养殖水环境化学实验

养殖水环境化学实验指导教师：张美昭中国海洋大学水产科学实验教学示范中心实验内容实验一、氯离子及盐度的测定（3学时）实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响（7学时）实验三、水中溶解氧的测定（3学时）实验四、化学耗氧量的测定（3学时）实验五、水中亚硝酸氮的测定（3学时）实验六、氨态氮的测定（6学时）实验七、可溶性活性磷的测定（3学时）实验八、总铁的测定（2学时）实验九、特定水域水环境综合分析（4学时）实验一、氯离子及盐度的测定•测定氯化物的方法较多。其中离子色谱法是目前国内外最为通用的方法，简便快速，但所用离子色谱仪较为昂贵。在实验教学中而无法普及。硝酸银、硝酸汞滴定法所需仪器设备简单，适合于清洁水的测定，但硝酸汞滴定法使用的汞盐剧毒，教学中基本不用。电位滴定法和电极流动法适合于测定带色或污染的水体。此外，当氯化物浓度很低时，可采用硫氰酸汞分光光度法。•氯度的最经典的测定方法为硝酸银滴定法，为提高方法的精密度，选用了荧光黄钠盐为指示剂。但准确直接测定海水的盐度是极其困难的，因此，至今仍采用氯度值来计算盐度。当然，在科研与养殖生产中，盐度的测定还可直接用仪器测定，如用电导盐度计、光学折射盐度计、海水比重计等进行测定。实验一、氯离子及盐度的测定试验内容1．容量分析法的基本操作2．淡水中氯离子的测定（银量法）3．海水盐度的测定（比重法、光学折射盐度计）4．了解海水氯度的测定方法（银量法）试验目的1、掌握硝酸银溶液的标定方法2、掌握银量法测定水中Cl-的原理和方法3、熟悉几种测定盐度的方法4、掌握海水氯度与淡水氯离子测定方法的异同处（银量法）实验一、氯离子及盐度的测定氯离子的测定原理在中性至弱碱性范围内（pH6.5~10.5），以铬酸钾为指示剂，用硝酸银溶液滴定氯化物时，由于氯化银的溶解度小于铬酸银，当氯离子被完全沉淀后，银离子就与铬酸根离子生成砖红色铬酸银沉淀，使白色混浊溶液中出现稳定的砖红色成分，便指示终点到达。沉淀滴定反应如下：Ag++Cl-AgCl2Ag++CrO42-Ag2CrO4（砖红色）主要仪器150mL锥形瓶、25mL棕色酸式滴定管、50mL和25mL移液管等。试剂1．氯化钠标准溶液（cNaCl=0.01410mol/L）：称取0.4121g，溶于纯水中，在容量瓶中稀释至500mL。此标准溶液1mL含0.5000mg氯化物（以Cl-表示）。2．硝酸银标准溶液：称取2.40g硝酸银，溶于纯水并稀释至1000mL，贮于棕色瓶中。准确浓度需要标定。3．铬酸钾溶液(50g/L)：称取5.0g铬酸钾溶于少量纯水中，再稀释至100mL。实验一：氯离子及盐度的测定操作步骤1.硝酸银标准溶液的标定准确移取20.00mL氯化钠标准溶液于锥形瓶中，加纯水30mL，铬酸钾溶液1mL，在不断摇动下用硝酸银标准溶液滴定到淡砖红色沉淀为终点，用量为V。另取一锥形瓶，量取50mL纯水以同样方法作空白滴定，记录用量为V0。按照下列公式计算硝酸银的浓度和滴定度（每毫升所相当的氯离子质量）。2.水样测定准确移取50.00mL水样于锥形瓶中，加入1mL铬酸钾溶液，用硝酸银标准溶液滴定到出现稳定的淡砖红色沉淀即为终点，消耗体积为V1。另取一锥形瓶中加入50mL纯水，同法作空白滴定，消耗体积为V0。-3mLNaClmol/Lmg/mLAgNO/ClmL0mLmL0mLmL0mL{}{}{}35.453{}{}25.000.0141012.5035.453{}{}{}{}VcTVVVVVVNaCl3mLNaClmol/LAgNOmol/LmL0mLmL0mLmL0mL{}{}{}({}{})25.000.014100.3525({}{}){}{}VccVVVVVVNaCl实验一：氯离子及盐度的测定结果与计算氯化物含量按下式计算：或式中：硝酸银标准溶液对氯离子的滴定度；为硝酸银标准溶液浓度。思考题滴定过程中为何要剧烈摇荡？滴定过程中为何要控制酸度在一定范围？铬酸银沉淀为砖红色，滴定终点的颜色为什么定为淡砖红色，而不是砖红色？-3-1mL0mLmg/mLAgNO/Clmg/LClmL({}{}){}{}1000{}VVTV样3-1mL0mLAgNOmol/Lmg/LClmL({}{}){}{}35.451000{}VVcV样-3AgNO/ClT3AgNOc实验一：氯离子及盐度的测定比重法测定海水的盐度光学盐度计测盐度(比重计)(光学折射盐度计)氯离子与氯度测定的区别(示海水移液管及氯度滴定管)比重法测定海水的盐度海水比重计：每套海水比重计中有广泛比重计一支（1.000～1.040），精密比重计7支（1.000～1.006，1.005～1.011，1.010～1.016，1.015～1.021，1.020～1.026，1.025～1.031，1.030～1.036）。温度计（0～50℃）1支测定与查算待测海水样品置于筒状玻璃容器，把海水比重计置于筒内海水样品中，使之呈悬浮状态，待稳定后即可读数。读数时眼睛必须与液面平行，液面的弯月面投影在比重计刻度标尺上的位置即为比重计读数dt（读至0.00001位），同时读取样品的温度t℃（读至0.1℃）。根据下式计算海水样品在t℃的条件比重（at）：at=（dt-1）*1000根据样品温度（t℃）和条件比重于“海水比重盐度查对表”，用双内插法查算海水的盐度（精确至盐度0.1）。实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响试验内容1．中和法测定碱度2．硬度的测定3．钙、镁离子的测定4．pH值的测定5．实验设计：碱度调节对钙、镁离子的影响试验目的1、掌握水中碱度及其各组分的测定方法，注意酸碱滴定终点的判断；2、掌握EDTA络合滴定法测定总硬度的基本原理、pH的调控等。3、熟悉测定硬度、钙、镁离子之间的关系4、掌握pH值的测定方法，了解一般酸度计的使用方法；5、根据离子之间的相互影响，学习实验设计的基本方法。实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响碱度测定——主要仪器25mL酸式滴定管、250mL锥形瓶、移液管（又称为大肚吸管）、吸量管（又称刻度吸管）碱度测定——试剂1．无二氧化碳纯水：临用前将纯水煮沸15min，冷却至室温。2．碳酸钠标准溶液：（0.02000mol/L)：称取0.5300g无水碳酸钠，溶解后稀释至500mL。3．甲基红—次甲基蓝混合指示剂：称取0.032g甲基红溶于80mL95%乙醇中，加入6.0mL次甲基蓝乙醇溶液（0.01g次甲基蓝溶于100mL95%乙醇中），混合后加入1.2mL氢氧化钠溶液（40.0g/L），贮于棕色瓶中。4．酚酞指示剂：称取0.5g酚酞固体溶于50mL95%乙醇中，用纯水稀释至100mL。5．盐酸标准溶液：量取1.8mL浓盐酸，并用纯水稀释至1000mL。实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响酸碱滴定法测定碱度——原理水样用酸标准溶液滴定至规定的pH值，其终点可由加入的酸碱指示剂在该pH值时颜色的变化来判断。当滴定至酚酞指示剂由红色变为无色时，溶液的pH值为8.3，表明水中氢氧根离子已被中和，碳酸根离子均被转为碳酸氢根离子：OH-+H+H2OCO32-+H+HCO3-当滴定至甲基红—次甲基蓝混合指示剂由橙黄色变成浅紫红色时，溶液的pH值为4.4~4.5，指示水中碳酸氢根（包括原有的和由碳酸根转化成的）已被中和，反应如下：HCO-3+H+H2O+CO2据上述两个滴定终点到达时所消耗的盐酸标准滴定液的量，可算出水中碳酸根、碳酸氢根浓度及总碱度。-OH实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响碱度测定之操作步骤1.盐酸标准溶液浓度的标定准确吸取20.00mL碳酸钠标准溶液于锥形瓶中，加30mL无二氧化碳纯水，混合指示剂6滴，用盐酸标准溶液滴定至由橙黄色变成浅紫红色。记取盐酸标准溶液用量V。按下式计算其准确浓度：2.水样测定(1)取50.00mL水样于250mL锥形瓶中，加入4滴酚酞指示剂，摇匀。当溶液呈红色时，用盐酸标准溶液滴定至刚褪至无色，记录盐酸标准溶液用量VP。（如加酚酞指示剂后溶液无色，则不需用盐酸标准溶液滴定）接着进行以下操作。(2)向上述锥形瓶中加入6滴混合指示剂，摇匀。继续用盐酸标准溶液滴定至溶液由橙黄色变成浅紫红色。记录第二次滴定盐酸标准溶液用量VM。两次的总用量为VT。实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响碱度测定之结果与计算1．总碱度AT2．分别计算碳酸根、碳酸氢根与氢氧根浓度•当VT≥2VP时：•当VT2VP时：HClmol/LTmLTmmol/L1000{}{}{}50.00cVA-3HClmol/LTmLPmLmmol/LHCO1000{}({}{2}){}50.00cVVc2-132HClmol/LPmLmmol/LCO1000{}2{}{}50.00cVc-PTHClmLmLmol/LOHmmol/L1000(2)50.00VVcc2-132TPHClmLmLmol/LCOmmol/L2000()50.00VVcc实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响总硬度测定——原理乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA二钠，常又简称为EDTA）在不同的酸度范围内能与许多Ⅱ价及多价金属离子络合，生成各种稳定性很高的络合物。在pH≈10的条件下，以铬黑T作指示剂，用EDTA二钠标准溶液滴定水样中Ca2+、Mg2+的含量，即可计算水样的总硬度。其反应如下：•滴定终点前：•加指示剂时•滴定时•滴定达终点时：随着滴定反应的进行，不断有H+释放，使pH降低。因此使用氨－氯化铵缓冲溶液，以保持溶液的pH在10附近。由于铬黑T与Ca2+、Mg2+生成的酒红色络合物的稳定性不如EDTA与Ca2+、Mg2+生成的无色络合物。因此，当用EDTA二钠溶液滴定时，EDTA二钠先与水中游离的Ca2+、Mg2+络合，然后再夺取被铬黑T络合的Ca2+、Mg2+。最终使铬黑T游离，溶液的颜色也由酒红色变为铬黑T的蓝色。2+MgTMgT铬黑（蓝色）铬黑（酒红色）2HCaYCaYH22222222HYMgMgY2H222MgTHYMgYT2H铬黑（酒红色）铬黑（蓝色）实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响总硬度测定——主要仪器25mL酸式滴定管、250mL锥形瓶、移液管、吸量管等。总硬度测定——试剂1．EDTA二钠溶液（c1/2EDTA=0.02mol/L）：称取约2gNa2H2Y•2H2O，用纯水溶解（可加热促溶或放置过夜）并稀释至500mL。2．氨性缓冲溶液（内含Mg—EDTA盐）：•①NH3—NH4Cl缓冲溶液：称取16.9g分析纯NH4Cl固体溶于143mL浓氨水中。•②Mg—EDTA溶液：称取0.644gMgCl2•6H2O溶解后于50mL容量瓶中定容。然后准确移取25.00mL溶液于锥形瓶中，加1mLNH3—NH4Cl溶液，3滴铬黑T指示剂，用0.1mol/L的EDTA二钠溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色为止，记录用量。再按此比例取相应体积的EDTA二钠溶液，加到容量瓶中，与剩余的MgCl2溶液混合，即成Mg—EDTA溶液。•③将①溶液和②溶液混合，用纯水定容到250mL，即得含Mg—EDTA盐的氨性缓冲溶液。此溶液pH≈10。3．铬黑T指示剂：0.5g铬黑T固体溶于100mL三乙醇胺中，可用最多25mL乙醇代替三乙醇胺，以减少溶液的粘性，盛放在棕色瓶中。4．HCl溶液（1+1）：5．氨水（1+1）：6．标准锌溶液：精确称取0.31～0.35g的基准锌粒（WZn）于100mL烧杯中，加入1+1盐酸溶液10mL，盖上表面皿，待锌粒完全溶解后，将烧杯内的溶液全部转入500mL容量瓶中定容，即得锌标准溶液。实验二、碱度调节对钙、镁离子的影响总硬度测定——操作步骤1．EDTA二钠标准溶液的标定：准确移取20.00mLZn2+标准溶液于250mL锥形瓶中，加纯水约30mL，逐滴加入1+1氨水，待溶液有氨味后，再加入氨性缓冲溶液1mL，铬黑T指示剂3滴，立即用EDTA二钠标准溶液滴