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水分析化學
Water Monitoring
課程編号:03600384x
适用專業:環境科學,生态學,環境工程及相關專業
總學時數:32
總學分:2
課程類型:理論課
先修課程:環境化學、分析化學
大綱主撰人:張迪
内容簡介
水分析化學是研究水及其雜質、污染物的組成、性質、含量和他們的分析方法的一門學科.它是研究水中雜質及其變化的重要方法,在國民經濟各個領域肩負着重要使命.水分析化學在種類繁多、且日趨嚴重的水環境污染治理與監測中起着"眼睛"和"哨兵"作用,要樹立準确"量"的概念.給水排水設計、水環境評價、廢水綜合利用效果等都必須以分析結果為依據,并作出正确判斷和評價.
教學大綱
一、課堂講授部分
(一)、各章節及授課學時
序号
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内容與重點、難點
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學時
分配
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第一章 緒論 (1)
1.1 水分析化學的任務與分類;
1.2 水質指标與水質标準
重點:(1)本課程的地位和任務;(2)水質指标體系組成;(3)常用的有機物水質指标及其應用
難點:有機物水質指标的表示方法
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第一章 緒論 (2)
1.3 水樣的取樣、保存和預處理方法;
1.4 水質分析方法的分類
1.5 分析方法的評價體系
重點:(1)水樣的取樣原則和保存方法;(2)容量分析法的基本概念、要求和應用;(3)用于容量分析的化學反應所應具備的條件;(4)精确度與精密度的定義、二者關系;如何提高分析方法的準确度和精密度;
難點:水樣預處理要求、容量分析的基本要求和操作、精确度與準确度的概念及涵義
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第一章 緒論 (3)
1.6 數據分析與處理
1.7 标準溶液與物質的量濃度
重點:(1)分析結果的表示與誤差分析;(2)标準溶液的配置;(3)量濃度與基本單元;(4)滴定分析的計算
難點:量濃度與基本單元概念;誤差分析;滴定分析的計算
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第二章 酸堿滴定法(1)
2.1 酸堿質子理論;
2.2 酸堿滴定過程中有關組分的計算;
2.3 酸堿指示劑
重點:共轭酸堿對概念的建立,酸堿強度的表征方法,一元弱酸堿、多元弱酸堿、兩性物質、緩沖溶液理論及其pH計算;酸堿指示劑變色原理及其變色範圍,常用酸堿指示劑酚酞、甲基橙的pH變色範圍及顔色變化
難點:(1)共轭酸堿的概念、酸堿平衡常數與水的離子積的關系;(2)酸堿平衡中的組分濃度計算。(3)酸堿指示劑的變色原理和變色範圍
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第二章 酸堿滴定法(2)
l <![endif]>酸減滴定曲線與指示劑的選擇;
l <![endif]>酸堿滴定的應用
重點:強堿滴定弱酸的滴定曲線計算過程,指示劑的選擇;多元酸分步滴定的可行性和指示劑的選擇;水中堿度的來源及組成、連續滴定法測定水中堿度。
難點:強堿滴定弱酸的滴定曲線計算過程,影響滴定突躍範圍的因素;酸堿指示劑的選擇;多元酸分步滴定和滴總量的可行性判斷;連續滴定法測定水中堿度。
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第三章 絡合滴定法(1)
3.1 絡合物與氨羧絡合劑;
3.2 絡合平衡;
3.3 副反應系數和條件穩定常數;
重點:水分析化學中用于絡合滴定的絡合反應具備條件;EDYA的性質以及EDTA雨水中常見金屬離子形成的絡合物特點;EDTA絡合物穩定常數以及影響EDTA與金屬離子絡合物穩定性的因素,條件穩定常數的概念,水中常見金屬離子Fe3+,Al3+,Ca2+,Mg2+被準确滴定的最低pH值以及酸度控制方法。
難點:EDTA的酸性特性以及在絡合過程中有效絡合形态;絡合物的穩定常數、條件穩定常數以及副反應系數和相互關系;酸效應曲線及其應用。配合動畫演示強化學生的理解。
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第三章 絡合滴定法(2)
3.4 <![endif]>絡合滴定基本原理與金屬指示劑;
3.5 <![endif]>混合離子的選擇性滴定
3.6 <![endif]>絡合滴定方式與應用
3.7 <![endif]>水中硬度的測定
重點:滴定曲線和滴定突躍的計算;金屬指示劑的變色原理以及金屬指示劑封閉現象、僵化現象産生的原因、解決措施,常用的金屬指示劑絡黑T、鈣指示劑應用;單一金屬離子準确滴定、混合金屬離子分别滴定的條件;水中硬度的測定原理和方法,總硬度和分硬度的測定方法。
難點:滴定突躍的計算;金屬指示劑的封閉現象和僵化現象;混合離子的選擇滴定
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階段複習:酸堿滴定和絡合滴定總結,習題講解和課堂讨論
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第四章 沉澱滴定法
4.1 沉澱溶解平衡與影響因素;
4.2 分步滴定;
4.3 沉澱滴定原理;
4.4 沉澱滴定法的應用
重點:(1)利用難溶鹽溶度積計算其溶解度;(2)混合離子分步滴定或準确滴定的計算;(3)莫爾法測定水中Cl的方法。
難點:難溶鹽溶度積計算其溶解度;多種離子共存時分步滴定或準确滴定條件;莫爾法原理與滴定條件
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第五章 氧化還原滴定法(1)
5.1 氧化還原平衡;
5.1 氧化還原反應進行的完全程度;
5.3 氧化還原反應速度;
5.4 氧化還原滴定曲線
重點:氧化還原反應的實質和電極電位、氧化還原反應電極電位、 條件電極電位概念及其影響因素;氧化還原反應平衡常數計算以及定量滴定的條件;氧化還原滴定過程中溶液氧化還原電位的變化及其計算提高氧化還原反應速度的方法;氧化還原平衡與電極電位的應用。
難點: 氧化還原反應電極電位、條件電極電位概念及其影響因素;氧化還原反應平衡常數計算以及定量滴定的條件;氧化還原滴定過程中溶液氧化還原電位的變化及其計算。
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第五章 氧化還原滴定法(2)
5.5 <![endif]>氧化還原指示劑
5.6 <![endif]>高錳酸鉀法;
5.7 <![endif]>重鉻酸鉀法;
重點:(1)氧化還原滴定指示劑的種類及其應用;(2)氧化還原滴定法在實際水質指标測定中的應用,COD、BOD、高錳酸鹽指數測定。
難點:各類有機物綜合指标的内涵、相互關系及其測定過程的定量計算。氧化還原指示劑的種類及其應用;高錳酸鹽指數與COD的測定、計算;通過對比、總結講解各類指标以及相關指标的概念加深學生的理解。
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第五章 氧化還原滴定法(3)
5.8 碘量法 ;
5.9 溴酸鉀法;
5.10 有機污染物綜合指标
重點:碘量法測BOD5
難點: 直接碘量法和間接碘量法的應用;各類有機物綜合指标的内涵、相互關系及其測定過程的定量計算。
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期中總結、複習
第一章~第五章 階段複習
(1) 重點内容概述
(2) 習題講解
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第六章 吸收光譜法(1)
6.1 吸收光譜
6.2 比色法和分光光度法
重點:(1)物質對光的選擇吸收原理和朗伯-比爾光吸收定律;(2)熟悉光吸收定律适用範圍及相關計算;
(3)分光光度法的應用範圍;(4)分光光度計的構件作用、儀器操作注意事項。
難點:(1)光的選擇吸收原理和光吸收定律及其适用範圍;(2)分光光度計測定原理;(3)朗伯比爾定律、吸收光譜曲線、分光光度計的構件作用和儀器使用。
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第六章 吸收光譜法(2)
6.3 <![endif]>顯色反應與反應條件的确定;
6.4 <![endif]>吸光光譜法的定量方法;
6.5 <![endif]>吸收光譜法的應用實例。
重點:(1)顯色反應和分析條件的确定;(2)參比溶液的概念和确定;(3)标準曲線法;(4)Fe的測定、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮測定。
難點:(1)顯色反應和分析條件的确定,最大吸收波長的概念和确定,參比溶液的選擇,吸光度最佳定量測定範圍;(2)吸收光譜法定量測定方法;(3)顯色反應和分析條件的确定,參比溶液的概念和确定;
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第七章 電化學分析法
7.1 電位分析法 ;
7.2 直接電位分析法——pH的測定(玻璃電極法)
7.3 電導分析法
重點:(1)參比電極、指示電極的概念;(2)玻璃電極的構成、作用原理、維護和玻璃電極法測定pH的方法;(3)電導率的測定方法;(4)掌握水的氧化還原電位ORP的概念及測定。
難點:參比電極、指示電極的概念;玻璃電極的構成、作用原理;水的氧化還原電位ORP
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(二)、教材及主要參考書
教材和主要參考書
• <![endif]>黃君禮,水分析化學,第二版,中國建工出版社
• <![endif]>郝瑞霞,呂鑒等,水質工程學試驗與技術,北京工業大學出版社
• <![endif]>國家環境保護總局、《水和廢水檢測分析方法》編委會,水和廢水檢測分析方法,第四版
• <![endif]>北京大學:分析化學教程 (2005)
• <![endif]>武漢大學教研室編 :分析化學(第四版)
• <![endif]>華東理工大學、成都科學技術大學 分析化學教研室編,分析化學(第四版)
• <![endif]>
教學大綱說明
一、教學目的、課程性質及教學任務、與其他課程的關系,所需先修課程
水分析化學是研究水及其雜質、污染物的組成、性質、含量和它們的分析方法的一門學科。水分析化學是給水排水專業的重要專業技術基礎課、必修課。主要培養學生的水質工程分析技能,為專業課的學習打下堅實的基礎。
水分析化學是研究水中雜質及其變化規律的重要方法。通過水分析化學的學習,掌握水分析化學的四大滴定方法(酸堿滴定法、絡合滴定法、沉澱滴定法和氧化還原滴定法)和主要的儀器分析法(吸收光譜法、色譜法以及原子吸收法等)的基本原理、基本理論、基本知識、基本概念和基本技能,掌握水質分析的基本操作,注意培養學生嚴謹的科學态度,樹立準确“量”的理念,培養學生獨立分析問題和解決實際問題的能力。
根據給水排水專業培養計劃的要求,水分析化學授課建議安排在普通化學、有機化學和物理化學課程結束之後,一般宜安排在第三學年的第一學期。在學習水分析化學之前,要求學生必須具有紮實的化學基礎理論和基本技能。水分析化學服務于本專業的後續專業課學習,
是學好給水排水設計、水處理工藝、水環境評價、廢水綜合處理工藝等課程的基本保證,正确的分析結果是工程正确與否的主要評價标準。
二、教學要求及選編教材的依據
掌握水分析化學的四大滴定方法(酸堿滴定法、絡合滴定法、沉澱滴定法和氧化還原滴定法)和主要的儀器分析法(吸收光譜法、色譜法以及原子吸收法等)的基本原理、基本理論、基本知識、基本概念和基本技能,掌握水質分析的基本操作。
選用教材為水分析化學(第四版),為“十二五規劃”全國統編教材,适用于本專業教學。
三、教學環節和教學方法
•課程講授:核心的、最具價值的知識點,深講;把握學科的思維方式和研究方法。難點問題和實際操作用圖片和動畫演示說明
•内容總結、讨論、習題課、參觀:圍繞課程知識點歸類總結、大型儀器應用演示與認識參觀等
•課程作業:多做多練(強化科學訓練);綜合開放的題目
•課程考試:平時小測驗2~3次,期末考試
•課程材料:教材、多媒體教學課件包
學習方法與答疑安排
•學習方法:
•(1)預習、聽講、記筆記、自學;
•(2)複習總結、做作業;
•(3)實驗驗證;
•(4)課堂讨論;
•答疑安排:每周三下午1:30~4:30。地點:伟德国际1946源于英国研究生樓711
教學要求及成績評定
•課後作業:1~3題/次課,1篇綜述性論文或方案設計
•平時小測驗:1次/2章
•成績評定: 平時作業和小考20%;實驗30%; 期末50%
四、改革思路和說明
水分析化學是環境工程專業的專業必修課程,建議下次修改教學計劃時,将其列為專業必修課程。