水环境化学环境化学幻灯片.ppt

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1、水环境化学环境化学第1页，共14页，编辑于2022年，星期日三，溶解和沉淀 溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径。溶解度 迁移能力溶解度 迁移能力 在固液相平衡体系中，一般用浓度积来表征溶解度第2页，共14页，编辑于2022年，星期日 影响污染物的溶解或沉淀方向两个至关重要的因素是：平衡关系和反应速率。但由其计算的理论数值和实际数值相差远甚。原因是：A非均相平衡进行缓慢，动态环境不易达到平衡。B预测的稳定固相不定就是最终所形成的相。如，硅在生物作用下沉淀为蛋白石，可进一步变为更稳定的石英，但其反应进行十分缓慢且需高温。C过饱和现象。D溶解的离子可能在溶液中发生多步应。E不同文献间平衡常数

2、的差异。第3页，共14页，编辑于2022年，星期日(1)(1)氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物若仅以最简单的强电解质关系式表示：若仅以最简单的强电解质关系式表示：Me(OH)Me(OH)n(s)Men+nOH-溶度积：Ksp=Men+OH-n Men+=Ksp/OH-n =Ksp H+n/Kwn -lgMen+=-lgKsp-lgH+n+nlgKwn pc=pKsp npkw-npH金属离子浓度第4页，共14页，编辑于2022年，星期日 pc=pKsp npkw+npH=pKsp 14n+npH 金属氢氧化物溶度积（表）金属氢氧化物溶度积（表）Y=kx+blgC=-npH+14n-pKsp第5

3、页，共14页，编辑于2022年，星期日第6页，共14页，编辑于2022年，星期日但上图的表片关系，并不能充分反映氧化物或氢氧化物的溶解度，还必须考虑这些固体与羟基金属离子配合物的平衡关系。因此其溶解度应表现为：例如：25 时，PbO在溶液中可能存在形态：Pb2+，PbOH+，Pb(OH)02，pb(OH)-3第7页，共14页，编辑于2022年，星期日平衡关系：PbO(s)+2H+Pb2+H2O lgKs0=12.7 PbO(s)+H+PbOH+lgKs1=5.0 PbO(s)+H2O Pb(OH)02 lgKs2=-4.4 PbO(s)+2H2O Pb(OH)-3 lgKs3=-15.4Pb2

4、+=K0H+2 lg Pb2+=lgK0-2pHPbOH+=K1 H+lg PbOH+=lgK1-pHPb(OH)02=K2 lg Pb(OH)02=lgK2Pb(OH)-3=K3/H+lg Pb(OH)-3=lgK3+2pH第8页，共14页，编辑于2022年，星期日PbO 溶解度表溶解度表第9页，共14页，编辑于2022年，星期日从上图可以看出，固体的氧化物和氢氧化物具有两面的特征。它们和质子或羟基离子都发生反应，存在有一个pH，在此pH下溶解度为最小值，在碱性或酸性更强的pH区域内，溶解度都变得更大。PbT=K0H+2+K1 H+K2+K3/H+lgPbT=lg K0H+2+K1 H+K2

5、+K3/H+第10页，共14页，编辑于2022年，星期日2 硫化物金属硫化物的溶度积比氢氧化物更小，在中性条件下，重金属硫化物实际上是不溶的，在盐酸中Fe,Mn和Cr的硫化物是可溶的，而Ni和Co硫化物难溶。Cu,Hg 和Pb硫化物只在硝酸中才能溶解。第11页，共14页，编辑于2022年，星期日 由下表可以看出，只要水环境中存在S2-，几乎所有重金属均可从水体中除去。第12页，共14页，编辑于2022年，星期日 当水中在硫化氢所体存在时，溶于水中所体呈二元酸状态，其分级电离为：H2S H+HS-K1=8.910-8HS-H+S2-K2=1.310-13则H2S 2H+S2-K1，2=H+2S2

6、-/H2S=K1K2=1.1610-22在饱和水溶液中,浓度总是保持在0.1 mol/L，分子溶、度可认为饱和溶液中 H2S 浓度也是0.1mol/L。所以：H+2S2-=K1，2 H2S=1.1610-23=Ksp 第13页，共14页，编辑于2022年，星期日 因此在任何H2S饱和的溶液中，如果把这Ksp=1.1610-23 看作一个常数。且H2S在纯水溶液中二级解离常甚微，故可近似认为H+=HS-。即：S2-=Ksp/H+2=1.310-15在任一pH的水中：S2-=Ksp/H+2 lgS2-=lgKsp+2pH由于S2-已知，则根据平衡关系式：Ksp=Me2+S2-可求出：Me2+=Ksp H+2/KsplgMe2+=lgKsp-2pH-lgKsp第14页，共14页，编辑于2022年，星期日