环境化学1课件

酸平衡，故其pH值：
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pHpK1 lg[[H *转化为HCO3-多少？ ➢ 水体pH升高为pH’,则pH’=？p：H ＇ pK 1lg[[H H2CC3O 3*O ]] B B
➢所以水体中pH变化为△pH=pH’-pH，即：
△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH) 2020/6/26 提示：[H2CO3*]=[H+]*[HCO3-]/K1={[碱度]*10-pH}/K1 4
▪在投入酸量△A时，只要把△pH作为负值，△A=-△B,也可 以进行类似计算。
▪举 例 ： 在 一 个 pH 为 6.5 、 碱 度 为 1.6mmol/L的水体中，用NaOH进行 碱化，需多少碱使pH上升至8.0?（用 碳酸钠呢？）
解：假定平衡时NH4+的浓度为x mol／L
NH3+H2O≒NH4++OH-，
平衡时浓度： 0.200-x x x
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▪举 例 2 ： 计 算 0.2mol ／ L 的 H2S 溶 液 中 的 H+ 、 OH-、S2-的浓度和溶液的pH值。(已知H2S的一 级 电 离 常 数 K1=1.32×10-7, 二 级 电 离 常 数 K2=7.1×10-15)
pHlg[H 2C O 3*]Blg[H 2C O 3*] [H C O 3]B [H C O 3]
➢若加入 Na2CO3调节呢？(分子-△B，分母+2△B)
提示：Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3
通常在天然水中，pH=7左右，对碱度贡献的就是[HCO3-]，因 此经常可以把[HCO3-]作为碱度。若把[HCO3-]作为水的碱度， [H2CO3*]作为水中游离碳酸[CO2]，可推出（请推导）：
解：设第一步离解产生的[H+]为x mol/L
第二步离解产生[H+]为y mol/L
由水离解产生的[H+]为z mol/L。
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H2S的离解平衡分两步：H2S+H2O＝H3O+ +
HS-
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平衡常数： K 1[H 3O [H 2 ]S H [] ]S (x=1y 0 )..2 3x ( 2xy × 1z)0-7 H2S的离解第二步平衡：HS-+H2O＝H3O++S2- K2
第一节 天然水基本特征及污染物存在和分布
一、水的特异性及其生态环境意义
（环境意义，了解）
二、天然水的基本特征
（组成、化学特征、性质、酸碱度，重点）
三、水中污染物的分布和存在形态
（有机、金属，重点）
四、典型水污染的特征（补）
（耗氧有机、酸碱、金属、热、放射、病原）
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主要内容
二、天然水主要特征 1、组成 2、主要水体特征 3、碳酸平衡 4、酸碱度（酸度、碱度、 缓冲能力） 5、一般的酸碱平衡理论 6、酸碱理论在水处理中应 用
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需要说明的是，准确的酸碱平衡常数要靠活度计算，但是在一般的 稀溶液中，基本上可以用浓度来代替。
▪酸碱的强弱：分别采用酸电离常数Ka和碱电离常 数Kb来表达。或采用pKa，pKb来表示酸碱电离常数
HA+H2O≒H3O++A-
Ka[H3O][A] [HA]
A-+ H2O≒HA+OH-
△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH)
提示： [H2C3O *][H]K H [1 C 3] O1 0pK H [碱 1 ]度
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5、天然水中一般酸碱平衡（补充）
▪酸碱无时无刻都存在于我们的身边，有人认为弱碱性的饮用 水更有利于人类的健康。
▪酸碱反应瞬间完成，pH值决定着体系内各组分相对浓度。
Kb
[HA][OH [A ]
]
Ka数值越大或pKa数值越小，表明HA的酸性越强。 Kb数值越大或pKb数值越小表明A—的碱性越强。 一般规定pKa<0.8者为强酸，pKb<1．4者为强碱。
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②平衡计算
由弱酸离解常数，可计算弱酸溶液的平衡组成。
举例1：在环境温度为25摄氏度条件下，含氨废水 浓度为0.200mg/L，求该废水的OH-浓度、pH值 和氨水的电离度。（已知氨在25摄氏度的离解常 数是1.8×10-5）
▪天然水体具有一定的缓冲能力，是一个缓冲体系(pH=6-9)。
▪一般，碳酸化合物(其次是磷酸盐化合物)是水体缓冲作用的重 要因素，各种碳酸盐化合物控制水体pH值，并使水体具有缓 冲作用。
▪因而，人们时常根据碳酸盐化合物存在情况来估算水体的缓 冲能力。
▪如前所述，对碳酸水体系，当pH<8.3时，可以只考虑一级碳
▪在水和废水处理过程中，酸碱度是必须考虑指标之一。
▪在天然水环境中
➢一元酸碱体系有HAC-AC-、NH4+—NH3等，
➢二元酸碱体系有H2S-HS—S2-、H2SO3—HSO3——SO32-、 H2CO3—HCO3-—CO32-等，
➢三元酸碱体系有：H3PO4—H2PO4-—HPO42-—PO43-等。
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三、主要污染物形态 1、分类（8） 2、形态重要性 3、难降解有机污染物
农药：有机氯、有机磷、 氨基甲酸酯、除草剂
PCBs、单环芳香烃、PAHs 卤代脂肪烃 4、金属类 Cd\Hg\Cr\As\Cu\Zn\Pb 2
（3）天然水的缓冲能力
▪pH缓冲溶液能够在一定程度上保持pH不变化。
平衡时浓度(mol/L)：x-y x+y+z y 平衡常数： K2 [H3[O H ]SS []2]=y7(x.x 1y×y1z)0-15
另据水电离平衡:Kw=[H3O+][OH-]=(x+y+z)z=1.0×10-14
由K1>>K2，HS-电离程度要比H2S小的多，水的电离也很小， 所 以 可 以 近 似 得 出 ： x>>y ， x-y≈x,x>>z,x+y+z≈x, 所 以
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① 酸和碱的强弱（注意与前述的酸碱度不一样？）
▪ 醋酸CH3COOH(简称HAc)是典型的一元酸： HAC+H2O≒H3O++ACK- a[H3O][Ac]
[HA]c
Ka酸平衡常数
▪ 氨的水溶液作为一元弱碱：
NH3+H2O≒NH4++OH-
Kb碱平衡常数
Kb
[NH4][OH] [NH3]