第四章天然水的ph和酸碱平衡.pptVIP

问题:天然水中有哪些常见的酸碱物质?它们在水中如何电离? 地下水由于溶有较多的CO2，pH一般较低，呈弱酸性。某些铁矿矿坑积水，由于FeS2的氧化、水解，水的pH可能成强酸性，有的pH甚至可低至2--3。这是很特殊的情况 问题:天然水的pH一般为多少?为什么池塘、湖泊的pH一般有明显的日变化? 问题1、何谓pH缓冲性： 问题2 、天然水的缓冲性是如何形成的?为什么天然水都有一定的缓冲性，试说明之！ 问题1:硫化氢在硫化物中占的比例与哪些因素有关？为什么pH低，硫化物的毒性增强？ 问题2:水中硫化物的毒性受哪些因素影响? 问题1:硫化氢在硫化物中占的比例与哪些因素有关？为什么pH低，硫化物的毒性增强？ 答：这里的硫化物通常指H2S、HS-和S2-三种形态，硫化氢在硫化物中占的比例主要与pH有关，pH低时，硫化氢的比例增加，而在硫化物的三种形态中,以H2S毒性最大，它对许多水生生物都有毒。因此，pH降低，硫化物毒性增大。 问题2:水中硫化物的毒性受哪些因素影响? 答随水的pH、水温和溶氧含量而变。水温升高或溶氧降低，毒性增大。 在一定温度下，各f只是pH的函数，与碳酸的含量无关。 注意f计算式中的常数是表观常数(混合常数)，其数值与水的盐度有关。海水因盐度大，使分布系数曲线左移，与淡水比，在相同pH条件下，海水的CO32-?分量增加，H2CO3*的分量减少。 问题：1、为什么海水的表观电离常数比相应淡水来的大？ 2、在二氧化碳平衡体系中为何海水分布系数曲线左移，与淡水比，在相同pH条件下，海水的CO32-?分量增加，H2CO3*的分量减少？ 3.试写出碳酸一级、二级电离平衡式及其条件常数（混合常数）表达式，推导碳酸平衡的各分布系数公式。 二、开放体系的二氧化碳平衡???? 前面所得到的平衡关系式既适用于开放体系又适用于封闭体系。 封闭体系的特点是体系在变化时，与外界没有物质交换，各形态的二氧化碳的分量发生变化，但总量CT，CO2不变。 开放体系不同，它与外界随时有物质交换。开放体系的特点是与空气有CO2的溶解、逸出，此时CT，CO2发生了变化。开放体系发生的各过程，如果达到了平衡状态，就可以认为气相CO2分压不变，这是解决开放体系过程的基本点。 对自然界短时间内发生的过程，因与气相交换的滞后作用，可使用封闭?体系规律来近似处理。对长期发生的过程则可近似作为开放体系讨论。当然，实际过程是介于两者之间的，需要具体分析。讨论开放体系的碳酸平衡，除了分布系数关系式外，还要引入CO2的溶解平衡：? 式中pCO2(g)为CO2在气相的分压，[H2CO3*]为平衡时水中游离二氧化碳含量(包括溶解CO2与游离碳酸),KH为溶解度系数，也称为亨利常数，其值与水的盐度、温度及采用的单位有关 ????已知碳酸各分量与CT，CO2的关系为： ? 式(4—19)，(4—20)，(4—21)，(4—22)4个方程就是开放体系二氧化碳平衡的基本关系式。体系达到平衡后符合这4个关系式。由这4个关系式，已知亨利常数KH和气相C02分压之后，即可绘出CO2各形态随pH的变化，如图4—4。? 从图中可直观看出开放体系的CT，CO2是pH的单值函数，pH一定，CT，CO2的值也一定。其他如[HC03-]与[C032-]也同样。这是因为PCO2(g)已固定下来(可采用大气平均CO2分压0．00033atm，即0．033kPa)，体系[H2CO3*]则是一个固定值，不随pH而变。???? 如果把式(4—19)-式(4-22)中的PCO2(g)(气相CO2分压)改为PCO2(l))(液相CO2分压)，则这些关系式又都能适用于封闭体系了。当然，此时PCO2(l)不是恒定值，随体系中[H2C03*]而变。???? 往已经达到平衡状态的开放CO2平衡系统中添加少量KOH、Na2CO3或HCl，都会较大地改变体系的pH，但此时已偏离开放体系的平衡。体系能自动吸收空气中的C02或逸出过多的C02调整各形态量之间的关系，pH又会趋向于回到起始状态附近。 三、pH的调整 对于天然水，主要由水中的碳酸平衡系统决定。对水的总碱度简化成： 式中AT可略去后2项，简化式： f是pH的函数。将f值计算列成表如表4—6，查表计算很方便。式(4—25)，(4—26)是作酸碱调整时的基本关系式。 ?例1??有水温为20℃、碱度AT=3．6mmol/L、pH为6．6的地下淡水，今需加入NaOH使其pH=7．5，问1m3水需用NaOH固体多少克?假定加入NaOH后没有沉淀生成。???? 思路：酸碱中和可视为封闭体系。加NaOH前后的CT,CO2不变。由pH求f，然后求CT,CO2，再求中和后应达到的AT，前后AT之差即为酸碱用量。???? 解：由表4—6得