） （蓝色）溶液即显示出指示剂的游离颜色，溶液从酒红色变为蓝色，即为滴定终点。根据钙标准溶液的浓度和用量计算EDTA标准溶液的准确浓度。（2）水中总硬度的测定原理水中总硬度的测定采用络合滴定法，在pH=10.0的NH3-NH4Cl缓冲溶液中，以铬黑T（EBT）为指示剂，用EDTA标准溶液为滴定剂，滴定水的中Ca2+、Mg2+的总量。水样首先加入NH3-NH4Cl缓冲溶液控制水样pH=10.0，然后加入铬黑T（EBT），此时： （蓝色） （紫红色）接着用EDTA标准溶液滴定水中的Ca2+、Mg2+，则： 因此，由于，EDTA优先与Ca2+络合完全之后，再与Mg

6、2+络合。继续滴加EDTA标准溶液至Ca2+、Mg2+完全被络合时，即达计量点时，由于，则滴入的EDTA便置换出显色络合物（MgEBT）中的Mg2+，而释放出指示剂EBT，溶液立即由紫红色变为蓝色，指示滴定终点的到达。计量点时： （紫红色） （蓝色）根据EDTA标准溶液的浓度和用量便可求出水样中的总硬度。（3）水中钙硬度的测定原理在pH12时，Mg2+以Mg（OH）2沉淀形式被掩蔽，加入钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝色，即为终点。根据EDTA标准溶液的浓度和用量计算水中Ca2+的含量。三、实验前制备工作（一）需配制测定碱度的化学试剂：分析纯碳酸钠、0.1000mol/L

7、HCl、酚酞指示剂、甲基橙指示剂、无CO2蒸馏水。（二）需配制测硬度的化学试剂：铬黑T指示剂、钙指示剂、pH10缓冲液、 三乙醇胺、Na2S溶液、盐酸羟胺、4mol/L HCl、2mol/L NaOH、10mmol/L EDTA标准溶液等。四、实验仪器与试剂（一）实验仪器：分析天平、电炉、恒温鼓风干燥箱（二）玻璃器皿及其它：酸式滴定管、移液管、锥形瓶、洗瓶、量筒、锥形瓶、吸耳球、pH试纸。（三）实验试剂：（1）0.1000mol/L HCl溶液：用时需要标定。（2）无水碳酸钠（基准试剂）。（3）酚酞指示剂 0.1%的90%乙醇溶液（4）甲基橙指示剂 0.1%的水溶液（5）无CO2蒸馏水：将蒸馏

8、水或去离子水煮沸15min，冷却至室温。（6）10mmol/L EDTA标准溶液：称取3.725gEDTA钠盐（Na2-EDTA2H2O），溶于水中倾入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度。（7）铬黑T指示剂：称取0.5g铬黑T与100gNaCl充分研细混匀，盛放在棕色瓶中，紧塞。（8）缓冲溶液（pH值10）：称取16.9gNH4Cl溶于143mL浓氨水中，加Mg-EDTA盐全部溶液，用水稀释至250mL。Mg-EDTA盐全部溶液的配制：称取0.78g硫酸镁(MgSO47H2O)和1.179g EDTA二钠 (Na2-EDTA2H2O)溶于50mL水中，加2mL配好的氯化铵+氨水溶液和0.2g

9、左右铬黑T指示剂干粉。此时溶液应显紫红色，如果出现天蓝色，应再加极少量硫酸镁使变为紫红色。用10mmol/L EDTA溶液滴定至溶液恰好变为天蓝色为止。（9）10mmol/L钙标准溶液：准确称取0.500g分析纯碳酸钙CaCO3（预先在105-110下干燥2h）放入50mL烧杯中，用少量水润湿。逐滴加入4mol/L盐酸至碳酸钙完全溶解。用量筒加100mL水，煮沸数分钟除去CO2，冷却至室温。加入数滴甲基红指示液（0.1g甲基红溶于100mL60%乙醇中），逐滴加入3mol/L氨水直至变为橙色，转移至500mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。此溶液1.00mL=1.00mg CaCO3=0.400

10、8mg钙。 （10）酸性铬蓝K与奈酚绿B（m/m=l:(22.5)混合指示剂）或称KB指示剂：将KB与NaCl按1:50比例混合研细混匀。（11）三乙醇胺：20%。（12）Na2S溶液：2%。（13）4mol/L HCl溶液。（14）10%盐酸羟胺溶液：此溶液易分解，现用现配。（15）2mol/L NaOH溶液：将8g NaOH溶于100mL新煮沸放冷的水中，盛放在聚乙烯瓶中。五、实验方法与步骤（一）水中碱度测定步骤（1）HCl标准溶液的标定 用减量法准确称取 3份Na2CO3，每份为 0.15 g左右，置于 250 mL锥形瓶中。 加去离子水 50 mL，摇动使之溶解。 加甲基橙1滴，用欲标

11、定的HCl溶液滴定，直至溶液由黄色变为橙色，即为终点，读取读数并记录。用同样方法滴定另外两份Na2CO3溶液。 根据Na2CO3质量和HCl标准溶液的体积VHCl，计算HCl标准溶液的浓度：式中：Na2CO3质量（g）；1/2Na2CO3的摩尔质量（g/mol）。（2）水中碱度的测定 取少量0.1000mol/L HCl润洗滴定管，然后将0.1000mol/L HCl加入滴定管，待用。 取水样：用100mL移液管取2份100.0mL待测水样分别放入250mL锥形瓶中，另取100.0mL无CO2蒸馏水放入第三只锥形瓶中(做空白试验)，分别加12滴酚酞指示剂，摇匀。 若水样呈红色，用0.1000m

12、ol/L HCl滴定至无色。记录HCl用量P（mL）。若加入酚酞指示剂后溶液无色，则不需要用HCl溶液滴定。 分别加入甲基橙指示剂3滴，混匀。 若水样呈黄色，继续用0.1000mol/L HCl滴定至刚刚变为淡橙红色为终点。记录HCl用量M（mL）。如果加入甲基橙指示剂后溶液为淡橙红色，则不需要用HCl溶液滴定。（二）水中硬度测定步骤（1）EDTA的标定 取3份25.00mL10mmol/L钙标准溶液，分别放入250mL锥形瓶中。 加入20mLpH10的缓冲溶液，0.2gKB指示剂。 用EDTA标准溶液滴定，至溶液由紫红色变为蓝绿色，即为终点，记录EDTA用量。 计算用量平均值V，计算EDTA

13、标准溶液的量浓度。（2）总硬度的测定步骤 预处理：取50.0mL水样2份，分别放入250mL锥形瓶中。加46滴1mol/L HCl溶液酸化，加热煮沸数分钟以去除CO2，冷却至室温，用NaOH或HCl调至中性。 加掩蔽剂： 加5滴盐酸羟胺，加1mL三乙醇胺，加5mL缓冲溶液，加1mLNa2S溶液。 滴定：加0.2g铬黑T指示剂（EBT），水样呈现明显的紫红色。立即用10mmol/L EDTA 标准溶液滴定至蓝色，即为终点，滴定时充分摇动，使反应完全，记录EDTA用量 VEDTA。计算总硬度。（3）钙硬度的测定 预处理：取50.0mL水样2份，分别放入250mL锥形瓶中。加12滴4mol/L HC

14、l溶液酸化，加热煮沸数分钟以去除CO2，冷却至室温，用NaOH或HCl调至中性。 加掩蔽剂：加5滴盐酸羟胺，加1mL三乙醇胺，加1mL 2mol/L NaOH溶液（此时水样pH值为1213）。 滴定：加0.2g钙指示剂（EBT），水样呈现明显的紫红色。立即用10mmol/L EDTA 标准溶液滴定至蓝色，即为终点，滴定时充分摇动，使反应完全，记录EDTA用量 VEDTA2。六、实验记录与成果分析（一）碱度测定记录（1）HCl标准溶液标定测定记录标定HCl标准溶液浓度 表3.1实验编号123标定HCl标准溶液滴定管终读数（mL）滴定管始读数（mL）HCl标准溶液用量（mL）平均值（mL）HCl标

15、准溶液浓度（mol/L）（2）水样的碱度测定记录碱度测定记录表 表3.2水样编号123取样体积（mL）酚酞指示剂滴定管终点读数（mL）滴定管初始读数（mL）HCl用量P（mL）平均值（mL）甲基橙指示剂滴定管终点读数（mL）滴定管初始读数（mL）HCl用量M（mL）平均值（mL）总碱度计算公式（CaCO3计，mg/L）总碱度计算值（CaCO3计，mg/L）（二）硬度测定记录（1）EDTA标准溶液标定测定记录 标定EDTA标准溶液浓度 表3.3实验编号123标定EDTA标准溶液滴定管终读数（mL）滴定管始读数（mL）EDTA标准溶液用量（mL）平均值（mL）EDTA标准溶液浓度（mol/L）（2

16、）总硬度与钙硬度测定记录总硬度与钙硬度测定记录表 表3.4水样名称总硬度Ca2+硬度水样编号1212取样体积（mL）EDTA滴定管终点读数（mL）滴定管初始读数（mL）EDTA用量（mL）平均值（mL）硬度值计算公式总硬度（mmol/L）总硬度（CaCO3计，mg/L）钙硬度（Ca计，mg/L）硬度值计算结果（三）完成实验报告七、注意事项（一）Na2CO3或纯碱试剂要全部溶解。（二）无CO2蒸馏水的pH值应大于6.0，电导率小于2S/cm。应储存于带有碱石灰管的橡皮塞盖严的瓶中。所有试剂溶液均用无CO2蒸馏水配制。（三）配制Mg-EDTA盐全部溶液过程中，用10mmol/L EDTA溶液滴定至

17、溶液恰好变为天蓝色为止，切勿过量。（四）配制10mmol/L钙标准溶液过程中，逐滴加入4mol/L盐酸至碳酸钙完全溶解，注意盐酸勿过量。（五）各个使用仪器用前需要润洗的注意润洗。（六）络合反应速度较慢，滴定时滴加速度不能太快，特别是临近终点时，要边滴边摇晃。八、思考题（一）为什么水样直接以甲基橙作为指示剂，用酸标准溶液测定至终点，所得碱度为水样中总碱度值？（二）测定水中的硬度时，缓冲溶液中加Mg-EDTA盐的作用是什么？对测定结果有无影响？（三）为什么测定钙硬度时应用NaOH溶液调节试样的酸度？NaOH溶液中含有CO32-或HCO3-时，将对测定有何影响？3.2实验二 水中化学需氧量的测定（重

18、铬酸钾密封法）一、实验目的与内容（一）实验目的：（1）学会硫酸亚铁铵标准溶液的标定方法；（2）掌握水中COD的测定原理和方法。（二）实验内容：（1）用重铬酸钾标准溶液准确标定硫酸亚铁铵标准溶液浓度；（2）用密封法测定水样的COD值。二、实验原理化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）是指在一定条件下，水中能被重铬酸钾（K2Cr2O7）氧化的有机物质的总量，用氧的mg/L表示。水样在强酸性条件下，过量的K2Cr2O7标准溶液与水中的有机物等还原性物质反应，以银盐作催化剂，水样经COD消解仪的作用后，过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵（NH4）2Fe（SO4）

19、2)标准溶液返滴定剩余的K2Cr2O7，计量点时，溶液由浅蓝色变为红色，即为滴定终点。反应式如下：用C表示水中有机物等还原性物质（过量） （有机物）（剩余）计量点时 蓝色 红色由于K2Cr2O7溶液呈橙黄色，还原产物Cr3+呈绿色，所以用（NH4）2Fe（SO4）2溶液返滴定过程中，溶液的颜色变化时逐渐由橙黄色蓝绿色蓝色，滴定终点时立即由蓝色变为红色。同样条件取无有机物蒸馏水做空白实验，根据（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液的用量计算出水样的化学需氧量（COD值，以mgO2/L表示）。三、实验前准备工作需配制好的试剂：重铬酸钾标准溶液（1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）、试亚铁灵

20、指示剂、硫酸亚铁铵标准溶液（NH4）2Fe（SO4）26H2O0.10mo1/L）、消解液、Ag2SO4-H2SO4催化剂、掩蔽剂。四、实验仪器与试剂（一）实验仪器：COD消解仪，消解管。（二）玻璃器皿及其它：10mL微量酸式滴定装置，锥形瓶，移液管，容量瓶，三角瓶，吸量管，洗耳球，小漏斗、聚四氟乙烯生料带、纱布手套、试管架（三）实验试剂（1）重铬酸钾标准溶液（1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）称取预先在120干燥2h后的基准或优级纯重铬酸钾12.258g溶于水中，转移至1000mL容量瓶中，定容，摇匀。 （2）试亚铁灵指示剂 称取1.485g邻菲啰啉、0.695g硫酸亚铁(FeS

21、O47H2O)溶于水中，稀释至100mL，储于棕色瓶内。（3）硫酸亚铁铵标准溶液(NH4)2Fe(SO4)26H2O0.10mo1/L)溶解39.22g硫酸亚铁铵 (NH4)2Fe(SO4)26H2O于水中，加入20mL浓硫酸，待溶液冷却后稀释至1000mL。使用前，必须用重铬酸钾标准溶液准确标定其浓度。（4）消解液：称取19.6g重铬酸钾，50.0g硫酸铝钾，10.0g钼酸铵，溶解于500ml水中，加入200ml浓硫酸，冷却后，转移至1000ml容量瓶中，用水稀释至标线。该溶液重铬酸钾浓度约为0.4mol/L 另外取9.8g，2.45g重铬酸钾（硫酸铝钾，目酸铵称取量同上），按照上述方法分别

22、配制重铬酸钾的浓度是0.2mol/L，0.05mol/L的消解液，用于测定不同COD值的水样。（5）Ag2SO4-H2SO4催化剂：称取8.8g分析纯Ag2SO4，加入1000ml浓硫酸中，放置12天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。（6）掩蔽剂：称取10.0g分析纯HgSO4，溶解于100ml 10%的硫酸中。五、实验方法与步骤（一）标定硫酸亚铁铵标准溶液浓度（1） 准确吸取3份10.00mL重铬酸钾标准溶液置于500mL锥形瓶中，用水稀释至110mL左右。取蒸馏水110mL做空白试验。（2） 缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。（3） 冷却后，加3滴（约0.15mL）试亚铁灵指示剂。（4） 用硫

23、酸亚铁铵溶液滴定，当溶液颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色，即为终点。记录下硫酸亚铁铵的消耗量（mL）。（5） 计算硫酸亚铁铵标准溶液准确浓度。（二）密封法测定COD步骤（1） 准确吸取3份3.00ml水样和1份3.00mL蒸馏水，置于50ml具密封塞的加热管中。（2） 加入1ml掩蔽剂，混匀。（3） 加入3.0ml消解液，缓慢加入5ml催化剂，旋紧密封盖，用聚四氟乙烯生料带将管口缠上两圈密封，混匀。（4） 将加热器接通电源，待温度达到165时，再将加热管均匀放入COD消解仪中，打开计时器开关，经过7min，待液体达到165时，加热器会自动复零计时。待加热器工作15min之后会自动报时，此时消解完毕

24、，取出加热管。（5） 冷却后，转移至锥形瓶中，用少量水冲洗管和管体内部，洗液倒入锥形瓶中，病加入25ml蒸馏水。（6） 加入2滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液颜色由黄色变为蓝绿色后变为红褐色即为滴定终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量V2-i（i=1，2，3）。记录同样操作步骤蒸馏水做空白试验的硫酸亚铁铵标准溶液的用量V1。（三）计算V2平均值，计算COD，用mgO2/L计：式中，V2滴定水样时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的用量（mL）；V1滴定空白时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的用量（mL）；硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）；V水水样的体积（mL）；8氧（l2O2）摩尔质量（gmol

25、）。六、实验记录与成果分析（含实验报告编写要求）（一）化学需氧量结果记录化学需氧量测定结果记录 表3.5实验编号123空白(NH4)2Fe(SO4)2溶液标定滴定管终读数（mL）滴定管始读数（mL）（mL）平均值（mL）（mol/L）水样测定滴定管终读数（mL）滴定管始读数（mL）（mL）平均值（mL）（二）完成实验报告七、注意事项（一）注意使消解管密封良好。（二）校核试验：按测定水样提供的方法分析5.0mL邻苯二甲酸氢钾标准溶液的COD值，用以检验操作技术及试剂纯度。该溶液的理论COD值为500mgL，如果校核试验的结果大于该值的96，即可认为实验步骤基本上是适宜的，否则，必须寻找失败的原因

26、，重复实验，使之达到要求。（三）去干扰试验：无机还原性物质如亚硝酸盐、硫化物及二价铁盐将使结果增加，将其需氧量作为水样COD值的一部分是可以接受的。该实验的主要干扰物为氯化物，可加入硫酸汞部分地除去，经回流后，氯离子可与硫酸汞结合成可溶性的氯汞络合物。当氯离子含量超过1000mg/L时，COD的最低允许值为250mg/L，低于此值结果的准确度就不可靠。（四）COD的测定结果应保留3位有效数字。八、思考题（一）介绍水中有机物综合指标的其他几种表示方法，并简述其测定原理。（二）硫酸银硫酸试剂为何要缓慢加入？（三）硫酸亚铁铵标准溶液在使用前，为什么必须用重铬酸钾标准溶液标定其浓度？3.3实验三 水中

27、溶解氧的测定一、实验目的与内容（一）实验目的（1）学习水样中溶解氧的固定方法；（2）掌握碘量法测定水中DO的原理与方法。（二）实验内容（1）硫代硫酸钠标准溶液的标定；（2）采用碘量法进行水中DO的测定。二、实验原理在酸性条件下，二价锰（硫酸锰或氯化锰）在碱性碘化钾溶液中，首先产生白色的氢氧化亚锰沉淀。 （白色）当水样中有DO存在时，氢氧化亚锰立即被氧化成棕色高价锰的氢氧化合物沉淀，将水中全部溶解氧固定起来，该反应称为氧的固定。水中溶解氧含量越高，则生成的沉淀颜色越深。若沉淀呈白色时，表明水中溶解氧趋近于零。 （棕色）在酸性条件下，MnO(OH)2沉淀溶解并与KI溶液作用，释放出等化学计量的I2

28、，然后以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失，指示终点到达。其主要反应如下：根据硫代硫酸钠标准溶液的用量，计算出DO的含量。式中，DO水中溶解氧mgO2/L；V硫代硫酸钠标准溶液用量（mL）；8氧（l/2）摩尔质量（g/mol）；C硫代硫酸钠标准溶液的浓度（mol/L）； V水水样的体积（mL）。三、实验前制备工作需准备实验试剂：硫酸锰溶液、碱性碘化钾溶液、1%（m/v）淀粉溶液、重铬酸钾标准溶液 (1/6K2Cr2O7=0.0250mo/L)、硫代硫酸钠标准储备溶液。四、实验仪器与试剂（一）实验器材：溶解氧瓶：250300mL；（二）实验试剂：（1）硫酸锰溶液：溶解480g

29、MnSO44H2O或400g MnSO42H2O于蒸馏水中，过滤并稀释至1L。 （2）碱性碘化钾溶液：溶解500g NaOH于300400mL水中，冷却；另溶解150g KI于200mL蒸馏水中；合并两溶液，混匀，用蒸馏水稀释至1L。如有沉淀，则放置过夜后，倾出上清液，贮于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉应不呈蓝色。（3）1%（m/v）淀粉溶液：称取1.0g可溶性淀粉以少量蒸馏水调成糊状，加入沸蒸馏水至100mL，混匀。冷却后加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐； （4）重铬酸钾标准溶液 (1/6K2Cr2O7=0.0250mo/L)：称取1.2258g优级纯重铬酸钾（

30、预先在120下烘2h，干燥器中冷却后称重），用少量水溶解，转入1000mL容量瓶中，稀释至刻度； （5）硫代硫酸钠标准储备溶液：称取6.25gNa2S2O35H2O溶于煮沸放冷的水中，加0.2g Na2S2O3，用蒸馏水稀释至1000mL，贮于棕色瓶中。此溶液浓度约为0.025mol/L，用时标定。五、实验方法与步骤（一）0.0250mo/L硫代硫酸钠标准溶液的标定（1） 吸取3份10.00mL 0.0250mo/L重铬酸钾标准溶液，分别放入3个碘量瓶中。（2） 各加入50mL水和1g碘化钾，5mL（l+5）硫酸溶液，放置5min。（3） 用待标定的Na2S2O3标准储备溶液滴定至淡黄色。（4

31、） 加入1mL l%淀粉，继续滴定至蓝色刚好变为亮绿色（Cr3+的颜色）为止，记录Na2S2O3溶液用量V1-i（V1-1、V1-2、V1-3），求其平均值V1。（5） 按下式计算Na2S2O3溶液的准确浓度：式中，硫代硫酸钠标准溶液的浓度（mol/L）； 重铬酸钾标准溶液的浓度（1/6K2Cr2O7，mol/L）； 硫代硫酸钠标准溶液用量（mL）； 10.00吸取重铬酸钾标准溶液的体积（mL）。（二）溶解氧的测定（1）水样采集 用水样冲洗溶解氧瓶23次。 沿瓶壁直接注入水样或用虹吸法将细玻璃管插入溶解氧瓶底部，注入水样溢流出瓶容积的1/31/2左右，迅速盖上瓶塞。（2）溶解氧的固定 采样后，

32、立即用吸量管加入1mL硫酸锰溶液。加注试剂时，为避免注入空气，应将吸量管插入溶解氧瓶的液面下。 加入2mL碱性碘化钾溶液，方法同上。 盖紧瓶塞，颠倒混合3次，静置。待生成的棕色沉淀降至瓶一半深度时，再次颠倒混合均匀。水样中溶解氧在取样现场固定后，保存于暗处数小时而不影响测定结果。如现场不能滴定，可带回实验室进行测定。（3）溶解氧的测定 将溶解氧瓶再次静置，使沉淀降至瓶内一半。 析出碘：打开瓶塞，迅速用移液管插入液面下加入2.0mL（1+5）硫酸，小心盖好瓶塞（溢流出少量液体不影响测定结果），颠倒混匀，至沉淀物全部溶解为止，放暗处静置5min。 滴定：从溶氧瓶中吸取25.00mL水样2份，分别放

33、入250mL锥形瓶中，用 Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚刚变为无色，即为终点。记录Na2S2O3标准溶液用量，按下式计算水样的溶解氧含量：式中，硫代硫酸钠标准溶液的量浓度（Na2S2O3，mol/L）；硫代硫酸钠标准溶液的用量（mL）； 8氧的摩尔质量（1/2O，g/mol）； V水水样的体积（mL）。 六、实验记录与成果分析（含实验报告编写要求）（一）Na2S2O3标准溶液标定测定记录标定Na2S2O3标准溶液浓度 表3.6实验编号123标定Na2S2O3标准溶液滴定管终读数（mL）滴定管始读数（mL）Na2S2O3标准溶液用量（mL）平均值

34、（mL）Na2S2O3标准溶液浓度（mol/L）（二）DO测定记录溶解氧测定结果 表3.7水样编号12滴定管终读数（mL）滴定管始读数（mL）Na2S2O3标准溶液用量（mL）DO计算公式（代入数值）溶解氧（mgO2/L）（三）完成实验报告七、注意事项（一）取样时不能使采集的水样与空气接触，且瓶口不能留有空气泡，采样后为防止溶解氧的变化应立即在取样现场固定溶解氧。（二）采样时切勿将吸量管中的空气注入瓶中。（三）勿使溶解氧瓶中留有气泡。八、思考题：（一）在水样中，有时加入MnSO4和碱性KI溶液后，只生成白色沉淀，是否还需继续滴定？为什么?（二）碘量法测定水中余氯、DO时，淀粉指示剂加入先后次序

35、对测定有何影响?3.4实验四 邻二氮菲吸收光谱法测定水中铁一、实验目的与内容（一）实验目的：（1）进一步熟悉分光光度计的使用方法；（2）学会吸收光谱法测定条件的选择方法。（二）实验内容（1）吸光度对铁含量标准曲线的绘制；（2）用邻二氮菲分光光度法测定水样中的总铁和Fe2+含量。二、实验原理（一）方法原理：铁的测量方法有原子吸收法、等离子发射光谱法，其操作简单、快速，结果的精密度、准确度好，适用于环境水样和废水样的分析；邻二氮菲（也称邻菲啰啉，是测定Fe2+的灵敏显色剂）光度法测铁，方法灵敏、可靠，适用于清洁环境水样和轻度污染水的分析，而污染严重，含铁量高的废水，可用EDTA络合滴定法，以避免高

36、倍数稀释操作引起的误差。在pH=39之间的溶液中，Fe2+与邻二氮菲生成稳定的橙红色络合物，此络合物在避光条件下可稳定半年。其吸收峰波长，摩尔吸光系数。故在508nm处测定吸光度值，用标准曲线法可求得水样中Fe2+的含量。 橙红色Fe3+与邻二氮菲生成1:3的淡蓝色络合物（），故测定水中的总铁时在显色前可用还原剂（如盐酸羟胺或抗坏血酸）将水中Fe3+离子还原为Fe2+，则本方法可测定水中总铁含量，并可根据总铁和Fe2+含量求出Fe3+的含量。（二）干扰与消除：强氧化剂、氰化物、亚硝酸盐、焦磷酸盐、偏聚磷酸盐及某些重金属离子会干扰测定。经过加酸煮沸可将氰化物及亚硝酸盐除去，并使焦磷酸、偏聚磷酸盐

37、转化为正磷酸盐以减轻干扰。加入盐酸羟胺则可消除强氧化剂的影响。邻二氮菲能与某些金属离子形成有色络合物而干扰测定。但在乙酸-乙酸铵的缓冲溶液中，不大于铁浓度10倍的铜、锌、钴、铬及小于2mg/L的镍，不干扰测定，当浓度再高时，可加入过量邻二氮菲显色剂予以消除。汞、镉、银等能与邻二氮菲形成沉淀，若浓度低时，可加过量邻二氮菲来消除；浓度高时，可将沉淀过滤除去。水样含有大量有机物或底色较深，可用不加邻二氮菲的试液作参比，对水样的底色进行校正，或将水样蒸干、灰化后用酸重新溶解再测定。 三、实验前制备工作需准备实验试剂：铁标准贮备液、铁标准使用液、（1+1）盐酸、10%盐酸羟胺溶液、缓冲溶液、0.5%邻二

38、氮菲（1,10-phenanthroline）水溶液。需要准备含铁水样（总铁含量在2.05.0mg/L）四、实验仪器与试剂（一）实验仪器：分光光度计，1cm比色皿。（二）实验试剂：（1）铁标准贮备液：准确称取0.7022g分析纯硫酸亚铁铵（NH4）2Fe（SO4）26H2O，放入烧杯中，加入50mL（1+1）HCl，转移至1000mL容量瓶中，加去离子水稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含100g铁，Fe2+的量浓度为1.7910-3mol/L。（2）铁标准使用液：准确移取标准贮备液25.00mL置100mL容量瓶中，加水至标线，摇匀，此溶液每毫升含25.0g铁。（3）（1+1）盐酸。（4）10%

39、（m/v）盐酸羟胺溶液，现用现配。（5）缓冲溶液（pH4.6）：将68g乙酸铵溶于约500mL蒸馏水中，加29mL冰乙酸用水稀释至1000mL。（6）0.5%（m/v）邻二氮菲（1,10-phenanthroline）水溶液，现用现配，加数滴盐酸帮助溶解。五、实验方法与步骤（一）标准曲线的绘制（1）依次移取铁标准使用液0.00（空白试验）、2.00、4.00、6.00、8.00、10.0mL分别放入置于50mL具塞比色管中，加入蒸馏水至50.0mL。（2）加10%盐酸羟胺1mL，混匀。（3）加入5mL缓冲溶液、0.5%邻二氮菲溶液2mL，用水稀释至刻度，摇匀。（7）放置显色10min。（8）用

40、1cm比色皿，以“空白试验”调零，在508nm处测量各溶液的吸光度值，记录。（9）以铁含量为横坐标，对应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线图。（二）总铁的测定（1）用移液管吸取25mL水样3份，25mL蒸馏水1份（空白试验），放入50mL具塞比色管中，加入蒸馏水至50.0mL。（2）以下按绘制标准曲线同样操作，在508nm处测量水样的吸光度值，记录。（3）在标准曲线上查出水样中总铁含量。（三）亚铁的测定（1）用移液管吸取25mL水样3份，25mL蒸馏水1份（空白试验），放入50mL具塞比色管中，加入蒸馏水至50.0mL。（2）不加盐酸羟胺溶液，以下按绘制标准曲线同样操作，在508nm处测量水样的

41、吸光度值，记录。（3）在标准曲线上查出水样中总铁含量。（四）计算：式中，由标准曲线上查的总铁或Fe2+的含量(g)；由标准曲线上查的总铁或Fe2+的含量（mg/L）；水样的体积（mL）；50水样稀释最终体积（mL）。六、实验记录与成果分析（含实验报告编写要求）（一）绘制标准曲线 标准曲线绘制 表3.8铁标准溶液（25g/mL）123456加入量（mL）0.02.004.006.008.0010.0Fe含量（g）0.050.0100.0150.0200.0250.0Fe浓度（mg/L）0.01.002.003.004.005.00吸光度A0.0绘制标准曲线图。图1、铁含量标准曲线图（仅为示意）（

42、二）Fe测定记录 水样中总Fe测定数据 表3.9总铁水样编号123吸光度AFe含量（g）（mg/L）平均含量（mg/L）水样中总Fe2+测定数据 表3.10Fe2+水样编号123吸光度AFe含量（g）（mg/L）平均含量（mg/L）（三）完成实验报告。七、注意事项 （1）每新配一次试液，都需重新绘制校准曲线。（2）拿取比色皿时，只能用手指捏住毛玻璃的两面，手指不得接触其透光面。盛好溶液（至比色皿高度的4/5处）后，先用滤纸轻轻吸去外部的水或溶液，再用擦镜纸轻轻擦拭透光面，直至洁净透明。另外，还应注意比色皿内不得粘附小气泡，否则影响透光率。（3）测量时，比色皿需要用被测溶液润洗23次，然后盛溶液

43、进行测量。用后，比色皿应立即取出，用自来水及蒸馏水洗净、倒立晾干，放入比色皿盒。八、思考题（一）本实验中配制铁标准溶液的硫酸亚铁铵是分析纯试剂，显色时为什么还要用盐酸羟胺？（二）根据绘制标准曲线的实验数据，用线性回归法确定该曲线的回归方程，计算回归方程C=aA+b中的a和b。3.5实验五 地表水处理综合水质分析一、实验目的与内容（一）实验目的掌握水处理中常用分析仪器的使用方法，如紫外可见分光光度计、浊度仪、pH仪的使用方法；学习常规综合水质分析指标（浊度、pH、UV254）的测定方法；了解分光光度计、浊度仪、pH仪、气相色谱仪、离子色谱仪的用途；了解常规几种水处理方法处理地表水后，对水质净化效

44、果，为后期的水处理专业课程学习奠定基础，增加感性认识。（二）实验内容（1）用分光光度法测定饮用水中的浊度；用浊度计测定水中的浊度；（2）用pH计测定水中pH值；（3）用分光光度计测定饮用水中紫外吸光度UV254。二、实验原理（一）饮用水中浊度测定原理（1）浊度的定义和意义浊度是表征水中悬浮颗粒及胶体浓度的指标，既能反映水中悬浮物的含量，同时也是人的感官对水质的最直接的评价。浊度的降低，同时也降低了水中的细菌、大肠菌、病毒、两虫及铁锰等。浊度，即水体中有悬浮颗粒物时，会阻碍光线透过水层，由悬浮颗粒物对光线引起的阻碍程度可用浊度表示。浊度是一种光学效应，它表现出光线透过水层时受到阻碍的程度。水中的

45、浊度是天然水和饮用水的一项重要水质指标，也是一种广泛用于控制和监测水处理厂运行中颗粒物去处率的替代参数。（2）用分光光度法测定饮用水中的浊度原理在适当温度下，硫酸肼与六次甲基四胺聚合形成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准液，在一定条件下与水样浊度相比较。规定1.25mg硫酸肼/L和12.5mg六次甲基四胺/L水中形成的白色高分子聚合物所产生的浊度为1度（浊度单位：FTU）。水中产生浊度的物质在680nm波长处有吸收峰。用无浊度水配制甲臢聚合物标准系列浊度液，利用可见分光光度计在680nm处测定吸光度A，绘制标准工作曲线。在同样波长下测定水样吸光度值，由标准工作曲线查出对应的浊度值，即为水样的浊

46、度值。（3）用浊度计测定水中的浊度原理光线在水溶液中的散射是一种非常简单的水质的物理参数，浊度是描述液体里的悬浮固体，但是，并不是直接测量它，浊度测量的是样品的散射光的量，散射光强度越大，表征水溶液的浊度越大。采用测量与入射光成直角角度的散射光强度，定义这种测量为“浊度测量”，单位为NTU（FTU与NTU一致，FTU为浊度单位，NTU为浊度测定单位）。浊度计发出光线，使之穿过一段样品，并从与入射光呈90的方向上检测有多少光被水中的颗粒物所散射。这种散射光测量方法称作散射法。在040NTU之间，散射光与浊度是线性相关的关系。（二）水中pH值测定原理水中pH值是采用电位法测定。电位法测定溶液pH值

47、是以玻璃电极为指示电极（），饱和甘汞电极为参比电极（）组成原电池。25时，溶液pH值变化1个单位，电池的电极电位改变59.0mV。测定水样之前，用两种不同pH值缓冲溶液校正仪器。实际测量中，选用与水样pH值接近的标准缓冲溶液，校正仪器，并保持溶液温度恒定，可以减少误差。校正后的仪器可直接测定水样的pH值。（三）饮用水中紫外吸光度测定原理UV254是指在波长为254nm处的单位比色皿光程下的紫外吸光度。水中有机物的成分很复杂，其中一些有机物，如腐殖质类的分子量从500105变化，它们的化学式至今都尚无定论。我们不可能（其实也没有必要）逐一测出这些物质的浓度。UV254正是反映某一类有机物，它们具

48、有相近的性质，即在波长为254nm紫外光区有强烈吸收峰，所以可以采用UV254来代表水中有机物的量。其在水处理中的最显著的意义为：UV254可以作为总有机碳（TOC）、溶解性有机碳（DOC），以及三卤甲烷（THMs）的前驱物（THMFP）等指标的替代参数。UV254为监控水厂运行效果和测定水质具有实际应用价值。UV254测定的影响因素，由于紫外吸光度是通过紫外光透射后光强的变化测定物质的含量，因此水中的悬浮物质回直接影响测定的精确性。通常应对含有悬浮物的水样采取必要的措施，以消除悬浮物质的影响。可采用0.45um滤膜对水样进行过滤预处理，以除水中的悬浮物。三、实验前准备工作（一）取地表水10升

49、。（二）调试实验仪器：pHS-3C型精密pH计、分光光度计、离子色谱、液相色谱、离心机、六联搅拌器、磁力搅拌器及常规玻璃仪器等。（三）配制无浊度水、浊度标准溶液（甲臢聚合物标准溶液400度），准备0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液、0.025mol/L混合磷酸盐标准缓冲溶液、四硼酸钠标准缓冲溶液。四、实验仪器与试剂（一）实验仪器：pH计、分光光度计、真空抽滤机、离子色谱、液相色谱、离心机、六联搅拌器、磁力搅拌器及常规玻璃仪器等。（二）实验器材：3cm比色皿、50mL具塞比色管、50mL针筒、漏斗、滤纸、孔径为0.45um的滤膜。（三）实验试剂：（1）无浊度水：将蒸馏水通过0.2 m滤

50、膜过滤，收集于用滤过水淋洗23次的烧瓶中。（2）浊度标准贮备液： 1g/100mL 硫酸肼溶液：准确称取1.000g 硫酸肼 N2H4 H2SO4 ，用少量无浊度水溶解于100mL容量瓶中，并稀释至刻度（0.01g/mL）。注：硫酸肼有毒，致癌！ 10g/100mL 六次甲基四胺溶液：准确称取10.00g 六次甲基四胺 (CH2)6N4，用少量无浊度水溶解于100mL容量瓶中，并稀释至刻度（0.01g/mL）。 甲臢聚合物标准溶液：准确吸取5.00mL硫酸肼溶液与5.00mL六次甲基四胺溶液于100mL容量瓶中，混匀，在 25 3下静置反应24h，用无浊度水稀释至刻度，混匀，该贮备溶液的浊度为

51、400度(0.4度/mL)，可保存15个月。五、实验方法与步骤（一）用分光光度法测定水中的浊度（1）标准工作曲线绘制 配制标准浊度液：按照下表3.10所示，用移液管准确吸取相应体积浊度标准液（0.4度/mL）分别放入50mL比色管中，用无浊度水稀释至刻度，混匀。 测定标准溶液的吸光度：用3cm比色皿，在680nm处测定吸光度值，并记录。无浊度水为参比试剂。 绘制工作曲线图：以浊度值为横坐标，标准浊度系列各吸光度A为纵坐标，在方格纸上绘制浊度标准工作曲线。（2）测定水样的吸光度 取2份地表水水样50.00mL，放入50mL比色管中，用3cm比色皿，在680nm处测定吸光度值，并记录。无浊度水为参

52、比试剂。在工作曲线上查出对应A值的浊度值。 取2份处理后水样50.00mL，放入50mL比色管中，用3cm比色皿，在680nm处测定吸光度值，并记录。无浊度水为参比试剂。在工作曲线上查出对应A值的浊度值。 当水样浊度大于100度，用无浊度水稀释水样至50mL，再按绘制标准曲线步骤测定吸光度值。稀释的水样浊度值可由下式计算： 式中：A已稀释水样的浊度；V原水样体积（mL）；50水样稀释后的体积。（二）用浊度仪测定水中的浊度 （1）将仪器开机预热30min。（2）将测量瓶用蒸馏水冲洗干净，不要用手去摸瓶身，要拿一块柔软的布垫着，冲洗干净后将瓶身用布擦干。 （3）在瓶身处滴一滴硅油，用布擦匀，直到透明看不到硅油，不要落上灰尘。 （4）将水样装入瓶中，达到标线处即可（约30mL）。将瓶身上的尖口与样品槽处的尖口对齐放下，盖上盖子进行测量，待稳定进行读数。 （5）测量结束后，将测量瓶用蒸馏水洗干净，擦干后放回原处。（三）水中pH值的测定（1）按照pH计使用说明书的操作方法进行操作。（2）开机预热仪器