水化学1ppt-水环境化学

11三月2024水化学1ppt-水环境化学存在形态、分布酸碱平衡配位平衡沉淀-溶解平衡氧化-还原平衡物质的转化水解与亲核反应还原反应氧化反应光解2第一节酸碱化学——碳酸盐系统Brönsted酸碱（质子理论）Lewis酸碱（电子理论）共轭酸碱对：HA—A-;HB—B-3酸碱平衡常数——酸碱的强弱4酸碱的相对强弱酸pKaHCl-3H2SO4-3HIO30.8HSO4-2H3PO42.1HF3.2HNO24.5碱pKbO2--10NH2--9S2-0OH-0H2SiO42-1.4PO43-1.7CO32-3.7强弱51.水中碳酸盐物种及其分布67水中的碳酸盐物种及其平衡H2CO3*简写为H2CO38例1：计算大气CO2在纯水中的溶解量未离解部分9离解部分10水中溶解的二氧化碳总量11平衡计算的基本原则质量平衡分配平衡电荷平衡合理的假定12水中碳酸盐物种的分配13（1）封闭体系中碳酸盐物种

分布随pH的变化什么是封闭体系？水溶液中的CT不变，不与气相交换没有固体碳酸盐，即不发生液固相交换反应比较快速，来不及与气相进行交换；不存在、也没有生成固相碳酸盐14根据离解平衡，有：15封闭体系中碳酸盐物种随pH的分布—H2CO3—HCO3-—CO32-16（2）开放体系碳酸盐物种

分布随pH的变化大气中CO2浓度不变，与水相处于平衡17—H2CO3—HCO3-—CO32-—CT182.碳酸盐体系的碱度和酸度1）碱度

与强酸（H+）发生中和作用的物质总量，代表中和强酸的能力。苛性碱度[OH-]-[H+]总碱度酚酞碱度(碳酸盐碱度)19封闭体系中碳酸盐物种随pH的分布—H2CO3—HCO3-—CO32-甲基橙变色酚酞变色202）酸度 与强碱发生中和作用的物质总量，代表中和强碱的能力无机酸度

酚酞酸度(二氧化碳)

总酸度213）碱度、酸度、碳酸盐总量、pH之间的关系根据滴定结果，可以推算：总碱度-碳酸盐碱度=碳酸盐总量二氧化碳酸度-无机酸度=碳酸盐总量总碱度+二氧化碳酸度=碳酸盐总量

甲基橙变色酚酞变色—H2CO3—HCO3-—CO32-22例2——已知碱度和pH，求各物种浓度已知水体的总碱度为1.00×10-3mol/L，计算pH8和pH10时水中H2CO3、HCO3-、CO32-浓度（假定只由它们构成碱度）23再根据离解常数和pH分别得到解答pH=8时，碱度以HCO3-为主，所以可假定从结果看，所设假定合理24因为[OH-]=10-4mol/L解答（续）pH=10时，碱度由HCO3-,CO32-和OH-组成25例3某25℃的水样100mL需要10mL0.02mol/L的硫酸使其pH值下降到4.3；同样体积的水样需要4mL0.02mol/L的NaOH使其pH上升到8.3。假定碱度和酸度都只是由碳酸盐物种、H+和OH-引起的。

计算总无机碳的含量、初始pH和各碳酸盐物种的浓度26解答：总碱度二氧化碳酸度碳酸盐总量=总碱度+二氧化碳酸度=4.8mmol/L假定一个pH值，试算，直到上式成立!27例4已知水体的pH7.0，碱度为1.4mmol/L，假设该体系为封闭体系，且碱度由碳酸盐物质和OH-组成，计算：（1）pH调至6.0所需加的酸量？（2）pH调至9.0所需加的碱量？封闭体系中无论加强酸或强碱，CT不变；碱度变化值为应加酸量或加碱量28初始碱度与pH6时碱度差pH=9时同样方法计算CT求算pH6时293.一些引起碱度变化的反应光合作用、呼吸作用30硝化、反硝化通常，氧化导致碱度下降，还原导致碱度上升硫酸盐还原、硫化物氧化31例5某一水的总碱度为1.65mmol/L,pH为8.0。此水用Cl2(g)来处理以便将NH3(aq)氧化为氮气（折点氯化）。假如初始的氨氮（以氮计）浓度为3.5mg/L，氨的氧化反应为

求处理后的pH、总碱度。如果处理后的水要将其pH调整到9.0，而且要使碳酸盐总量为2.0mmol/L，问如何用NaOH和NaHCO3调节？32解答：初始水样pH=8.0，总碱度为1.65mmol/L，主要为HCO3-。即1mol氨氧化产生3mol酸，3.5mg/L氨氮产生0.75mmol/L酸，即碱度下降0.75mmol/L，碱度变为0.90mmol/L，cT不变，由此求得α1，再求得pH。33解答（续）要调节到pH=9.0，cT=2mmol/L，用NaHCO3增加cT，应投加0.35mmol/L，这同时增加碱度0.35mmol/L。计算pH=9.0和cT=2mmol/L时的碱度，求所缺的碱度，由NaOH补足。34例6：好氧呼吸导致的pH变化已知初始TOC浓度为6mg/L，pH=6.9，碱度为1.2mmol/L。如果发生好氧呼吸，水中的有机物全部分解，且释放出NH4+，请求出最终的pH值。解答：假定好氧呼吸按以下反应进行：35第一步：CO2生成溶解在水中，导致CT增加，碱度不变，引起pH变化第二步：由于消耗H+，导致碱度上升，此时CT不变，引起pH变化36Lossofoddoxygenbetween30and40kmispredictedtobedominantedbytheNOxcycle;ataltitudesabove50km,HOxcyclesdominateoddoxygenloss.据预测，30-40km高度的奇氧损失由NOx循环支配，50km海拔以上高度则由HOx循环支配奇氧损失据推测，在30-40km高空中的奇氧损耗主要是