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污水处理基础知识培训教材

化学反应,然后根据该试剂溶液的浓度以及与被测物质完全反应时所消耗的体积,通过等当量数的关系来计算被测物质的含量。

很显然,并不是任何化学反应都能适用于容量分析的。在水质分析中,能用作容

量分析的反应,必须符合下列要求:(1)反应进行迅速,能在瞬间完成。速度较慢的反应,可通过加热或催化剂等方法来解决;(2)反应必须按等当量数进行,不能有副反应发生;(3)要有恰当的指示剂或其他物理化学方法来指示等当点的到达;(4)必须排除对反应有干扰的物质。

容量分析按其反应形式的不同,可分为两大类:

(1)基于离子之间发生结合反应的方法,属于这一类的有:中和滴定法、络合滴

定法和容量沉淀法。

(2)基于离子或单质之间发生电子转移反应的方法。属于这一类的有:氧化还原

滴定法。

2. 容量分析计算的基本公式——当量定律的作用 容量分析计算的基础是当量定律。

当量定律是:各物质相互作用时,它们的重量比等于它们的当量比。

根据当量定律我们知道:参加反应的物质总是以相同的克当量数或毫克当量数进行反应的。也就是说:在一个化学反应中,参加反应的一种物质(甲)的克当量数总是等于另一种物质(乙)的克当量数。

甲物质的克当量数?甲物质的重量甲物质的当量乙物质的重量乙物质的当量,W1(克),E1,W2(克),E2

乙物质的克当量数?

因此,我们可以说:W1克的甲物质与W2克的乙物质是“化学相当”的。

如果甲物质也能与丙物质互相反应,那么,在反应中甲物质的克当量数也应等于丙物质的克当量数。

丙物质的克当量数?丙物质的重量丙物质的当量,W3(克),E3

同样,我们可以说:W1克的甲物质与W3克的丙物质也是化学相当的。

这时,不论乙物质与丙物质能否直接发生反应,我们都可以说:W2克的乙物质与

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W3克的丙物质是化学相当的。

所以,在化学中,根据当量定律,我们可以求出任何两种物质之间的化学相当关系。

在容量分析的计算中,有两个基本公式。 (1)N1V1?N2V2

式中:N1、N2——分别为1、2两种溶液的当量浓度;

V1、V2——分别为1、2两种溶液的体积,毫升。

N1V1和N2V3就分别表示了1、2两种物质的毫克当量数。

这个公式可以用来:①计算两种溶液相互作用的体积,②用一种标准溶液来标定另一种溶液,③计算一种溶液稀释后的浓度,和④计算两种浓度不同的同质溶液混合后的浓度等。 (2)NV?WE?1000

式中:N——当量浓度

V——体积,毫升;

W——固体物质的重量,克; E——该固体物质的当量。 显然,等式的两边都是毫克当量数。

这个公式可以用来:① 计算配制一种溶液所需固体物质的重量,或②计算一定重

量的固体物质配成溶液后的当量浓度,③计算溶液和固体物质之间相互作用时的定量关系(如用固体基准物质来标定一溶液的当量浓度;求为与一溶液完全作用时所需的固体物质质量),和④求被测物质的含量等。

下面举几个例子来说明这两个基本公式的应用。

例1 中和1000毫升0.125ON的HCl溶液,需用0.1000N的NaOH溶液多少毫升? 解 根据N1V1?N2V2,得

V2?N1V1N2?0.1250?10.000.1000?1250(毫升)

答 需用0.1000N的NaOH溶液1250毫升。

例2 现有480.0毫升0.1725N的H2SO4溶液,要将它配制成0.1700N的溶液,需要加入多少毫升的蒸馏水?

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解 设需要加入x毫升蒸馏水。

稀释前酸液的毫克当量数为N1V1?0.1725?480.0 稀释后酸液的毫克当量数为N2V2?0.1700(480.0?x) 因为 N1V1?N2V2,故0.1725?480.0?0.1700(480.0?x), 所以

x?0.1725?480.0?0.1700?480.00.1700?7.06(毫升)

答 需要加入蒸馏水7.06毫升。

例3 今有0.2850N的HCl溶液300.0毫升,需加入多少毫升0.4200N的HCl溶液才能得到0.3000N的HCl溶液?

解 设所需加入的0.4200N的HCl溶液为x毫升,根据混合前后的毫克当量数应相等的原则,得

0.2850?300.0?0.4200?x?0.3000(300.0?x),故

x?37.5(毫升)

答 需加入0.4200N HCl溶液37.50毫升。

例4 欲配制约0.1N的HCl溶液600毫升。需量取比重为1.19(含HCl 37%)的浓盐酸多少毫升?

解 600毫升0.1N的HCl溶液的毫克当量数为

设所需要取的浓盐酸为x毫升,则这些浓盐酸的毫克当量数为:

NV?0.1?600WE?1000?x?1.19?376.47?1000

根据NV?WE?1000,故

0.1?600?x?1.19?376.47?1000 x?5.0(毫升)

答 需量取浓盐酸5.0毫升。

例5 欲制0.1000N的K2Cr2O7溶液1升,用于氧化还原反应中,问需称取纯K2Cr2O7多少克?

解 在氧化还原反应中K2Cr2O7的当量为

E?M6?294.186?49.03

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设需称取W克纯K2Cr2O7,则这些重铬酸钾的毫克当量数为:

WE?1000?W49.03?1000

1升0.1000N K2Cr2O7溶液的毫克当量数为

NV?0.1000?1000 ,故

根据NE?WE?10000.1000?1000?W49.03?1000,

W?4.9030(克)

答 需称纯K2Cr2O74.9030克。

例6 标定一KMnO4溶液的浓度时,将称得的纯草酸(H2C2O4·2H2O)0.2534克溶于蒸馏水中,用欲标定的KMnO4溶液滴定到终点。用去19.85毫升,试计算此KMnO4溶液的当量浓度。

解 KMnO4与草酸的反应是氧化还原反应,可用离子方程式表示如下:

2MnO?4?5C2O4?16H2???2Mn2??10CO2?8H2O

这时,草酸的当量

e?MH2C2O4?2H2O2?126.02?63.00

根据公式NV?WE?1000

N?19.85?0.253463.00?1000

N?0.2534?1.00063.00?19.85?0.2026

答 该KMnO4溶液的当量浓度为0.2026N。

例7 假设完全中和0.2648克不纯的碳酸钠,用去0.1970NHCl溶液24.45毫升,试计算此样品中纯碳酸钠的百分含量。

解 在此中和反应中。碳酸钠Na2CO3的当量为

E?M2?106.02?53.00

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根据公式 NV?WE,得 ?1000W53.000.1970?24.45??1000,

W?0.1970?24.45?53.001000?0.2553(克)

今样品重W1=0.2648克,因此样品中纯碳酸钠的百分含量η应为

??WW1?100%?0.25530.2648?100%?96.41%

答 此样品中纯碳酸钠的含量为96.41%。

例8 在用温克勒法测定水中的溶解氧时,经过一系列的化学操作,使溶解氧转化为游离碘。最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定。如果取100.0毫升水样。滴定时用去0.0250N的Na2S2O2标准溶液4.20毫升,求水样中的溶解氧含量。

解 根据化学相当的原则。尽管硫代硫酸钠是与游离碘相作用而未与溶解氧直接反应,但此游离碘的量是与水中溶解氧量化学相当的。故可直接用公式NV?WWE?1000求

出溶解氧量。氧的当量为E=8,故0.0250?4.20?(此处W的单位为毫克)

8由于水样量A=100.0毫升,故每升此水样中溶解氧的含量为

O2?NVE?1000A?0.0250?4.20?8?1000100.0?8.40(毫克/升)

答 此水样中的溶解氧含量为8.40毫克/升。 三、水质分析结果的表示方法

水质分析结果的表示方法因不同的水质项目而异。

一些物理性水质指标常常有它们各自的单位。例如水温以摄氏度数表示,浑浊度

以毫克(SiO2)/升或度表示,电导率用微姆欧/厘米表示,嗅味则可描述其性质等等。

对于化学性水质指标。由于天然水和各种废水、污水中所含的化合物或元素的量

通常都是很低的,因此水质化学分析的结果一般都不象普通分析化学中那样用百分含量表示,而是采用以下几种常用的单位。

一、毫克/升(mg/1)

每升水中所含被测物质的毫克数。这是最广泛采用的一种单位。它不仅适用于水中离子状态的物质,也可用于不离解的分子状态或胶体状态的物质乃至溶解于水中的

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