水环境化学PPT.ppt

4. 天然水的碱度和酸度 水的pH值是水中氢离子活度的反映，表示呈离子状态的H+的数量 总酸度表示中和过程中可以与强碱进行反应的全部H+的数量，其中包括原已电离和将会电离的两部分 4. 天然水的碱度和酸度 碱度 对于碳酸盐系统，对碱度有贡献的物种为OH- 、 CO32- 、 HCO3- HCO3- + H+ CO2+H2O CO32- + H+ HCO3- OH- + H+ H2O Total Alkalinity 总碱度 用强酸标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，当溶液由黄色变成橙红色(pH约4.3)，停止滴定，此时所得的结果，也称为甲基橙碱度。 其化学反应计量关系式如下： H+ + OH- H2O H+ + CO32- HCO3- H+ + HCO3- H2CO3 总碱度= [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] - [H+] 苛性碱度= [OH-]- [HCO3-]-2 [H2CO3*] -[H+] = 2 酚酞碱度 – 总碱度 酚酞碱度= [CO32-] + [OH-] - [H2CO3*] - [H+] 酚酞碱度 滴定以酚酞为指示剂，当溶液 pH 值降到8.3 时，表示 OH- 被中和，CO32- 全部转化为 HCO3- 达到pHCO32-所需酸量时碱度，但不易测得 0 14 甲基橙 酚酞 4.3 HCO3-、 CO32- →H2CO3 总碱度/甲基橙碱度 总碱度= [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] - [H+] 8.3 CO32-→HCO3- 酚酞碱度 酚酞碱度= [CO32-] + [OH-] - [H2CO3*] - [H+] 12 CO32- 苛性碱度 苛性碱度= [OH-]- [HCO3-]-2 [H2CO3*] -[H+] 加酸 无机酸度mineral acidity：以甲基橙为指示剂滴定到 pH = 4.3 无机酸度 = [H+] - [HCO3-] - 2 [CO32-] - [OH-] 总酸度：在 pH=10.8 处得到，但此时滴定曲线无明显突变，难以选择合适的指示剂，故一般以游离 CO2作为酸度主要指标。 总酸度= [H+]+ [HCO3-]+2 [H2CO3*] -[OH-] 游离 CO2 酸度：以酚酞为指示剂滴定到 pH = 8.3 游离 CO2 酸度 = [H+] + [HCO3-] - [CO32-] - [OH-] 碱度的实际应用--水的酸化碱化问题 若一个天然水的pH为7.00，总碱度为1.4mmol/L,需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0呢 ？（作封闭体系处理） 计算实质： pH为6.00总碱度？ 计算关键： 封闭体系中加入强酸或强碱，CT不变 e.g.1 碱度的实际应用--水的肥力 当水体的碱度为1.00×10-3mol/L，由于CO2消耗生成多少生命体能使水体的pH由7.0升高到10.0？ 计算实质： 反应前后减少的无机碳（CT的变化量）转化为有机体？ 计算关键： 反应前后总碱度不变 如果起始水的碱度较高，在CO2得不到补充时，pH升高会产生更多的生命体，因而生物学家用水的碱度近似地测量水的肥力。 e.g.2 * * * 4.2 天然水中的酸碱平衡 ACID-BASE CHEMISTRY 酸碱反应Acid/base 络合 Compellation 溶解/沉淀 Dissolution/precipitation 氧化还原 Redox 吸附 Adsorption 1. 天然水pH的意义 H+参与了各种矿物生成、转化及溶解过程有关的所有化学反应，溶液pH值会决定转化方向（酸碱反应、络合、沉淀溶解、氧化还原和吸附） H+也是水环境化学中重要的热力学变量 2. 定义 丹麦化学家布朗斯特和英国化学家汤马士·马丁·劳里 酸是能够给出质子(H+)的物质； 碱是能够接受质子的物质 2. 定义 1、酸碱质子理论 共轭酸碱体 HCl-Cl-; H3O+-H2O 2、酸和碱的强度 酸电离常数Ka，碱电离常数Kb 对于共轭酸碱HA/A-来说，在25℃时， KaKb=Kw=10-14 2. 定义 天然水中碱：HCO3-和CO3- 低浓度碱：PO43-,AsO43-, B4O72-,SiO32-, NH3 天然水体酸：CO