水中总碱度的测定

水中总碱度的测定CompanyLogo第1页，共75页，2023年，2月20日，星期六海水97.3冰盖、冰川2.08地下水、土壤水分0.605湖泊、溪流等0.00945大气中的水分0.00555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。水资源第2页，共75页，2023年，2月20日，星期六城市杂用水水质标准

序号项目指标冲厕、道路清扫、绿化直流冷却水循环冷却补充水建筑施工饮用1pH6.5~9.06.5~9.06.5~9.06.5~9.06.5-8.52总碱度5003503总硬度(以CaCO3计mg/L)4508504504504BOD5(mg/L)≤153010-5CODCr(mg/L)≤50-60≤606氯化物(mg/L)≤350②250250≤350250第3页，共75页，2023年，2月20日，星期六序号项目指标冲厕、道路清扫、绿化直流冷却水循环冷却补充水建筑施工饮用7阴离子表面活性剂(mg/L)≤1.0≤1.08铁(mg/L)≤0.3-0.3≤0.30.39锰(mg/L)≤0.1-0.2≤0.10.110溶解氧(mg/L)≥1.0≥1.011游离性余氯(mg/L)用户端≥0.2末端0.1-0.2末端0.1-0.2用户端≥0.212总大肠菌群(个/L)≤10020002000≤100013硫酸盐250第4页，共75页，2023年，2月20日，星期六1．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：第5页，共75页，2023年，2月20日，星期六平均混合水样：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第6页，共75页，2023年，2月20日，星期六

（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

72h48h12h

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，氧化还原剂，固定剂调pH值：控制水解，挥发水样的贮存第7页，共75页，2023年，2月20日，星期六

酸法（湿式消解法，干灰化法）消解碱法（强或弱碱+过氧化氢等氧化剂）

挥发，蒸发浓缩，蒸馏，溶剂萃取，离子交换，吸附，膜分离，泡沫分离，离心分离，色谱（纸、薄层、柱层析）水样预处理方法分离与富集水样预处理方法分类第8页，共75页，2023年，2月20日，星期六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：第9页，共75页，2023年，2月20日，星期六硬度过高，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450

mg/l。

第10页，共75页，2023年，2月20日，星期六2．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

第11页，共75页，2023年，2月20日，星期六……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第12页，共75页，2023年，2月20日，星期六标准溶液：已知准确浓度的溶液配置方法直接法间接法准确称取一定量的基准物质，溶解后定量转移入容量瓶中，加蒸馏水稀释至一定刻度，充分摇匀。根据称取基准物的质量和容量瓶的容积，计算其准确浓度。配制出来的溶液称基准溶液对于不符合基准物质条件的试剂，不能直接配制成标准溶液，可采用间接法。即先配制近似于所需浓度的溶液，然后用基准物质或另一种标准溶液来测定它的准确浓度。这种确定浓度的操作称为标定第13页，共75页，2023年，2月20日，星期六有效数字及其位数实验结果（单位/g)有效数字位数天平的精确度0.518000.51800.51542十万分之一分析天平万分之一分析天平台秤

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。

第14页，共75页，2023年，2月20日，星期六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：①数字中间和数字后边的“0”都是有效数字位有效数字：5.108，1.510②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有效数字位数的确定24.01mL和24.01×10－3L有效数字都是四位90.0%，可视为四位有效数字pH=11.20两位有效数字第15页，共75页，2023年，2月20日，星期六分析化学中常用的一些数值，有效数字位数第16页，共75页，2023年，2月20日，星期六二、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4.1354.1254.1054.12514.1349修约后

4.144.124.104.134.13第17页，共75页，2023年，2月20日，星期六......乘除法......当几个数据相加或相减时，它们的和或差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第18页，共75页，2023年，2月20日，星期六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试中的应用第19页，共75页，2023年，2月20日，星期六41.将各数据按递增的顺序排列：x1,x2,…,xn2求出最大值与最小值之差xn-x13求出可疑数据与其最邻近数据之间的差xn-xn-1或x2-x15根据测定次数n和要求的置信度，查表1-4，得Q表6将Q与Q表相比，若Q＞Q表，则舍去可疑值，否则应予保留异常值的检验与取舍

1.Q检验法（测定次数3≤n≤10）第20页，共75页，2023年，2月20日，星期六第21页，共75页，2023年，2月20日，星期六例：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应予舍去第22页，共75页，2023年，2月20日，星期六4d检验法3绝对差值大于4，则可疑值舍去，否则保留2将可疑值与平均值进行比较1求出可疑值除外的其余数据的平均值和平均偏差.第23页，共75页，2023年，2月20日，星期六

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第24页，共75页，2023年，2月20日，星期六酸碱半反应:酸给出质子和碱接受质子的反应HOAc（酸1）

+H2O（碱)2）

醋酸在水中的离解：反应1HOAc(酸1）OAc-（碱1）

+H+反应2H++H2O（碱2）

H3O+（酸2）

H3O+（酸2）

+OAc-（碱1）

共轭酸碱对

氨在水中的离解：反应1NH3（碱1）+H+

NH4+（酸1）

反应2H2O（酸2）OH-（碱2）+H+

NH3（碱1）

+H2O（酸2）

OH-（碱2）

+NH4+（酸1）

共轭酸碱对第25页，共75页，2023年，2月20日，星期六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第26页，共75页，2023年，2月20日，星期六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Ka·Kb＝Kw多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减。Ka1>Ka2>Ka3Ka↑，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对应最弱共轭碱的解离常数Kb3

Ka1·Kb3＝Ka2·Kb2=Ka3·Kb1=

Kw第27页，共75页，2023年，2月20日，星期六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δ=[某种型体平衡浓度]/分析浓度cδ与溶液pH值间的关系曲线第28页，共75页，2023年，2月20日，星期六一元弱酸的分布

HAA-+H+第29页，共75页，2023年，2月20日，星期六例：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：第30页，共75页，2023年，2月20日，星期六第31页，共75页，2023年，2月20日，星期六二、元弱酸的分布H2C2O4HC2O4-+H+HC2O4-

C2O42-+H+第32页，共75页，2023年，2月20日，星期六第33页，共75页，2023年，2月20日，星期六三元弱酸的分布第34页，共75页，2023年，2月20日，星期六结论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δ联系起来2）对于任何酸碱性物质，满足δ1+δ2+δ3+------+δn=13）δ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，δHA越大。第35页，共75页，2023年，2月20日，星期六计算几种酸溶液［H+］的最简式及使用条件

第36页，共75页，2023年，2月20日，星期六定义：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（或弱碱）及其共轭碱（或共轭酸）组成。如HAc－Ac-、NH4+－NH3等。第37页，共75页，2023年，2月20日，星期六缓冲溶液pKa缓冲范围氨基乙酸+HCl2.351.5～3.0氯乙酸+NaOH2.862～3.5甲酸+NaOH3.773～4.5HAc+NaAc4.764～5.5六次甲基四胺+HCl5.134.5～6.0H2PO4-+HPO42-7.216.5～8三羟甲基甲胺+HCl8.217.5～9硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.5～10NH4++NH39.258.5～10第38页，共75页，2023年，2月20日，星期六缓冲溶液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0.88g/mL的氨水（ω=28%）？第39页，共75页，2023年，2月20日，星期六使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=PKa±1第40页，共75页，2023年，2月20日，星期六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第41页，共75页，2023年，2月20日，星期六例：

pKIn

理论范围实际范围甲基橙

3.42.4~4.43.1~4.4甲基红

5.14.1~6.14.4~6.2

酚酞

9.18.1~10.18.0~10.0百里酚酞

10.09.0~11.09.4~10.6指示剂理论变色范围pH=pKIn±1指示剂理论变色点pH=pKIn，[In-]=[HIn]实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐第42页，共75页，2023年，2月20日，星期六第43页，共75页，2023年，2月20日，星期六第44页，共75页，2023年，2月20日，星期六第45页，共75页，2023年，2月20日，星期六第46页，共75页，2023年，2月20日，星期六三、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；变色范围窄第47页，共75页，2023年，2月20日，星期六一元酸碱的滴定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：第48页，共75页，2023年，2月20日，星期六滴定过程中pH值的变化①Vb=0②Vb＜Va③Vb=Va④Vb＞VaPH=4.3PH=1PH=7.0PH=9.7第49页，共75页，2023年，2月20日，星期六第50页，共75页，2023年，2月20日，星期六指示剂选择原则

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：C↑10倍，⊿pH↑2个单位第51页，共75页，2023年，2月20日，星期六第52页，共75页，2023年，2月20日，星期六一元酸碱的滴定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：第53页，共75页，2023年，2月20日，星期六滴定过程中pH值的变化①Vb=0②Vb＜Va③Vb=Va④Vb＞VaPH=7.7PH=2.87PH=8.72PH=9.7第54页，共75页，2023年，2月20日，星期六（2）滴定曲线第55页，共75页，2023年，2月20日，星期六（3）影响滴定突跃的因素和指示剂的选择指示剂的选择：⊿pH=7.74～9.7，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）第56页，共75页，2023年，2月20日，星期六第57页，共75页，2023年，2月20日，星期六（4）滴定可行性判断弱酸能被准确滴定的判别式：

Ca•Ka≥10-8且c0≥10-3mol/L

强碱能被准确滴定的判别式：

Cb•Kb≥10-8且c0≥10-3mol/L第58页，共75页，2023年，2月20日，星期六3.强酸滴定弱碱HCl（0.1000mol/L）→NH3•H2O（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=6.34～4.30，选甲基橙，甲基红3．弱碱能被准确滴定的判别式：Cb

•Kb≥10-8第59页，共75页，2023年，2月20日，星期六

H3PO4H++H2PO4-

Ka1=10-2.12

H2PO4-

H++HPO42-

Ka2=10-7.21HPO42-

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：第60页，共75页，2023年，2月20日，星期六（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/Ka2＞104

第一级能准确、分步滴定

Ca•Ka2≥10-8且Ka2/Ka3＞104

第二级能准确、分步滴定

Ca•Ka3＜10-8

第三级不能被准确滴定

第61页，共75页，2023年，2月20日，星期六（2）化学计量点pH值的计算和指示剂的选择①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②当第二级H+被完全滴定后，溶液组成Na2HPO4两性物质第62页，共75页，2023年，2月20日，星期六第63页，共75页，2023年，2月20日，星期六2.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+H2CO3Kb2=10-7.621.滴定可行性的判断2.化学计量点pH值的计算和指示剂的选择主要讨论：第64页，共75页，2023年，2月20日，星期六（1）滴定可行性的判断

Cb

•Kb1≥10-8且Kb1/Kb2≈104

第一级能被准确、分步滴定Cb

•Kb2≈10-8第二级能被准确滴定第65页，共75页，2023年，2月20日，星期六（2）化学计量点pH值的计算和指示剂的选择①第一级CO32-被完全滴定后，溶液组成NaHCO3两性物质酚酞

甲基橙

②当第二级HCO3-被完全滴定后，溶液组成CO2+H2O(H2CO3饱和溶液，0.04mol/