水化學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、復(fù)習(xí)總結(jié)復(fù)習(xí)總結(jié)一、一、 天然水的依數(shù)性天然水的依數(shù)性 指那些與水中溶質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)的性質(zhì)指那些與水中溶質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)的性質(zhì) 冰點(diǎn)下降冰點(diǎn)下降 Tf = Kf m（稀溶液）（稀溶液） 蒸氣壓下降蒸氣壓下降 p = N1 p0(稀溶液中，溶液的蒸氣稀溶液中，溶液的蒸氣隨溶液中電解質(zhì)質(zhì)量濃度的增加而下降隨溶液中電解質(zhì)質(zhì)量濃度的增加而下降) 滲透壓滲透壓 = cRT(稀溶液的滲透壓與溶液中溶稀溶液的滲透壓與溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)濃度成正比質(zhì)質(zhì)點(diǎn)濃度成正比)二、河水化學(xué)成分的形成與分帶特征二、河水化學(xué)成分的形成與分帶特征多樣性、易變性多樣性、易變性 I土壤土壤+I巖石巖石+I大氣大氣+I風(fēng)風(fēng)+I有機(jī)體有機(jī)體E

2、離子離子+E植物植物+E風(fēng)風(fēng)+X影響因素：影響因素： 氣候、地形、地質(zhì)構(gòu)造、植被氣候、地形、地質(zhì)構(gòu)造、植被河水的分類河水的分類 重碳酸鹽類：重碳酸鹽類：HCO3-、Ca2+ 0.5g/L 氯化物類：氯化物類：Cl-、Na+ 1g/L 河水離子總量：河水離子總量：東南向西北漸增東南向西北漸增三、海水溶質(zhì)成分的形成與特征三、海水溶質(zhì)成分的形成與特征 海水溶質(zhì)的研究方法：海水溶質(zhì)的研究方法：假設(shè)海水原始組成假設(shè)海水原始組成 現(xiàn)代海水現(xiàn)代海水以今論古鉆探取樣以今論古鉆探取樣 鹽度鹽度 0.03 + 1.80(含氯量含氯量) 3337第第2 2章章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)速率、反應(yīng)機(jī)

3、理一、一、 反應(yīng)速率反應(yīng)速率 單位時(shí)間內(nèi)某一反應(yīng)物濃度的減少單位時(shí)間內(nèi)某一反應(yīng)物濃度的減少或某一生成物濃度的增大來(lái)表示或某一生成物濃度的增大來(lái)表示 aA + bB + . pP + qQ + . 反應(yīng)速率方程：反應(yīng)速率方程： -dA/dt = kAaBb常選比較容易測(cè)定濃度變化的物質(zhì)常選比較容易測(cè)定濃度變化的物質(zhì)二、0、1、2級(jí)反應(yīng)速率方程 當(dāng)當(dāng)n = 0時(shí)時(shí)，反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)，有，反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)，有-dA/dt = k A = A0 kt 當(dāng)當(dāng)n = 1時(shí)時(shí)，反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，有，反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，有 -dA/dt = kA 積分后得：積分后得：lnA = lnA0 kt 當(dāng)當(dāng)n = 2時(shí)時(shí)，反應(yīng)

4、為二級(jí)反應(yīng)，有：，反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，有：1/A = 1/A0 + kt三、三、 阿侖尼烏斯定理阿侖尼烏斯定理 反應(yīng)速率與和溫度反應(yīng)速率與和溫度有關(guān)有關(guān) k = Ae-Ea/RT dlnk/dT = Ea/RT2 lnk = lnA Ea/RT21a1211TTREkkln第第3 3章章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡反應(yīng)方向、反應(yīng)程度反應(yīng)方向、反應(yīng)程度一、利用吉布斯自由能判別反應(yīng)方一、利用吉布斯自由能判別反應(yīng)方向向 封閉體系：封閉體系：只有能量沒有物質(zhì)交換只有能量沒有物質(zhì)交換 G = H TSG：吉布斯自由能，總能量的一部分，吉布斯自由能，總能量的一部分， 可做有用功；可做有用功；H：焓，總能量；焓，總能量；

5、S：熵，混亂度；熵，混亂度；TS：不能做有用功的那部分能量不能做有用功的那部分能量 對(duì)于對(duì)于aA + bB cC +dD GT = nAGA + nBGB + nCGC + nDGDGT = niGi，那么某一新時(shí)刻的那么某一新時(shí)刻的G,T？G (viGi)產(chǎn)物產(chǎn)物 (viGi)反應(yīng)物反應(yīng)物 G 0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 G = 0，處于平衡狀態(tài)，處于平衡狀態(tài)反應(yīng)總是向總自由能降低的方向進(jìn)行反應(yīng)總是向總自由能降低的方向進(jìn)行G (viGi)產(chǎn)物產(chǎn)物 (viGi)反應(yīng)物反應(yīng)物 G G RTln G (viGi)產(chǎn)物產(chǎn)物 (viGi)反應(yīng)物反應(yīng)物CcDdAaBb例子例子 水中水中CaC

6、O3的形成和溶解反應(yīng)如下：的形成和溶解反應(yīng)如下： Ca2+ + HCO3- CaCO3 + H+ 假定假定Ca2+=HCO3-=110-3mol.L-1, pH=7, 水水溫為溫為250C，問(wèn)此時(shí)是否有沉淀產(chǎn)生。，問(wèn)此時(shí)是否有沉淀產(chǎn)生。 標(biāo)準(zhǔn)生成自由能如下（標(biāo)準(zhǔn)生成自由能如下（kcal.mol-1）：）： CaCO3 269.78 H+ = 0 Ca2+ = -132.18 HCO3- = -140.31CcDd/AaBb = Q G G RTlnCcDd/AaBb 當(dāng)當(dāng)G 0時(shí)，時(shí)， G RTlnK G RTlnQ/K 當(dāng)當(dāng)Q/K1時(shí)，時(shí)， G 1時(shí)，時(shí)， G 0，反應(yīng)不能進(jìn)，反應(yīng)不能進(jìn)行行

7、 氨氨(NH3)是一種堿。按照下列反應(yīng)式，它會(huì)很是一種堿。按照下列反應(yīng)式，它會(huì)很容易接受質(zhì)子容易接受質(zhì)子 NH3(aq)+H2O NH4+(aq) +OH- (1)計(jì)算計(jì)算25oC時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K； (2)如果在某個(gè)時(shí)候，如果在某個(gè)時(shí)候，pH9.0，NH3=10-5 mol.L-1和和NH4+ = 10-6mol.L-1，試問(wèn)該反應(yīng)是，試問(wèn)該反應(yīng)是處于平衡狀態(tài)嗎？處于平衡狀態(tài)嗎？K=1.8310-5L.mol-1.s-1Q=10-6, Q/K 0, 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)3.3 3.3 水溶液中離子和分子水溶液中離子和分子的非理想行為的非理想行為離子的非理想行為離子的非理想行為 離

8、子濃度高離子濃度高 靜電作用靜電作用 行為受約束行為受約束 離子活度離子活度 鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)第四章第四章 酸堿化學(xué)酸堿化學(xué)一、一、 平衡計(jì)算質(zhì)子平衡式平衡計(jì)算質(zhì)子平衡式 弱酸弱酸HA溶于水中，寫出質(zhì)子轉(zhuǎn)移關(guān)系式溶于水中，寫出質(zhì)子轉(zhuǎn)移關(guān)系式 失去質(zhì)子后的物種：失去質(zhì)子后的物種：A-、OH- 得到質(zhì)子后的物種：得到質(zhì)子后的物種：H3O+H+A- OH-HA H2OH+ = A- + OH- H3P04H+H2PO4- HPO42- PO43- OH-H3P04 H2OH+ = H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+OH-練練 習(xí)習(xí) 寫出寫出NaNO2、H2CO3、NaHCO3、Na2CO3水溶

9、液中的質(zhì)子平衡方程。水溶液中的質(zhì)子平衡方程。二、二、的計(jì)算的計(jì)算 HA = CT,AH+/(Ka +H+) A- = CT,AKa/(Ka+H+)HA = H+/(Ka +H+)A- = Ka/(Ka+H+)H2A = CT,AH+2 + Ka,1H+ + Ka,1Ka,2H+2HA- = CT,AH+2 + Ka,1H+ + Ka,1Ka,2Ka,1H+A2- = CT,AH+2 + Ka,1H+ + Ka,1Ka,2Ka,1Ka,2H2CO3HCO3-CO32- H2CO3 HCO3- CO32-pH三、三、 pH緩沖溶液緩沖溶液 弱酸弱酸HA及其共軛堿及其共軛堿NaA組成的組成的pH緩沖

10、溶液。緩沖溶液。H+ = KaCHA (H+ OH-)CNaA + (H+ OH-)H+ = KaCHACNaApH=pKa+lgC鹽鹽C酸酸 欲配制欲配制pH值為值為5.0的緩沖溶液，需稱取多的緩沖溶液，需稱取多少克少克NaAc.3H2O固體溶解在固體溶解在300mL 0.5mol.L-1的的HAc溶液中？溶液中？pH=pKa+lgC鹽鹽C酸酸解：解： 代入得：代入得：5.04.7 + lg(C鹽鹽/0.5)C鹽鹽0.998mol.L-1,即即40.7g。四、四、 緩沖強(qiáng)度緩沖強(qiáng)度 引起緩沖液?jiǎn)挝灰鹁彌_液?jiǎn)挝籶H變化所需加入的強(qiáng)酸變化所需加入的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的濃度或強(qiáng)堿的濃度dcBdpH-dc

11、AdpH或或強(qiáng)酸強(qiáng)酸強(qiáng)堿強(qiáng)堿五、五、 酸度和堿度酸度和堿度堿度：堿度：接受質(zhì)子或中和強(qiáng)酸能力的量度接受質(zhì)子或中和強(qiáng)酸能力的量度 OH-、CO32-、HCO3-酸度：酸度：接受羥基或中和強(qiáng)堿能力的量度接受羥基或中和強(qiáng)堿能力的量度 H+、H2CO3 * 、 HCO3- 在一個(gè)視作封閉體系的在一個(gè)視作封閉體系的25oC水樣中，加入少量水樣中，加入少量下列物質(zhì)，堿度如何變化：下列物質(zhì)，堿度如何變化： （1）HCl （2）NaOH （3）CO2 （4）Na2CO3 （5）NaHCO3 （6）Na2SO4 (1)(1)減??；減小；(2(2、4 4、5)5)增加；增加；(3(3、6)6)不變不變第五章第五章

12、 配位化學(xué)配位化學(xué)一、一、 配位化學(xué)基礎(chǔ)配位化學(xué)基礎(chǔ) 配位化合物（配合物或絡(luò)合物）配位化合物（配合物或絡(luò)合物） 由處于中心位置的原子或離子（一般由處于中心位置的原子或離子（一般為金屬配合物的核）與周圍一定數(shù)目為金屬配合物的核）與周圍一定數(shù)目的配位體分子或離子以配位鍵鍵合組成的配位體分子或離子以配位鍵鍵合組成配離子，然后再與電荷相反的離子結(jié)合配離子，然后再與電荷相反的離子結(jié)合形成配合物。形成配合物。Co(NH3)63+中心離子中心離子配位原子配位原子配位體配位體配位數(shù)配位數(shù)配位數(shù)配位數(shù)- -配位體名稱配位體名稱- -合合- -金屬名稱金屬名稱( (價(jià)態(tài)價(jià)態(tài))-)-離子離子先陰離子后中性分子先陰離

13、子后中性分子二、配合物的穩(wěn)定性及二、配合物的穩(wěn)定性及離解平衡離解平衡 Cu2+ + NH3 Cu(NH3)2+ K穩(wěn)穩(wěn) = Cu(NH3)2+ /Cu2+NH3 Cu(NH3)2+ Cu2+ + NH3 K不穩(wěn)不穩(wěn) = Cu2+NH3/Cu(NH3)2+ K不穩(wěn)不穩(wěn) = 1/K穩(wěn)穩(wěn) pH=7.0的地面水中，的地面水中，F(xiàn)e3+和和Fe(OH)2(s)以如下以如下反應(yīng)式達(dá)到平衡：反應(yīng)式達(dá)到平衡： Fe(OH)2(s)+3H+ Fe3+3H2O (K1=9.1103)Fe3+的水合物進(jìn)一步水解，依次生成羥基配合物的水合物進(jìn)一步水解，依次生成羥基配合物Fe(H2O)5OH2+，F(xiàn)e(H2O)4OH+

14、和和Fe(H2O)5OH4+ ，各分布反應(yīng)平衡常數(shù)分別為，各分布反應(yīng)平衡常數(shù)分別為8.910-4、5.510-4和和1.610-3。試計(jì)算該天。試計(jì)算該天然水體中各含鐵組分濃度。然水體中各含鐵組分濃度。解：根據(jù)解：根據(jù)K1=Fe3+H+3得：得：Fe3+9.110-18Fe3+7H2O Fe(H2O)5OH2+H3O+ Fe(H2O)5OH2+H2O Fe(H2O)4(OH)2+H3O+2Fe(H2O)4(OH)2+2H2O Fe2(H2O)10(OH)24+2OH-Fe(H2O)5OH2+ = 8.110-14mol.L-1Fe(H2O)4(OH)2+ = 4.4510-10mol.L-1F

15、e2(H2O)10(OH)24+ = 3.1810-8mol.L-1 在河水水樣中在河水水樣中Cl-10-3mol.L-1，HgCl2(aq) = 10-8mol.L-1，求水中，求水中Hg2+、HgCl+、HgCl3-、HgCl42-的濃度各是多少？的濃度各是多少？已知已知Hg2+和和Cl-各級(jí)配合物的穩(wěn)定常數(shù)為各級(jí)配合物的穩(wěn)定常數(shù)為K1=5.6106, K2=3106, K3=7.1, K4=10。ClHgHgClk2122221ClHgHgClkk323321ClHgHgClkkk42244321ClHgHgClkkkk 將Cl- = 10-3, HgCl2 = 10-8代入得：Hg+

16、= 5.910-16mol.L-1HgCl+ = 3.310-12 mol.L-1HgCl3- = 7.110-11 mol.L-1HgCl42- = 7.110-13 mol.L-1第六章第六章 氧化還原化學(xué)氧化還原化學(xué)一、氧化還原基本原理一、氧化還原基本原理 反應(yīng)物之間有反應(yīng)物之間有電子得失或轉(zhuǎn)移電子得失或轉(zhuǎn)移的化的化學(xué)反應(yīng)，又稱為電化學(xué)。學(xué)反應(yīng)，又稱為電化學(xué)。 4Fe2+ +O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)： 4Fe2+ = 4Fe3+ + 4e-還原反應(yīng)：還原反應(yīng)： O2 + 4H+ +4e- = 2H2O失去失去4個(gè)電子，化合價(jià)升高，被氧化個(gè)電子，化合

17、價(jià)升高，被氧化得到得到4個(gè)電子，化合價(jià)降低，被還原個(gè)電子，化合價(jià)降低，被還原二、二、 氧化還原電位氧化還原電位 指在指在25oC，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，金屬與含有該個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，金屬與含有該金屬離子且活度為金屬離子且活度為1mol.L-1的溶液相接觸由于的溶液相接觸由于形成雙電層產(chǎn)生的電位差。形成雙電層產(chǎn)生的電位差。 E氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)，還原態(tài)，如如EK+/K = -2.92V EH+/H2 =0電動(dòng)勢(shì)與自由能的關(guān)系：電動(dòng)勢(shì)與自由能的關(guān)系： G = -nFE G = -nFEG G RTlnQCcDdAaBbQ =G-nFG-nF=兩邊同除以兩邊同除以-nF，有，有l(wèi)nQRTnF-E = E

18、 或或lgQ0.059nE = E lnQRT-nF+當(dāng)當(dāng)G 0時(shí)，時(shí)，E0，此時(shí)，此時(shí) E =0.059nlgK 例子：例子：Fe3+3e- Fe (s)，求，求E 。Fe2+2e- Fe(s) E1 =-0.44V G1 =-2F(-0.44)Fe3+ e- Fe2+ E2 = 0.77V G2 =-F(0.77)Fe3+3e- Fe(s) E =? G =-3F(E )G = G1 + G2 =F(0.88-0.77)=0.11F=-3F E E = -0.037V三、三、 p對(duì)于一個(gè)還原半反應(yīng)：對(duì)于一個(gè)還原半反應(yīng)：Ox(氧化態(tài)氧化態(tài)) + ne Red(還原態(tài)還原態(tài))當(dāng)反應(yīng)處于平衡時(shí)，

19、有：當(dāng)反應(yīng)處于平衡時(shí)，有：K =OxenRed-lge = 1nlgKlgOxRed1n+令令p = -lge, p = lgK/np = p +lgOxRed1n四、電化學(xué)腐蝕四、電化學(xué)腐蝕3.1 3.1 腐蝕電池腐蝕電池 陰陽(yáng)極：活潑性不同的金屬陰陽(yáng)極：活潑性不同的金屬 外電路：陰陽(yáng)極的連接外電路：陰陽(yáng)極的連接 內(nèi)電路：電解質(zhì)溶液內(nèi)電路：電解質(zhì)溶液陽(yáng)極：陽(yáng)極：M Mn+ + ne-陰極：陰極：2H+2e- H2(g)O2+4H+4e- 2H2OO2+2H2O+2e- 2OH-+H2O2五、濃差電池五、濃差電池六、控制電化學(xué)腐蝕的措施六、控制電化學(xué)腐蝕的措施七七、氮的微生物轉(zhuǎn)化氮的微生物轉(zhuǎn)化 污泥上?。何勰嗌细。篘O3-還原產(chǎn)生還原產(chǎn)生N2 反硝化引起的污泥上浮，當(dāng)廢水中總氮或氨氮高時(shí)，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為NO3-，如二沉池厭氧，NO3-就會(huì)還原為N2，N2被活性污泥絮凝體所吸附，使得活性污泥比重1而上?。?污泥臭氣：污泥臭氣：SO42-轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為H2S第七章 相間作用相間作用 一、一、 氣體在水中的溶解速率氣體在水中的溶解速率 溶解逸出：液氣兩相中的氣體分壓溶解逸出：液氣兩相中的氣體分壓影響氣體溶解速率的因素