水分析化学飞天员

一.名词解析
1.水质指标：衡量水中杂质的标度
2.色度：1mg/l铂+0.5mg/l钴=1度（色度）
3.同离子效应：在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的强电解质，难溶电解质的多相平衡将发生移动，使沉淀溶解度降低
4.盐效应：加入沉淀剂的量超过理论量的20%后，由于溶液中的离子总量太大，反而会导致沉淀的溶解，使沉淀的溶解度增大
5.化学计量点：当加入的滴定剂与被测物质正好按化学计量关系定量反应完毕时，称为滴定的计量点
6.臭阀值：是水样用无臭水稀释到闻出最低可辨别的臭气浓度的稀释倍数
7.碱度：水中能接受质子的物质的总量
8.总残渣：将水样混合均匀后，在以称至恒重的蒸发皿中通过水浴或蒸气浴蒸干，再于103~105°烘箱中烘至恒重，增加的重量就是总残渣。
9.溴酸钾法：是以KBrO3为氧化剂的滴定分析方法
10.酸度：水中所能给出质子的物质的总量
11.真色：除去悬浮物后的水，由胶体或溶解类物质所造成的颜色。
12.表色：水中的悬浮物、胶体或溶解类物质所构成的水色。
13.浊度：表示水中含有悬浮或胶体状态的杂质，引起水的浑浊程度。
14.硬度：水中钙离子、镁离子浓度的总量
15.酸性消解 ；若水样中同时存在无机结合态和有机结合态金属，可加强酸，经过强烈的化学消解作用，破坏有机物，使金属离子释放出来，再进行测定。
改变价态消解；测定水样总汞时，在加强酸和加热的条件下，用KMnO4和K2S2O8将水样消解，使所含汞全部转化为汞离子后，在进行测定
干式消解：通过高温燃烧去除有机物后，将燃烧后的残渣用2%的HNO3溶解，并过滤与容量瓶中，再进行金属离子或无机物的测定
16.精确度/准确度：测定结果和真实值的接近程度
17.基准物质：能用于直接配制或标定标准溶液的物质
18.物质的量浓度：单位体质溶液中所含溶质的量
19.滴定度：每毫升标准溶液相当于被测物质的质量
20.分布分数：溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其总浓度的分数
21.质子条件式：当酸碱反应达到平衡时，酸给出的质子数一定等于碱接受的质子数，这种得失质子的物质的量相等的关系称为质子条件，其数学表达式称为质子条件式
22.缓冲溶液：具有缓冲作用的溶液
23.缓冲指数;

24.缓冲容量：缓冲能力的强弱，可用缓冲容量β表示。缓冲容量也叫缓冲值或缓冲指数。

25.络合滴定法：以络合反应为基础的滴定分析方法
26.金属指示剂：指示金属离子浓度变化的物质
27.封闭现象：过量的EDTA也不能夺取MIn配合物中的金属离子而使指示剂In释放出来，因而看不到滴定终点应有的颜色突变
28.僵化现象：如果指示剂与金属离子的配合物MIn形成胶体或沉淀,在用EDTA滴定到达计量点时,EDTA置换指示剂的作用缓慢,引起终点的拖长
29.同离子效应：两种含有相同离子的盐（或酸、碱）溶于水时，它们的溶解度（或酸度系数）都会降低，这种现象叫做
30.盐效应：往弱电解质的溶液中加入与弱电解质没有相同离子的强电解质时，由于溶液中离子总浓度增大，离子间相互牵制作用增强，使得弱电解质解离的阴、阳离子结合形成分子的机会减小，从而使弱电解质分子浓度减小，离子浓度相应增大，解离度增大，这种效应称为盐效应
31.络合效应：是进行沉淀反应时，若溶液中存有能与构晶离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向沉淀溶解的方向进行，影响沉淀的完全程度，甚至不产生沉淀的现象
32.条件电极电位：表示在特定条件下氧化态和还原态的总浓度都为1mol/L或两者浓度比值为1时校正了各种外界因素影响后的实际电极电位
33.自身指示剂：不用使用其他的指示剂，仅仅利用自身颜色的变化来指示终点的标准溶液
34.专属指示剂：在化学分析滴定过程中，只能指示某一特殊反应的滴定终点或者只能和某一特殊反应物质显色的指示剂
35.氧化还原指示剂：指本身具有氧化还原性质的一类有机物，这类指示剂的氧化态和还原态具有不同的颜色。当溶液中滴定体系电对的点位改变时，指示剂电对的浓度也发生改变，因而引起溶液颜色变化，以指示滴定终点。
36.高锰酸盐指数：在一定条件下，以高锰酸钾（KMnO4）为氧化剂，处理水样时所消耗的氧化剂的量
37.化学需氧量：在强酸性条件下重铬酸钾氧化一升污水中有机物所需的氧量
38.溶解氧：溶解于水中的分子态氧称为溶解氧
39.生物化学需氧量：指在一定期间内,微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质,特别是有机物质所消耗的溶解氧的数量
40.总有机碳：水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量
41.总需氧量：水中能被氧化的物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量
42.活性炭氯仿萃取物：表示水中有机物污染程度的一项综合指标。
43.污水的相对稳定度：是粗略表示水中有机物含量多少的指标

二.简答题
1.解释微溶化合物的活度积，溶度积和条件溶度积的概念及其相互关系
微溶化合物MA在一定温度下,沉淀溶解平衡时Kspο= aM+ aA-为一常数,Ksp0即MA的活度积, aM+ 和aA-是M+和A-两种离子的活度.
Ksp= c(M+ ) c(A- ) ,即为MA的溶度积.
在一定温度下, MA的Ksp是一定的.外界条件变化,如pH值变化,配位剂的存在,也会使沉淀溶解.在反应平衡中,除主反应外,还有副反应发生.考虑这些影响时的溶度积常数简称溶度积,用K'sp表示.
Kspο= aM+ aA- =γM+ γA- - c(M+ ) c(A- ) = γM+ γA+ - Ksp,其中γM+ γA-为两种离子的平均活度系数K'sp= aM+aA- Ksp,aM+,aA-为微溶化合物水溶液中M+和A-副反应系数.
微溶化合物的溶解度一般很小,溶液中离子强度不大,可视离子的活度系数为1,即Ksp= Ksp0
2.金属指示剂在应用时会出现那些问题，怎样防止。
(一)指示剂的封闭现象
有时某些指示剂能与某些金属离子生成极为稳定的络合物,这些络合物较对应的MY络合物更稳定,以致到达计量点时滴入过量EDTA,也不能夺取指示剂络合物(MIn)中的金属离子,指示剂不能释放出来,看不到颜色的变化,这种现象叫指示剂的封闭现象.
可以加入适当的络合剂来掩蔽封闭指示剂的离子
(二)指示剂的僵化现象
有些金属指示剂本身与金属离子形成的络合物的溶解度很小,使终点的颜色变化不明显;还有些金属指示剂与金属离子所形成的络合物的稳定性只稍差于对应EDTA络合物,因而使EDTA与MIn之间的反应缓慢,使终点拖长,这种现象叫做指示剂的僵化.
指示剂的僵化现象 a可加入有机溶剂乙醇或加热活化，来增大显色络合物的溶解度或加快转换速度 b在接近滴定终点时要缓慢滴定，并剧烈振摇

3.基准物质应符合哪些条件
（1）、组成和化学式完全符合2、试剂的纯度高3、稳定性高4、试剂参加反应时，按化学反应式定量的进行，没有副反应5、尽量采用摩尔质量较大的物质以减小称量误差
4.如何确定地表水中碱度的组成形式
1、连续滴定法2、分别滴定法
5.提高氧化还原反应速度的技术措施
增加反应物的浓度、升高温度、加催化剂
6.怎样通过试验方法评价分析方法准确度和精密度
准确度系指用该方法测定的结果与真实值或参考值接近的程度，一般用回收率（%）表示。准确度应在规定的范围内测试。
精密度系指在规定的测试条件下，同一个均匀供试品，经多次取样测定所得结果之间的接近程度。精密度一般用偏差、标准偏差或相对标准偏差表示。
精密度分为：
在相同条件下，由一个分析人员测定所得结果的精密度称为重复性。
在同一个实验室，不同时间由不同分析人员用不同设备测定结果之间的精密度，称为中间精密度。
在不同实验室由不同分析人员测定结果之间的精密度，称为重现性。
含量测定和杂质的定量测定应考虑方法的精密度。

重复性：
在规定范围内，至少用9个测定结果进行评价。
例如，设计3个不同浓度，每个浓度各分别制备3份供试品溶液，进行测定。或将相当于100%浓度水平的供试品溶液，用至少测定6次的结果进行评价。
中间精密度:
为考察随机变动因素对精密度的影响，应设计方案进行中间精密度试验。变动因素为不同日期、不同分析人员、不同设备。例如测定3天，2人以上分析检测，每天测定3批样品同时做平行样，可以用不同设备进行测定。
.重现性：法定标准采用的分析方法，应进行重现性试验。
例如，建立药典分析方法时，通过协同检验得出重现性结果。协同检验的目的、过程和重现性结果均应记载在起草说明中。应注意重现性试验用的样品本身的质量均匀性和贮存运输中的环境影响因素，以免影响重现性结果。
数据要求：均应报告标准偏差、相对标准偏差和可信限。
7.影响络合滴定突越的主要因素
配位化合物的条件稳定常数和被滴定金属离子的浓度（越大，突跃越大）
8.影响沉淀溶解度的因素
同离子效应 、盐效应、酸效应、配位效应
9.比较氧化还原指示剂的变色原理和选择与酸碱指示剂有何异同
答：氧化还原指示剂的变色原理和选择与酸碱指示剂的异同点如下：
①酸碱指示剂的变色主要与溶液的酸度（pH值）有关；而氧化还原指示剂的变色主要是决定于其氧化型和还原型（两型的颜色不同）的颜色。
②酸碱指示剂变色和氧化还原指示剂变色 均有变色点；两者均有变色范围。
③酸碱指示剂和氧化还原指示剂的选择均与滴定曲线的突跃范围有关。酸碱指示剂是范围，而氧化还原指示剂则是电位范围。其颜色强度的变化均是从10变到0.1的关系。
④酸碱指示剂的变色除与溶液的值有关外，而指示剂本身也有结构变化；氧化还原指示剂则只与电位有关。
10.能否用莫尔法测定水样中的Cl、Br、I、SCN离子？为什么？
不能测定I和SCN离子 离子半径较大，会吸附溶液中的离子
11.简述误差来源
系统误差（方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差）、随机误差、过失
12.简述纯水与特殊水及其制备　纯水指的是不含杂质的H2O水中电解质几乎全部去除，水中不溶解的胶体物质、微生物、微粒、有机物、溶解气体降至很低程度，25℃时，电阻率为10MΩ•cm以上，通常接近18MΩ•cm，必须经膜过滤与混合床等终端精处理的水。

13.质量控制图及其制作

14. 滴定分析中化学计量点与滴定终点有何区别
由于指示剂不一定恰好在化学计量点时变色，所以滴定终点与化学计量点之间可能会存在很小的差别
15.水的酸度、碱度和PH值有什么联系和差别
酸度或碱度是表示水中酸碱物质的含量，而PH是表示水中酸或碱的强度
16.强碱滴定弱酸的特定和准确度的最低要求是什么

17.酸碱滴定中，满足不了准确确定的条件时，对弱酸（弱碱）强化的办法有哪些？
18.EDTA与金属离子形成的络合物有哪些特点？为什么其络合比为1:1？
形成的螯合物十分稳定，不论金属原子的价数多少，它们与EDTA总是:以1：1螯合，形成的螯合物易溶于水
19.以EBT为例，金属指示剂的作用原理及必备条件
原理：是一些有机配合物，它与被滴定的金属离子反应生成一种与指示剂本身颜色不同的配合物，从而指示出滴定过程中金属离子浓度的变化
条件：（1）在滴定的PH范围内，游离指示剂和金属络合物MIN之间应有明显的颜色区别
（2）指示剂与金属离子生成的配位化合物Min应有适当的稳定性，一般要求KMin,（3）指示剂与金属离子反应迅速且可逆
（4）指示剂和金属离子生成的配位化合物Min应易溶于水
20.用EDTA标准溶液测定含Cu.、Cd.、Hg.、Pb.、Zn.、In.、Mn.等离子的水样，以PNA为指示剂，将会出现什么现象？应如何解决？
出现僵化现象指示剂的封闭现象 可以加入适当的络合剂来掩蔽封闭指示剂的离子
指示剂的僵化现象 a可加入有机溶剂乙醇或加热活化，来增大显色络合物的溶解度或加快转换速度 b在接近滴定终点时要缓慢滴定，并剧烈振摇
21.欲使Ag2Cr2O4沉淀完全为什么要控制溶液PH值在6.5~10.0之间？
酸性太强，CrO42-浓度减小，碱性过高，会生成Ag2O沉淀
22.标准电极电位和条件电极电位有何关系？条件电极电位：氧化态和还原态的总浓度都为1mol/l或两者浓度比值为1是校正了各种外界因素后的实际电极电位
23.用EDTA标准溶液测定含Ca、.Mg、Fe、Al、Ti、Cu、Ni、Co.等离子的水样中的Ca、Mg.离子，以铬墨T为指示剂，将会出现什么现象？应如何解决？出现僵化现象指示剂的封闭现象 可以加入适当的络合剂来掩蔽封闭指示剂的离子
指示剂的僵化现象 a可加入有机溶剂乙醇或加热活化，来增大显色络合物的溶解度或加快转换速度 b在接近滴定终点时要缓慢滴定，并剧烈振摇
24.碘量法的主要误差来源有哪些？为什么碘量法不适于在低PH或高PH条件下进行？
1、用Na2S2O3滴定I2溶液时，要等滴至黄色很浅时再加淀粉，然后再滴至蓝色消失。过早加入淀粉，它与碘形成的蓝色络合物会吸留部分碘 ，往往会使终点提前且不明显。
2、因为Na2S2O3 • 5H2O中一般含有少量S, Na2S2O3 , Na2SO4, Na2S2O3 , NaCl等杂质，且Na2S2O3 易风化、潮解，因此不能直接配制标准溶液。Na2S2O3 溶液易受空气和微生物等作用而分解。
∵当pH<4.6时即不稳定。它在中性、碱性溶液中较稳定。
在碱性溶液中，碘与六代硫酸根会发生副反应，在强酸性溶液中，硫代硫酸钠会发生分解

25.判断一下氧化还原反应能否进行完全的依据是什么？
标准电极电位或平衡常数越大，反应越完全

三.实验设计
1.标准溶液的配制与标定
答：1． 直接配制法 准确称取一定量的物质，用适量的水溶解后移入容量瓶，用水稀释至刻度，然后根据称取物质的量和容量瓶的体积即可算出该标准溶液的准确浓度。 2.间接配制法 首先通过计算配制成接近所需浓度的溶液，然后再用基准物质或其他标准溶液去校准它的准确浓度。 标准溶液的标定 利用基准物质或标准溶液来确定操作溶液准确浓度的过程称为标定。
2.水样的采集与保存
答：采集：（1）采样器：可用无色具塞硬质玻璃或具塞聚乙烯或水桶。（2）供一般物理性质、化学性质用水样2L，特殊情况为5～10L或更多。（3）采集时用水样冲洗采样瓶2~3次，采水样时，水面距瓶塞大于2cm。采集不同形式的水源应用的不同方法.（4）布点方法： 采样点所取得的数据要有代表性，避免过多采样。水质突变的地方就密一点。
保存：1、减慢化学反应速度，防止组分的分解和沉淀的产生。2、减缓化合物或配位化合物的消解、离解及氧化还原作用。3、减少组分的挥发和吸附损失4、抑制微生物作用

3.缓冲溶液的作用原理及其作用
答：作用：能够抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释，使其自身PH值不发生显著变化
作用原理： （书40页）

4.缓冲溶液的配制
答：1、常用相同的浓度的共轭酸碱溶液，用计算所需两种溶液的体积，以此体积比混合。
2、可在共轭酸中加入氢氧化钠或共轭碱中加盐酸的办法

5.水样的保存
答：保存：
1、减慢化学反应速度，防止组分的分解和沉淀的产生。
2、减缓化合物或配位化合物的消解、离解及氧化还原作用。3、减少组分的挥发和吸附损失4、抑制微生物作用

6.金属指示剂的作用原理
答：金属指示剂是一些的机络合剂，可与金属离子形成缝合物，其颜色与游离金属指示剂本身颜色不同，
In + M ======= M In
指示剂（A色） 指示剂-金属络合物（B色）

7.络合滴定的方式答：
一、直接滴定法：这种方法是将被测物质处理成溶液后，调节酸度，加入指示剂(有时还需要加入适当的辅助络合剂及掩蔽剂)，直接用EDTA标准溶液进行滴定，然后根据消耗的EDTA标准溶液的体积，计算试样中被测组分的含量。二、返滴定法，就是将被测物质制成溶液，调好酸度，加入过量的EDTA标准溶液(总量c1V1)，再用另一种标准金属离子溶液，返滴定过量的EDTA(c2V2)，算出两者的差值，即是与被测离子结合的EDTA的量，由此就可以算出被测物质的含量。三、置换滴定法：利用置换反应生成等物质的量的金属离子或EDTA，然后进行滴定的方法。四、有些金属离子或非离子，由于不能和EDTA络合或与EDTA生成的络合物不稳定，不便于络合滴定，这时可采用间接滴定的方法进行测定

8.EDTA标准溶液的配制

9.水中硬度的测定

10.如何进行氧化还原指示剂的选择

11.KMnO4标准溶液的配制与标定
答：配制:先称取稍多于理论用量的KMnO4,溶于一定体积的蒸馏水中，加热至沸并保持微沸约1h，放置2-3天，使溶液中存在的还原性物质完全氧化，再将过滤后的KMnO4溶液贮于棕色试剂瓶中。 标定:标定KMnO4溶液的基准物质常用Na2C2O4。在H2SO4溶液中，用KMnO4溶液滴定Na2C2O4标准溶液。 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O 为了使此反应能定量地迅速进行，应严格控制滴定条件: 1. 将该溶液加热至70摄氏度-85摄氏度进行滴定。2.须控制溶液酸度约为0.5-1mol/L。3.此滴定反应过程中Mn2+起催化总用，因此滴定前，在溶液中加入几滴MnSO4,那么滴定一开始，反应速度就比较快。4.该反应一般不必另加指示剂5.滴定速度先慢后快6.一般出现的粉红色在0.5-1min不褪，就可认为已经到达滴定终点。（96-97页）

12.高锰酸盐指数的测定
13.化学需氧量的测定原理
水样在强酸性条件下，用过量的K2Cr2O7标准溶液与水中有机物等还原性物质反应后，以试亚铁灵为指示剂，用（NH4）2Fe(SO4)2标准溶液返滴剩余的K2Cr2O7到计量点时，溶液由浅蓝色变为红色指示滴定终点，根据(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的用量可求出COD（mgO2/L）（书99-100页）

14.Na2S2O3标准溶液的配制与标定
配制：称量需要量的Na2S2O•5H20，溶于新煮沸且冷却的蒸馏水中，这样可除去二氧化碳并灭菌，加入少量的碳酸钠和数粒HgI2使溶液保持微碱性，可抑制微生物的生长，防止Na2S2O3 分解，贮于棕色瓶中，暗处，1至2周在标定
标定：常用基准物质有重铬酸钾、碘酸钾、溴酸钾等，在弱酸性溶液中，与过量的碘化钾反应而析出碘，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失
15.氯离子测定中空白实验和加入碳酸钙的作用
16.怎样测一个PH<7的水样的PH
答：用ph试纸和 ph仪，或者用酸碱滴定的方法测定。 电位法测溶液的PH，以玻璃电极为指示电极（—），饱和甘汞电极为参比电极（+），插入被测溶液组成原电池。在此电池中，被测溶液的氢离子随其浓度的不同将产生相应的电位差，此电位差经直流放大器放大后，采用电位计进行测量，即可指示相应的PH

四.计算题
1.取水样100.00ml，以酚酞为指示剂，用0.100mol/L HCL溶液滴定至指示剂刚好褪色，用去13.00mL，再加甲基橙指示剂，继续用盐酸溶液滴定至终点，又消耗20.00mL问水样中有何种碱度？其含量为多少

2.取100.0mL含负二价硫离子的工业废水，用乙酸锌溶液固定，过滤，其沉淀连同滤纸转入碘量瓶中，加蒸馏水25mL，及10.00mL,碘标准溶液和硫酸溶液，放置5min，用0.050mol.L-1 Na2S2O3确定滴定水样和空白分别消耗1.90mL和3.75mL，求水样中硫离子含量

3.今有一水样，取一份100mL,调节PH=10, 以铬黑T为指示剂,用0.01000mol•L-1EDTA溶液滴定到终点,用去25.40ml,另取一份100mL水样，调pH=12,用钙指示剂,用去EDTA溶液14
.25ml,求水样中总硬度和钙离子，镁离子的含量
总硬度（mmol/L）=CEDTAV EDTA/V水=10*25.4/100 =2.54 Ca+(mg/L)= CEDTAV EDTA MCa+/V水=10*14.25*40/100=58
Mg(mg/L)=( CEDTAV EDTA/V水)/( CEDTAV EDTA /V水)*MMg2+

4. 称取含甲酸试样0.5406g，溶解于碱性溶液中，定容至250.0 mL，移取25.0 mL，加入0.02434 moL.L-1KMnO4标准溶液25.00 mL，反应完全后，酸化，加入过量KI还原所以的Mn至Mn2+,最后以0.1205 moL.L-1 Na2S2O3标准溶液滴定析出的I2至终点时，用去20.13 mL，计算试样中甲酸的质量分数，[M(HCOOH)=46.04 提示：反应式为：HCOOH+2MnO4-+4OH-=CO3 2-+2MnO4 2-+3H2O]

5.准确称取0.2000g纯CaCO3, 用盐酸溶解并煮沸除去二氧化碳后，在容量瓶中稀释至250mL ；吸取50.00mL，调节pH=12，用EDTA 滴定，耗去EDTA 14.25mL，求算EDTA溶液的量浓度和该EDTA溶液对CaO，CaCO3的滴定度。( CaO相对分子质量:56，CaCO3相对分子质量100)。

6.取一份100mL,调节PH=10，以EBT为指示剂,用10.0mmol/L的EDTA滴定至终点，用去24.20mL; 另取一份100mL水样，调pH=12,用钙指示剂，然后以10.0mmol/L的EDTA滴定至终点，用去13.15mL，求水样中总硬度和钙离子，镁离子的含量
总硬度（mmol/L）=CEDTAV EDTA/V水
Ca+(mg/L)= CEDTAV EDTA MCa+/V水 Mg(mg/L)=( CEDTAV EDTA/V水)/( CEDTAV EDTA /V水)*MMg2+

7.一水样中可能含有CO32-、OH-、HCO3-，或者是混合水样，用20.00mL 0.100mol/L HCL溶液，用酚酞为指示剂可滴定至终点，问
（1）.若水样中含有OH-和HCO3-的量相同，再以甲基橙为指示剂，还需加入多少mL的HCL溶液才可滴定至橙红色终点？
（2）. 若水样中含有CO3 2-和HCO3-的量相同，再以甲基橙为指示剂，还需加入多少mL的HCL溶液才可滴定至橙红色终点？
（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？
8.取某水样100mL，以酚酞为指示剂，用0.0500mol/L HCL溶液滴定至指示剂刚好褪色，用去25.00mL，再加甲基橙指示剂时不需滴入HCL，就已经呈现终点颜色，问水样中有何种碱度？其含量为多少
P=25ml M=0 P-M=25所以水中只有OH-，OH-碱度（CaO计，mg/L）=

什么意思？