水环境化学环境化学

水环境化学环境化学第1页，共14页，2023年，2月20日，星期六三，溶解和沉淀溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径。溶解度迁移能力溶解度迁移能力在固液相平衡体系中，一般用浓度积来表征溶解度第2页，共14页，2023年，2月20日，星期六

影响污染物的溶解或沉淀方向两个至关重要的因素是：平衡关系和反应速率。但由其计算的理论数值和实际数值相差远甚。原因是：A 非均相平衡进行缓慢，动态环境不易达到平衡。B 预测的稳定固相不定就是最终所形成的相。如，硅在生物作用下沉淀为蛋白石，可进一步变为更稳定的石英，但其反应进行十分缓慢且需高温。C 过饱和现象。D 溶解的离子可能在溶液中发生多步应。E 不同文献间平衡常数的差异。

第3页，共14页，2023年，2月20日，星期六(1)氧化物和氢氧化物若仅以最简单的强电解质关系式表示：Me(OH)n(s)Men++nOH-

溶度积：Ksp=[Men+][OH-]n

[Men+]=Ksp/[OH-]n

=Ksp[H+]n/Kwn

-lg[Men+]

=-lgKsp-lg[H+]n+nlgKwn

pc=pKsp–npkw-npH金属离子浓度第4页，共14页，2023年，2月20日，星期六

pc=pKsp–npkw+npH=pKsp–14n+npH

金属氢氧化物溶度积（表）Y=kx+blgC=-npH+14n-pKsp第5页，共14页，2023年，2月20日，星期六第6页，共14页，2023年，2月20日，星期六但上图的表片关系，并不能充分反映氧化物或氢氧化物的溶解度，还必须考虑这些固体与羟基金属离子配合物的平衡关系。因此其溶解度应表现为：例如：25℃时，PbO在溶液中可能存在形态：[Pb2+]，[PbOH+]，[Pb(OH)02]，[pb(OH)-3]第7页，共14页，2023年，2月20日，星期六平衡关系：

PbO(s)+2H+Pb2++H2OlgKs0=12.7PbO(s)+H+PbOH+lgKs1=5.0PbO(s)+H2OPb(OH)02lgKs2=-4.4PbO(s)+2H2OPb(OH)-3lgKs3=-15.4[Pb2+]=K0[H+]2 lg[Pb2+]=lgK0-2pH[PbOH+]=K1[H+] lg[PbOH+]=lgK1-pH[Pb(OH)02]=K2 lg[Pb(OH)02

]=lgK2[Pb(OH)-3]=K3/[H+] lg[Pb(OH)-3

]=lgK3+2pH第8页，共14页，2023年，2月20日，星期六PbO溶解度表第9页，共14页，2023年，2月20日，星期六从上图可以看出，固体的氧化物和氢氧化物具有两面的特征。它们和质子或羟基离子都发生反应，存在有一个pH，在此pH下溶解度为最小值，在碱性或酸性更强的pH区域内，溶解度都变得更大。[PbT]=K0[H+]2+[K1][H+]+K2+K3/[H+]lg[PbT]=lg{K0[H+]2+[K1][H+]+K2+K3/[H+]}第10页，共14页，2023年，2月20日，星期六2硫化物

金属硫化物的溶度积比氢氧化物更小，在中性条件下，重金属硫化物实际上是不溶的，在盐酸中Fe,Mn和Cr的硫化物是可溶的，而Ni和Co硫化物难溶。Cu,Hg和Pb硫化物只在硝酸中才能溶解。第11页，共14页，2023年，2月20日，星期六由下表可以看出，只要水环境中存在S2-，几乎所有重金属均可从水体中除去。第12页，共14页，2023年，2月20日，星期六当水中在硫化氢所体存在时，溶于水中所体呈二元酸状态，其分级电离为：H2SH++HS- K1=8.9×10-8HS- H++S2- K2=1.3×10-13则 H2S 2H++S2- K1，2=[H+]2[S2-]/[H2S]=K1K2=1.16×10-22在饱和水溶液中,浓度总是保持在0.1mol/L，分子溶、度可认为饱和溶液中H2S浓度也是0.1mol/L。所以：[H+]2[S2-]=K1，2[H2S]=1.16×10-23=K`sp第13页，共14页，2023年，2月20日，星期六因此在任何H2S饱和的溶液中，如果把这K`sp=1.16×10-23

看作一个常数。且H2S在纯水溶液中二级解离常甚微，故可近似认为[H+]=[HS-]。即：[S2-]=K`sp/[H+]2=1.3×10-15在任一pH的水中：[S2-]=K`sp/[H+]2

lg[S2-]=lgK`sp+2pH由于[S2-]已知