高中化学试验-试验5水的净化与水质检测VIP免费

实验5水的净化与水质检测一、实验目的1.了解离子交换法制取纯水的基本原理和方法。2.学习电导率仪的使用；掌握水中常见离子的定性鉴定方法。二、实验原理天然水经过混凝、沉淀、过滤和消毒四个单元过程处理后成为日常生活和科学研究的常规供水（即自来水）。但是自来水中仍含有许多无机物和有机物杂质，溶解性总固体（TotalDissolvedSolids，TDS）总量高达l000mg/L(GB5749-2006)，而化学实验室等许多部门要求使用TDS小于1mg/L以下的纯水。因此必须对自来水进行净化处理，才能使用（见教材第二章2.5实验用水的种类与选用方法）。目前普遍使用蒸馏法或离子交换法净化自来水，制取的水分别称为蒸馏水和去离子水（或离子交换水），可以满足一般实验之需。有时为了特殊需要，常常进行二次或多次交换蒸馏，或者蒸馏后再交换，或者交换后再蒸馏，以制备更纯的水。此外，还用电渗析法、反渗透法等净化水。1.离子交换法制水与蒸馏法相比，离子交换法因其设备与操作简单，出水量大，质量好，成本低，目前被众多化学实验室及火力发电厂、原子能、半导体、电子工业等多部门用来制备不同级别的纯水。本实验用该方法净化自来水并对得到的水质进行物理化学检测。离子交换法使用离子交换树脂，一类不溶于酸、碱及有、离子。根据活性基团的不同，分阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类，每类又有强、弱两型用于不同的场合。制取纯水使用强酸性阳离子交换树脂RSO3H(如国产732型树脂)和强碱性阴离子交换树脂R'NR3OH(如国产717型树脂)。当自来水依次流过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂时，水中常见的无机物杂质Ca、Mg、Na、KCl等被截留，置换出H和OH。离子交换反应为2+2+++22COSO3、、4、强酸性阳离子交换树脂(H+型离子交换树脂)2+Mg交换过程2RSOH洗脱或再生过程2K3(RSO3)2Mg22H+2RSO3K2H强碱性阴离子交换树脂(OH型离子交换树脂)2Cl2R4NCl2OH交换过程2R4NOH2洗脱或再生过程+SO4(R4N)2SO42OH+置换出来的H＋和OH－结合：H+(aq)+OH-(aq)→H2O(l)在离子交换树脂上进行的交换反应是可逆的，当水样中H+或OH-浓度增加时，交换反应的趋势降低，所以只通过阳离子交换柱和阴离子交换柱串联制得的水仍含有一些杂质。为了进一步提高水质，可在阴离子交换柱后接一个阴阳离子树脂混合柱，其作用相当于多级交换，交换的H＋和OH－立即作用形成水，且各部位的水都接近中性，从而大大降低了逆反应的可能性。树脂有一定的交换容量，使用一段时间达到饱和，失去正常的交换能力，一般可以分别用5~10％的HCl和NaOH溶液处理阳离子和阴离子树脂，使其恢复离子交换能力。再生后的离子交换树脂可以重复使用。离子交换法能除去原水中绝大部分盐、碱和游离酸，但不能完全除去有机物和非电解质。理想的纯水还需要进一步处理除去微量的有机物。2.水质检测纯水本身的导电能力是非常小的，但是当水中溶解有无机盐类时，由于它们的强电解质性质，使水的导电能力大大增加。纯水的电导率可用电导率仪检测。三、仪器和试剂仪器：电导率仪，电导电极，离子交换柱(也可用碱式滴定管代替)。试剂：NaOH(8wt%)，HCl(7wt%)，NaCl（饱和），AgNO3(0.1mol·L-1)，NH3(2mol·L-1)，BaCl2(0.5mol·L-1)，HNO3(2molL-1)，铬黑T指示剂，钙指示剂。其它：717强碱性阴离子交换树脂，732强酸性阳离子交换树脂，玻璃纤维(棉花)，乳胶管，螺旋夹，玻璃三通管，pH试纸。四、实验步骤1.新树脂预处理转型（由实验室完成）购买的离子交换树脂系工业产品，含有多种杂质，故新树脂需要在使用前进行预处理，除去树脂中的杂质，并将树脂转变成所需要的形式。732型树脂转型将树脂用饱和NaCl溶液浸泡一昼夜，用水漂洗至水澄清无色后，用纯水浸泡4~8h，再用7%HCI溶液浸泡4h（转为H型）。倾去盐酸溶液，最后用纯水洗至pH=5~6。用蒸馏水浸泡树脂备用。717型树脂转型将树脂如同上法漂洗和浸泡后，改用8%NaOH浸泡4h（转为OH型）。倾去碱性溶液，最后用纯水洗至pH=7~8。用蒸馏水浸泡树脂...