水分析化学第1.2章

20XX年复习资料大学复习资料专业：班级：科目老师：日期：水分析化学

任课教师：李伟WaterAnalyticalChemistry2021/3/182第一章

概

论2021/3/183第一章概论知识点

水分析化学的地位及作用

水分析化学分析方法的分类

水质指标与水质标准

水质指标体系

2021/3/184一、水资源严重短缺总量：1.4×1011亿m3可利用的淡水资源只有河流、淡水湖和地下水的一部分，不到总量的1％。沼泽、湖泊：0.35%大气：0.04%河流：0.01%22.4%77.2%淡水的分布海水97.3%淡水2.7%1、水资源2021/3/1852021/3/186一、水资源严重短缺据水利部2008年《中国水资源公报》公布,我国的水资源总量2008年为27434亿m3，居世界第六位。但人均水资源量为世界人均占有量的1/4，是世界上13个贫水国之一。目前全国缺水量达400亿立方米,近2/3的城市存在不同程度的缺水,全国农村饮水不安全人口仍有2.03亿人,受水量及水质不安全影响的城镇人口近1亿。

2、我国的水资源2021/3/187国外情况：1、水俣病事件2、痛痛病事件

二、水污染日益严重3、海病了——有机汞中毒

——镉中毒2021/3/188国内现状：

2008年全国水环境状况

——中华人民共和国环境保护部2009.6.19

全国地表水污染依然严重。七大水系水质总体为中度污染，浙闽区河流水质为轻度污染，西北诸河水质为优，西南诸河水质良好，湖泊（水库）富营养化问题突出。二、水污染日益严重2021/3/189国内现状：

2009年全国水环境状况

——中华人民共和国环境保护部2010.6.4

全国地表水污染依然较重。七大水系总体为轻度污染，浙闽区河流为轻度污染，西北诸河为轻度污染，西南诸河水质良好，湖泊（水库）富营养化问题突出。二、水污染日益严重2021/3/1810

河流水质

长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系总体为轻度污染。203条河流408个地表水国控监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为57.3%、24.3%和18.4%。主要污染指标为高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮。其中，珠江、长江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。二、水污染日益严重

七大水系水质类别比例2021/3/1811二、水污染日益严重

湖泊、水库水质

26个国控重点湖泊（水库）中，满足Ⅱ类水质的1个，占3.9%；Ⅲ类的5个，占19.2%；Ⅳ类的6个，占23.1%；Ⅴ类的5个，占19.2%；劣Ⅴ类的9个，占34.6%。其中，巢湖水质为Ⅴ类，太湖和滇池为劣Ⅴ类。主要污染指标为总氮和总磷。2021/3/1812地下水环境质量状况

经对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东8个省（自治区、直辖市）641眼井的水质监测，水质适用于各种使用用途的Ⅰ～Ⅱ类监测井占评价监测井总数的2.3%，适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类监测井占23.9%，适合除饮用外其他用途的Ⅳ～Ⅴ类监测井占73.8%。主要污染指标是总硬度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、铁和锰等。

2009年，全国202个城市的地下水水质以良好－较差为主，深层地下水质量普遍优于浅层地下水，开采程度低的地区优于开采程度高的地区。二、水污染日益严重2021/3/1813二、水污染日益严重资料图片：受蓝藻污染的太湖水

(2007.5)

武汉东湖局部暴发"蓝藻水华"

(2009.8)2021/3/1814二、水污染日益严重2021/3/1815饮用水水质指标的发展——每一次水质标准的变化都带来水处理控制技术和水质分析技术的全面革新．三、人们渴望喝上安全饮用水结论：保护水源，防治水污染，必须加强水分析工作2021/3/18161.1水分析化学性质和任务

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。

课程性质——专业技术基础课,也是注册公用设备工程师基础考试内容之一。水分析化学的作用——在水环境污染治理与监测中起着“眼睛”和“哨兵”的作用。

2021/3/1817水分析化学的任务分析测试结果是的依据，同时也是对上述工作进行正确的判断和评价的依据.给水排水设计水处理工艺水环境评价废水综合利用效果2021/3/1818基本原理基本理论基本知识基本概念基本操作基本技能注重培养严谨的科学态度培养独立分析和解决水质分析中实际问题的能力强化并树立准确“量”的观念掌握6个基本点注重2个培养树立1个“量”概念水分析化学课程的学习目标2021/3/1819（1）分析化学是有关各种分析方法的集合每一种分析方法都存在一条相同或相似的内容主线：原理→分析条件（仪器和试剂）→测定→结果分析计算（2）突出“量”

的概念

0.1，0.10，0.100，在分析化学中，则具有不同的含义。在分析化学中，经常通过数据进行有关界定。水分析化学课程的特点2021/3/1820（3）实验性强

强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。（4）综合性强涉及化学、生物、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。水分析化学课程的特点2021/3/1821（1）分析化学（第二版），薛华，清华大学出版社。

（2）分析化学（第五版）或（第四版），武汉大学，高等教育出版社。

参考书2021/3/18222021/3/18232021/3/1824分析化学是一门实践性较强的基础理论课，其考核分理论教学考核和实验考核。理论教学考核包括平时成绩和课程考试成绩，考试采用闭卷笔试，实验考核根据每次实验的基本操作和实验报告进行考查。总成绩=平时成绩＋实验考核成绩＋考试成绩平时成绩占10%；实验考核成绩占20％；考试成绩占70%。总学时=理论教学40＋实践教学16=56学时（3学分）考核方式2021/3/1825分析方法化学分析法

仪器分析法1.2水分析化学的分类

滴定分析法重量分析法色谱法电化学分析法光学分析法定性分析

定量分析鉴定物质的化学组成

测定各有关组分的含量

2021/3/18261.2.1化学分析和仪器分析（1）化学分析

ChemicalAnalysis以物质的化学反应为基础的分析方法2021/3/1827重量分析法分类气化法沉淀法电解法萃取法分析方法特点：优点缺点适用于常量分析，比较准确，相对误差0.1%~0.2%操作麻烦，费时，不适于水中微量组分的测定。1）重量分析法——称重的办法用途：残渣分析

2021/3/1828名词：滴定分析、滴定剂、标准溶液、滴定、化学计量点、滴定终点、终点误差。滴定终点（ep）:指示剂刚好变色的那一点.化学计量点（SP）:反应刚好完全的那一点.终点误差:滴定终点与化学计量点不一致而产生的误差.1、滴定分析概述2)滴定分析法

2021/3/1829取水样锥形瓶试剂指示剂颜色用滴定管装标准溶液滴定终点颜色计算滴定体积标准溶液浓度2、基本步骤

HCl标准溶液滴定剂NaOH甲基橙滴定前滴定终点2021/3/18303、分类及应用酸碱滴定——质子传递(最基础的滴定分析)用途：测定水的碱度、酸度络合滴定——络合反应用途：测定Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+另外，络合反应可用于掩蔽技术，消除非测定离子的干扰沉淀滴定—沉淀反应Ag++Cl-→

AgCl用途：测定水中的Cl-氧化还原滴定—氧化还原反应(特点：电子转移)用途：测COD等有机污染指标2021/3/1831分析方法特点优点缺点适用于常量组分的测定，操作简便，快速，测定结果准确，相对误差为±0.2%，所用仪器简便。不适于微量组分的测定5、滴定分析的特点4、滴定分析法对化学反应的要求a.反应要有化学计量关系b.反应完全(>99.9%)c.反应速度快d.能用比较简便的方法确定滴定的终点2021/3/1832（2）仪器分析法InstrumentalAnalysis1.光学分析法吸收光谱法（分光光度法）

用途：分析有机分子、无机离子原子吸收光谱法用途：金属元素测定2.电化学分析法用途：pH值的测定

3.色谱法气相色谱用途：如氯仿测定液相色谱用途：如多环芳烃测定离子色谱用途：如阴离子测定2021/3/1833常量分析100mg~1000mg10mL~100mL半微量分析10mg~100mg1mL~10mL微量分析0.1mg~10mg0.01mL~1mL超微量分析<0.1mg<0.01mL按其取样量分为：1.2.2.常量分析、半微量分析和微量分析2021/3/1834按分析时组分在试样中的相对含量分为：常量组分分析相对含量（%）﹥1微量组分分析0.01～1痕量组分分析﹤0.012021/3/1835按粒径分悬浮物质(粒径：>10-4mm)溶解物质(粒径：<10-6mm)胶体物质(粒径：10-4～10-6mm)水中的杂质：溶解物质气体：O2、CO2、N2、H2S盐类阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+阴离子：HCO3-、SO42-、Cl-、CO32-有机物1.3水质指标和水质标准2021/3/18361.3水质指标和水质标准水质指水及其中杂质共同表现的综合特性水质指标水质标准针对水中存在的具体杂质或污染物，提出相应的最低数量或浓度的要求。表示水中杂质的种类和数量，它是判断水中污染程度的具体衡量尺度。2021/3/18371.3.1水质指标物理指标化学指标微生物指标2021/3/1838水温臭味(臭阈值)

色度

残渣

（总残渣=可滤残渣+不可滤残渣），重量法测定

浊度电导率，电导率仪测定

紫外吸光度值(UVA)：反映水中有机物含量

氧化还原电位(ORP):废水生物处理过程重要控制参数

物理指标2021/3/1839（a）表色——悬浮性物质、胶体和溶解性物质共同引起，定性描述。（b）真色——由胶体或溶解杂质所造成的颜色称为“真色”。测定：铂钴标准比色法(目视比色法）颜色和色度单位：1mg/L的铂所具有的颜色为1个色度单位，称为1度。2021/3/1840浊度由悬浮物和胶体物质引起的水的浑浊程度，是天然水和饮用水的一项重要水质指标，是混凝工艺的重要控制指标。（a）浊度产生的原因泥沙、粘土有机质、微生物浮游生物无机物等2021/3/1841目视比浊法分光光度法散射法:浊度仪（b）浊度的测定方法（C）标准浊度单位

NTU1.25mg硫酸肼/L和12.5mg六次甲基四胺/L形成的富尔马肼混悬液所产生的浊度为1NTU，称为散射浊度单位（NTU）或富尔马肼浊度单位（FTU）.2021/3/1842细菌总数

总大肠菌群

耐热大肠菌群大肠埃希氏菌游离性余氯二氧化氯“两虫”微生物指标保障供水安全的重要指标2021/3/1843pH值pH=-lg[H+]酸度和碱度：给出质子物质的总量(酸度)

接受质子物质的总量(碱度)硬度：水中Ca2+、Mg2+离子的总量永久硬度：硫酸盐、氯化物等形成暂时硬度：碳酸盐和重碳酸盐形成，煮沸后分解形成沉淀总含盐量（水中全部阴阳离子总量）放射性指标化学指标2021/3/1844有机污染物综合指标溶解氧(DO)高锰酸盐指数(PI)化学需氧量(COD)生物化学需氧量（BOD）总有机碳（TOC）总需氧量（TOD）活性炭氯仿萃取物（CCE）(宏观地描述水中有机污染物，是总量指标，不针对哪类有机物)化学指标2021/3/18451．生活饮用水卫生标准（GB5749—2006）2．水体污染控制标准（1）地面水环境质量标准（GB3838—2002）（2）地下水质量标准（GB/T14848—93）（3）海水水质标准（GB3097—1997）（4）污水综合排放标准（GB8978—1996）1.3.2水质标准(见附表）2021/3/18461.4国内外水质指标体系

1.4.1国外水质体系的发展现状三大水质标准：世界卫生组织（WHO）的《饮用水水质准则》（第三版）（2005）欧盟（EC）饮用水水质指令（98/83/EC）美国环保局（USEPA）国家饮用水规程（2001）2021/3/18471.4国内外水质指标体系

1.4.2国内水质体系的发展现状一、新的生活饮用水卫生标准（GB5749—2006）的变化1、检测项增加（由35项增加至106项），项目的限值更严格；2、分为常规检测项目（42项）和非常规检测项目（64项），保证规范的可操作性；3、部分指标更严格；二、水质监管模式及城市供水水质督察体系（自学）2021/3/1848GB57491985年和2006年差别类别19852005增加内容微生物学26大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫饮用水消毒14氯气、氯胺、臭氧、二氧化氯

毒理学无机1021并修订了砷、铅、镉、硝酸盐、四氯化碳等限

毒理学有机553并修订了浑浊度限值

感观理化1520铝、高锰酸盐指数、氨氮、硫化物、钠放射性22修订了总α放射性限值

总计351062021/3/18492021/3/18502021/3/18512021/3/18522021/3/18532021/3/1854什么水最健康?健康水的标准

1、不含任何对人体有毒、有害及有异味的物质；

2、水的硬度适中；

3、水中矿物质含量及比例适中；

4、pH值呈弱碱性；

5、水中溶解氧及二氧化碳含量适度；

6、水分子团较小；7、水的营养、生理功能（如水的溶解力、渗透力、扩散力、乳化力等）要强。

纯净水?矿泉水?自来水?2021/3/1855水亦多情?水能听,水能看,水知道答案!2021/3/18562021/3/18572021/3/18582021/3/18592021/3/18602021/3/1861思考题测水样某一指标的步骤是什么?1.取样(有代表性)2.试样的预处理①试样的分解②干扰的消除3.分析方法的选择和测定4.分析结果的计算和数据处理及评价2021/3/18622021/3/18632021/3/18642021/3/18652021/3/1866

第二章

水分析测量的质量保证2021/3/1867第二章水分析测量的质量保证

知识点

水样的采集、保存和预处理

误差产生的原因及其消除方法

准确度与精密度的关系有效数字标准溶液

物质的量浓度基本单元2021/3/1868水分析测量结果用途：为水处理过程监控、水质评价、污染监测与管理、涉水案件调查提供准确可靠数据质量保证目的：采取一切正确分析的手段和有效措施来减少误差，保证分析结果的可靠性和可比性质量保证方法：对分析过程质量控制：采取减少误差的措施：采样、保存和预处理、分析测试过程的正确控制，如选择适宜分析方法，规范分析、分离操作技术，正确使用试剂、器皿、仪器、标准物质等，采用正确的数据处理方法对分析结果质量评价：判断分析结果是否正确，发现分析过程存在的问题。2021/3/18692.1水样的采集2.1.1水样的采集原则：依试验目的选取采样点，采样量，容器和采样方法（1）采样点：江河水体：在污染源的上、中、下游和支流入口等处布设断面,沿长度和深度方向布点;工业废水和生活污水:排放口;

处理设施：进出水口。（2）采样器：无色具塞硬质玻璃瓶或具塞塑料瓶。要求：容器清洁（化学指标）或无菌（微生物指标）（3）采样量：一般物理性质、化学成分分析用：2L；全分析

：5～10L（4）水样的形式1）瞬时水样：在特定时间和地点采集的水样。适用：地面水水源2）混合水样：同一采样地点，不同时间采集水样的综合水样。适用：工业排放水或污水3）综合水样：同一时间在不同采样点采集水样的综合体。适用：天然水和人工湖泊2021/3/18702.1.2水样的保存意义：采用一些措施减缓各种反应速度

措施冷藏控制pH值，加酸调pH<2，个别指标加NaOH加保存试剂

水样的保存技术见教材表2.12021/3/18712.1.3水样的预处理

预处理——水样的分离技术过滤浓缩蒸馏消解2.2纯水和特殊要求的水（自学）实验室用水等级及其适用场合？2021/3/1872测定某物质的含量分别为：20.65%、20.64%、20.66%、20.63%，为什么各测定结果不能重合？问题2.3.1定量分析中的误差2.3水分析结果的误差及其表示方法

分析过程中的误差是客观存在的!评价分析结果1.判断分析结果的准确性2.分析误差产生的原因3.采取措施减少误差2021/3/18732.3.2

误差与准确度测定值X

与真实值XT

相互的接近程度，两者差值越小，则分析结果的准确度越高，准确度的高低用误差来衡量。

为什么要用相对误差表示测定结果的准确度？

准确度绝对误差=测量值–真值

E=X–XT

相对误差

:绝对误差在真值中所占的百分率.误差2021/3/1874

例如，用分析天平称量两物体的质量分别为：结论绝对误差相同，相对误差不一定相同；称量时，m

质量越大，相对误差越小；用相对误差表示测定结果的准确度更为确切。物体真实值测定值绝对误差相对误差A1.6380g1.6381g0.0001g0.006%B0.1637g0.1638g0.0001g0.06%2021/3/1875注意：水分析中准确度的表示

常用测量加标回收率评价分析方法的准确度

加标回收率(%)=

平均加标回收率(%)=

平均加标回收率处于97%-103%,可以认为分析方法可靠

×100%加标量一般为样品含量的0.5~2倍,且加标后的总浓度不应超过测定上限浓度值.2021/3/1876加标回收率实验

ClO2光度法加标回收实验结果次数加标前(mg/L)加标量(mg/L)加标后(mg/L)回收率(%)10.000.200.19597.520.100.200.30510330.200.200.40210540.200.400.59510150.150.300.45010060.300.150.44898.0平均加标回收率%=101%2021/3/18772.3.3偏差与精密度偏差(1)绝对偏差=测定值–平均值

(2)相对偏差

:绝对偏差在平均值中所占的百分数.分析工作中,常用平均偏差和相对平均偏差来表示一组数据的精密度.2021/3/1878（3）标准偏差总体标准偏差样本标准偏差相对标准偏差（变异系数）水分析中常用相对标准偏差来表示精密度的大小

2021/3/18792.3.3偏差与精密度精密度多次平行测定值相互接近的程度，精密度的高低用偏差来衡量。偏差小表示测定结果的重现性好，即各测定值之间比较接近。相同条件下进行多次测定平行性：两个或多个平行样测定结果的符合程度。重复性：同一分析人员，在同一条件下各分析结果的精密度。再现性：不同分析人员或不同实验室之间在各自条件下结果的精密度。2021/3/18802.3.4准确度与精密度的关系准确度表示测定结果与真实值的符合程度精密度表示测定结果的重现性精密度准确度好好好差差差差？结论精密度是保证准确度的先决条件精密度差结果不可靠高的精密度不能保证高的准确度只有在消除系统误差后，精密度高，准确度才高。区别联系狗戴帽子——碰中的2021/3/18812.3.5误差产生的原因及减免的方法（1）系统误差是分析测试过程中某些经常的、比较固定的原因所造成的。它决定测定结果的准确度。单向性重现性为可测误差系统误差的特点2021/3/1882方法误差——方法不够完善（指示剂选择不当）；仪器误差——仪器本身不够精确、磨损引起精度下降、不是最佳状态等（分析天平砝码被腐蚀）；试剂误差——试剂和蒸馏水中含有被测物质或干扰物质（试剂含有被测离子）；主观（操作）误差——操作人员主观原因造成的（甲基橙的终点的判断的主观性）。系统误差产生的原因2021/3/1883（2）随机误差（偶然误差）是测量过程中一些随机因素造成的它决定测定结果的精密度。温度、气压、湿度；滴定管的读数，小数点后第二位估读不准；分析天平的读数，小数点后第四位微小波动；不具单向性（大小、正负不定）；不可消除，但可减小；分布服从统计规律。特点2021/3/1884由于工作上的粗枝大叶、不遵守操作规程等造成的。指工作中的差错。试样丢损加错试剂看错砝码记录及计算错误例如（3）过失误差重做!

2021/3/1885（4）误差的减免（a）系统误差的消除

不加试样，按试样测定的方法进行实验。5)多实践:减少主观误差（b）随机误差的减少增加平行测定的次数，可减少随机误差。一般做2–4次实验？4）回收实验：加标回收，以检验是否存在方法误差1）校准仪器：消除仪器的误差2）空白试验：消除试剂误差3）对照实验：消除方法误差2021/3/1886

有限次测量数据的分布规律服从t分布规律。如何由有限次测量数据

x

和Sr

来估计真值

？当Sr己知时用t-分布可以估计真值

的取值范围。统计学称一定概率下的取值范围为置信区间,而这个概率为置信度,又叫做置信水平。

置信度与置信区间2.4数据处理2.4.1有限次测量数据的统计处理分析结果的表示方法:2021/3/1887

例：用标准HCl溶液滴定烧碱中NaOH含量,5次平行测定结果（%）如下：40.28,40.25,40.17,40.20和40.24。应如何报分析结果？（取P=95%）解：X=40.23，Sr=0.043，

查t-分布表,取置信度为95%，

t=2.78μ=40.23±0.043=40.23±0.27（%）2.785报告结果形式：40.23±0.27（%）2021/3/1888（1）有效数字准确数字＋1位可疑数字分析天平0.5180

4位有效数字0是可疑数字0.0518

3位有效数字8是可疑数字滴定管读数25.004位有效数字0是可疑数字20.054位有效数字5是可疑数字台秤25.13位有效数字1是可疑数字吸光度A0.2573位有效数字7是可疑数字2.4.2有效数字及其计算规则2021/3/1889（2）有效数字的运算规则①采用“四舍六入五成双”的原则

即四要舍，六要进，五后有数就进一，五后无数看单双（使最后一位数字为偶数）。将下列数据保留为3位有效数字：②有效数字修约时要一次到位将0.3546修约为2位有效数字：0.3546→0.350.3546→0.355→0.36（×）4.175→4.18（使最后一位数字为偶数）4.17514.18（五后有数就进一）4.1654.16（使最后一位数字为偶数）4.16514.17（五后有数就进一）2021/3/1890

③几个数据相加减时，结果以小数点后位数

最少的数为依据进行修约。0.0121＋25.64＋1.05782＝26.70992＝26.71例如，8.03ml在计算中可视作4位有效数字⑤运算时，若第一位有效数字等于8或大于8时，则有效数字可多计一位④几个数据乘除时，结果以有效数字

最少的数为依据进行修约。2021/3/1891⑥对pH、pM、lgK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；例如，pH＝11.20，[H+]＝6.3×10－12mol／L。⑦

表示误差结果只取1位有效数字，最多取2位。

⑧组分含量＞10%的测定，分析结果取4位有效数字；组分含量在1%～10%的测定，分析结果取3位有效数字；组分含量＜1%的测定，分析结果取2位有效数字。⑨在记录一个测量所得的数据时，数据中只应保留一位可疑数字。2021/3/18921）正确地记录数据。2）正确地选取测定试样的用量和适当仪器。3）正确地表示分析结果。（3）有效数字的运算规则在分析化学测定中的应用正确把握，灵活运用2021/3/1893

1)

t检验法

2)F检验法和t检验法联合检验（3）极端值的取舍——

Q检验法（4）显著性检验——

自学2.5分析测量的质量评价方法——

自学2.4.3回归分析法（最小二乘法）——

自学2021/3/18942.6.1标准溶液和基准物质纯度高物质的组成与化学式应完全符合稳定，易溶解物质的摩尔质量较大定量参加反应，无副反应基准物质应具备的条件滴定分析常用基准物质：

Na2CO3(酸碱滴定)CaCO3Zn粒(络合滴定)NaCl(沉淀滴定)K2Cr2O7(氧化还原滴定)2.6标准溶液和物质的量的浓度

标准溶液：已知准确浓度的溶液

基准物质：可用于直接配置或标定标准溶液的物质2021/3/18952.6标准溶液的配制（1）直接配制法准确称取一定量的基准物质烧杯溶解后定量转移容量瓶中稀释一定体积（刻度）计算出其准确浓度仪器：万分之一的分析天平容量瓶基准物质——直接法非基准物质——间接法或标定法2021/3/1896（2）间接配制法（标定法）粗略称取一定物质的量或量取一定体积的溶液用水配制近似浓度用基准物质或另一标准溶液来滴定准确浓度仪器台秤量筒试剂瓶滴定管标定例：0.1000mol/LHCl的配制①用浓HCl稀释粗略地配制所要求的