水中pH、电导率、游离二氧化碳等现场测定实验结果

一、pH的测定

1.实验目的

（1）了解pH的含义；

（2）掌握玻璃电极法测定水样pH的原理及方法。

2.实验原理

pH为水中氢离子活度的负对数：

pH可间接地表示水的酸碱度。天然水的pH一般在6～9范围内。由于pH随水温变化而变化，测定时应在规定的温度下进行，或者校正温度。

玻璃电极法是以玻璃电极为指示电极，以饱和甘汞电极为参比电极组成，此电池可表示为：

在一定条件下，上述电池的电动势与水样的pH成直线关系，可表示为：

在实际工作中，不可能用该式直接计算pH，而是用一个确定的标准缓冲液作为基准，比较包含水样和包含标准缓冲溶液的两个工作电池的电动势来确定水样的pH。

3.实验仪器

（1）玻璃电极。

（2）饱和甘汞电极。

（3）复合电极。

（4）便携式酸度计或酸度计。

（5）磁力搅拌器。

（6）聚乙烯或聚四氟乙烯烧杯。

4.实验试剂

配制pH分别为4.01、6.86、9.18的标准缓冲溶液。

5.实验步骤

测定pH最常用的方法有试纸法、电位法和比色法。

1）pH试纸法

在要求不太精确的情况下，利用市售的pH试纸测定水的pH是简便而快速的方法。

首先用pH＝1～14的广泛试纸测定水样的大致pH范围，然后用精密pH试纸进行测定。测定时，将试纸浸入欲测的水样中，半秒钟后取出，与色板比较，读取相应的pH。

2）pH电位计法

（1）测定步骤按照所用仪器的使用说明书测试。

（2）将水样与标准溶液调到同一温度，记录测定温度，把仪器温度补偿旋钮调至该温度处。选用与水样pH相差不超过2个pH单位的标准溶液校准仪器。从第一个标准溶液中取出电极，彻底冲洗，并用滤纸吸干，再浸入第二个标准溶液中，如测定值与第二个标准溶液pH之差大于0.1pH时，应该检查仪器、电极或标准溶液是否有问题，当三者均无异常情况时方可测定水样。

先用水仔细冲洗电极，再用水样冲洗，然后将电极浸入水样中，小心搅拌或摇动使其均匀，待读数稳定后记录pH。

3）注意事项

（1）玻璃电极在使用前应在蒸馏水中浸泡24h以上，用毕后要冲洗干净，并浸泡在水中。

（2）测定前不宜提前打开水样瓶塞，以防止空气中的二氧化碳溶入瓶中或水样中的二氧化碳逸失。

（3）测定时复合电极的球泡应全部浸入溶液中，在测定时应小心操作，不应用电极剧烈搅拌溶液，以免玻璃球泡碰撞碰破。

（4）复合电极球泡受污染时先用稀盐酸溶解无机盐结垢，再用丙酮除去油污。

二、电导率的测定

1.实验目的

（1）了解电导率的含义；

（2）掌握电导率的测定方法。

2.实验原理

电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。纯水的电导率很小，当水中含无机酸、碱或盐时，电导率就增加。电导率常用于间接推测水中离子成分的总浓度。水溶液的电导率取决于离子的性质和浓度、溶液的温度和黏度等。

电导率的标准单位是S／m（西门子／米），此单位与Ω／m相当。一般实际使用单位为mS／m，此单位与10μΩ／cm相当。

单位间的互换为：

新蒸馏水电导率为0.05～0.2mS／m，存放一段时间后，由于空气中的二氧化碳或氨的溶入，电导率可上升至0.2～0.4mS／m。饮用水电导率随温度变化而变化，温度每升高1℃，电导率增加约2%，通常规定25℃为测定电导率的标准温度。

由于电导是电阻的倒数，因此，当两个电极（通常为铂电极或铂黑电极）插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极的间距L（cm）成正比，与电极的截面积A（cm2）成反比，即：

由于电极面积A与间距L都是固定不变的，故L／A是一个常数，称为电导池常数（以Q表示）。比例常数ρ称做电阻率，其倒数1／ρ为电导率，以K表示，电导度表达式为：

式中：S——电导度，反映导电能力的强弱，

所以，K＝QS或K＝Q／R。(www.xing528.com)

当已知电导度常数，并测出电阻后，即可求出电导率。

3.实验步骤

阅读各种型号的电导率仪使用说明书。

三、水温

水温是主要的水质物理指标，水的物理、化学性质与水温密切相关。水温主要受气温和来源等因素的影响。

因此，水温应在采样现场进行测定。若水层较浅，可只测表层水温；深水（如大的江河、湖泊及海水等）应分层次测温。常用的测量仪器有水温度计、深水温度计、颠倒温度计和热敏电阻温度计。

四、颜色

颜色是水体外观的指标。水的颜色可分为“真色”和“表色”。水中悬浮物质完全移去后呈现的颜色称为“真色”，没有除去悬浮物时所呈现的颜色称为“表色”。水质分析中所称的颜色是指水的“真色”，因此在测定前需先用澄清或离心沉降的方法除去水中的悬浮物，但不能用滤纸过滤，因为滤纸能吸收部分颜色。有些水样含有颗粒很细的有机物或无机物质，不能用离心机分离，只能测定水样的“表色”，这时需要在结果报告上注明。

五、浊度

浊度表示对光线透过时水中悬浮物起到的阻碍程度。水中的泥土、粉砂、有机物、无机物、浮游生物和其他微生物等悬浮物和胶体物质都可使水质呈现浊度。水的浊度是反映水质优劣的一个十分重要的指标，它既反映水的感官质量，也反映水的内在质量。水的浊度不仅和水中存在颗粒物质含量有关，而且和其粒径大小、形状及颗粒表面对光的散射特性等有密切关系。中国规定采用1L蒸馏水中含1mg二氧化硅作为一个浊度单位。

测定浊度的方法有分光光度法、目视比浊法、浊度计法。

现在实验室采用的TDT－2型浊度仪是用于液体浊度测量的精密仪器，广泛用于自来水、石油化工、水质处理监测、食品加工及饮料等行业，可对水质浊度进行快速、简便、准确地测量，为各行业生产用水、生活用水的浊度指标提供依据。

六、色度

色度是水样颜色深浅的度量。某些可溶性有机物、部分无机离子和有色悬浮微粒均可使水着色。水样的色度应以除去悬浮物后为准。色度通常采用铂钻比色法确定，即把氯铂酸钾和氯化钻配成标准色列，与被测水样的颜色进行比较，规定浓度为1mg／L的铂所产生的颜色为1度。

七、水中游离二氧化碳的测定

1.实验目的

（1）了解游离二氧化碳的含义；

（2）掌握滴定法测定水中游离二氧化碳的原理及方法。

2.实验原理

溶于水的二氧化碳称为游离二氧化碳。天然水中的二氧化碳主要来源于吸收大气中的二氧化碳以及土壤中的有机物、矿物盐类、微生物分解、岩石变质作用等。地下水中游离二氧化碳的含量一般为15～40mg／L，某些矿泉水中含有大量二氧化碳，饮用时甘甜可口，对人体具有医疗作用。

由于水中二氧化碳极易逸出，因而含量变化范围很大。它影响水体pH以及其他化学成分，故在水分析中游离二氧化碳的测定是一个主要项目，其测定方法有容量法、重量法、气量法和计量法，其中容量法较为简便，应用较广。游离二氧化碳能定量与氢氧化钠作用，其反应式如下：

化学计量点pH约为8.4，可选用酚酞作指示剂。

3.实验仪器

（1）锥形瓶。

（2）移液管。

（3）滴定管。

4.实验试剂

（1）0.1%酚酞指示剂。称0.10g酚酞溶于100mL 90%乙醇中。

（2）氢氧化钠标准溶液C（NaOH）＝0.050mol／L。

称2g分析纯氢氧化钠迅速加少量煮沸放冷的蒸馏水溶液，并稀释到1L，转入磨口瓶中，改用橡皮塞塞口。此溶液准确浓度用邻苯二甲酸氢钾标定，步骤为：准确称取0.2g（精确至0.000 2g）在120℃烘干的分析纯邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4），放在250mL三角瓶中，加入50mL煮沸过的蒸馏水，溶解后加入4滴酚酞溶液，立即用氢氧化钠溶液滴定到不褪的淡红色，记下消耗氢氧化钠溶液的体积（V），氢氧化钠溶液的标准浓度按下式计算：

式中：m——邻苯二甲酸氢钾的质量，g；

　　　V——滴定消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，mL；

　　　M（KHC8H4O4）＝204.20g／mol。

5.实验步骤

用移液管吸取50mL水样，小心沿瓶壁注入250mL锥形瓶中，加4滴酚酞指示剂，立即用氢氧化钠标准溶液滴定到浅红色不消失为止，记录消耗氢氧化钠标准溶液的体积V1。

6.数据记录

（1）NaOH标准溶液的浓度（mol／L），

（2）吸取水样的体积V水（mL）。

7.实验数据处理

8.注意事项

（1）二氧化碳极易逸出，取样后应首先测定，在吸取和放入三角瓶时一定要小心沿瓶壁流下。

（2）水样中加入酚酞后显红色，表明无游离二氧化碳。

（3）滴定中溶液如果出现浑浊，说明重金属离子含量较高，可加5mL 50%的酒石酸钾钠溶液掩蔽后，再进行滴定。

思考题

电导率、pH、水温为什么要现场测定？水样长时间保存，对电导率、pH、水温测定有何影响？