水环境化学总结.doc

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1、水环境化学第一章绪论一、水环境化学含义二、环境水化学研究对象三、环境水化学研究目标四、环境水化学研究内容1、天然水中元素及其化合物的组成、形态、溶液化学平衡原理。2、天然水化学成分形成过程及其环境条件的关系。3、人为活动产生的污染物在水环境中存在的形态特性及迁移转化规律。4、水污染控制原理，防止对策及技术措施。五、环境水化学研究意义1、理论意义：水的形成与起源2、实际意义：①国民经济的可持续发展；②人类与环境关系的协调发展。本章重点：了解环境水化学的基本含义、研究内容、研究任务、研究意义、第二章天然水溶液

2、基本特征第一节水溶热力学基础本节重点：了解焓、自由能原理，掌握焓、自由能与平衡常数之间关系。掌握热力学基本计算知识。一、焓标准生成焓：标准状态下，最稳定的单质生成1mol纯物质时的焓变化。用“ΔHf”表示。注（元素和稳定单质标准生成焓为零。）反应标准焓：标准状态下，某一反应的焓变化。用“ΔHr”表示。ΔHr=ΣΔHf（生成物）-ΣΔHf（反应物）二、自由能标准生成自由能：标准状态下，最稳定的单质生成1mol纯物质时自由能的变化。用“ΔGf”表示。注（元素和稳定单质标准生成自由能为零。）反应标准生成自由能：

3、标准状态下，某一反应的自由能变化。用“ΔGr”表示。其值：ΔGr=ΣΔGf（生成物）-ΣΔGf（反应物）化学反应方向判断：ΔGr<0反应自发向右进行ΔGr>0反应不能自发进行ΔGr=0平衡状态三、焓、自由能与平衡常数1、ΔGr=-RTlnKlgK=-0.175ΔGr2、lnK2=lnK1–（范特霍夫公式）第二节天然水组成基本特征本节重点：1、天然水组成分类。2、天然水中主要离子组成。一、天然水组成分类二、天然水中成分二氧化碳的溶解CO2溶解同样用亨利定律计算，其溶解度要比O2和N2大得多。CO2主要来源大

4、气圈和有机物氧化，同时水中碳酸盐溶解和水生植物的光合作用消耗氧气。已知空气中的CO2的含量为0.0314％（体积），水在25℃时蒸汽压为0.03167×105Pa，CO2的亨利定律常数是3.34×10-7mol/L/(L·Pa)(25℃)，则CO2在水中的溶解度为：PCO2=（1.0130-0.03167）×105×3.14×10-4=30.8Pa[CO2]=3.34×10-7×30.8=1.028×10-5mol/LCO2在水中离解部分可产生等浓度的H+和HCO3-。H+和HCO3-的浓度可从CO2的酸

5、离解常数K1计算出：[H+]=HCO3-[H+]2/[CO2]=K1=4.45×10-7[H+]=(1.028×10-5×4.45×10-7)1/2=2.14×10-6mol/L故CO2在水中的溶解度应为：[CO2]+[HCO3-]=1.24×10-5mol/L第三章天然水溶液中化学平衡第一节水环境中溶解—沉淀平衡本节重点：溶解—沉淀、活度计算一、溶度积与溶解度二、同离子效应与盐效应三、活度及活度系数活度系数计算，一般用德拜—休克尔方程计算：logfi=-离子力用下式计算：I=½ΣmiZi2第二节水环境中

6、的酸碱平衡要求：掌握水及弱酸理解，电中性方程，碳酸平衡理论，要求能进行碳酸平衡计算。本节重点：碳酸平衡理论酸度——指水中所含能与强碱发生中和作用的物质总量。碱度——指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质[碱度]=[HCO3-]+2[CO3-2]+[OH-]-[H+]1、水中碳酸存在形式水中的碳酸以三种化合态形式存在：①游离碳酸：c(H2CO3*)=c[CO2(aq)]+[H2CO3]=c(CO2(aq))②重碳酸：HCO-③碳酸：CO3-22、封闭碳酸体系CO2(g)+H2O=H2CO3*(aq)KH=

7、=10-1.45H2CO3*⇌H++HCO3-K1=10-6.4HCO3-=H++CO3-2K2=10-10.3CT=[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO3-2]=[CO2]=常数而PCO2）≠常数。[HCO3-]=[H2CO3*]·K1/[H+][CO3-2]=[HCO3-]·K2/[H+]=[H2CO3*]·K1·K2/[H+]2设：a0=[H2CO3*]/CTa1=[HCO3-]/CTa2=[CO3-2]/CTCT=[H2CO3*]（1+）有：a0=(+)-1a1=(+)-1a2=(++1)-1

8、∴CT=a0CT+a1CT+a2CT=(a0+a1+a2)CT式中：a0、a1、a2——分配系数。三种碳酸形式随pH变化曲线图从图中可见并掌握以下几点：pH<4.7水中主要碳酸是H2CO3*pH=6.3—10.3HCO3-占优势pH=8.3只有HCO3-pH>10.3CO3-2占优势pH>12.6水中只有CO3-2对水中CO3-2不能测出时，可由下式计算：CO3-2=K2·[HCO3-]/[H+]结论：在一定温度下，对应于任意