文档介绍：第三章分析化学基础知识
废水水质分析法根据所使用的分析方法的原理
和所选择的仪器类型而分为化学分析和仪器分析
法两大类。化学分析法主要分为容量分析法和重
量分析法两部分。
§3-1 容量分析法
容量分析法又叫滴定分析法,是用滴定的方式
测定物质含量的方法。进行分析时,先将滴定剂
配制成已知其准确浓度的溶液(标准溶液),然后
用滴定管将该标准溶液滴加到被测物的溶液中,
直到滴定剂与被测物质按化学计量关系定量反应
为止。然后根据滴定剂的浓度和用量,计算被测
物质的含量。
将滴定剂滴加到被测物质溶液中的操作过程称
为“滴定”。当加入的标准溶液与被测物质正好按
化学计量关系定量反应时,称为滴定的“化学计
量点”亦称理论终点或等当点。
在滴定过程中,当指示剂颜色发生突变而终止
滴定时,称为滴定终点。由于化学计量点是根据
化学计量关系算得的理论值,而滴定终点是在滴
定时根据指示剂颜色突变确定的,两者之间不一
定完全相符合,二者之间的差值称为滴定误差。
滴定分析法主要用于常量组分的测定,操作简
便,测定快速,准确度也较高,在一般情况下,
%以内,因此滴定分析法具有
重要的实用价值。
容量分析方法根据化学反应的类型不同,分为
四大类:酸碱滴定法、氧化-还原滴定法、络合滴
定法和沉淀滴定法。
一、酸碱滴定法
酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定分析方
法,又叫中和法。利用酸碱滴定法可以滴定一
些具有酸碱性质的物质,也可以测定一些能与
酸碱起作用的物质。某些不具备有酸碱性的物
质,当通过化学反应能产生酸或碱的,也有可
能用酸碱滴定法进行测定。因此,在实际中酸碱
滴定法应用较广泛。
pH = -lg[H+](严格说pH = -lg[aH+]
缓冲溶液pH的计算:
;
;
二、氧化还原滴定法
1. 氧化还原反应的理论基础
(1)氧化数(值)的概念
① 氧化还原反应是一种电子转移的反应,氧化
剂得到电子“化合价”降低,还原剂失去电子“化合
价”升高的化学反应。这里用化合价的升高或降
低进行判别,但是有时会产生一些问题。例如:
在有机化合物中C的化合价是4,如乙醇被氧化为
二氧化碳:
CH3CH2OH十3O2 = 2CO2 +3H2O
如果用化合价来说乙醇中C的化合价是4,二氧
化碳中的C也是4,似乎没有变,为了更好地说明
氧化还原反应中的电子得失,人为地规定了“氧
化数”的概念。
②“氧化数”:表示元素被氧化的程度,它可以用
一定的数值来表示,这数值就是“氧化数(值)”。
“氧化数”:是指元素的一个原子的荷电数,该荷
电数是假定每一个化学键中的电子指定给电负性
更大的原子求得的。
确定“氧化数”的规则:
1/ 在单质中,原子的氧化数为零,如Zn、O;
2/ 中性分子中所有原子的氧化数之代数和为零;
3/ 单原子离子的氧化数等于它的电荷数(Zn2+,Cl-),复杂离子中各原子氧化数之和等于离子的电
荷数,Cr2O72-;
4/ 若干关键元素的氧化数有一定的值:
多数化合物中H(+1),如H2O,只有在金属氢化
物中H(-1),如LiAlH4。通常化合物中O(-2),如
C2H5OH,但过氧化物中O(-1),OF2中O(+2)。
碱金属化合物中M(+1),碱土金属中M(+2)。氟化
物中F(-1)。
例:分别计算SO2、KClO3、MnO4-、C2H5OH、
S4O62-中S、Cl、Mn、C、S的氧化数。
解:SO2: x + (-2)2 = 0 x = 4
KClO3: l + x + (-2)3 = 0 x = 5
MnO4-: x+ (-2)4 = -1 x = 7
C2H5OH : 2x + 6 + (-2) = 0 x = -2
S4O62-: 4x + 6(-2) = -2 x = 5/2
还原剂(2) – ne →氧化剂(2)
还原剂被氧化,Zn - 2e → Zn2+
总反应:氧化剂(1)+还原剂(2) = 还原剂(1)+氧化剂(2)
Cu2+ + Zn 二 Cu + Zn2+
上述单独的“氧化”或“还原”过程叫做“半反应”。
半反应是不能单独发生的,一个氧化半反应必
定伴随着一个还原半反应。半反应是联系同一种
元素的二个不同氧化数物质。如Cu2+ /Cu,Zn2+
/Zn。
“电对”:同一种元素的二个不同氧化态物质,写法通常将氧化物质写在前面,还原态物质放
在后面。每一电对都对应一个半反应。
如MnO4-/Mn2+: MnO4- + 8H+ +5e= Mn2+ + 4H2O
(3)能斯特(Nernst)方程
电极电位与浓度及温度的关系用能斯特方程表
示。这是电化学中最基本、最重要的方程。
式中: