资源与环境学院环境工程专业课程介绍
水分析化学
Water Monitoring
课程编号:03600384x
适用专业:环境科学,生态学,环境工程及相关专业
总学时数:32
总学分:2
课程类型:理论课
先修课程:环境化学、分析化学
大纲主撰人:张迪
内容简介
水分析化学是研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含量和他们的分析方法的一门学科.它是研究水中杂质及其变化的重要方法,在国民经济各个领域肩负着重要使命.水分析化学在种类繁多、且日趋严重的水环境污染治理与监测中起着"眼睛"和"哨兵"作用,要树立准确"量"的概念.给水排水设计、水环境评价、废水综合利用效果等都必须以分析结果为依据,并作出正确判断和评价.
教学大纲
一、课堂讲授部分
(一)、各章节及授课学时
序号
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内容与重点、难点
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学时
分配
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第一章 绪论 (1)
1.1 水分析化学的任务与分类;
1.2 水质指标与水质标准
重点:(1)本课程的地位和任务;(2)水质指标体系组成;(3)常用的有机物水质指标及其应用
难点:有机物水质指标的表示方法
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第一章 绪论 (2)
1.3 水样的取样、保存和预处理方法;
1.4 水质分析方法的分类
1.5 分析方法的评价体系
重点:(1)水样的取样原则和保存方法;(2)容量分析法的基本概念、要求和应用;(3)用于容量分析的化学反应所应具备的条件;(4)精确度与精密度的定义、二者关系;如何提高分析方法的准确度和精密度;
难点:水样预处理要求、容量分析的基本要求和操作、精确度与准确度的概念及涵义
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第一章 绪论 (3)
1.6 数据分析与处理
1.7 标准溶液与物质的量浓度
重点:(1)分析结果的表示与误差分析;(2)标准溶液的配置;(3)量浓度与基本单元;(4)滴定分析的计算
难点:量浓度与基本单元概念;误差分析;滴定分析的计算
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第二章 酸碱滴定法(1)
2.1 酸碱质子理论;
2.2 酸碱滴定过程中有关组分的计算;
2.3 酸碱指示剂
重点:共轭酸碱对概念的建立,酸碱强度的表征方法,一元弱酸碱、多元弱酸碱、两性物质、缓冲溶液理论及其pH计算;酸碱指示剂变色原理及其变色范围,常用酸碱指示剂酚酞、甲基橙的pH变色范围及颜色变化
难点:(1)共轭酸碱的概念、酸碱平衡常数与水的离子积的关系;(2)酸碱平衡中的组分浓度计算。(3)酸碱指示剂的变色原理和变色范围
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第二章 酸碱滴定法(2)
l <![endif]>酸减滴定曲线与指示剂的选择;
l <![endif]>酸碱滴定的应用
重点:强碱滴定弱酸的滴定曲线计算过程,指示剂的选择;多元酸分步滴定的可行性和指示剂的选择;水中碱度的来源及组成、连续滴定法测定水中碱度。
难点:强碱滴定弱酸的滴定曲线计算过程,影响滴定突跃范围的因素;酸碱指示剂的选择;多元酸分步滴定和滴总量的可行性判断;连续滴定法测定水中碱度。
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第三章 络合滴定法(1)
3.1 络合物与氨羧络合剂;
3.2 络合平衡;
3.3 副反应系数和条件稳定常数;
重点:水分析化学中用于络合滴定的络合反应具备条件;EDYA的性质以及EDTA雨水中常见金属离子形成的络合物特点;EDTA络合物稳定常数以及影响EDTA与金属离子络合物稳定性的因素,条件稳定常数的概念,水中常见金属离子Fe3+,Al3+,Ca2+,Mg2+被准确滴定的最低pH值以及酸度控制方法。
难点:EDTA的酸性特性以及在络合过程中有效络合形态;络合物的稳定常数、条件稳定常数以及副反应系数和相互关系;酸效应曲线及其应用。配合动画演示强化学生的理解。
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第三章 络合滴定法(2)
3.4 <![endif]>络合滴定基本原理与金属指示剂;
3.5 <![endif]>混合离子的选择性滴定
3.6 <![endif]>络合滴定方式与应用
3.7 <![endif]>水中硬度的测定
重点:滴定曲线和滴定突跃的计算;金属指示剂的变色原理以及金属指示剂封闭现象、僵化现象产生的原因、解决措施,常用的金属指示剂络黑T、钙指示剂应用;单一金属离子准确滴定、混合金属离子分别滴定的条件;水中硬度的测定原理和方法,总硬度和分硬度的测定方法。
难点:滴定突跃的计算;金属指示剂的封闭现象和僵化现象;混合离子的选择滴定
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阶段复习:酸碱滴定和络合滴定总结,习题讲解和课堂讨论
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第四章 沉淀滴定法
4.1 沉淀溶解平衡与影响因素;
4.2 分步滴定;
4.3 沉淀滴定原理;
4.4 沉淀滴定法的应用
重点:(1)利用难溶盐溶度积计算其溶解度;(2)混合离子分步滴定或准确滴定的计算;(3)莫尔法测定水中Cl的方法。
难点:难溶盐溶度积计算其溶解度;多种离子共存时分步滴定或准确滴定条件;莫尔法原理与滴定条件
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第五章 氧化还原滴定法(1)
5.1 氧化还原平衡;
5.1 氧化还原反应进行的完全程度;
5.3 氧化还原反应速度;
5.4 氧化还原滴定曲线
重点:氧化还原反应的实质和电极电位、氧化还原反应电极电位、 条件电极电位概念及其影响因素;氧化还原反应平衡常数计算以及定量滴定的条件;氧化还原滴定过程中溶液氧化还原电位的变化及其计算提高氧化还原反应速度的方法;氧化还原平衡与电极电位的应用。
难点: 氧化还原反应电极电位、条件电极电位概念及其影响因素;氧化还原反应平衡常数计算以及定量滴定的条件;氧化还原滴定过程中溶液氧化还原电位的变化及其计算。
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第五章 氧化还原滴定法(2)
5.5 <![endif]>氧化还原指示剂
5.6 <![endif]>高锰酸钾法;
5.7 <![endif]>重铬酸钾法;
重点:(1)氧化还原滴定指示剂的种类及其应用;(2)氧化还原滴定法在实际水质指标测定中的应用,COD、BOD、高锰酸盐指数测定。
难点:各类有机物综合指标的内涵、相互关系及其测定过程的定量计算。氧化还原指示剂的种类及其应用;高锰酸盐指数与COD的测定、计算;通过对比、总结讲解各类指标以及相关指标的概念加深学生的理解。
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第五章 氧化还原滴定法(3)
5.8 碘量法 ;
5.9 溴酸钾法;
5.10 有机污染物综合指标
重点:碘量法测BOD5
难点: 直接碘量法和间接碘量法的应用;各类有机物综合指标的内涵、相互关系及其测定过程的定量计算。
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期中总结、复习
第一章~第五章 阶段复习
(1) 重点内容概述
(2) 习题讲解
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第六章 吸收光谱法(1)
6.1 吸收光谱
6.2 比色法和分光光度法
重点:(1)物质对光的选择吸收原理和朗伯-比尔光吸收定律;(2)熟悉光吸收定律适用范围及相关计算;
(3)分光光度法的应用范围;(4)分光光度计的构件作用、仪器操作注意事项。
难点:(1)光的选择吸收原理和光吸收定律及其适用范围;(2)分光光度计测定原理;(3)朗伯比尔定律、吸收光谱曲线、分光光度计的构件作用和仪器使用。
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第六章 吸收光谱法(2)
6.3 <![endif]>显色反应与反应条件的确定;
6.4 <![endif]>吸光光谱法的定量方法;
6.5 <![endif]>吸收光谱法的应用实例。
重点:(1)显色反应和分析条件的确定;(2)参比溶液的概念和确定;(3)标准曲线法;(4)Fe的测定、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮测定。
难点:(1)显色反应和分析条件的确定,最大吸收波长的概念和确定,参比溶液的选择,吸光度最佳定量测定范围;(2)吸收光谱法定量测定方法;(3)显色反应和分析条件的确定,参比溶液的概念和确定;
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第七章 电化学分析法
7.1 电位分析法 ;
7.2 直接电位分析法——pH的测定(玻璃电极法)
7.3 电导分析法
重点:(1)参比电极、指示电极的概念;(2)玻璃电极的构成、作用原理、维护和玻璃电极法测定pH的方法;(3)电导率的测定方法;(4)掌握水的氧化还原电位ORP的概念及测定。
难点:参比电极、指示电极的概念;玻璃电极的构成、作用原理;水的氧化还原电位ORP
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(二)、教材及主要参考书
教材和主要参考书
• <![endif]>黄君礼,水分析化学,第二版,中国建工出版社
• <![endif]>郝瑞霞,吕鉴等,水质工程学试验与技术,北京工业大学出版社
• <![endif]>国家环境保护总局、《水和废水检测分析方法》编委会,水和废水检测分析方法,第四版
• <![endif]>北京大学:分析化学教程 (2005)
• <![endif]>武汉大学教研室编 :分析化学(第四版)
• <![endif]>华东理工大学、成都科学技术大学 分析化学教研室编,分析化学(第四版)
• <![endif]>
教学大纲说明
一、教学目的、课程性质及教学任务、与其他课程的关系,所需先修课程
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。水分析化学是给水排水专业的重要专业技术基础课、必修课。主要培养学生的水质工程分析技能,为专业课的学习打下坚实的基础。
水分析化学是研究水中杂质及其变化规律的重要方法。通过水分析化学的学习,掌握水分析化学的四大滴定方法(酸碱滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法)和主要的仪器分析法(吸收光谱法、色谱法以及原子吸收法等)的基本原理、基本理论、基本知识、基本概念和基本技能,掌握水质分析的基本操作,注意培养学生严谨的科学态度,树立准确“量”的理念,培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。
根据给水排水专业培养计划的要求,水分析化学授课建议安排在普通化学、有机化学和物理化学课程结束之后,一般宜安排在第三学年的第一学期。在学习水分析化学之前,要求学生必须具有扎实的化学基础理论和基本技能。水分析化学服务于本专业的后续专业课学习,
是学好给水排水设计、水处理工艺、水环境评价、废水综合处理工艺等课程的基本保证,正确的分析结果是工程正确与否的主要评价标准。
二、教学要求及选编教材的依据
掌握水分析化学的四大滴定方法(酸碱滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法)和主要的仪器分析法(吸收光谱法、色谱法以及原子吸收法等)的基本原理、基本理论、基本知识、基本概念和基本技能,掌握水质分析的基本操作。
选用教材为水分析化学(第四版),为“十二五规划”全国统编教材,适用于本专业教学。
三、教学环节和教学方法
•课程讲授:核心的、最具价值的知识点,深讲;把握学科的思维方式和研究方法。难点问题和实际操作用图片和动画演示说明
•内容总结、讨论、习题课、参观:围绕课程知识点归类总结、大型仪器应用演示与认识参观等
•课程作业:多做多练(强化科学训练);综合开放的题目
•课程考试:平时小测验2~3次,期末考试
•课程材料:教材、多媒体教学课件包
学习方法与答疑安排
•学习方法:
•(1)预习、听讲、记笔记、自学;
•(2)复习总结、做作业;
•(3)实验验证;
•(4)课堂讨论;
•答疑安排:每周三下午1:30~4:30。地点:资源与环境学院研究生楼711
教学要求及成绩评定
•课后作业:1~3题/次课,1篇综述性论文或方案设计
•平时小测验:1次/2章
•成绩评定: 平时作业和小考20%;实验30%; 期末50%
四、改革思路和说明
水分析化学是环境工程专业的专业必修课程,建议下次修改教学计划时,将其列为专业必修课程。