水溶液中的化学反应与水体保护.ppt

第5章 水化学与水体保护,教学基本要求,1溶液的通性。2能进行溶液pH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 及平衡移动。3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。4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。,主要内容,（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配离子的解离平衡（二）难溶电解质的多相离子平衡多相离子平衡和溶度积溶度积规则及其应用（三）相平衡和非水溶液中的化学反应（四）水质与水体保护,5.1 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子的解离平衡两类。,酸和碱在水溶液中的解离平衡,1.酸碱理论A 电离理论 由Arrhenius提出,（1）要点：解离出的正离子全部是H+的物质叫酸；离解出的负离子全部是OH-的物质叫碱。,阿仑尼乌斯,酸碱反应的实质是 H+OH-=H2O（2）优缺点：Arrhenius电离理论简单，是第一个电解质溶液理论，对溶液理论的发展具有重要作用；缺点是把酸碱的概念局限于水溶液系统内，难于解释非水系统进行的反应。例如，NH3与 HCl在气相或者在苯中反应也生成NH4Cl，电离理论就不能解释。,（1）要点 反应中任何能给出质子的分子或离子，即质子给予体叫做酸.反应中任何能接受质子的分子或离子，即质子接受体叫做碱.酸碱反应是质子由质子给予体向质子接受体的转移过程.,B 质子理论(J.N.Brnsted等人提出),布朗斯特,水为两性物质,（2）质子理论的特点 该定义不涉及发生质子转移的环境，故而在气相和任何溶剂中均通用.质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都是离子酸或离子碱，如NH4Cl 中的NH4+是离子酸，Cl是离子碱.得失质子的物质组成共轭酸碱对 HB=H+B-酸质子+共轭碱,酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间的质子传递反应。,酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行。C.电子理论（Lewis G.N.）:具有可供利用的孤对电子的物质称为碱；能与孤对电子结合的物质称为酸。,1.稀释定律,一元弱电解质单组分溶质的解离，如：,HAc,H+Ac-,NH3H2O,NH4+OH-,(1)解离常数,表达式：,二 弱酸弱碱的水溶液中的离子平衡及pH值的计算,关于解离常数,值越大，表明弱电解质解离程度越大。,性质：不受离子或分子浓度的影响,受温度的影响。,(2)稀释定律,对AB型弱电解质有如下关系：,=(cB/c)2,即:,y,意义：Ki,Kay,稀释定律的使用条件：,溶质为一元弱电解质；,c/Kiy,500（1-1）；,无同离子效应体系（单组分溶质）。,(3)水也是一元弱电解质，其平衡常数：,=c(H+)/cyc(OH-)/cy,定义：,表示溶液的酸度。也可以用pOH：,pOH=-lgc(OH-)/cy,pH=-lgc(H+)/cy,Kwy,由于中性溶液中c(H+)=10-7mol.Kg-1，即pH=7。所以pH+pOH=14。pH7为酸性。,2.多元弱电解质的解离平衡,(1)分级解离 解离常数亦分级，如：,H2S,H+HS-K1=9.110-8,HS-,H+S2-K2=1.110-12,H2S,2H+S2-Ka=?,根据多重平衡规则：Ka=K1.K2=1.010-19,其表达式：Ka,注意：溶液中并无此平衡:,H2S,2H+S2-,所以 c(H+)2c(S2-),2 讨论:H2S饱和溶液中,c(H2S)=0.1molkg-1;(单纯H2S溶液中)H+主要来自一级解离,可 用稀释定律处理;,S2-主要来自二级解离,b(S2-)/byK2,3.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平衡的影响，实质是解离平衡的移动。,HAc,H+Ac-,NaAc,Na+Ac-,可见：在弱电解质溶液中，加入具有同名离子的强电解质，则弱电解质的解离度降低同离子效应。,同离子效应可进行定量计算。前例即同离子效应问题。,4.缓冲溶液,溶液的pH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,(1)组成：弱酸+弱酸盐 或 弱碱+弱碱盐,HAc+NaAc,HAc+NH4Ac,NaH2PO4+Na2HPO4,NaHCO3+Na2CO3,NH3H2O+NH4Cl,(2)机理：以HAcNaAc缓冲对为例(定性):,HAc,H+Ac-,+,H+,HAc,H+Ac-,+,OH-,H2O,可见,Ac-是抗酸因素，HAc是抗碱因素。,缓冲作用是有限的，当外加强酸、碱过量时,会失去缓冲作用。,(3)定量计算：,弱酸-弱酸盐,弱碱-弱碱盐,例题：向100g浓度为0.1mol.kg-1的HAc和0.1mol.Kg-1NaAc混合溶液中加入1.0g1.0mol.kg-1的HCl,求此溶液的pH值。已知：Kay=1.7610-5。,解：,c（HCl）=0.01mol.kg-1;c(酸)=0.11mol.kg-1;c(盐)=0.09mol.kg-1代入式:pH=-lg(1.7610-5)-lg(0.11/0.09)=4.75-0.087=4.66 答:此溶液pH=4.66。,5、pH的测定测定含有弱酸或弱碱溶液的PH值不能用酸碱中和滴定的方法。因为中和滴定的方法只能测定酸或碱的总浓度，而不能测定解离出来的H”或OH-的浓度。测定pH值最简单方法是使用pH试纸。pH试纸是用滤纸浸渍某种混合指示剂制成的。市售的pH试纸有“广范pH试纸”和“精密pH试纸”两类。广范pH试纸可用来粗略检测溶液pH值；精密pH试纸在pH值变化较小时就有颜色变化，它可用来较精密地检测溶液的pH值。,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，即得出pH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，故应及时观察试纸颜色，如果观察时间过迟，试纸可能因吸收空气中的CO2等而使颜色变化，造成测定误差。,比较精确地测定pH值的方法是使用pH计。目前一般pH计测到的pH值精度可达小数点后二位估计的；精密的pH计测到的PH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。用pH计测定溶液的pH值时，必须首先使用已知pH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、磷酸二氢钾和磷酸氢二钠、硼砂三种标准溶液来定位。,5.2 难溶电解质的多相离子平衡,酸、碱、盐按其溶解度大小可分为易溶和难溶两类。难溶电解在水溶液中以固体沉淀的形式存在。在化学清洗中常使沉淀溶解，在化学沉淀法处理污水时又要把可溶性有害物质以沉淀形式除去。那么，沉淀的溶解和生成有无定量规律可循？在难溶强电解质饱和溶液中存在着多相离子平衡：,溶度积常数和溶解度,2.溶度积,对通式,Question 1,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，只用来表示难溶电解 质的溶解度。不受离子浓度的影响，而溶解度则不同。用 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。,Question 2,298K时铬酸银Ag2CrO4的溶度积常数为2.010-12，求该温度下的溶解度。,Solution,设饱和溶液中 离子的浓度x moldm-3，则代入溶度积常数表达式得：(Ag2CrO4)=c(Ag+)/moldm-32c()/moldm-3=(2x)2x=4x3 x/moldm-3=溶液中 离子的浓度为7.910-5 moldm-3,也是Ag2CrO4以moldm-3为单位的溶解度。,Question 3,AgCl 和 Ag2CrO4的溶度积分别为 1.810-10 和 1.1 10-12，则下面叙述中正确的是：,(A)AgCl与Ag2CrO4的溶解度相等(B)AgCl的溶解度大于Ag2CrO4(C)二者类型不同，不能由 大小直接判断溶解度大小,Solution,1.多相离子平衡和溶度积,AgCl(s),Ag+Cl-,其平衡常数：,KSy(AgCl)=c(Ag+)/cyc(Cl-)/cy,此时，饱和溶液中AgCl的浓度即为其溶解度：,c(AgCl)=S(AgCl)=c(Ag+)=c(Cl-),难溶强电解质的构型不同，KS表达式也不同。,KSy(Ag2S）=c(Ag+)/by2c(S2-)/cyKSyCa3(PO4)2=c(Ca2+)/by3c(PO43-)/cy2,KSy的意义:KSy值与AmBn溶解度大小密切相关；,KSy的性质:KS值与离子浓度无关,受温度影响。,对AB型：KSy=S 2(c)-2 对A2B（AB2）型：KSy=4S 3(c)-3 对A3B型：KSy=27S4(c)-4,(T)=-RTlnKy，其K即KSy。因此可以从热力学计算KSy,注意：水合离子的参考态：fHmy(H+)=0;fGmy(H+)=0;Smy(H+)=0,KS,y,按Gm,y,与S可以相互换算：,解：对于Ag2CrO4，KS=4S 3(c)-3，所以其溶解度为：S(Ag2CrO4)=(1.1210-12/4)1/3 c(Ag2CrO4)=6.5410-5mol.kg-1,例如：25时Ag2CrO4的KS=1.1210-12 求它在水中的溶解度。,解：多相离子平衡 AgCl(s),Ag+Cl-,fGmBy/kJ.mol-1-109.789 77.107-131.228 rGmy=55.67 kJ.mol-1,lnKy=,=-22.458 Ky=1.7610-10,例题:根据热力学原理计算AgCl的溶度积,2.溶度积规则及其应用,(1)溶度积规则,对于AgCl饱和溶液：KSy(AgCl)=ceq(Ag+)/cyceq(Cl-)/cy而,对于非饱和溶液：Q=B(bB/by)B=c(Ag+)/cyc(Cl-)/cy,因此可以根据KSy(溶度积)和Q=B(离子积)的相对大小确定溶液是否处于饱和状态。,B(cB/cy)B=KSy 溶液饱和，无沉淀；B(cB/cy)B KSy 溶液过饱和，有沉淀析出。,据此三条判断沉淀的析出和溶解,称溶度积规则。,例如：CaCO3(s),Ca2+CO32-,HCl,+,HCO3-,即：B（cB/cy)B KSy,又如：Mg(OH)2(s),Mg 2+2OH-,2NH4Cl,+,2NH3.H2O,即：B（cB/cy)B KSy,Cl-+H+,2Cl-+2NH4+,例题:在0.1mol.kg-1FeCl3溶液中加入等体积含 0.2mol.kg-1氨水和 2.0mol.kg-1NH4Cl的混合溶液是否有Fe(OH)3沉淀生成?,解:按题意,c(Fe3+)=0.05mol.kg-1;c(NH4+)=1.0mol.kg-1;c(NH3.H2O)=0.1mol.kg-1,NH3.H2O,NH4+OH-,平衡浓度/mol.kg-1 0.1-x 1.0+x x,=(1.0+x)x/(0.1-x)=1.710-5,B(cB/cy)B=2.510-19 KSyFe(OH)3=2.6410-39 B(cB/cy)B KSyFe(OH)3 答:有Fe(OH)3沉淀生成。,近似处理,有:1.0 x/0.1=1.710-5 x=1.710-6B(cB/cy)B=5.010-2(1.710-6)3=2.510-19,(2)同离子效应,同离子效应：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，难溶电解质溶解度下降。,CaCO3(s),Ca2+CO32-,Na2CO3,2Na+CO32-,此即：B（bB/b）B KSy同离子效应可以进行定量计算。,解:在水中 KSyMg(OH)2=b(Mg2+).b(OH-)2.(by)-3 1.210-11=4S 3(by)-3 SMg(OH)2=1.410-4 mol.kg-1 在氨水中b(OH-)/by,b(OH-)=0.003mol.kg-1,例题：求25时Mg(OH)2在水中的溶解度 和在0.5mol.kg-1氨水中的溶解度。,=KSy/c2(OH-)by=KSy/(0.003mol.kg-1/cy)2cy=1.210-11/0.0032cy=4.010-9 mol.kg-1,由于同离子效应，溶解度下降近十万倍。*为什么SMg(OH)2=c(Mg2+)？,SMg(OH)2=c(Mg2+),(3)沉淀的转化,锅炉用水进一步除钙的反应：3CaCO3（S）+2PO43-,Ca3(PO4)2（S）+3CO32-,可见，反应向正方向进行趋势很大。,其平衡常数：Ky=3.35105(?),在含沉淀的溶液中加入适当的沉淀剂,使其形成更难溶的另一种沉淀,称沉淀的转化。,Ky=KyS(CaCO3)3/KySCa3(PO4)2,(4)分步沉淀和沉淀分离,解：AgI和AgCl沉淀时，各需Ag+:c1(Ag+)/cy=8.5110-17/0.01=8.5110-15 c2(Ag+)/cy=1.7710-10/0.01=1.7710-8,例如：在含有0.01mol.kg-1Cl-和0.01 mol.kg-1I-的溶液中,逐滴加入AgNO3 溶液，谁先沉淀？,由于c1(Ag+)c2(Ag+)可知,AgI(淡黄)先于AgCl（白）沉淀。这种先后沉淀的现象叫分步沉淀。,又问：当AgCl开始沉淀时，溶液中 c(I-)=？解：AgCl开始沉淀时 c(Ag+)/cy=1.7710-8此时c(I-)/cy=8.5110-17/1.7710-8 c(I-)=4.8110-9mol.kg-1,若先沉淀的离子(如I-)在第二种沉淀开始生成时,其浓度小于1.010-5molkg-1则可认为前一种离子已沉淀完全了。,在此例中,AgCl开始沉淀前c(I-)已经小于1.010-5molkg-1，表明Ag+(沉淀剂)将Cl-和I-完全分离了。这就是沉淀分离法的理论根据。,5.3 配位反应及其应用 一、配位化合物的解离反应 可溶性配位化合物在溶液中可以发生解离，在解离时，外界和内界间全部解离成内界离子和外界离子，这与强电解质类似；而内界配离子中的中心体和配位体间，则与弱电解质相似，在溶液中或多或少地解离出中心体和配位体，并存在解离配位平衡，例如：Ag（NH3）2+=Ag+2NH3其解离常数为：,Ag（NH3）2+在溶液中的解离与多元弱电解质的解离一样，也是分级进行的。其有一级解离与二级离解，总的离解为：Ag（NH3）2+=Ag+2NH3Kdo=Kd1oKd2o对相同配位体数目的配离子来说，Kd越大，配离子越易解离，即配离子越不稳定，所以Kd也叫做不稳定常数，可写成K不稳。解离反应的逆反应为配位反应，配离子在溶液中的稳定性可以用稳定常类K稳表示。例如：Ag+2NH3=Ag（NH3）2+显然，K稳和K不稳成倒数关系：,对相同配位体数目的配离子，K稳越大，配离子越稳定。配离子的稳定常数表示配离子在溶液中的相对稳定性，它与配位化合物的结构有一定关系。利用稳定常数K稳或不稳定常数K不稳可以计算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程度。,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+.C Cl-/CNH32=K稳.KspAgCl=1.77*10-10*1.22*107,例 5.8 25度在40cm3 0.100mol/l的AgNO3溶液中加入10 cm3 15mol/l的氨水溶液，求Ag+和氨水浓度。,C(Ag+)=0.08mol/l C(NH3)=3.0mol/l设平衡时C(Ag+)=x mol/l 则：Ag+2NH3=Ag（NH3）2+起始 0.08 3.0 0平衡 x 3-0.08*2+2x 0.08-xK稳f=0.08/2.842 x=1.12*107 C（Ag+）=8.9*10-10 mol/lC(NH3)=2.84 mol/l,例5.10 25度氯化银在6mol/l的氨水溶液中的溶解度.,AgCl2NH3=Ag（NH3）2+Cl-起始 6 0 0平衡 6-2x x xK=Ks(AgCl)K稳(Ag(NH3)2+=1.77*10-10*1.22*107=2.16*10-3X=0.255 mol/l,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、水体质量水体质量简称水质。不同的使用目的对水质有不同的要求。高压或超高压锅炉、高绝缘材料制造和电子工业部门等，都要使用纯水或超纯水，如果水质中杂有钙、镁、铜、铁等离子就会结垢、腐蚀引起加热管破裂、爆炸；或使叶片增加重量而腐蚀断裂，或使喷嘴堵塞发生事故。在电子工业器件中，稍有杂质就会严重影响其性能。一般工业用水只要符合地面水环境质量标准即可，对农业用水要求更低。生活饮用水（自来水厂）的要求有色度、浑浊度、异味、肉眼可见物等感官性状指标；PH值，总硬度（钙镁含量）、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂等化学指标；氟化物、氮化物、砷、硒、汞、钢、铬（六价）、铅等毒理学指标；还有细菌等指标。,对于地面水的环境质量标准，在GB383888中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：主要用于集中式生活用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。V类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。,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（dissolved oxygen），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，还可用化学需氧量，简称COD（chemicaloxygen demand）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化需氧量，简称BOD（biochemical Oxygen demand）。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BOD20作为最终生化需氧量。对于生活污水和许多工业废水而言，BOD5约为总BOD20的70 85。,总的说来，生物氧化不如化学氧化彻底。例如葡萄糖和木质素等理论上都可化学氧化完全，故排污标准中COD值常比BOD值高。但BOD却是唯一能反映水体中可生化有机物含量的指标。BOD5超过10 mgL-1的水体就有城市恶臭的可能。在同一水体中，BOD和COD之间也有一定相关性：一般认为 BOD5与 COD的比值大于0.2，同时BOD5大于100 mgL-1的废水属于可生化废水；若比值小于0.2，同时BOD5小于100mgL-1的废水属不可生化废水。COD和BOD都是表示水体中有机污染物的重要指标，虽不能代表有机污染物的具体品质，但却能相当清楚地代表水体受有机污染物污染的程度，是水质管理中两个极重要的参数。,氧对水体的自净作用是巨大的，“流水不腐”，不断补充着氧气便是“活水”，静止的水易成“死水”，易失去自净能力，就是“污水”。除COD，BOD外，衡量水体污染程度的还有总需氧量和总有机碳，它们分别简称 TOD（total oxygen demand）和 TOC（total organic carbon）。前者是水体中有机物完全氧化所需要的氧量，后者是水体中有机碳元素总的含量。两者的测定方法却都是在特殊的燃烧器中，以铂为催化剂，在900的高温下，使一定量的水样气化，其中有机物燃烧，然后测定气体载体中氧的减少量作为有机物完全氧化所需的氧量，即TOD；测定其中CO2的增加量，即TOC。,四、水体污染的控制与治理和大气污染、固体废弃物污染、噪声污染的防治一样，水体污染的防治应予重视。首先要考虑的是如何控制污染源。采用先进工艺，合理排放。在城市中，建造污水废水处理厂、废水处理中心。比如含酸性很高废水与碱性很高的废水，就能达到中和。即使排出的有协同作用，如 Cr3+与 NaClO，集中处理时有浓度大的优势，要比分散排放稀释后容易处理得多。,处理方法归纳起来有四类：第一类为物理法，例如通过使用表面活性剂和鼓气等使污染物上浮，通过离心、加热、盐析等使污染物沉淀，通过蒸发、结晶使污染浓缩。第二类为化学法，酸碱中和反应，沉淀溶解反应，配位反应，氧化还原反应，还有通过使用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酸胺等化学试剂将污染物混凝除去。第三类为物理化学法，例如，通过活性炭、硅胶、白土等对污染物进行吸附，通过树脂、分子筛等对污染物进行离子交换。第四类为生物化学法，例如，利用活性污泥中的各类细菌来消化分解含碳、含硫、含氮的多种污染物，利用生物膜来净化污水。为了生存和发展环境保护刻不容缓！,水处理系统工艺流程,进水,纯水,浓水,砂滤器,活性炭,纯水罐,终端过滤,RO 1,RO 2,本章小结电离理论、质子理论和电子理论对酸碱的定义，共轭酸碱对、质子受体、质子给体等概念，电子给体是碱，电子受体是酸；酸碱解离平衡常数和溶液pH值的有关计算，酸碱强弱的比较；平衡移动规律和同离子效应，缓冲溶液pH值计算，配制缓冲溶液的原则以及缓冲溶液的应用；pH值的测定方法；,难溶电解质、溶度积的概念，从热力学数据和平衡时溶液中离子浓度计算溶度积；难溶电解质的类型（AB或A2B，AB2），用溶度积来计算难溶电解质的溶解度大小的方法；溶度积规则的含义及相关计算，溶度积规则在锅炉清洗、沉淀法处理废水等方面的应用；可溶性配位化合物在内界与外界间、中心体与配位体间解离的不同情况，配位化合物的分级解离，K不稳，K稳的意义及相互关系；重点内容：酸碱、难溶电解质、配合物解离平衡及相关计算。,