水中化学耗氧量的测定

水中化学耗氧量的测定分析化学实验水中化学耗氧量的测定一、实验目的1.初步了解环境分析的重要性及水样的采集和保存方法。2.对水中化学耗氧量（COD）与水体污染的关系有所了解。3.掌握高锰酸钾法测定水中耗氧量的原理及其方法。4.学会计算水样中的化学耗氧量二、实验原理所谓化学需氧量，是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，换算成氧的含量（以mg·L-1计）。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化学需氧量又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值时，可以采用。测定时，在水样中加入H2SO4及一定过量的KMnO4溶液，置于沸水浴加热，使其中的还原性物质氧化，剩余的KMnO4用一定量过量的Na2C2O4还原，再以KMnO4标准溶液返滴Na2C2O4的过量部分。由于Cl-对此法有干扰，因而本法仅适用于地表水、地下水、饮用水和生活污水中COD的测定，含Cl-较高的工业废水则应采用K2Cr2O7法测定。在酸性溶液(或碱性溶液)中，高锰酸钾具有很高的氧化性。水溶液中的有机物都可以氧化，但反应过程相当复杂，主要发生一下反应：4MnO4-+5C+12H+=4Mn2++5CO2↑+6H2O过量的高锰酸钾用过量的草酸钠还原，再用高锰酸钾滴定至微红色为终点。反应的方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O据此，测定结果的计算式为式中：V1为第一次加入KMnO4溶液体积，V2为第二次加入KMnO4溶液的体积。水样VcVVVcCODOCMnOMnO100000.32])(21)(45[2424421（O2mg/L）市售的KMnO4试剂常含有少量MnO2和其他杂质，蒸馏水中含有少量有机物质，它们能使KMnO4还原为MnO(OH)2，而MnO(OH)2又能促进KMnO4的自身分解，见光时分解更快：4MnO4-+2H2O=4MnO2+3O2↑+4OH-因此，KMnO4标准溶液采用间接法配制，储存于棕色瓶中，定期进行标定。标定KMnO4标准溶液的基准物质有As2O3、铁丝、Na2C2O4和H2C2O4·2H2O等，其中以Na2C2O4最常用。Na2C2O4易提纯，不易吸湿，性质稳定。Na2C2O4在105~110℃烘干约2h后冷却，就可以使用。滴定时利用MnO4-本身的紫红色指示终点，称为自身指示剂。0.002mol/L高锰酸钾标准溶液500ml（已配制，需要标定）0.01mol/L草酸钠标准溶液250ml（资料上是0.005mol/L）1:5硫酸溶液（浓度约为3mol/L）（资料上是1:3硫酸溶液）水样50ml分子水三、主要试剂1.用电子天平称取已烘干的草酸钠粉末0.40～0.42g左右，于100ml小烧杯中。2.加水溶解（注：80mL左右，微微加热，加快溶解速度，冷却），转移到250mL容量瓶中，定容至刻度并摇匀。3.按照公式计算出草酸钠溶液准确浓度。贴上标签，待用。四、实验内容1、0.01mol/L草酸钠溶液的配制（250ml）1.往酸式滴定管中加待测KMnO4溶液至0刻度线（或以下），固定在铁架台上。2.移取10ml液于锥形瓶中，加入少量的分子水，加入15ml1:5的硫酸溶液，摇匀，放在加热板上进行加热至75～85℃（注：即开始冒蒸气时的温度）。3.取下锥形瓶，趁热，用高锰酸钾溶液进行滴定。2、KMnO4溶液浓度的标定4.开始时高锰酸钾褪色慢，当第一滴颜色褪去后再加第二滴。当达到滴定终点时，溶液颜色由无色变为红色，30秒不褪色，即停止滴定，记录高锰酸钾体积。平行测定三份，分别记录数据。为什么第一滴KMnO4加入后溶液的红色褪去很慢，而以后红色褪去越来越快？224224442(NaCO)(NaCO)(KMnO)5(KMnO)cVcV1、用50ml移液管，移取50.00ml水样于250ml锥形瓶中，用加入15ml1:5的硫酸溶液，再准确加入10.00ml0.002mol/L的高锰酸钾溶液(此时溶液呈稳定的红色)，加热煮沸。若此时红色褪去，说明水中有机物含量较高，应补加适量的高锰酸钾溶液至溶液呈稳定的红色。从冒第一个大泡开始计时，煮沸10分钟，然后趁热加入10.00ml草酸钠溶液（此时溶液应为无色，若仍为红色，应再补加5ml）。趁热用0.002mol/L的高锰酸钾标准溶液至为红色,30秒不褪色，即停止滴定。平行三次。3、水样中化学耗氧量的测定按上述操作用分子水做空白操作三次。（时间不够，只要求做一份）空白实验1、取50.00ml蒸馏水放入250ml锥形瓶中,加入15ml1:5的硫酸溶液，再加入10.00ml0.002mol/l的高锰酸钾溶液，加热煮沸。从冒第一个大泡开始计时，煮沸10分钟，然后趁热加入10.00ml草酸钠溶液（此时溶液应为无色，若仍为红色，应再补加5ml）。趁热用0.002mol/L的高锰酸钾标准溶液至为红色。平行三次。水样中化学耗氧量的计算公式：4、空白实验水样VcVVVcCODOCMnOMnO100000.32])(21)(45[2424421（O2mg/L）5、实验数据记录与处理1、0.01mol/L草酸钠溶液的配制（250ml）草酸钠粉末质量：m=草酸钠溶液准确浓度：2、KMnO4溶液浓度的标定ⅠⅡⅢNa2O4的浓度KMnO4溶液的初始读数（mL）KMnO4溶液的最终读数（mL）KMnO4溶液的体积（mL）平均值（mol·L-1）相对平均偏差（%）224224442v5NaCONaCOKMnOKMnOccV3、水样中化学耗氧量的测定ⅠⅡⅢ移取水样的体积（mL）第一次加入KMnO4溶液的体积V1（mL）加入Na2O4溶液的体积V（mL）第二次加入KMnO4溶液体积V2初始读数（mL）最终读数（mL）体积（mL）（O2mg·L-1）平均值（mg·L-1）相对平均偏差（%）水样VcVVVcCODOCMnOMnO100000.32])(21)(45[24244214、空白实验ⅠⅡⅢ分子水的体积（mL）第一次加入KMnO4溶液的体积V1（mL）加入Na2O4溶液的体积V（mL）第二次加入KMnO4溶液体积V2初始读数（mL）最终读数（mL）体积（mL）（O2mg·L-1）平均值（mg·L-1）相对平均偏差（%）水样VcVVVcCODOCMnOMnO100000.32])(21)(45[24244214、注意事项1.滴定时用干毛巾包住锥形瓶，免烫手。2.测水样和做空白实验时，用移液管往锥形瓶加草酸钠标准溶液时从中间加入，不要靠壁，以免锥形瓶和移液管破碎。3.加热时，沸腾前要经常摇动锥形瓶，避免局部过热，以免溶液溅出，影响准确度和烫伤人。1、配制KMnO4标准溶液时，为什么要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天？配制好的KMnO4溶液为什么要过滤后才能保存？过滤时是否可以用滤纸？2、配制好的KMnO4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保存？如果没有棕色瓶怎么办？3、KMnO4溶液为什么要放在酸式滴定管中？4、用Na2C2O4标定KMnO4时，为什么必须在H2SO4介质中进行？酸度过高或过低有何影响？可以用HCl或HNO3调节酸度吗？为什么要加热到至70～85℃？过高或过低有何影响？5、标定KMnO4溶液时，为什么第一滴KMnO4加入后溶液的红色褪去很慢，而以后红色褪去越来越快？6、盛放KMnO4溶液的烧杯或锥形瓶等容器放置较久后，其壁上常有棕色沉淀物，是什么？此棕色沉淀物用通常方法不容易洗净，应怎样洗涤才能除去？7、当水样中Cl-含量高时，能否用该法测定？为什么？8、测定水中COD意义何在？有哪些方法可以测定COD？五、思考题