水溶液中的化学反应与水体保护.ppt

第第5章章 水化学与水体保护水化学与水体保护教学基本要求教学基本要求1 1溶液的通性。溶液的通性。2 2能进行溶液能进行溶液pHpH值的基本计算，能进行同离子效值的基本计算，能进行同离子效 应等离子平衡的计算，了解配离子的解离平衡应等离子平衡的计算，了解配离子的解离平衡 及平衡移动。及平衡移动。3 3初步掌握溶度积和溶解度的基本计算。了解溶初步掌握溶度积和溶解度的基本计算。了解溶 度积规则及其应用。度积规则及其应用。4 4了解环境化学中水的主要污染物及其某些处理了解环境化学中水的主要污染物及其某些处理 方法的原理。方法的原理。主要内容主要内容（一）水溶液中的单相离子平衡（一）水溶液中的单相离子平衡酸和碱在水溶液中的离子平衡酸和碱在水溶液中的离子平衡配离子的解离平衡配离子的解离平衡（二）难溶电解质的多相离子平衡（二）难溶电解质的多相离子平衡多相离子平衡和溶度积多相离子平衡和溶度积溶度积规则及其应用溶度积规则及其应用（三）相平衡和非水溶液中的化学反应（三）相平衡和非水溶液中的化学反应（四）水质与水体保护（四）水质与水体保护5.1 5.1 水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡 单相离子平衡可分为酸、碱的解离平衡及配离单相离子平衡可分为酸、碱的解离平衡及配离子的解离平衡两类。子的解离平衡两类。一 酸和碱在水溶液中的解离平衡酸和碱在水溶液中的解离平衡1.1.酸碱理论酸碱理论A A 电离理论电离理论 由由ArrheniusArrhenius提出提出阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯布朗斯特布朗斯特1.1.稀释定律稀释定律 一元弱电解质单组分溶质的解离，如：一元弱电解质单组分溶质的解离，如：HAcHAcH H+Ac+Ac-NHNH3 3HH2 2O ONHNH4 4+OH+OH-(1)(1)解离常数解离常数表达式：表达式：二二 弱酸弱碱的水溶液中的离子平衡及弱酸弱碱的水溶液中的离子平衡及pHpH值的计算值的计算关于解离常数关于解离常数 值越大，表明弱电解质解离程度越大。值越大，表明弱电解质解离程度越大。性质：性质：不受离子或分子浓度的影响不受离子或分子浓度的影响,受温度的影响。受温度的影响。(2)(2)稀释定律稀释定律对对ABAB型弱电解质有如下关系：型弱电解质有如下关系：=(=(c cB B/c c)2 2即即:意义：意义：KiKa稀释定律的使用条件：稀释定律的使用条件：溶质为一元弱电解质；溶质为一元弱电解质；c/c/Ki500500（1-1-11）；）；无同离子效应体系（单组分溶质）。无同离子效应体系（单组分溶质）。(3)(3)水水也是一元弱电解质，其平衡常数：也是一元弱电解质，其平衡常数：=c c(H(H+)/)/c cc c(OH(OH-)/)/c c 定义：定义：表示溶液的酸度。也可以用表示溶液的酸度。也可以用pOHpOH：pOH=-lgpOH=-lgc c(OH(OH-)/)/c c pH=-lgpH=-lgc c(H(H+)/)/c c Kw 由于中性溶液中由于中性溶液中c c(H(H+)=10)=10-7-7molmol.KgKg-1-1，即即pH=7pH=7。所以。所以pH+pOH=14pH+pOH=14。pH7pH7为酸性。为酸性。2.2.多元弱电解质的解离平衡多元弱电解质的解离平衡(1)(1)分级解离分级解离 解离常数亦分级，如：解离常数亦分级，如：H H2 2S SH H+HS+HS-K1=9.110=9.110-8-8HSHS-H H+S+S2-2-K2=1.110=1.110-12-12H H2 2S S2H2H+S+S2-2-Ka=?=?根据多重平衡规则：根据多重平衡规则：Ka=K1.K2=1.010=1.010-19-19其表达式：其表达式：Ka注意：注意：溶液中并无此平衡溶液中并无此平衡:H H2 2S S2H2H+S+S2-2-所以所以 c c(H(H+)2)2c c(S(S2-2-)2 2 讨论讨论:HH2 2S S饱和溶液中饱和溶液中,c c(H(H2 2S)=0.1molkgS)=0.1molkg-1-1;(单纯单纯H H2 2S S溶液中溶液中)H H+主要来自一级解离主要来自一级解离,可可 用稀释定律处理用稀释定律处理;S S2-2-主要来自二级解离主要来自二级解离,b b(S(S2-2-)/)/b bK23.3.同离子效应同离子效应 多组分溶质系统中，易溶强电解质对弱电解质解离多组分溶质系统中，易溶强电解质对弱电解质解离平衡的影响，实质是解离平衡的移动。平衡的影响，实质是解离平衡的移动。HAcH+Ac-NaAcNa+Ac-可见：可见：在弱电解质溶液中，加入具有同名离子的强在弱电解质溶液中，加入具有同名离子的强电解质，则弱电解质的电解质，则弱电解质的解离度降低解离度降低同离子效应。同离子效应。同离子效应可进行定量计算。前例即同离子效应问同离子效应可进行定量计算。前例即同离子效应问题。题。4.4.缓冲溶液缓冲溶液溶液的溶液的pHpH值在一定范围内不受外来少量强酸、碱的值在一定范围内不受外来少量强酸、碱的影响，这种溶液称缓冲溶液影响，这种溶液称缓冲溶液(1)(1)组成：组成：弱酸弱酸+弱酸盐弱酸盐 或或 弱碱弱碱+弱碱盐弱碱盐 HAcHAc+NaAcNaAc HAcHAc+NHNH4 4AcAcNaHNaH2 2POPO4 4+NaNa2 2HPOHPO4 4NaHCONaHCO3 3+NaNa2 2COCO3 3NHNH3 3HH2 2O O+NHNH4 4ClCl(2)(2)机理：机理：以以HAcNaAcHAcNaAc缓冲对为例缓冲对为例(定性定性):):HAcH+Ac-+H+HAcH+Ac-+OH-H2O可见可见,AcAc-是抗酸因素，是抗酸因素，HAcHAc是抗碱因素。是抗碱因素。缓冲作用是有限的，当外加强酸、碱缓冲作用是有限的，当外加强酸、碱过量时过量时,会失去缓冲作用会失去缓冲作用。(3)(3)定量计算：定量计算：弱酸弱酸-弱酸盐弱酸盐弱碱弱碱-弱碱盐弱碱盐例题：例题：向向100g100g浓度为浓度为0.1mol0.1mol.kgkg-1-1的的HAcHAc和和0.1mol0.1mol.KgKg-1-1NaAcNaAc混合溶液中加入混合溶液中加入1.0g1.0mol1.0g1.0mol.kgkg-1-1的的HCl,HCl,求此溶液的求此溶液的pHpH值。值。已知：已知：Ka a=1.7610=1.7610-5-5。解：解：c c（HClHCl）=0.01mol.kg-1;=0.01mol.kg-1;c c(酸酸)=0.11mol)=0.11mol.kgkg-1;-1;c c(盐盐)=0.09mol)=0.09mol.kgkg-1-1代入式代入式:pH=-lg(1.7610:pH=-lg(1.7610-5-5)-lg(0.11/0.09)-lg(0.11/0.09)=4.75-0.087=4.66 =4.75-0.087=4.66 答答:此溶液此溶液pH=4.66pH=4.66。5、pH的测定的测定测定含有弱酸或弱碱溶液的测定含有弱酸或弱碱溶液的PH值不能用酸值不能用酸碱中和滴定的方法。因为中和滴定的方法碱中和滴定的方法。因为中和滴定的方法只能测定酸或碱的总浓度，而不能测定解只能测定酸或碱的总浓度，而不能测定解离出来的离出来的H”或或OH-的浓度。测定的浓度。测定pH值最简值最简单方法是使用单方法是使用pH试纸。试纸。pH试纸试纸是用滤纸是用滤纸浸渍某种混合指示剂制成的。市售的浸渍某种混合指示剂制成的。市售的pH试试纸有纸有“广范广范pH试纸试纸”和和“精密精密pH试纸试纸”两类。两类。广范广范pH试纸试纸可用来粗略检测溶液可用来粗略检测溶液pH值；值；精密精密pH试纸试纸在在pH值变化较小时就值变化较小时就有颜色变化，它可用来较精密地检测溶液有颜色变化，它可用来较精密地检测溶液的的pH值。值。在具体测量时，可将一小块试纸放在点滴在具体测量时，可将一小块试纸放在点滴板上或用手捏住，再用沾有待测溶液的玻板上或用手捏住，再用沾有待测溶液的玻璃棒点湿试纸的中部，则试纸因被待测溶璃棒点湿试纸的中部，则试纸因被待测溶液润湿而变色。将其与标准比色卡比较，液润湿而变色。将其与标准比色卡比较，即得出即得出pH值。一般待测液湿润试纸后半秒值。一般待测液湿润试纸后半秒钟内就能与指示剂发生反应，故应及时观钟内就能与指示剂发生反应，故应及时观察试纸颜色，如果观察时间过迟，试纸可察试纸颜色，如果观察时间过迟，试纸可能因吸收空气中的能因吸收空气中的CO2等而使颜色变化，等而使颜色变化，造成测定误差。造成测定误差。比较精确地测定比较精确地测定pH值的方法是使用值的方法是使用pH计。计。目前一般目前一般pH计测到的计测到的pH值精度可达小数值精度可达小数点后二位估计的；精密的点后二位估计的；精密的pH计测到的计测到的PH值精度达小数点后三位，即百分位是可值精度达小数点后三位，即百分位是可靠的，千分位是估计的。靠的，千分位是估计的。用用pH计测定溶液的计测定溶液的pH值时，必须首先使值时，必须首先使用已知用已知pH值的标准缓冲溶液作为基准来值的标准缓冲溶液作为基准来定位。一般采用邻苯二甲酸氢钾、磷酸定位。一般采用邻苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾和磷酸氢二钠、硼砂三种标准溶二氢钾和磷酸氢二钠、硼砂三种标准溶液来定位。液来定位。5.2 5.2 难溶电解质的多相离子平衡难溶电解质的多相离子平衡 酸酸、碱碱、盐盐按按其其溶溶解解度度大大小小可可分分为为易易溶溶和和难难溶溶两两类类。难难溶溶电电解解在在水水溶溶液液中中以以固固体体沉沉淀淀的的形形式式存存在在。在在化化学学清清洗洗中中常常使使沉沉淀淀溶溶解解，在在化化学学沉沉淀淀法法处处理理污污水水时时又又要要把把可可溶溶性性有有害害物物质质以以沉沉淀淀形形式式除除去去。那那么么，沉沉淀淀的的溶溶解解和和生生成成有有无无定定量量规规律律可可循循？在在难难溶溶强强电电解解质质饱饱和和溶溶液液中中存存在在着多相离子平衡：着多相离子平衡：沉积沉积Ag+Cl-溶解溶解AgCl(s)溶度积常数和溶解度溶度积常数和溶解度1.溶解度溶解度 物质的溶解度物质的溶解度(solubility)是指在一定温度和压力下，固是指在一定温度和压力下，固液达到平衡状态时，饱和溶液里的物质浓度。常表示为液达到平衡状态时，饱和溶液里的物质浓度。常表示为 gdm-3 或或 mol/dm-3。2.溶度积溶度积对通式对通式溶解与沉淀过程溶解与沉淀过程溶解溶解沉淀沉淀Question Question 1溶度积和溶解度之间有什么关系？溶度积和溶解度之间有什么关系？Solution 与溶解度概念应用范围不同，与溶解度概念应用范围不同，只用来表示难溶电解只用来表示难溶电解 质的溶解度。质的溶解度。不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。用用 比较难溶电解质的溶解性能只能在相同类型化合比较难溶电解质的溶解性能只能在相同类型化合 物之间进行，溶解度则比较直观。物之间进行，溶解度则比较直观。Question Question 2 298K时铬酸银时铬酸银Ag2CrO4的溶度积常数的溶度积常数为为2.010-12，求该温度下的溶解度。，求该温度下的溶解度。Solution 设设饱饱和和溶溶液液中中 离离子子的的浓浓度度x moldm-3，则则代代入溶度积常数表达式得：入溶度积常数表达式得：(Ag2CrO4)=c(Ag+)/moldm-32c()/moldm-3 =(2x)2x=4x3 x/moldm-3=溶溶液液中中 离离子子的的浓浓度度为为7.910-5 moldm-3,也也是是Ag2CrO4以以moldm-3为单位的溶解度。为单位的溶解度。Question Question 3 AgCl 和和 Ag2CrO4的溶度积分别为的溶度积分别为 1.810-10 和和 1.1 10-12，则下面叙述中正，则下面叙述中正确的是：确的是：(A)AgCl与与Ag2CrO4的溶的溶解解度相等度相等 (B)AgCl的溶解度大于的溶解度大于Ag2CrO4 (C)二者类型不同，不能由二者类型不同，不能由 大小直接判断溶解度大小大小直接判断溶解度大小Solution分子式分子式溶度积溶度积溶解度溶解度/AgBr AgIAgClmol dm-3-31.810-10 Ag2CrO41.310-55.010-137.110-78.310-179.110-101.110-126.510-51.1.多相离子平衡和溶度积多相离子平衡和溶度积AgClAgCl(s)(s)AgAg+Cl+Cl-其平衡常数：其平衡常数：K KS S(AgCl)=(AgCl)=c c(Ag(Ag+)/)/c cc c(Cl(Cl-)/)/c c 此时，饱和溶液中此时，饱和溶液中AgClAgCl的的浓度浓度即为其即为其溶解度溶解度：c c(AgCl)=(AgCl)=S S(AgCl)=(AgCl)=c c(Ag(Ag+)=)=c c(Cl(Cl-)难溶强电解质的难溶强电解质的构型构型不同，不同，KS表达式表达式也不也不同。同。KS S(Ag(Ag2 2S S）=c c(Ag(Ag+)/)/b b 2 2c c(S(S2-2-)/)/c c KS SCaCa3 3(PO(PO4 4)2 2=c c(Ca(Ca2+2+)/)/b b 3 3c c(PO(PO4 43-3-)/)/c c 2 2KS S的的意义意义:KS S值与值与A Am mB Bn n溶解度大小密切相关；溶解度大小密切相关；KS S的的性质性质:KS值与离子浓度无关值与离子浓度无关,受温度影响。受温度影响。对对ABAB型：型：KS S=S S 2 2(c c)-2-2 对对A A2 2B B（ABAB2 2）型：）型：KS S=4=4S S 3 3(c c)-3-3 对对A A3 3B B型：型：KS S=27=27S S4 4(c c)-4-4 (T)=-RTln(T)=-RTlnK，其，其K即即KS S。因此可以从热。因此可以从热力学计算力学计算KS S注意：注意：水合离子的参考态：水合离子的参考态：f fHm m(H(H+)=0;)=0;f fGm m(H(H+)=0;)=0;Sm m(H(H+)=0)=0K KS S按按Gm m与与S S可以相互换算：可以相互换算：解：解：对于对于AgAg2 2CrOCrO4 4，KS=4=4S S 3 3(c c)-3-3，所以其溶解度为：所以其溶解度为：S S(Ag(Ag2 2CrOCrO4 4)=(1.1210=(1.1210-12-12/4)/4)1/3 1/3 c c(Ag(Ag2 2CrOCrO4 4)=6.5410=6.5410-5-5molmol.kgkg-1-1例如：例如：2525时时AgAg2 2CrOCrO4 4的的KS=1.1210=1.1210-12-12 求它在水中的溶解度。求它在水中的溶解度。解：解：多相离子平衡多相离子平衡 AgClAgCl(s)(s)AgAg+Cl+Cl-f fG GmBmB/kJ/kJ.molmol-1-1-109.789 77.107 -131.228-109.789 77.107 -131.228 r rGm m=55.67 kJ=55.67 kJ.molmol-1-1 lnlnK=-22.458=-22.458 K=1.7610=1.7610-10-10例题例题:根据热力学原理计算根据热力学原理计算AgClAgCl的溶度积的溶度积2.2.溶度积规则及其应用溶度积规则及其应用(1)(1)溶度积规则溶度积规则对于对于AgClAgCl饱和溶液：饱和溶液：KS(AgCl)(AgCl)=c ceqeq(Ag(Ag+)/)/c cc ceqeq(Cl(Cl-)/)/c c 而而,对于非饱和溶液：对于非饱和溶液：Q=Q=B B(b bB B/b b)B B =c c(Ag(Ag+)/)/c cc c(Cl(Cl-)/)/c c 因此可以根据因此可以根据KS(溶度积溶度积)和和Q=Q=B B(离子积离子积)的相对大小确定溶液是否处于饱和状态。的相对大小确定溶液是否处于饱和状态。B B(c cB B/c c)B B=KS 溶液饱和，溶液饱和，无沉淀；无沉淀；B B(c cB B/c c)B B KS 溶液过饱和，溶液过饱和，有沉淀析出。有沉淀析出。据此三条判断沉淀的析出和溶解据此三条判断沉淀的析出和溶解,称称溶度积规则溶度积规则。例如：例如：CaCO3(s)Ca2+CO32-HCl+HCO3-即：即：B B（c cB B/c c)B B KS又如：又如：Mg(OH)2(s)Mg 2+2OH-2NH4Cl+2NH3.H2O即：即：B B（c cB B/c c)B B KSFe(OH)Fe(OH)3 3 答答:有有Fe(OH)Fe(OH)3 3沉淀生成。沉淀生成。近似处理近似处理,有有:1.0 x/0.1=1.710:1.0 x/0.1=1.710-5-5 x=1.710 x=1.710-6-6B B(c cB B/c c)B B =5.010=5.010-2-2(1.710(1.710-6-6)3 3 =2.510=2.510-19-19(2)(2)同离子效应同离子效应同离子效应：同离子效应：在难溶强电解质饱和溶液在难溶强电解质饱和溶液中加入具有同名离子的易溶电解质时，中加入具有同名离子的易溶电解质时，难溶电解质溶解度下降。难溶电解质溶解度下降。CaCO3(s)Ca2+CO32-Na2CO32Na+CO32-此即：此即：B B（b bB B/b b）B B KS同离子效应同离子效应可以进行定量计算。可以进行定量计算。解解:在水中在水中 KSMg(OH)Mg(OH)2 2=b b(Mg(Mg2+2+).b b(OH(OH-)2.2.(b b)-3-3 1.2101.210-11-11=4=4S S 3 3(b b)-3-3 S SMg(OH)Mg(OH)2 2=1.4101.410-4-4 molmol.kgkg-1-1 在氨水中在氨水中b b(OH(OH-)/)/b bb b(OH(OH-)=0.003mol)=0.003mol.kgkg-1-1例题：例题：求求2525时时Mg(OH)Mg(OH)2 2在水中在水中的溶解度的溶解度 和在和在0.5mol0.5mol.kgkg-1-1氨水中的溶解度。氨水中的溶解度。=KS/c c2 2(OH(OH-)b b =KS/(0.003mol/(0.003mol.kgkg-1-1/c c)2 2 c c =1.210 =1.210-11-11/0.003/0.0032 2 c c =4.0104.010-9-9 molmol.kgkg-1-1由于同离子效应，溶解度下降近十万倍。由于同离子效应，溶解度下降近十万倍。*为什么为什么S SMg(OH)Mg(OH)2 2=c c(Mg(Mg2+2+)？S SMg(OH)Mg(OH)2 2=c c(Mg(Mg2+2+)(3)(3)沉淀的转化沉淀的转化锅炉用水进一步除钙的反应：锅炉用水进一步除钙的反应：3CaCO3CaCO3 3（S S）+2PO+2PO4 43-3-CaCa3 3(PO(PO4 4)2 2（S S）+3CO+3CO3 32-2-可见，反应向正方向进行趋势很大。可见，反应向正方向进行趋势很大。其平衡常数：其平衡常数：K=3.3510=3.35105 5 (?)(?)在含沉淀的溶液中加入适当的沉淀剂在含沉淀的溶液中加入适当的沉淀剂,使其使其形成形成更难溶更难溶的另一种沉淀的另一种沉淀,称称沉淀的转化沉淀的转化。K K=K KS S(CaCO(CaCO3 3)3 3/K KS SCaCa3 3(PO(PO4 4)2 2(4)(4)分步沉淀和沉淀分离分步沉淀和沉淀分离解：解：AgIAgI和和AgClAgCl沉淀时，各需沉淀时，各需AgAg+:c c1 1(Ag(Ag+)/)/c c=8.5110=8.5110-17-17/0.01/0.01 =8.5110 =8.5110-15-15 c c2 2(Ag(Ag+)/)/c c=1.7710=1.7710-10-10/0.01/0.01 =1.7710 =1.7710-8-8例如例如：在含有：在含有0.01mol0.01mol.kgkg-1-1ClCl-和和0.010.01 mol mol.kgkg-1-1I I-的溶液中的溶液中,逐滴加入逐滴加入AgNOAgNO3 3 溶液，谁先沉淀？溶液，谁先沉淀？由于由于c c1 1(Ag(Ag+)c c2 2(Ag(Ag+)可知可知,AgI(,AgI(淡黄淡黄)先于先于AgClAgCl（白）沉淀。这种（白）沉淀。这种先后沉淀先后沉淀的现象叫的现象叫分分步沉淀步沉淀。又问又问：当：当AgClAgCl开始沉淀时，溶液中开始沉淀时，溶液中 c c(I(I-)=)=？解：解：AgClAgCl开始沉淀时开始沉淀时 c c(Ag(Ag+)/)/c c=1.7710=1.7710-8-8此时此时c c(I(I-)/)/c c=8.5110=8.5110-17-17/1.7710/1.7710-8-8 c c(I(I-)=4.8110)=4.8110-9-9molmol.kgkg-1-1 若先沉淀的离子若先沉淀的离子(如如I I-)在第二种沉淀在第二种沉淀开始生成时开始生成时,其浓度小于其浓度小于1.0101.010-5-5molkgmolkg-1-1则可认为前一种离子已沉淀则可认为前一种离子已沉淀完全完全了了。在此例中在此例中,AgCl,AgCl开始沉淀前开始沉淀前c c(I(I-)已经小已经小于于1.0101.010-5-5molkgmolkg-1-1，表明，表明AgAg+(沉淀剂沉淀剂)将将ClCl-和和I I-完全分离了。这就是沉淀分离法完全分离了。这就是沉淀分离法的理论根据。的理论根据。5.3 配位反应及其应用配位反应及其应用 一、配位化合物的解离反应一、配位化合物的解离反应 可可溶溶性性配配位位化化合合物物在在溶溶液液中中可可以以发发生生解解离离，在在解解离离时时，外外界界和和内内界界间间全全部部解解离离成成内内界界离离子子和和外外界界离离子子，这这与与强强电电解解质质类类似似；而而内内界界配配离离子子中中的的中中心心体体和和配配位位体体间间，则则与与弱弱电电解解质质相相似似，在在溶溶液液中中或或多多或或少少地地解解离离出出中中心心体体和和配配位位体体，并存在解离配位平衡，例如：并存在解离配位平衡，例如：Ag（NH3）2+=Ag+2NH3其解离常数为：其解离常数为：AgAg（NHNH3 3）2 2+在在溶溶液液中中的的解解离离与与多多元元弱弱电电解解质质的的解解离离一一样样，也也是是分分级级进进行行的的。其其有有一一级级解解离与二级离解，总的离解为：离与二级离解，总的离解为：AgAg（NHNH3 3）2 2+=Ag=Ag+2NH+2NH3 3K Kd do o=K=Kd1d1o oKKd2d2o o对对相相同同配配位位体体数数目目的的配配离离子子来来说说，K Kd d越越大大，配配离离子子越越易易解解离离，即即配配离离子子越越不不稳稳定定，所所以以K Kd d也也叫做叫做不稳定常数不稳定常数，可写成，可写成K K不稳不稳。解解离离反反应应的的逆逆反反应应为为配配位位反反应应，配配离离子子在在溶溶液液中的稳定性可以用稳定常类中的稳定性可以用稳定常类K K稳稳表示。例如：表示。例如：AgAg+2NH+2NH3 3=AgAg（NHNH3 3）2 2+显然，显然，K K稳稳和和K K不稳不稳成倒数关系成倒数关系：对对相相同同配配位位体体数数目目的的配配离离子子，K K稳稳越越大大，配配离离子子越越稳稳定定。配配离离子子的的稳稳定定常常数数表表示示配配离离子子在在溶溶液液中中的的相相对对稳稳定定性性，它它与与配配位位化化合合物物的的结结构有一定关系。构有一定关系。利用稳定常数利用稳定常数K K稳稳或不稳定常数或不稳定常数K K不稳不稳可以计算可以计算溶液中配位反应和解离反应达到平衡时的中溶液中配位反应和解离反应达到平衡时的中心离子浓度、配位体浓度及中心离子的配位心离子浓度、配位体浓度及中心离子的配位程度。程度。二、配位平衡的转化二、配位平衡的转化一种配离子在溶液中不仅存在其自身组成的中心体和配位体间的配位解离平衡，而且还可由于其他中心体或配位体的存在而发生配离子间的转化和两种配离子间的平衡。对于两个中心体和配位体数目均相同的配离子，通常可根据配离子的K稳或K不稳来判断反应进行的方向：配离子间的转化将向着生成更难解离的配离子的方向移动，即生成K稳大的或K不稳小的配离子方向移动。对于一方面能生成配离子而使难溶电解质溶解，而另一方面又能生成难溶电解质而使配离子解离的反应系统，其沉淀溶解平衡移动及转化则需视难溶电解质的溶度积及配离子的K稳作具体分析。例如，AgCl溶于氨水的反应：AgCl2NH3=Ag（NH3）2+Cl-其平衡常数K值可推算如下：K=Ks(AgCl)K稳(Ag(NH3)2+=1.77*10-10*1.22*107对于一般的难溶电解质在配合剂中的溶解量都可通过类似AgCl溶于氨水的反应先推算出该反应的平衡常数K=KsK稳，再根据该反应的平衡常数表达式来计算出难溶电解质的溶解量。AgCl2NH3=Ag（NH3）2+Cl-K=CAg（NH3）2+.CCl-/CNH32=K稳.KspAgCl=1.77*10-10*1.22*107例5.825度在40cm30.100mol/l的AgNO3溶液中加入10cm315mol/l的氨水溶液，求Ag+和氨水浓度。C(Ag+)=0.08mol/lC(NH3)=3.0mol/l设平衡时C(Ag+)=xmol/l则：Ag+2NH3=Ag（NH3）2+起始0.083.00平衡x3-0.08*2+2x0.08-xK稳f=0.08/2.842x=1.12*107C（Ag+）=8.9*10-10mol/lC(NH3)=2.84mol/l例5.1025度氯化银在6mol/l的氨水溶液中的溶解度.AgCl2NH3=Ag（NH3）2+Cl-起始600平衡6-2xxxK=Ks(AgCl)K稳(Ag(NH3)2+=1.77*10-10*1.22*107=2.16*10-3X=0.255mol/l三、配位反应的应用实例三、配位反应的应用实例1.利用配离子的特殊颜色来鉴别物质例如，Cu（H2O）42+显浅蓝色。将无色的无水硫酸铜晶体投入“无水酒精”，如果硫酸铜晶体变成浅蓝色，说明酒精中还有水。对可溶性配位化合物进行光谱分析，每种配合物都有自己特征的谱线。2.用于溶解难溶电解质在照相技术中，可用硫代硫酸钠作定影剂洗去溴胶版上末曝光的漠化银，这是因为AgBr能 溶 于 配 合 剂 Na2S2O3溶 液，并 形 成 Ag（S2O3）23-配离子。3.改变和控制离子浓度的大小电镀液中，常加配合剂来控制被镀离子的浓度。例如采用CuSO4溶液作电镀液时，由于Cu2+浓度过大，Cu沉淀过快，将使镀层粗糙、厚薄不匀，且底层金属附着力差。但若采用配合物KCu（CN）2溶液就能有效地控制Cu2+浓度：Cu（CN）2-Cu2+2CN-这样Cu沉淀速率不会过快，又可利用的Cu2+总浓度并没有减少。4.掩蔽有害物质利用配合物的稳定性，在分析测定溶液中某种离子时，常把干扰测定的其他离子用配合剂掩蔽起来。5.4水质与水体保护这里主要介绍目前水资源危机和水污染状况，和能源、食品、人口一样被列为21世纪四大危机，作为常识介绍，树立环境保护的意识。一、水资源概况一、水资源概况地球上的水资源是极其丰富的。海洋、江河、湖泊、沼泽、冰雪等地表水几乎覆盖地球表面的四分之三，还有蕴藏量极大的地下水。地表水和地下水总称天然水，估计其总体积是1.41012m3，但其中97.3是咸水。在这有限的2.7的淡水中，77.2以冰帽、冰川、冰雪的形式存在于极地和高地，22.4为地下水和土壤水，其中2/3的地下水深藏在750m以下。仅有0.35的淡水存在于湖泊、沼泽中，0.04在大气中，0.01在河流中。人类的生活和生产用水，基本上都是淡水。人类的饮用水是淡水，每人每天约需5L水；水约占人体体重的2/3，是人体中含量最多的一种物质。水在其他生物体中也是含量最多的一种物质。生物体以水作为进行新陈代谢的介质，从环境中吸收养分，通过水将养分输送到机体的各个部分，水参与了机体内的生理生化反应，产生能量，维持生命活力；农业上浇灌作物，改良盐碱地等也用淡水。工业上的清洗器件、冷却、加热大多也用淡水，水资源除有上述使用功能外，还能作能源，用作水力发电，因此它又被称为二次能源。全球有60的陆地面积淡水供应不足，近20亿人饮用水短缺。联合国向全世界发出警告：水源不久将成为继石油危机之后的另一个更为严重的全球性危机。近年来，全世界多种渠道的报导都在告诫我们人类将面临水源危机。我国水资源丰富，占世界第五位，但按人均计算，则只有世界人均占有量的1/4。而且我国水资源的分布极为不均，自东南向西北减少。水资源是宝贵的资源。我们要珍视它，合理地使用它。水资源是自然资源，有时也还会给人类的生活和生产造成一定危害，例如水灾。因此我们还必须科学地管理它，重视水利建设，加固堤坝，建造水库等都是有效的措施。二、水体质量二、水体质量水水体体质质量量简简称称水水质质。不不同同的的使使用用目目的的对对水水质质有有不不同同的的要要求求。高高压压或或超超高高压压锅锅炉炉、高高绝绝缘缘材材料料制制造造和和电电子子工工业业部部门门等等，都都要要使使用用纯纯水水或或超超纯纯水水，如如果果水水质质中中杂杂有有钙钙、镁镁、铜铜、铁铁等等离离子子就就会会结结垢垢、腐腐蚀蚀引引起起加加热热管管破破裂裂、爆爆炸炸；或或使使叶叶片片增增加加重重量量而而腐腐蚀蚀断断裂裂，或或使使喷喷嘴嘴堵堵塞塞发发生生事事故故。在在电电子子工工业业器器件件中中，稍稍有有杂质就会严重影响其性能。杂质就会严重影响其性能。一一般般工工业业用用水水只只要要符符合合地地面面水水环环境境质质量量标标准准即即可可，对对农农业业用用水水要要求求更更低低。生生活活饮饮用用水水（自自来来水水厂厂）的的要要求求有有色色度度、浑浑浊浊度度、异异味味、肉肉眼眼可可见见物物等等感感官官性性状状指指标标；PHPH值值，总总硬硬度度（钙钙镁镁含含量量）、铁铁、锰锰、铜铜、锌锌、挥挥发发酚酚类类、阴阴离离子子合合成成洗洗涤涤剂剂等等化化学学指指标标；氟氟化化物物、氮氮化化物物、砷砷、硒硒、汞汞、钢钢、铬铬（六六价价）、铅等毒理学指标；还有细菌等指标。铅等毒理学指标；还有细菌等指标。对对于于地地面面水水的的环环境境质质量量标标准准，在在GB3838GB38388888中中按使用目的和保护目标将其分成五类水域：按使用目的和保护目标将其分成五类水域：类：主要用于源头水、国家自然保护区。类：主要用于源头水、国家自然保护区。类类：主主要要用用于于集集中中式式生生活活用用水水水水源源地地一一级级保保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。类类：主主要要适适用用于于集集中中式式生生活活饮饮用用水水水水源源地地二二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。类类：主主要要适适用用于于一一般般工工业业用用水水区区及及人人体体非非直直接接触的娱乐用水区。接接触的娱乐用水区。V V类类：主主要要适适用用于于农农业业用用水水区区及及一一般般景景观观要要求求水域。水域。三、水体污染三、水体污染天然水体的组成是很复杂的，除水以外，还有那些物质？还有溶解物质，如钙、镁、钠、铁、二氧化碳等溶解气体；胶体、悬浮物，如硅、铝、铁的水合氧化物胶体，粘土、矿物胶体物质或颗粒物质，腐殖质等有机高分子化合物；水生生物组成的水生生态系统，如藻类、多种浮游动物、细菌、微生物等。环境有着很强的自净作用。所谓自净，是污染物质或污染因素进入环境后引起一系列物理、化学和生物变化，使污染物质被清除作用。19世纪以后，大规模的工业生产、高科技研究给人类带来福利的同时，也产生了更严重的污染，超过了自然自净能力，给人类带来了祸害。人类的生活、生产、科学研究产生废物排入水体造成污染。骨痛病主要是由于金属汞（Hg）和银（Cd）污染造成的。砷（As）、铬（Cr）、铜（Cd）、镍（Ni）和铍（Be）的某些化合物是致癌的，因此世界各国都将其列为水体日常监测项目，并严格控制重金属含量。据世界工业组织报道，全世界75左右的疾病与水污染有关，常见的伤寒、霍乱、胃炎、痢疾和传染性肝炎的发生和传播都是直接饮用污染水造成的；水体污染还会腐蚀船舶、水上建筑；农业上，水产养殖、浇灌用水的污染也会对水产、农作物造成不可估量的损失。水体污染物种类很多，情况复杂，归纳起来主要有以下几种：1.重金属及其化合物目前普遍注意的是汞（Hg）、铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）及砷（As）。它们的化合物产生与应月广泛，在局部地区可能出现高浓度污染；重金属元素的化学形态对毒性影响很大。如汞在河水中可以是Hg(OH)2形式，在海水中则为HgCl42-形式，而在生物体中又以有机离子甲基Hg等形式存在。有机汞的毒性比无机汞大得多。钡盐中BaSO4因其溶解度小而无毒性，BaCO3虽难溶于水仅能溶于胃酸（HCl）而与BaC12一样毒。2.有机污染物有毒的有机污染物，主要包括有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等，它们难降解。它们在水中的含量虽不高，但因在水体中残留时间长，有蓄积性，可造成人体中毒、致癌、致畸等生理危害。在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中，原油及其制品进入河、海等水体，因其密度比水小又不溶于水而覆盖在水面上形成薄膜层，既阻碍了大气中氧在水中溶解，又因油膜的生物分解和自身的被氧化而消耗水体中大量的溶解氧，致使水体缺氧，还有油膜会堵塞水生生物的表皮或腮部，使之呼吸困难，导致鱼类死亡，植物枯死。城市生活污水及造纸、印刷等工业废水中含有大量碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机质，本身无毒性，但溶解后需要消耗水中的溶解氧，最终转化为CO2和H2O，故称它们为需氧（或耗氧）有机物。溶解氧多少，可以用来反映水体中有机污染物或生物污染物的多少和水受污染的程度。溶解氧简称DO（dissolvedoxygen），它主要来源于空气或藻类的光合作用。氧在水中的溶解度与氧的分压、水的温度、水中盐分有关。随着温度的升高和氧的分压的降低，水中氧的溶解度也会降低。标准压力下，当水温为0，5，10，20，25，30，40时，氧在清洁水中的溶解度（单位mgL-1）分别为14.6，13.8，11.3，9.2，8.4，7.6，6.5。核电站、电厂、钢铁工业多排出的冷却水，都能造成3540的温水区，使水体中溶解氧降低。若水体中的溶解氧低于5mgL1时，各类浮游生物便不能生存；低于4mgL1时，鱼类就不能生存；低于2mgL-1时，水体就要发臭。溶解氧越低，水体污染越严重。水体污染中有机物污染的程度，还可用化化学学需需氧氧量量，简称COD（chemicaloxygendemand）表示。COD的测定，用强氧化剂，如重铬酸钾等强氧化剂在加热回流条件下对有机物进行氧化，并加入银离子作催化剂，把反应中氧化剂的消耗量换算成氧气量。氧化的范围只包括有机物中的碳素部分，不包括含氮有机物（如蛋白质）中的氮。对长链有机物也只能部分氧化，对许多芳烃和吡啶完全不能氧化。水体CL-1存在严重干扰测定的准确度。测定水体中有机物的污染程度也可用生生化化需需氧氧量量，简称BOD（biochemicalOxygendemand）。BOD是指在好氧条件下，水中有机物由微生物作用进行生物氧化，在一定时间内所消耗溶解氧的量。因为微生物的活动与温度和时间有关，所以必须规定一个温度和时间，一般以20作为测定温度，以5天作为生化氧化的时间，这样的测定结果，称为5日生化需氧量，记为BOD5，除此外还有2日、20日，分别记为BOD2，BOD20等。严格说，彻底氧化大约需100天以上，但20天后一般已经变化不大。在实际工作中为了方便，常用BOD5作为统一控制指标，用BO