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1、水文地球化學實驗講義華東地質(zhì)學院二OOO年十月前言本實驗課是根據(jù)教學計劃為水資源與水文學、環(huán)境工程等專業(yè)三年級學生開設(shè)的，是水文地球化學和應(yīng)用水文地球化學的一部分。水文地球化學是一門以地下水的化學成份及其形成規(guī)律為主要研究對象的學科，而實驗課堂是為學生提供理論聯(lián)系實際，訓(xùn)練動手能力和培養(yǎng)觀察現(xiàn)象與分析問題能力的場所，是實施素質(zhì)教育的前沿陣地。實施本實驗教學時，著重注意如下幾點：1．實驗密切配合課堂講授，注意理論與實際的聯(lián)系，使課堂上講授的重要理論和知識，通過實驗進一步鞏固、擴大和深化，并為學生留下進一步思索探討的問題。2．承前啟后，加強基本操作技能的培訓(xùn)和訓(xùn)練。本實驗室應(yīng)在已開
2、過“普通化學實驗”的基礎(chǔ)上開設(shè)的，因此實施本實驗的學生，必須具有較好的化學實驗的基本操作技能和素質(zhì)，比較熟悉分析天平、酸度計、分光光度計等儀器的使用方法，并培養(yǎng)學生有關(guān)水文地球化學綜合實驗和創(chuàng)造性實驗的動手能力。3．培養(yǎng)獨立思考和獨立工作的能力。實驗教材對每個實驗的基本原理都作了簡要提示，在實驗內(nèi)容上實驗方案可能有多種，實驗前學生可向指導(dǎo)教師提出自己的方案，經(jīng)教師同意后，可按自己的設(shè)計方案實施。實驗之后，有思考題，并要求在實驗報告中作出回答。4．根據(jù)儀器設(shè)備情況，實驗可交叉進行。2實驗程序和要求1．預(yù)習充分預(yù)習實驗教材是保證做好實驗的重要環(huán)節(jié)。預(yù)習時應(yīng)弄清實驗?zāi)康?，?nèi)容、原理、
3、操作方法和注意事項等。學生自己提出的創(chuàng)造性實驗，或改進性實驗，應(yīng)事先征求教師同意。2．實驗學生進實驗室，就遵守實驗室規(guī)則，接受教師指導(dǎo)，按實驗教材上規(guī)定的方法、步驟及試劑用量進行實驗。實驗中，細心觀察現(xiàn)象，準確記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。同時，應(yīng)邊實驗、邊思考，并分析產(chǎn)生現(xiàn)象的原因等。3．質(zhì)疑實驗中，學生遇到問題或產(chǎn)生疑問，應(yīng)及時詢問教師。教師在實驗中，也不斷地向?qū)W生提問，并切磋實驗中的問題。4．編寫實驗報告實驗完畢后，應(yīng)在一星期內(nèi)做好實驗報告，由課代表或?qū)W習委員收齊，交任課教師。實驗報告要求記錄清楚、圖表齊全、思考題解答，且文字簡練，推理性強、書寫整潔。教師根據(jù)學生的實驗報告編寫好壞
4、，給予評定實驗成績。實驗一水溶液pH值和Eh值的測定方法一．實驗?zāi)康?．了解pH值和Eh值測定的原理；2．掌握水溶液pH值和Eh值的測定方法。二．pH值測定原理與測定方法(見附錄1、一)三．Eh值測定原理與測定方法(見附錄1、三)四、記錄與數(shù)據(jù)處理3溫度：℃標準溶液1的pH值：標準溶液2的pH值：水溶液的pH值：0.003mol/L[K3Fe（CN）6]－0.003mol/L[K4Fe（CN）6]的Eh值：mv蒸餾水的Eh值：mv水溶液的Eh值：mv實驗二水中C02平衡與pH關(guān)系一．實驗?zāi)康模?—1．了解水中C02的三種存在形式：C02、HCO3、C03；2．明了水中C02存在
5、形式隨pH變化的分布規(guī)律，明白C02對水環(huán)境的重要影響；3．掌握化學平衡的計算方法。二．提要水中碳酸離解及其存在形式，決定于氫離子的活度(在一定條件下，決定于—2-氫離子濃度)。若已知氫離子活度(或濃度)和碳酸總濃度C(指水中C02)、HC03、C03的濃度總和)，可根據(jù)下列公式和方程式確定各種存在形式的濃度，并可繪出其隨pH變化的分布圖。+－C02·H2H+HC03+—-7Kal=[H][HC03]／[C02]=4.45×10(1)—+2-HC03H+C03+2-—-11Ka2=[H][C03]／[HC03]=4.69×10(2)4—2-C=[C02]+[HC03]+[C03
6、](3)解(1)(2)(3)聯(lián)立方程得：+2+2+[C02]=C[H]／([H]+Kal[H]+Ka1Ka2)(4)—++2+[HC03]=CKal[H]／([H]+Kal[H]+KalKa2)(5)2—+2+[C03]=CKalKa2／([H]+Kal[H]+KalKa2)(6)+2100[H][ηCO2]=[C02]/C=%(7)+2+[H]+K[H]+KKa1a1a2+-100Ka1[H][ηHCO3-]=[HC03]/C=%(8)+2+[H]+K[H]+KKa1a1a22-2-100Ka1Ka2ηCO3=[C03]/C=%(9)+2+[H]+K[H]+KKa1a1a2三
7、．儀器和藥品1．儀器：酸度計、酸式滴定管、50ml燒杯。2．藥品：0.025moL／LNa2C03；0.05mol／LHCl；0．1％酚酞酒精溶液；0.05％甲基橙溶液。四．實驗操作步驟取10.00ml0.025mol／LNa2C03溶液于50ml燒杯中，加20.00ml蒸餾水，搖勻，用酸度計測量其pH值。然后加2.00ml0.05mol／LHCl溶液。輕輕搖勻，測量pH值。繼加2滴酚酞，用酸式滴定管滴加0.05mol／LHCl溶液至溶液由紅剛剛退為無色，記錄消耗的鹽酸體積VHCl；測量pH
