5高等水化学-水中酸碱问题-平衡计算-水中CO2和SO2.pptx

高等水化学 Advanced Aquatic Chemistry Chapter 3 Acids and Bases:Equilibrium Calculations;水体中CO2的存在是非常重要的： （1）调节天然水的pH和组成； （2）水体中的许多物质可以通过碳酸盐的沉淀反应变为沉积物而从水中除去； （3）提供水生生物碳营养。;碳酸平衡;封闭体系的碳酸平衡(CT=2×10-3 mol/L) 视H2CO3为非挥发酸，且不受大气中CO2含量的影响;碳酸平衡系数（25℃）;PBE;; 作为开放体系[CO2(aq)]=KH · 溶液中，碳酸形态相应为： [H2CO3*] = [CO2(aq)] = cT ?0 ;碳酸形态平衡的特点： （1） ?0 + ?1 + ?2 = 1 （2）封闭体系：[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]等随pH值变化而改变，但碳酸物质总量cT始终保持不变； （3）开放体系：[HCO3-]、[CO32-]和cT均随pH值的改变而变化，但[H2CO3*]总是保持与大气相平衡的固定值。;总碱度为加强酸中和水中OH-，并使其中HCO3-和CO32-全部转化为CO2所需的总酸量。 如用甲基橙为指标剂判断终点（pH约4.3），此时所得的结果称为甲基橙碱度。甲基橙碱度=总碱度 = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+] 如果滴定碱性物质时是以酚酞作为指示剂，当溶液的pH值降到8.3时，表示OH-被中和，CO32-全部转化为HCO3-，而这时HCO3-不被中和，这时所得碱度称为酚酞碱度：酚酞碱度 = [CO32-]+[OH-]-[H2CO3*]-[H+] 中和水中OH-，滴定达到终点时CO32-并未反应，这时水中碱度称为苛性碱度。 因为无合适指示剂判断终点，所以苛性碱度不易直接测得。若已知总碱度和酚酞碱度，就可用计算方法确定苛性碱度。苛性碱度表达式为：苛性碱度 = [OH-]-[HCO3-]-2[H2CO3*]-[H+] (苛性碱度 = 2 酚酞碱度- 总碱度); 同样也可根据溶液质子平衡条件，得到酸度的表达式： 总酸度 = [H+]+[HCO3-]+2[H2CO3*]-[OH-] (测定终点：pH10.8) CO2酸度 = [H+]+[H2CO3*]-[CO32-]-[OH-] (测定终点： pH8.3，酚酞作指示剂) 无机酸度 = [H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-] (测定终点： pH4.3，甲基橙作指示剂) 总酸度 = 2 CO2酸度 - 无机酸度 ;■ 水体酸碱度与cT的关系 用总碳酸量（cT）和相应的形态分布系数来表示水体酸碱度，则有： 总碱度 = cT(?1+2?2) + Kw/[H+] - [H+] 酚酞碱度 = cT(2?2 - ?0) + Kw/[H+] - [H+] 苛性碱度 = -cT(?1+2?0) + Kw/[H+] - [H+] 总酸度 = cT(?1+2?0) + [H+] - Kw/[H+] CO2酸度 = cT(?0- ?2) + [H+] - Kw/[H+] 无机酸度 = -cT(?1+2?2) + [H+] - Kw/[H+]; 例3-8：某水体的pH为8.00，总碱度为1.00 ×10-3 mol/L时，计算上述各种形态物质的浓度。 解： 总碱度 = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+] 当pH=8.00时，CO32-的浓度与HCO3-浓度相比可以忽略，而此时[OH-]=1.00×10-6 mol/L，故碱度全部由HCO3-贡献。 所以 [HCO3-] = [总碱度] = 1.00×10-3mol/L ; 例3-9 :一个天然水pH为7.0，碱度为1.40 mmol/L，需加何种浓度的酸才能把水体pH降到6.0？ 解：总碱度= cT(?1+2?2) + Kw/[H+]-[H+] ; 当pH=7.0时，查表或图得 = 0.816， = 3.83×10-4，则 = 1.22，cT =