雨水PH的測定及成分分析

1、雨水PH的測定及成分分析小組成員：吉武良 劉東 施翼 李樹森 周書宇1課題的由來實驗的過程結(jié)果的分析我們的收獲目錄2選擇這個課題的原因一 契合環(huán)保的主題二 符合我們學(xué)習(xí)過 的實驗操作三 挑戰(zhàn)自己的實驗 操作能力酸雨已經(jīng)成為當(dāng)今世界三大環(huán)境問題之一，我們應(yīng)該關(guān)注水資源，愛護(hù)水資源。稱量操作、一定濃度溶液的配置、酸堿中和滴定操作、分光光度計的使用等。雨水的PH測定及成分分析，看似簡單，但是操作上存在著不小的難度。3酸雨的相關(guān)介紹正常的雨水pH在6左右，pH小于5.6，酸性強(qiáng)于自然降水的降水叫作酸雨。酸雨中主要包含稀硫酸、稀硝酸，其中的硫和氮主要來源于化石燃料的燃燒、工廠廢氣、汽車尾氣等。酸雨會造成

2、人的呼吸道問題，腐蝕建筑物和石雕，對動植物產(chǎn)生危害，有時甚至形成危害極大的光化學(xué)煙霧。加深對酸雨的認(rèn)識，提高環(huán)保意識，這也是我們做這個實驗的初衷之一。4實驗前的準(zhǔn)備查詢相關(guān)資料 擬定實驗方案掌握實驗原理 熟悉實驗步驟討論細(xì)節(jié)問題 準(zhǔn)備儀器試劑 5實驗原理一 pH的測定采用酸堿滴定的方法測定：H+OH-=H2O 以酚酞為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉滴定雨水中的氫離子濃度。6二 SO42-和NO3-的測定兩種離子濃度都很小（大概在10-4mol/L到10-5mol/L之間），用沉淀法，比色法，氧化還原法等測定誤差都比較大，我們采用分光光度法來測定?；驹鞮ambert-Beer定律: 吸光系數(shù) 溶液的

3、濃度 吸光度 A=abc 溶液層厚度 當(dāng)固定溶液層厚度b吸光系數(shù)a時,吸光度A與溶液的濃度成線性關(guān)系。在最大吸收波長下測定一系列已知濃度c溶液的吸光度A，作出A-c工作曲線。在分析未知溶液時，根據(jù)測量的吸光度A，查工作曲線即可確定出相應(yīng)的濃度。7三 對SO32-和NO3-的處理 由于溶液中含有尚未被空氣氧化的亞硫酸根和亞硝酸根，會給我們的測量帶來誤差，因此可以用雙氧水將它們分別氧化成硫酸根和硝酸根然后再測量： SO32-+H2O2=SO42-+H2O NO2-+H2O2=NO3-+H2O8實驗試劑與儀器一 試劑雨水樣品、 NaOH固體、雙氧水、酚酞指示劑、鹽酸、硫酸鈉固體、硝酸鈉固體、基準(zhǔn)鄰苯

4、二甲酸氫鉀、蒸餾水二 儀器燒杯（100mL,50mL）、錐形瓶(250mL)、堿式滴定管、移液管（20mL）、玻璃棒、容量瓶（250mL）、滴管、分光光度計、比色皿、洗耳球、分析天平、比色管、分析天平9實驗流程圖雨水采樣雨水PH測定NaOH溶液的標(biāo)定雨水PH的滴定氧化SO32-配制標(biāo)準(zhǔn)溶液確定最大吸收峰繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線樣品中含量的測定氧化NO2-配制標(biāo)準(zhǔn)溶液確定最大吸收峰繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線樣品中含量的測定NO3-濃度的測定SO42-濃度的測定10實驗詳細(xì)步驟一 酸雨取樣取樣時間：2014年5月12日晚23:00左右取樣地點(diǎn)：宿舍樓下取樣方法：用一干凈的塑料瓶承接落下的雨水，裝滿密封。雨水樣品11

5、二 雨水PH的測定1.氫氧化鈉溶液的標(biāo)定 精確稱量基準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀約6g,加蒸餾水50ml溶解，加酚酞指示液2滴，用氫氧化鈉溶液液滴定至溶液顯粉紅色。重復(fù)三次，取平均值。 KHC8H4O4+OH - = KC8H4O4- +H2O2.pH的測定 用移液管取100ml雨水樣品，放入250mL錐形瓶中，加入酚酞指示劑，將已標(biāo)定的氫氧化鈉溶液稀釋1000倍進(jìn)行滴定。平行滴定三次，記下消耗的氫氧化鈉體積，取平均值。算出溶液pH。 H+OH-=H2O12三 SO42-濃度的測定1.氧化SO32- 取20mL雨水樣品于250mL錐形瓶中，向其中加入過量雙氧水，振蕩后靜置待用。2.SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

6、 稱取無水硫酸鉀0.4531g于100 mL燒杯中，溶解后定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中,定容搖勻待用。得SO42-含量為1.0mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3.最大吸收峰的確定 取SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL到25mL比色管，定容。以蒸餾水作參比, 在350 500 nm 范圍內(nèi)，每10nm測一次吸光度A ，在最大波長附近每2nm測一次，找出最大吸收波長。 134.標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制 分別于25 mL比色管中加入SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2、0.5、0.7、1.0mL,用蒸餾水定容后轉(zhuǎn)移適量至比色皿,在最大吸收波長處測定吸光度A。作出A-V曲線。5.雨水樣品SO42-含量的測定 于25 mL比色管中加入1

7、5mL待測溶液，按照繪制工作曲線相同的條件進(jìn)行測定。平行測三次，取平均值。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計算SO42-含量。14四 NO3-濃度的測定1.氧化NO2- 取100mL雨水樣品于250mL錐形瓶中，向其中加入過量雙氧水，振蕩后靜置待用。2.NO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 稱取無水硝酸鉀0.4073g于100 mL燒杯中，溶解后定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中,定容搖勻待用。得NO3-含量為1.0mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3.最大吸收峰的確定 取NO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL到25mL比色管，定容。以蒸餾水作參比,每10nm測一次吸光度A ，在最大波長附近每2nm測一次，找出最大吸收波長。 154.標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

8、分別于25 mL比色管中加入NO3-標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2、0.5、0.7、1.0mL,用蒸餾水定容后轉(zhuǎn)移適量至比色皿,在最大吸收波長處測定吸光度A。作出A-V曲線。5.雨水樣品NO3-含量的測定 取適量步驟1中用雙氧水處理后的雨水樣品于比色皿，按照繪制工作曲線相同的條件進(jìn)行測定。平行測三次，吸光度取平均值。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計算NO3-含量。16實驗過程及原始數(shù)據(jù)記錄17照片記錄鄰苯二甲酸氫鉀溶液待滴定雨水樣品我們的試劑和儀器潤洗滴定管滴定操作滴定終點(diǎn)顏色溶液吸光度的測定18數(shù)據(jù)處理一 PH的測定第一份第二份第三份基準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量/g6.01486.00276.0216消耗NaOH溶液體積

9、/mL23.7123.6923.75表一：NaOH溶液濃度的標(biāo)定19表二：雨水樣品的滴定第一份第二份第三份消耗NaOH溶液體積/mL3.953.963.9320二 SO42-和NO3-含量的測定第一份第二份第三份SO42-0.0140.0130.014NO3-0.0090.0100.010吸光度雨水樣品中SO42-和NO3-吸光度的測定21圖一：SO42-吸光度曲線圖22圖二：SO42-標(biāo)準(zhǔn)工作曲線23圖三：NO3-吸光度曲線圖24圖四：NO3-標(biāo)準(zhǔn)工作曲線25263.在用標(biāo)定的NaOH溶液滴定雨水樣品時我們遇到了不小的麻煩。我們開始設(shè)計的實驗方案是這樣的： 移取20mL雨水樣品于250mL容

10、量瓶中，定容后用已標(biāo)定的氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定。平行三次，記下消耗的氫氧化鈉體積，取平均值。算出溶液pH。 但是在操作的時候遇到了麻煩，滴入一滴NaOH溶液后溶液即變?yōu)榧t色。于是我們嘗試新的操作了很多次，臨時改變實驗方案：將NaOH 溶液稀釋1000倍，待滴定液改為雨水樣品原液，體積為100mL。盡管采取了這么多的措施，最后的滴定結(jié)果依然不令人滿意，NaOH消耗不到4mL！27我們的收獲創(chuàng)新探索提升實踐這次自主設(shè)計的化學(xué)實驗就是為了培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神和探索能力。同時，我們也鞏固了相關(guān)實驗操作，提升了自己的實踐能力。28小組成員分工 成 員 分 工劉東主要負(fù)責(zé)實驗論文的寫作吉武良主要負(fù)責(zé)實驗記錄和答辯PPT制作周書宇、施翼、李樹森主要負(fù)責(zé)課題確立的資料收集和大部分實驗操作附一：29附二：參考文獻(xiàn)1.唐蓉，王體健，石春娥，鄧學(xué)良，陳汝龍：合肥市降水化學(xué)組成成分分析，