水分析化学

发布日间:2016-11-26   浏览次数:130

开课单位

土木与水利工程学院

课程类型

专业选修课程

课程名称

水分析化学

课程代码

0730072B

开课学期

4

学时/学分

36/3

选课对象

给排水科学与工程专业

先修课程

工科化学、有机化学、物理化学、水处理生物学

课程教材

黄君礼:水分析化学(第三版).中国建筑工业出版社,2010.

参考书目和资料

武汉大学:分析化学.网赌盈利是澳门网址出版社(第四版)2007.

课程简介

本课程的主要内容包括:水质指标体系的建立及在工程研究中的应用、水样的保存及预处理技术,标准溶液的获得,碱度的测定原理及应用,硬度的测定原理及应用,有机污染物综合指标的测定方法及应用,吸收光谱法原理及应用,电化学分析原理及应用,原子吸收分光光度法原理及应用,气相色谱原理及应用。本课程建立在传统分析化学基础之上,以水质指标为讲授脉络,突出水质指标的工程应用地位,由水质分析技术引出相关的理论内容,最终实践教学效果。

课程目标

对应的专业培养目标

(CO1) 通过水分析化学学习,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)和主要仪器分析法(如吸收光谱法、气相色谱法、原子吸收光谱法等)的基本原理、基本理论、基本知识、基本概念和基本技能

LO3)本专业所必需的自然科学和技术科学理论基础和前沿知识

LO5)本专业所必需的生产、设计、研究与开发等技能以及工程实践与管理能力

LO7)独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力及开拓创新的精神

(CO2) 掌握水质分析的基本操作,并能熟练解决给水排水工程研究中的水质分析问题

(CO3) 注重培养学生严谨的科学态度,培养独立分析问题和解决实际问题的能力

教学方式

¢ PM1.讲授法教学

    36学时 75%

PM2.研讨式学习

学时 %

PM3.案例教学

学时  %

PM4.网络教学

  学时 %

PM5.扮演教学

    学时  %

PM6.体验学习

  学时 %

PM7.服务学习

    学时 %

PM8.自主学习

学时 %

¢PM9实际操作

    12学时 25%

评估方式

¢EM1.课堂测试

5%

EM 2.期中考试

%

¢EM3.期末考试

70%

¢EM4.作业撰写

5%

¢EM5. 实验报告

10%

EM6.期末报告

    %

EM7.课堂演讲

%

EM8.论文撰述

    %

¢EM9.出勤率

10%

EM10.口试

%

EM11.设计报告

  %



 

课程教材

 

 

 

黄君礼编著的《水分析化学》根据全国高等学校给水排水工程专业指导委员会制订的《水分析化学》网赌盈利是澳门网址基本要求编写。在第二版的基础上,增加了近年来发展起来的新技术、新方法。《水分析化学》全面介绍了水质分析的各类基本知识和基本方法,并且对常用的水质分析方法的原理和应用作了详尽的叙述与介绍,注重基本理论、基本概念和基本技能培养和训练。本书共分11章,重点对滴定法(酸碱滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法)、电化学分析法、吸收光谱法、色谱法、原子光谱法的原理及其应用作了详尽的叙述与介绍,理论密切联系水质分析的实际情况,并且在11章安排了相应的实验部分,以便于实际的学习和操作。本书除可作为高等学校给水排水工程专业和环境工程专业的本科生的教材外,还可作为研究生和相关专业工程技术人员的参考书。



教学内容及要求

第一单元    概论

教学要求:理解水质分析的“眼睛”和“哨兵”作用,了解水质分析的一般过程;掌握水质指标体系组成及常用的水质指标的分类及应用;掌握常规有机物综合指标的概念和内涵;熟悉色度、浊度、悬浮物的测定方法;了解植物性营养指标的种类和卫生学指标的种类;了解水质标准体系的构成及有关水质标准;水样的取样原则和保存方法;容量分析法的基本概念、要求和应用;用于容量分析的化学反应所应具备的条件;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;

教学重点:介绍水质指标、标准溶液和物质的量浓度等基本概论和基础知识

教学难点:有机物水质指标的表示方法,水样预处理要求、精确度与精密度的定义、二者关系


第二单元    酸碱滴定法

教学要求:掌握酸碱质子理论的实质、酸碱反应的实质、酸碱强度以及酸碱平衡常数的概念;熟练计算酸碱平衡中的各组分浓度;掌握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;掌握酸碱指示剂变色原理和变色范围的计算;掌握酸碱滴定过程中pH计算方法,影响滴定突跃范围的因素以及不同类型酸碱滴定时指示剂的选择;熟悉水中碱度来源和组成,掌握连续滴定法测定水中碱度的方法。

教学重点:酸碱滴定基本原理、指示剂变色原理以及酸度碱度指标测定原理。

教学难点:共轭酸碱的概念、酸碱平衡常数与水的离子积的关系;酸碱平衡中的组分浓度计算;酸碱指示剂的变色原理和变色范围;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;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。


第三单元    络合滴定法

教学要求:掌握水质分析中常用络合剂EDTA化学结构,配位特征以及EDTA络合物的特点;掌握络合物稳定常数、条件稳定常数、副反应系数的概念及其相互关系、酸效应曲线的应用;掌握滴定过程中被滴定金属离子浓度随EDTA滴定剂加入量的变化以及滴定突跃的计算;掌握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,熟悉常用的金属指示剂络黑T、钙指示剂等应用;掌握单一金属离子准确滴定、混合金属离子分别滴定的条件;熟悉水中硬度的测定原理和方法。

教学重点:掌握络合滴定的基本原理,为掌握水质分析中硬度等的测定奠定基础。

教学难点: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;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;


第四单元   沉淀滴定法

教学要求:掌握沉淀溶解平衡常数——溶度积的概念和难溶盐溶解度的计算;掌握多种离子共存时分步沉淀的条件;熟悉沉淀滴定过程中被滴定离子的浓度变化;掌握莫尔法的原理和应用于水中Cl离子的测定。

教学重点:利用难溶盐溶度积计算其溶解度;混合离子分步滴定或准确滴定的计算;莫尔法测定水中Cl的方法。

教学难点: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。


第五单元   氧化还原滴定法

教学要求:掌握氧化还原反应的实质和电极电位、 条件电极电位概念及其影响因素;掌握氧化还原反应平衡常数计算以及定量滴定的条件;了解氧化还原反应速率对滴定过程的影响;熟悉氧化还原滴定过程中溶液氧化还原电位的变化及其计算;掌握高锰酸钾法、重铬酸钾法在实际水质指标测定中的应用,包括测定原理、测定条件、指示剂和操作方法;掌握常见的水中有机物综合指标 ,如COD、BOD、高锰酸盐指数的概念、使用范围及相互关系;熟悉氧化还原指示剂的种类及其应用;掌握碘量法测定水中溶解氧、余氯、臭氧的方法,包括测定原理、测定条件、指示剂和操作方法;熟练掌握BOD的测定方法;理解常见的水中有机物综合指标 ,如COD、BOD、高锰酸盐指数的概念、使用范围及相互关系;了解常规有机物指标和新型有机物指标的应用状况。

教学重点:高锰酸盐指数与COD的测定计算,溶解氧的测定与计算,高锰酸盐指数、COD、BOD5、TOC、TOD的定义。

教学难点: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。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。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。


第六单元    吸收光谱法

教学要求:掌握物质对光的选择吸收原理和光吸收定律;熟悉光吸收定律使用范围及相关计算;了解比色法的操作和分光光度计的组成;熟悉722分光光度计的使用操作要领;掌握水样测定的显色反应目的;熟悉吸收光谱法定量测定方法;熟悉分光光度法分析的一般步骤;掌握吸收光谱法在实际中的应用:Fe的测定、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮测定等;

教学重点:物质对光的选择吸收原理和朗伯-比尔光吸收定律;熟悉光吸收定律适用范围及相关计算;分光光度法的应用范围;分光光度计的构件作用、仪器操作注意事项;显色反应和分析条件的确定;参比溶液的概念和确定;标准曲线法;Fe的测定、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮测定。

教学难点:光的选择吸收原理和光吸收定律及其适用范围;分光光度计测定原理;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;吸收光谱法定量测定方法。


第七单元   电化学分析法

教学要求:掌握原电池的概念和电位分析法的基本原理;掌握参比电极、指示电极的概念;掌握玻璃电极的构成、作用原理和应用;掌握玻璃电极法测定pH的方法;掌握电导率的测定方法。扩展内容ORP测定。

教学重点:参比电极、指示电极的概念;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;电导率的测定方法;掌握水的氧化还原电位ORP的概念及测定。

教学难点: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


第八单元   色谱法和原子吸收光谱法

教学要求:掌握原子吸收光谱法的基本原理和应用范围;了解原子吸收光谱仪的组成和作用;原子吸收的定量分析方法和水中重金属离子的测定方法;掌握色谱方法的分离原理,熟悉色谱方法的分类;了解气象色谱仪的组成,熟悉气象色谱法的应用范围,能初步选用色谱柱和检测器;熟悉气象色谱的定量分析方法和定性分析;了解色谱技术的发展趋势;熟悉LC、IC在水质分析中的应用,熟悉联机技术种类和应用;理解质谱技术的基本概念和GC-MS在水质分析中的应用。

教学重点:原子吸收光谱法的基本原理和应用范围;原子吸收的定量分析方法和水中重金属离子的测定方法。色谱分离原理,毛细管色谱柱的特性、检测器原理、色谱定性与定量方法。LC、IC在水质分析中的应用范围,熟悉联机技术种类和应用

教学难点:共振吸收和共振发射的理解以及锐线光源特谱线的选择;干扰的消除技术;色谱分离原理,毛细管色谱柱的特性、检测器原理、色谱定性与定量方法;LC、IC与GC的区别,质谱定性分析原理、联机技术