【環(huán)境化學】第32章-水環(huán)境化學-水中無機污染物的溶解和沉淀課件

1第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間的遷移★2.2水中顆粒物的聚集★2.3溶解和沉淀★★2.4氧化和還原★★2.5配合作用★★水環(huán)境化學第三章水環(huán)境化學1第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間的遷22.3溶解和沉淀溶解/沉淀對遷移過程的影響溶解/沉淀影響金屬化合物溶解度，溶解度決定隨水遷移能力溶解度大，遷移能力大；溶解度小，遷移能力小溶解/沉淀理論

溶解/沉淀受反應(yīng)平衡和反應(yīng)速率控制(化學熱力學和動力學控制)固－液平衡體系中，用溶度積來表征溶解度天然水體：礦物質(zhì)的溶解/沉淀作用遵守溶度積原則第三章/第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化22.3溶解和沉淀溶解/沉淀對遷移過程的影響第三章/第二節(jié)32.3.1溶解度和溶度積溶解度定義：在一定溫度下，達到溶解平衡時，一定量的溶劑中所溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量表示方法：某溫度下，飽和溶液中每100g水中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量。溶解度對遷移能力的影響金屬化合物在水中的遷移能力可以用溶解度來衡量溶解度大，遷移能力大；溶解度小，遷移能力小第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀32.3.1溶解度和溶度積溶解度第三章/第二節(jié)/2.3溶42.3.1溶解度和溶度積溶解性：根據(jù)溶解度分為可溶、微溶和難溶（以1g和0.1g為界）水體中常見無機化合物的溶解性氫氧化物氨、堿金屬、Ba(OH)2可溶；Ca(OH)2、Sr(OH)2微溶；其余難溶（注：Ca、Sr、Ba是堿土金屬）硫化物(NH4)2S、堿金屬、堿土金屬可溶；其余難溶碳酸鹽(NH4)2CO3

、堿金屬（Li除外）可溶；其余難溶第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀42.3.1溶解度和溶度積溶解性：根據(jù)溶解度分為可溶、微溶5溶度積溶解和沉淀過程：難溶電解質(zhì)放入水中，發(fā)生溶解和沉淀兩個過程。這兩個過程的重要性受平衡關(guān)系和反應(yīng)速率控制(化學熱力學和動力學控制)溶解-沉淀平衡：AnBm(s)?nAm+(aq)+mBn-(aq)

平衡常數(shù)Ksp=[Am+]n[Bn-]

mKsp是溶解－沉淀平衡的標準平衡常數(shù)，叫溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。2.3.1溶解度和溶度積第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀5溶度積2.3.1溶解度和溶度積第三章/第二節(jié)/2.3溶6溶度積例如：

達到平衡時，溶度積（平衡常數(shù)）Ksp=[Ba2+][SO42-]在天然水體中礦物質(zhì)的溶解和沉淀作用遵守溶度積原則溶度積與溶解度：固－液平衡體系中，一般用溶度積來表征溶解度2.3.1溶解度和溶度積BaSO4(s)

?

Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解沉淀第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀6溶度積2.3.1溶解度和溶度積BaSO4(s)?72.3.2氫氧化物和氧化物氫氧化物溶解/沉淀平衡Me(OH)n(s)?Men++nOH-Ksp=[Men+]×[OH-]n[Men+]=Ksp/[OH-]nH2O?H++OH-

Kw=[H+]×[OH-][OH-]=Kw/[H+]代入上式得

[Men+]=Ksp×[H+]n/Kwnlg[Men+]=lgKsp+nlg[H+]-nlgKwlg[Men+]=lgKsp-npH-nlgKw

式中：n為金屬離子所帶電荷數(shù)（即直線斜率）；[Men+]為金屬離子平衡濃度（即飽和濃度）第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀72.3.2氫氧化物和氧化物氫氧化物溶解/沉淀平衡第三章/82.3.2氫氧化物和氧化物lg[Men+]=lgKsp-npH-nlgKw

氫氧化物的飽和濃度與pH關(guān)系同價金屬離子的各線均有相同的斜率右邊斜線金屬離子飽和濃度高于左邊斜線；溶解度亦大于左邊斜線第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀82.3.2氫氧化物和氧化物lg[Men+]=9氫氧化物溶液的金屬離子總濃度關(guān)系式lg[Men+]=lgKsp-npH-nlgKw

并不能完全反映氫氧化物的溶解度（或者總濃度）固體能與羥基形成金屬離子配合物[Me(OH)zn-z](z=1,..,m)金屬離子總濃度：mZ=1MeT＝[Men+]+∑

[Me(OH)zn-z]第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.2氫氧化物和氧化物9氫氧化物溶液的金屬離子總濃度mZ=1MeT＝[Men+]102.3.2氫氧化物和氧化物金屬氧化物溶解/沉淀平衡例如：PbO

PbO(s)＋2H+

?Pb2+＋H2Olg*Ks0=12.7[Pb2+]＝*Ks0×[H+]2PbO(s)＋H+

?Pb(OH)+lg*Ks1=5.0[Pb(OH)+]=*Ks1×[H+]PbO(s)＋H2O?Pb(OH)2lg*Ks2=-4.4[Pb(OH)2]=*Ks2PbO(s)＋2H2O?Pb(OH)3-+H+lg*Ks3=-15.4[Pb(OH)3]=*Ks3×[H+]-1氧化物和氫氧化物第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀PbO的溶解度

[Pb(Ⅱ)T]=*Ks0[H+]2+*Ks1[H+]+*Ks2+*Ks3[H+]-1102.3.2氫氧化物和氧化物金屬氧化物溶解/沉淀平衡氧11PbO的飽和濃度與pH的關(guān)系兩性特征：與質(zhì)子(酸)和羥基(堿)都發(fā)生反應(yīng)存在一個pH值，在此pH值下溶解度為最小值；在更大或更小的pH值區(qū)域，溶解度變得更大。第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.2氫氧化物和氧化物11PbO的飽和濃度與pH的關(guān)系兩性特征：與質(zhì)子(酸)和羥基122.3.3硫化物一、硫化物的溶解性中性水溶液：溶度積很小，認為基本不溶解；酸性水溶液：鹽酸：Fe、Mn和Cd的硫化物溶解硝酸：Cu、Hg和Pb的硫化物溶解（只溶解于硝酸）Ni和Co的硫化物不溶解與金屬氫氧化物比較：金屬硫化物更難溶重金屬硫化物的溶度積（見下頁）第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀122.3.3硫化物一、硫化物的溶解性第三章/第二節(jié)/2.13分子式KsppKsp

分子式KsppKspAg2S6.3×10-5049.20

HgS4.0×10-5352.40CdS7.9×10-2726.10

MnS2.5×10-1312.60CoS4.0×10-2120.40

NiS3.2×10-1918.50Cu2S2.5×10-4847.60

PbS8×10-2827.90CuS6.3×10-3635.20

SnS1×10-2525.00FeS3.3×10-1817.50

ZnS1.6×10-2423.80Hg2S1.0×10-4545.00

Al2S32×10-76.70重金屬硫化物的溶度積第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.3硫化物13分子式KsppKsp

分子式KsppKspAg2S6.3142.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為例）1.金屬硫化物的沉淀－溶解平衡MeS(s)

?Me2++S2-[Me2+]=Ksp/[S2-]2.H2S的電離平衡H2S?H++HS-

K1=8.9×10-8HS-?H++S2-

K2=1.3×10-15[S2-]=K1·K2·[H2S]/[H+]2=1.16×10-22[H2S]/[H+]2在H2S飽和情況下，濃度保持在0.1mol/L，H2S分子濃度[H2S]也為0.1mol/L[S2-]=1.16×10-23/[H+]2第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀142.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為152.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為例）3.金屬離子的飽和濃度[Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp·[H+]2/(1.16×10-23)第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀152.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為162.3.3硫化物例如：1）pH=7時，F(xiàn)eS的溶解度[Fe2+]=Ksp·[H+]2/(1.16×10-23)=3.3×10-18×(10-7)2/(1.16×10-23)=2.845×10-9mol/L2）水中只溶解H2S至飽和（溶液pH由H2S決定），F(xiàn)eS的溶解度H2S二級電離甚微，可以忽略。當只考慮H2S一級電離時，[H+]=[HS-][H+]=[HS-]=(K1[H2S])1/2=(8.9×10-8×0.1)1/2=(8.9×10-9)1/2[Fe2+]=Ksp·[H+]2/(1.16×10-23)=3.3×10-18×(8.9×10-9)/(1.16×10-23)=2.532×10-3mol/L第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀162.3.3硫化物例如：第三章/第二節(jié)/2.3溶解和172.3.4碳酸鹽一、碳酸鹽的沉淀－溶解平衡（以二價金屬為例）MeCO3?Me2++CO32-[Me2+]=Ksp/[CO32-]=Ksp/(CTα2)H2CO3*

?HCO3-+H+

K1=[HCO3-][H+]/[H2CO3*]HCO3-?CO32-+H+

K2=[CO32-][H+]/[HCO3-]α2=[CO32-]/cT={1+[H+]/K2+[H+]2/(K1K2)}-1[Me2+]=(Ksp/CT){1+[H+]/K2+[H+]2/(K1K2)}第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀172.3.4碳酸鹽一、碳酸鹽的沉淀－溶解平衡（以二價金182.3.4碳酸鹽二、碳酸鹽在碳酸（鹽）封閉體系的溶解度（二價金屬）pH＞pK2CT

≈[CO32-];

[CO32-]

≈CT;[Me2+]

≈(Ksp/CT)；lg[CO32-]-pH和lg[Me2+]-pH斜率為0pK1＜pH＜pK2CT

≈[HCO3-];[CO32-]

≈

K2CT/[H+];[Me2+]

≈(Ksp[H+])/(K2CT)；lg[CO32-]-pH斜率為+1、lg[Me2+]-pH斜率為-1pH＜pK1CT

≈[H2CO3*];

[CO32-]

≈

K1K2CT/[H+]2;[Me2+]

≈(Ksp[H+]2)/(K1K2CT);lg[CO32-]-pH斜率為+2、lg[Me2+]-pH斜率為-2；

第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀182.3.4碳酸鹽二、碳酸鹽在碳酸（鹽）封閉體系的溶解19Lg[Me2+]~pH值曲線

（CT=3mmol/L）pH＞pK2，lg[CO32-]和lg[Ca2+]斜率為0，[Ca2+]=Ksp/[CO32-]pK1＜pH＜pK2lg[CO32-]斜率為+1、lg[Ca2+]斜率為-1；pH＜pK1，lg[CO32-]斜率為+2、lg[Ca2+]斜率為-2；248610681012pK1pK2CO32-Ca2+Fe2+Zn2+Lg[Me2+]第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.4碳酸鹽二、碳酸鹽在碳酸（鹽）封閉體系的溶解度（二價金屬）pH19Lg[Me2+]~pH值曲線

（CT=3mmol/L）202.3.4碳酸鹽三、碳酸鹽在純水封閉體系的溶解度（二價金屬）[Me2+]=CTpH＞pK2（10.33）CT

≈[CO32-];

[CO32-]

≈CT;[Me2+]

≈(Ksp/CT)≈

Ksp1/2；lg[CO32-]-pH和lg[Me2+]-pH斜率為0pK1＜pH＜pK2（6.35~10.33）CT

≈[HCO3-];[CO32-]

≈

K2CT/[H+];[Me2+]

≈(Ksp[H+])/(K2CT)≈(Ksp[H+]/K2)1/2；lg[CO32-]-pH斜率為+1、lg[Me2+]-pH斜率為-1/2pH＜pK1（6.35）CT

≈[H2CO3*];

[CO32-]

≈

K1K2CT/[H+]2;[Me2+]

≈(Ksp[H+]2)/(K1K2CT)≈(Ksp/K1K2)1/2[H+];lg[CO32-]-pH斜率為+2、lg[Me2+]-pH斜率為-1；

第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀202.3.4碳酸鹽三、碳酸鹽在純水封閉體系的溶解度（二21純水封閉體系中金屬碳酸鹽的溶解度第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀21純水封閉體系中金屬碳酸鹽的溶解度第三章/第二節(jié)/2.3222.3.4碳酸鹽四、碳酸鹽在開放體系的溶解度（二價金屬）[H2CO3*]=KHpCO2[CO32-]=K1K2KHpCO2/[H+]2pH＞pK2（10.33）pK1＜pH＜pK2（6.35~10.33）[Me2+]

≈

Ksp[H+]2/K1K2KHpCO2pH＜pK1（6.35）lg[CO32-]-pH斜率為+2、lg[Me2+]-pH斜率為-2；

第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀222.3.4碳酸鹽四、碳酸鹽在開放體系的溶解度（二價金23開放體系中的碳酸鹽溶解度隨pH變化-2-3-5-4-626101248-10-7-8H2CO3HCO3-CO32-Cd2+Fe2+Zn2+Ca2+第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀pHlgc23開放體系中的碳酸鹽溶解度隨pH變化-2-3-5-4-6224第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間的遷移★2.2水中顆粒物的聚集★2.3溶解和沉淀★★2.4氧化和還原★★2.5配合作用★★第三章

水環(huán)境化學24第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間252.4氧化還原反應(yīng)2.4.1水體氧化還原性質(zhì)的意義水體氧化還原性質(zhì)影響元素的存在形態(tài)厭氧性湖泊下層：元素多以還原態(tài)存在C：CH4(-4價)、N：NH4+(-3價)、S：H2S(-2價)、Fe：Fe2+(+2價)表層水：元素多以氧化態(tài)存在C：CO2(+4)、N：NO3-(+5價)、S：SO42-(+6價)、Fe：Fe(OH)3(+3價)、第三章/第二節(jié)

水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化252.4氧化還原反應(yīng)2.4.1水體氧化還原性質(zhì)的意義262.4.2氧化還原反應(yīng)（RedoxReaction）一、狹義概念物質(zhì)與氧發(fā)生的反應(yīng)是氧化，能氧化其它物質(zhì)而自身被還原的物質(zhì)稱為氧化劑。2Cu+O2

?

2CuO含氧物質(zhì)被奪去氧的反應(yīng)是還原，能還原其它物質(zhì)而自身被氧化的物質(zhì)稱還原劑。CuO+H2?Cu+H2O氧化還原第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原262.4.2氧化還原反應(yīng)（RedoxReaction272.4.2氧化還原反應(yīng)－RedoxReaction二、廣義概念氧化：失去電子的作用就是氧化；還原：得到電子的作用就是還原；氧化劑：得到電子的物質(zhì)就是氧化劑；還原劑：失去電子的物質(zhì)就是還原劑；氧化還原反應(yīng)：實際就是電子的傳遞，電子得失的數(shù)目相等。第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原272.4.2氧化還原反應(yīng)－RedoxReaction28三、氧化還原反應(yīng)與酸堿反應(yīng)的相似性和聯(lián)系相似性：在酸堿反應(yīng)中，用氫離子活度表示水體酸堿性，氫離子活度高則酸性強，氫離子活度低則堿性強；在氧化還原反應(yīng)中，用電子活度表示水體的氧化還原性，電子活度高則還原性強，電子活度低則氧化性強聯(lián)系：在反應(yīng)中，電子遷移伴隨氫離子（質(zhì)子）遷移Fe(H2O)62+

-e＝Fe(OH)3+3H2O+3H+本章介紹的體系都假定它們是熱力學平衡的，實際水體中的許多氧化－還原反應(yīng)過程緩慢，很少達到平衡狀態(tài)。許多重要的氧化－還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原2.4.2氧化還原反應(yīng)（RedoxReaction）28三、氧化還原反應(yīng)與酸堿反應(yīng)的相似性和聯(lián)系第三章/第二節(jié)/292.4.3電子活度的概念酸堿反應(yīng)體系pH＝-lg(aH+)aH+為氫離子在水中的活度，它用來衡量溶液接受或遷移質(zhì)子的相對趨勢氧化還原反應(yīng)體系pE＝-lg(ae)ae為水溶液中電子的活度，它用來衡量物質(zhì)接受或遷出電子的能力第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原292.4.3電子活度的概念酸堿反應(yīng)體系第三章/第二節(jié)/30電子活度概念的說明說明1：pE是平衡狀態(tài)下假想的電子活度，它衡量溶液接受或提供電子的相對趨勢pE越小，電子活度越高，體系提供電子傾向越強，還原性越強★pE越大，電子活度越低，體系接受電子趨向越強，氧化性越強★說明2：pE的熱力學定義－Stumm和Morgen2H+(aq)+2e?H2(g)當H+(aq)在一個單位活度與1atmH2平衡的介質(zhì)中，電子活度ae為1.00，pE＝0第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原30電子活度概念的說明說明1：pE是平衡狀態(tài)下假想的電子活度312.4.4氧化還原電位Eh和pE物理化學：可逆電池反應(yīng)的能斯特方程(NernstEquation)Ox+ne?RedR－氣體常數(shù)8.314F－法拉第常數(shù)96500C/mol,n－電子的計量系數(shù)當反應(yīng)達到平衡時K－標準平衡常數(shù)氧化還原h(huán)h第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原312.4.4氧化還原電位Eh和pE物理化學：可逆電池反322.4.4氧化還原電位Eh和pE的關(guān)系環(huán)境化學：Ox+ne?Red設(shè)：則第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原322.4.4氧化還原電位Eh和pE的關(guān)系環(huán)境化學：第三332.4.4氧化還原電位Eh和pE的關(guān)系pE與Eh的比較：則：第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原332.4.4氧化還原電位Eh和pE的關(guān)系pE與Eh的比342.4.5天然水體的pE～pH圖★pE-pH圖的意義：天然水體中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，往往有H+或OH-參與，因此，pE不僅與氧化態(tài)和還原態(tài)濃度有關(guān)，還與pH有關(guān)，這種關(guān)系用pE-pH圖表示。pE-pH圖顯示了水中各形態(tài)的穩(wěn)定范圍和邊界。繪制天然水pE～pH圖（以Fe為例）水的氧化限度水的還原限度Fe的pE-pH圖邊界方程（9個）第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原342.4.5天然水體的pE～pH圖★pE-pH圖的意35O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+H2O是穩(wěn)定區(qū)水的氧化限度水的還原限度九個邊界方程繪制pE～pH圖的邊界條件（以Fe為例）第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原35O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+36一、水的氧化和還原限度水的穩(wěn)定區(qū)域：水的氧化還原反應(yīng)限定pE～pH中水穩(wěn)定的邊界區(qū)域水的氧化限度：1/4O2＋H+＋e?1/2H2OlgK=20.75邊界條件：氧氣分壓是1.0130×105PapE=lgK＋lg{pO21/4[H+]}=20.75–pH水的還原限度：H+＋e

?1/2H2lgK

=0.00邊界條件：氫氣分壓是1.0130×105PapE=lgK＋lg[H+]=-pH氧化還原第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原36一、水的氧化和還原限度水的穩(wěn)定區(qū)域：水的氧化還原反應(yīng)限定37O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+H2O是穩(wěn)定區(qū)水的氧化限度以上的區(qū)域為O2穩(wěn)定區(qū)，在這兩個限度之內(nèi)的區(qū)域為H2O穩(wěn)定區(qū)，也是水質(zhì)各化合態(tài)分布的區(qū)域。還原限度以下的區(qū)域為H2穩(wěn)定區(qū)，第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原37O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+38二、水溶液中Fe的pE-pH圖的繪制假定：溶液中溶解性鐵的最大濃度為1.0×10-7mol·L-1，沒有考慮Fe(OH)2+及FeCO3等形態(tài)的生成。假定：溶液中含鐵物種為Fe3+、Fe(OH)2+、Fe(OH)3、Fe2+、Fe(OH)+、Fe(OH)2水溶液中Fe的pE—pH圖必須落在水的氧化還原限度內(nèi)。根據(jù)各組分間的平衡方程把pE一pH的邊界逐一推導(dǎo)。

第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原38二、水溶液中Fe的pE-pH圖的繪制第三章/第二節(jié)/239O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+⑥Fe3+和Fe(OH)2+的邊界邊界條件為[Fe(OH)2+]=[Fe3+],得：

pH=2.4Fe3+

＋H2O←—→Fe(OH)2++H+lgK=-2.4可得這兩種形態(tài)的邊界：

K=[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]是一條平行于pE軸的直線，表明pE與pH無關(guān)。當pH>2.4為[Fe(OH)2+]穩(wěn)定區(qū)當pH<2.4為[Fe3+]

穩(wěn)定區(qū)價態(tài)不變第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原39O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+⑥Fe40O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+⑨Fe(OH)2+和Fe(OH)3(S)

的邊界將[Fe(OH)2+]=1.0×10-7mol·L-1代入,得：

pH=4.7Fe(OH)3(S)

＋2H+←—→Fe(OH)2+

＋2H2OlgK=2.4可得這兩種形態(tài)的邊界：

K=[Fe(OH)2+]/[H+]2總可溶性鐵離子濃度為1.0×10-7mol·L-1,此處只有一種可溶性鐵離子[Fe(OH)2+]，因此[Fe(OH)2+]=1.0×10-7mol·L-1是一條平行于pE

軸的直線，表明pE

與pH無關(guān)。當pH>4.7時，F(xiàn)e(OH)3(S)將陸續(xù)析出價態(tài)不變第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原40O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+41O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+⑦Fe2+和Fe(OH)+的邊界邊界條件為[Fe(OH)+]=[Fe2+],得：

pH=8.6Fe2+

＋H2O←—→Fe(OH)+

＋H+lgK=-8.6可得這兩種形態(tài)的邊界：

K=[Fe(OH)+][H+]/[Fe2+]是一條平行于pE

軸的直線，表明pE

與pH無關(guān)。當pH>8.6為[Fe(OH)+]穩(wěn)定區(qū)當pH<8.6為[Fe2+]

穩(wěn)定區(qū)P144價態(tài)不變第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原41O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+42O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+②Fe(OH)2(S)和Fe(OH)＋的邊界Fe(OH)2(S)＋H+←—→Fe(OH)++H2OlgK=4.6可得這兩種形態(tài)的邊界條件：pH=4.6–lg[Fe(OH)＋

]將[Fe(OH)+]＝1.0×10-7mo·L-1代入得：

pH=11.6總可溶性鐵離子濃度為1.0×10-7mol/L,此處只有一種可溶性鐵離子[Fe(OH)+]，因此[Fe(OH)+]=1.0×10-7mol·L-1表明這是一條平行于pE軸的直線，與pE無關(guān)。當pH>11.6時Fe(OH)2(S)

將陸續(xù)析出當pH<11.6為[Fe(OH)+]穩(wěn)定區(qū)價態(tài)不變第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原42O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+43O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+⑤Fe3+和Fe2+

的邊界邊界條件為[Fe3+]=[Fe2+],得：

pE=13.1Fe3+

＋e←—→Fe2+lgK=13.1可得這兩種形態(tài)的邊界：

pE=13.1＋lg[Fe3+]–lg[Fe2+]是一條平行于pH軸的直線，表明pE

與pH無關(guān)。當pE

>13.1時，[Fe3+]>[Fe2+]

當pE

<13.1時，[Fe3+]<[Fe2+]P144第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原43O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+44O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+⑧Fe(OH)2+和Fe2+的邊界邊界條件為：[Fe(OH)2+]=[Fe2+],得：

pE=15.5-pH斜率=-1Fe2+

＋H2O←—→Fe(OH)2+

＋H+

＋elgK=-15.5可得：斜線上方為[Fe(OH)2+]

穩(wěn)定區(qū)斜線上方為[Fe2+]

穩(wěn)定區(qū)P144第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原44O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+45O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+③Fe(OH)3(S)和Fe2+

的邊界將[Fe2+]

＝1.0×10-7mol·L-1代入得：

pE=24.9–3pH（斜率=-3）Fe(OH)3(S)＋3H+

＋e←—→Fe2++H2OlgK=17.9可得這兩種形態(tài)的邊界：

pE=17.9–3pH–lg[Fe2+]總可溶性鐵離子濃度為1.0×10-7mol/L,此處只有一種可溶性鐵離子[Fe2+]

，因此[Fe2+]=1.0×10-7mol·L-1曲線上方為Fe(OH)3(S)

穩(wěn)定區(qū)，

Fe(OH)3(S)將不斷析出曲線下方為Fe2+

穩(wěn)定區(qū)第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原45O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+③Fe46O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+④Fe(OH)3(S)和FeOH+

的邊界將[Fe(OH)+]

＝1.0×10-7mol·L-1代入得：

pE=16.25–2pH（斜率=-2）Fe(OH)3(S)＋2H+

＋e←—→FeOH+

+2H2OlgK=9.25可得這兩種形態(tài)的邊界：

pE=9.25–2pH–lg[FeOH+]總可溶性鐵離子濃度為1.0×10-7mol/L,此處只有一種可溶性鐵離子[Fe(OH)+]

，因此[Fe(OH)+]=1.0×10-7mol·L-1曲線上方為Fe(OH)3(S)

穩(wěn)定區(qū)，

Fe(OH)3(S)將不斷析出曲線下方為Fe(OH)+

穩(wěn)定區(qū)第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原46O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe(OH)3(S)Fe2+④Fe47O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe2+Fe(OH)3(S)

Fe(OH)3(S)

＋H＋＋e←—→Fe(OH)2(S)+H2OlgK=4.62①Fe(OH)3(S)和Fe(OH)2(S)

的邊界。K=1/[H+][e]pE=4.62-pH（斜率=-1）斜線上方為Fe(OH)3(S)

穩(wěn)定區(qū)斜線下方為Fe(OH)2(S)

穩(wěn)定區(qū)P143第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原47O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)Fe2+Fe(OH)3(S)Fe48Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)①Fe(OH)3(S)和Fe(OH)2(S)

的邊界：

pE=4.62—pH②Fe(OH)2(S)

和Fe(OH)＋的邊界：pH=11.6③Fe(OH)3(S)和Fe2+的邊界：pE=24.9–3pH④Fe(OH)3(S)和FeOH+的邊界：pE=16.25–2pH⑤Fe3+和Fe2+的邊界：pE=13.1⑥Fe3+和Fe(OH)2+的邊界：pH=2.4⑦Fe2+和FeOH+的邊界：pH=8.6⑧Fe2+和Fe(OH)2+的邊界：

pE=15.5–pH⑨Fe(OH)

2＋和Fe（OH)3(S)的邊界：

pH=4.7

48Fe(OH)3(S)Fe2+Fe3+O2穩(wěn)定區(qū)H2穩(wěn)定區(qū)49情況1：體系的H+活度高且電子活度高(低pH值和低pE值)－酸性還原介質(zhì)Fe2+主要形態(tài)情況2：體系的H+活度高且電子活度低(低pH值和高pE值)－酸性氧化介質(zhì)，F(xiàn)e3+是主要形態(tài)情況3：體系的H+活度低且電子活度低(高pH值和高pE值)－堿性氧化介質(zhì)，F(xiàn)e(OH)3是主要形態(tài)情況4：體系的H+活度低且電子活度高(高pH值和低pE值)－堿性還原介質(zhì)，F(xiàn)e(OH)2是主要形態(tài)天然水體：pH值6～9，F(xiàn)e(OH)3或Fe2+是主要的形態(tài)酸性還原性第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原49情況1：體系的H+活度高且電子活度高(低pH值和低pE值50三、無機鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化1.鐵存在形態(tài)隨pE變化：在高pE水中，鐵從低價氧化成高價；在低pE水中，鐵高價還原成低價，或與硫化氫反應(yīng)形成難溶的硫化物。當pE<<pE0時，則[Fe3+]<<[Fe2+]

[Fe2+]≈1.0×10-3mol·L-1lg[Fe2+]=-3.0

所以

lg[Fe3+]=pE-16.05(3-103)2.

以Fe3+—Fe2+—H2O體系為例，討論pE對鐵形態(tài)、濃度的影響設(shè)溶解鐵的總濃度為1.0×10-3mol·L-1：

Fe3++e←—→Fe2+pE0=13.05第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原50三、無機鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化1.鐵存在形態(tài)隨pE變化：51當pE>>pE0時，則[Fe3+]>>[Fe2+]

[Fe3+]=1.0×10-3mol·L-1lg[Fe3+]=-3.0

所以lg[Fe2+]=10.05–pE(3-105)

以pE對lgc作圖，即得圖3-20。由圖中可以看出：Fe3+Fe2+Fe2+Fe3+當pE>14時，[Fe3+]占優(yōu)勢當pE<12時，[Fe2+]占優(yōu)勢第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原51當pE>>pE0時，則[Fe3+]>>[Fe2522.4.6天然水的pE和決定電位一、決定電位和決定電位物質(zhì)天然水中多種氧化劑：溶解氧、Fe(III)、Mn(IV)、S(VI)天然水中多種還原劑：有機化合物、Fe(II)、Mn(II)、S(-2)決定電位：天然水體pE應(yīng)介于各個單體系pE之間，若某個單體系的含量比其它體系高很多，則此時該單體系的pE幾乎等于混合體系的pE，稱之為決定電位。決定電位物質(zhì)：一般天然水體中，溶解氧是決定電位物質(zhì)有機物累積的厭氧環(huán)境中，有機物是決定電位物質(zhì)第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原522.4.6天然水的pE和決定電位一、決定電位和決定電53二、天然水的pE決定電位物質(zhì)：溶解氧天然水中pE隨溶解氧的減少而降低，因此表層水呈氧化環(huán)境，深層水及底泥呈還原環(huán)境pE隨pH減小而增大已知pE0=+20.75，若天然水體pH＝7，氧氣分壓0.204×105Pa，則

pE=20.75+lg[(0.204×105/1.013×105)1/4×1.0×10-7]=13.58氧化環(huán)境，有獲得電子的傾向第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原2.4.6天然水的pE和決定電位53二、天然水的pE決定電位物質(zhì)：溶解氧第三章/第二節(jié)/2.54水中有機物的氧化有機物不多的情況：耗氧量＜水體中氧的補充量，這樣的水體具有自凈能力，分解產(chǎn)物H2O、CO2、NO3-和SO42-等，不會造成水質(zhì)惡化；｛CH2O}＋O2

?CO2＋H2O有機物很多的情況：耗氧量＞水中氧的補充量，導(dǎo)致缺氧或無氧，分解產(chǎn)物NH3，H2S、CH4等，造成水質(zhì)惡化。第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原三、厭氧環(huán)境的pE2.4.6天然水的pE和決定電位54水中有機物的氧化第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原三、55有機物豐富的厭氧水假設(shè)由微生物作用產(chǎn)生CH4及CO2的厭氧水，假定pCO2＝pCH4，pH＝7.001/8CO2＋H+＋e?

1/8CH4＋1/4H2OpE0＝2.87pE=pE0＋lg{pCO21/8·[H+]/pCH41/8}=2.87+lg[H+]=-4.13還原環(huán)境，提供電子的傾向第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原三、厭氧環(huán)境的pE2.4.6天然水的pE和決定電位55有機物豐富的厭氧水第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原三56天然水體的氧化還原的分區(qū)水穩(wěn)定存在上界與大氣接觸礦泉水雨水正常海洋水河水湖水充氣鹽水海洋水深層湖水地下水105-50-10261012481520土壤積水富有機質(zhì)鹽水水穩(wěn)定存在下界pEpH

氧化性最強的是上方同大氣接觸的富氧區(qū)，這一區(qū)域代表大多數(shù)河流、湖泊和海洋的表層情況。在這兩個區(qū)域之間的是基本上不含氧、有機物比較豐富的沼澤水等。

還原性最強的是下方富含有機質(zhì)的缺氧區(qū)，這區(qū)域代表富含有機物的水體底泥和湖、海底層水情況。第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原56天然水體的氧化還原的分區(qū)水穩(wěn)定存在上界與大氣接觸礦泉水57四、河流的氧下垂曲線及分區(qū)氧下垂曲線（氧垂曲線）：在河流受到大量有機物污染時，由于有機物氧化分解作用，水體溶解氧發(fā)生變化。污染源到河流下游一定距離內(nèi)，溶解氧由高到低，再到原來溶解氧水平，這一變化可繪制成一條溶解氧下降曲線，稱之為氧垂曲線。第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原2.4.6天然水的pE和決定電位57四、河流的氧下垂曲線及分區(qū)氧下垂曲線（氧垂曲線）：在河流58第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原58第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原59四、河流的氧下垂曲線及分區(qū)清潔區(qū)－未被污染，氧及時得到補充;分解區(qū)－細菌分解有機質(zhì)，溶解氧下降，細菌增多;腐敗區(qū)－溶解氧消耗殆盡，缺氧分解;恢復(fù)區(qū)－有機物降解接近完成，溶解氧上升并接近飽和;清潔區(qū)：水體環(huán)境改善，又恢復(fù)至原始狀態(tài)。第三章/第二節(jié)/2.4氧化和還原2.4.6天然水的pE和決定電位59四、河流的氧下垂曲線及分區(qū)清潔區(qū)－未被污染，氧及時得到補60第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間的遷移★2.2水中顆粒物的聚集★2.3溶解和沉淀★★2.4氧化和還原★★2.5配合作用★★水環(huán)境化學第三章水環(huán)境化學1第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間的遷612.3溶解和沉淀溶解/沉淀對遷移過程的影響溶解/沉淀影響金屬化合物溶解度，溶解度決定隨水遷移能力溶解度大，遷移能力大；溶解度小，遷移能力小溶解/沉淀理論

溶解/沉淀受反應(yīng)平衡和反應(yīng)速率控制(化學熱力學和動力學控制)固－液平衡體系中，用溶度積來表征溶解度天然水體：礦物質(zhì)的溶解/沉淀作用遵守溶度積原則第三章/第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化22.3溶解和沉淀溶解/沉淀對遷移過程的影響第三章/第二節(jié)622.3.1溶解度和溶度積溶解度定義：在一定溫度下，達到溶解平衡時，一定量的溶劑中所溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量表示方法：某溫度下，飽和溶液中每100g水中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量。溶解度對遷移能力的影響金屬化合物在水中的遷移能力可以用溶解度來衡量溶解度大，遷移能力大；溶解度小，遷移能力小第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀32.3.1溶解度和溶度積溶解度第三章/第二節(jié)/2.3溶632.3.1溶解度和溶度積溶解性：根據(jù)溶解度分為可溶、微溶和難溶（以1g和0.1g為界）水體中常見無機化合物的溶解性氫氧化物氨、堿金屬、Ba(OH)2可溶；Ca(OH)2、Sr(OH)2微溶；其余難溶（注：Ca、Sr、Ba是堿土金屬）硫化物(NH4)2S、堿金屬、堿土金屬可溶；其余難溶碳酸鹽(NH4)2CO3

、堿金屬（Li除外）可溶；其余難溶第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀42.3.1溶解度和溶度積溶解性：根據(jù)溶解度分為可溶、微溶64溶度積溶解和沉淀過程：難溶電解質(zhì)放入水中，發(fā)生溶解和沉淀兩個過程。這兩個過程的重要性受平衡關(guān)系和反應(yīng)速率控制(化學熱力學和動力學控制)溶解-沉淀平衡：AnBm(s)?nAm+(aq)+mBn-(aq)

平衡常數(shù)Ksp=[Am+]n[Bn-]

mKsp是溶解－沉淀平衡的標準平衡常數(shù)，叫溶度積常數(shù)，簡稱溶度積。2.3.1溶解度和溶度積第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀5溶度積2.3.1溶解度和溶度積第三章/第二節(jié)/2.3溶65溶度積例如：

達到平衡時，溶度積（平衡常數(shù)）Ksp=[Ba2+][SO42-]在天然水體中礦物質(zhì)的溶解和沉淀作用遵守溶度積原則溶度積與溶解度：固－液平衡體系中，一般用溶度積來表征溶解度2.3.1溶解度和溶度積BaSO4(s)

?

Ba2+(aq)+SO42-(aq)溶解沉淀第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀6溶度積2.3.1溶解度和溶度積BaSO4(s)?662.3.2氫氧化物和氧化物氫氧化物溶解/沉淀平衡Me(OH)n(s)?Men++nOH-Ksp=[Men+]×[OH-]n[Men+]=Ksp/[OH-]nH2O?H++OH-

Kw=[H+]×[OH-][OH-]=Kw/[H+]代入上式得

[Men+]=Ksp×[H+]n/Kwnlg[Men+]=lgKsp+nlg[H+]-nlgKwlg[Men+]=lgKsp-npH-nlgKw

式中：n為金屬離子所帶電荷數(shù)（即直線斜率）；[Men+]為金屬離子平衡濃度（即飽和濃度）第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀72.3.2氫氧化物和氧化物氫氧化物溶解/沉淀平衡第三章/672.3.2氫氧化物和氧化物lg[Men+]=lgKsp-npH-nlgKw

氫氧化物的飽和濃度與pH關(guān)系同價金屬離子的各線均有相同的斜率右邊斜線金屬離子飽和濃度高于左邊斜線；溶解度亦大于左邊斜線第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀82.3.2氫氧化物和氧化物lg[Men+]=68氫氧化物溶液的金屬離子總濃度關(guān)系式lg[Men+]=lgKsp-npH-nlgKw

并不能完全反映氫氧化物的溶解度（或者總濃度）固體能與羥基形成金屬離子配合物[Me(OH)zn-z](z=1,..,m)金屬離子總濃度：mZ=1MeT＝[Men+]+∑

[Me(OH)zn-z]第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.2氫氧化物和氧化物9氫氧化物溶液的金屬離子總濃度mZ=1MeT＝[Men+]692.3.2氫氧化物和氧化物金屬氧化物溶解/沉淀平衡例如：PbO

PbO(s)＋2H+

?Pb2+＋H2Olg*Ks0=12.7[Pb2+]＝*Ks0×[H+]2PbO(s)＋H+

?Pb(OH)+lg*Ks1=5.0[Pb(OH)+]=*Ks1×[H+]PbO(s)＋H2O?Pb(OH)2lg*Ks2=-4.4[Pb(OH)2]=*Ks2PbO(s)＋2H2O?Pb(OH)3-+H+lg*Ks3=-15.4[Pb(OH)3]=*Ks3×[H+]-1氧化物和氫氧化物第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀PbO的溶解度

[Pb(Ⅱ)T]=*Ks0[H+]2+*Ks1[H+]+*Ks2+*Ks3[H+]-1102.3.2氫氧化物和氧化物金屬氧化物溶解/沉淀平衡氧70PbO的飽和濃度與pH的關(guān)系兩性特征：與質(zhì)子(酸)和羥基(堿)都發(fā)生反應(yīng)存在一個pH值，在此pH值下溶解度為最小值；在更大或更小的pH值區(qū)域，溶解度變得更大。第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.2氫氧化物和氧化物11PbO的飽和濃度與pH的關(guān)系兩性特征：與質(zhì)子(酸)和羥基712.3.3硫化物一、硫化物的溶解性中性水溶液：溶度積很小，認為基本不溶解；酸性水溶液：鹽酸：Fe、Mn和Cd的硫化物溶解硝酸：Cu、Hg和Pb的硫化物溶解（只溶解于硝酸）Ni和Co的硫化物不溶解與金屬氫氧化物比較：金屬硫化物更難溶重金屬硫化物的溶度積（見下頁）第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀122.3.3硫化物一、硫化物的溶解性第三章/第二節(jié)/2.72分子式KsppKsp

分子式KsppKspAg2S6.3×10-5049.20

HgS4.0×10-5352.40CdS7.9×10-2726.10

MnS2.5×10-1312.60CoS4.0×10-2120.40

NiS3.2×10-1918.50Cu2S2.5×10-4847.60

PbS8×10-2827.90CuS6.3×10-3635.20

SnS1×10-2525.00FeS3.3×10-1817.50

ZnS1.6×10-2423.80Hg2S1.0×10-4545.00

Al2S32×10-76.70重金屬硫化物的溶度積第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.3硫化物13分子式KsppKsp

分子式KsppKspAg2S6.3732.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為例）1.金屬硫化物的沉淀－溶解平衡MeS(s)

?Me2++S2-[Me2+]=Ksp/[S2-]2.H2S的電離平衡H2S?H++HS-

K1=8.9×10-8HS-?H++S2-

K2=1.3×10-15[S2-]=K1·K2·[H2S]/[H+]2=1.16×10-22[H2S]/[H+]2在H2S飽和情況下，濃度保持在0.1mol/L，H2S分子濃度[H2S]也為0.1mol/L[S2-]=1.16×10-23/[H+]2第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀142.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為742.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為例）3.金屬離子的飽和濃度[Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp·[H+]2/(1.16×10-23)第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀152.3.3硫化物二、金屬硫化物的溶解度（以二價金屬為752.3.3硫化物例如：1）pH=7時，F(xiàn)eS的溶解度[Fe2+]=Ksp·[H+]2/(1.16×10-23)=3.3×10-18×(10-7)2/(1.16×10-23)=2.845×10-9mol/L2）水中只溶解H2S至飽和（溶液pH由H2S決定），F(xiàn)eS的溶解度H2S二級電離甚微，可以忽略。當只考慮H2S一級電離時，[H+]=[HS-][H+]=[HS-]=(K1[H2S])1/2=(8.9×10-8×0.1)1/2=(8.9×10-9)1/2[Fe2+]=Ksp·[H+]2/(1.16×10-23)=3.3×10-18×(8.9×10-9)/(1.16×10-23)=2.532×10-3mol/L第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀162.3.3硫化物例如：第三章/第二節(jié)/2.3溶解和762.3.4碳酸鹽一、碳酸鹽的沉淀－溶解平衡（以二價金屬為例）MeCO3?Me2++CO32-[Me2+]=Ksp/[CO32-]=Ksp/(CTα2)H2CO3*

?HCO3-+H+

K1=[HCO3-][H+]/[H2CO3*]HCO3-?CO32-+H+

K2=[CO32-][H+]/[HCO3-]α2=[CO32-]/cT={1+[H+]/K2+[H+]2/(K1K2)}-1[Me2+]=(Ksp/CT){1+[H+]/K2+[H+]2/(K1K2)}第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀172.3.4碳酸鹽一、碳酸鹽的沉淀－溶解平衡（以二價金772.3.4碳酸鹽二、碳酸鹽在碳酸（鹽）封閉體系的溶解度（二價金屬）pH＞pK2CT

≈[CO32-];

[CO32-]

≈CT;[Me2+]

≈(Ksp/CT)；lg[CO32-]-pH和lg[Me2+]-pH斜率為0pK1＜pH＜pK2CT

≈[HCO3-];[CO32-]

≈

K2CT/[H+];[Me2+]

≈(Ksp[H+])/(K2CT)；lg[CO32-]-pH斜率為+1、lg[Me2+]-pH斜率為-1pH＜pK1CT

≈[H2CO3*];

[CO32-]

≈

K1K2CT/[H+]2;[Me2+]

≈(Ksp[H+]2)/(K1K2CT);lg[CO32-]-pH斜率為+2、lg[Me2+]-pH斜率為-2；

第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀182.3.4碳酸鹽二、碳酸鹽在碳酸（鹽）封閉體系的溶解78Lg[Me2+]~pH值曲線

（CT=3mmol/L）pH＞pK2，lg[CO32-]和lg[Ca2+]斜率為0，[Ca2+]=Ksp/[CO32-]pK1＜pH＜pK2lg[CO32-]斜率為+1、lg[Ca2+]斜率為-1；pH＜pK1，lg[CO32-]斜率為+2、lg[Ca2+]斜率為-2；248610681012pK1pK2CO32-Ca2+Fe2+Zn2+Lg[Me2+]第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀2.3.4碳酸鹽二、碳酸鹽在碳酸（鹽）封閉體系的溶解度（二價金屬）pH19Lg[Me2+]~pH值曲線

（CT=3mmol/L）792.3.4碳酸鹽三、碳酸鹽在純水封閉體系的溶解度（二價金屬）[Me2+]=CTpH＞pK2（10.33）CT

≈[CO32-];

[CO32-]

≈CT;[Me2+]

≈(Ksp/CT)≈

Ksp1/2；lg[CO32-]-pH和lg[Me2+]-pH斜率為0pK1＜pH＜pK2（6.35~10.33）CT

≈[HCO3-];[CO32-]

≈

K2CT/[H+];[Me2+]

≈(Ksp[H+])/(K2CT)≈(Ksp[H+]/K2)1/2；lg[CO32-]-pH斜率為+1、lg[Me2+]-pH斜率為-1/2pH＜pK1（6.35）CT

≈[H2CO3*];

[CO32-]

≈

K1K2CT/[H+]2;[Me2+]

≈(Ksp[H+]2)/(K1K2CT)≈(Ksp/K1K2)1/2[H+];lg[CO32-]-pH斜率為+2、lg[Me2+]-pH斜率為-1；

第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀202.3.4碳酸鹽三、碳酸鹽在純水封閉體系的溶解度（二80純水封閉體系中金屬碳酸鹽的溶解度第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀21純水封閉體系中金屬碳酸鹽的溶解度第三章/第二節(jié)/2.3812.3.4碳酸鹽四、碳酸鹽在開放體系的溶解度（二價金屬）[H2CO3*]=KHpCO2[CO32-]=K1K2KHpCO2/[H+]2pH＞pK2（10.33）pK1＜pH＜pK2（6.35~10.33）[Me2+]

≈

Ksp[H+]2/K1K2KHpCO2pH＜pK1（6.35）lg[CO32-]-pH斜率為+2、lg[Me2+]-pH斜率為-2；

第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀222.3.4碳酸鹽四、碳酸鹽在開放體系的溶解度（二價金82開放體系中的碳酸鹽溶解度隨pH變化-2-3-5-4-626101248-10-7-8H2CO3HCO3-CO32-Cd2+Fe2+Zn2+Ca2+第三章/第二節(jié)/2.3溶解和沉淀pHlgc23開放體系中的碳酸鹽溶解度隨pH變化-2-3-5-4-6283第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間的遷移★2.2水中顆粒物的聚集★2.3溶解和沉淀★★2.4氧化和還原★★2.5配合作用★★第三章

水環(huán)境化學24第二節(jié)水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.1顆粒物與水之間842.4氧化還原反應(yīng)2.4.1水體氧化還原性質(zhì)的意義水體氧化還原性質(zhì)影響元素的存在形態(tài)厭氧性湖泊下層：元素多以還原態(tài)存在C：CH4(-4價)、N：NH4+(-3價)、S：H2S(-2價)、Fe：Fe2+(+2價)表層水：元素多以氧化態(tài)存在C：CO2(+4)、N：NO3-(+5價)、S：SO42-(+6價)、Fe：Fe(OH)3(+3價)、第三章/第二節(jié)

水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化252