第三章水环境化学
教学题目 第一节天然水的基本特征和污染物的存在形态 教学重点 教学难点 教学类型 天然水的碱度及水中污染物的存在形态 天然水的碱度计算 新课 上，、? 一 教学内容 教学课时 2 教法 点 提不 引入碱度和酸 上节课 内容总 结 1.2.2天然水中的碱度和酸度 为了测定水体中导入酸或者碱所引起的缓冲能力的变化程度， 度两个概念。 碱度(Alkalinity) 是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质、 亦即能接受 重点介 绍天然 水的碱 度及碱 度计算 质子H+的物质总量。能产生碱度的物质有：①强碱 NaOH②弱碱③强碱弱酸盐。 碱度的主要形态为 OH、CO、HCO ,因此又分为氢氧化物碱度、碳酸盐碱度、 酸式碳酸盐碱度。 水体的碱度是给水系统设计必须要考虑的指标， 个经常观测的指标。 碱度的测定是水质分析中一 简单介 绍天然 一般氢氧 水的酸 度及水 中污染 物的存 在形态 天然水体是一个优良的主要由碳酸盐和重碳酸盐组成的缓冲系统， 化物的碱度较低，这一缓冲体系对于维持天然水体的 PH值保才1在6-9的范围内 具有非常大的意义。从而保证了水生生物的正常生长。 碱度与PH值的区别： PH值反映的是水中氢离子的活泼程度。碱度是指水中含有的能与强酸发生 中和反应的物质的总量。 例如：摩尔浓度相同的 NaOHFD NaHCO与同一浓度的HCl 教师陈 述讲解 反应，仔仕卜回的反应： HCl NaHCO3 NaCl CO2 H2O NaOH HCl NaCl H2O 由上面的反应可知，摩尔浓度相同的 者的碱度是相同白1而二者的 碱。 NaO用口 NaHCQ肖耗同样的HCL即二 PH值是显然不向的，因升-个是强碱，一个是弱 1
测定水体的碱度的方法是用强酸的标准溶液滴定待测水体，根据在达到滴
定终点时所消耗的酸的数量来确定水体的碱度。
由于不同的指示剂所指示的滴定
终点的pH值是不同的，因此，利用不同的指示剂所测得的碱度也是不一样的。 当选用甲基橙作指示剂时滴定终点的
pH值为4.3 ,此时测得的碱度叫总碱度，
也叫做甲基橙碱度，其化学反应的计量关系式如下：
0HH H2O
C032 H HC0 3
HC0 3 H C02 H 20
HCO+Hkf CG+HO
因此，总碱度是水中各种碱度成分的总和，即加酸至
HC03和CO32全部转化为C02其表达式为：
总碱度=[HCO 3-] + 2[C0 32-] +[0H -] - [H +
]
溶液中CO、HCO和CO2-
的浓度均可以用其摩尔分数（“）与总碳（ G）的
乘积来表示，即：
[CO2] CO2C
T
[HC0
3] HCOc
3 T
[CO3]
CO32 C
T
因而，总碱度可以表示成：
总碱度（HCO3 2 CO2 ） CT [OH ] [H ]
2
HCO3
CO]
则在总碱度相对较高时,
[OH]可以忽略不计，此时,
CT
[总碱度]
如果滴定是以酚酬:作为指示剂，
当溶液的PH值降到8.3时，（用HCL去滴定
OH溶液由红色变成无色）表示 OH被中和，CO2-全部转化为HCO,作为碳酸盐
只中和了一半，因此，得到酚血:碱度表示式：
酚儆碱度=[CO32-]+[OH-]-[H 2CO*]-[H +
]
在碱度计算的讲解中要求学 生M,会计用通过提问的方式 出例±#后点自 在薄 讲讲同 Hi举解找学弱'重tM2
解
=CT （a2-ai） + K w/[H +]-[H +]
达到pH℃2所需酸量时的碱度称为苛性碱度
CO
.苛性碱度在实验室中不能迅
3
速地测得，因为不容易找到终点，若已知总碱度和酚酬:碱度就可用计算方法确定 苛性碱度表达式为
苛性碱度=[3]-[m0-] -2[HCO -] - [ H+] 3 3
教师陈 述与碱度相反，酸度（acidity ）是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质， 亦即放出质子H+
或
讲解
经过水解产生 H+的物质的总量。组成水中酸度的物质也可归纳 为三类：（1）强酸；（2）弱酸；（3）强酸弱碱盐。
例1已知水体的碱度为 1.00 x10-
3mol/L , pH=7。求体系中 CO、HC◎和CQ 的浓度。 解：根据碱度=[OH-]+[HCO3-]+2[CO3-]
当 pH=7 时，体系中[H CO3-]>>[ CO 32-]。 故：碱度=[OH]+[H CO 3-],代入已知条件:
1.00X10-3=10-7+[H CO3-]
[H CO
3
-
]=1.00 X10-3mol/L
根据碳酸的一级和二级电离平衡，可以求得
CO和CO2-
的浓度:
CO 2+H2O H++HCO
KI [H
][HCO3
]
4,45 10 7
[CO2]
7
3
[H ][ HCO3 ] 10 7 10 3
4
[CO—— 2,25 10 4
2] [mol /L
K1 4.45 10 7
HCO 3— H++ CO32-
___ 2
K[H ]g ] 2
[HCO3 ]
2 ([HCO3 ] 4,69 1011 1.0 10 3
n
7-1
[CO2L 3
3 ]
4.69 10 7
mol/L
[H ] 10 7
例2已知水体的碱度为 1.00 X10—3mol/L , pH=10,求体系中CO、HCO和CO2-
的浓度。 解：根据碱度=[OH]+[HCO32-]+2[CO32-
]
3
(环境管理)环境化学教案第二节天然水的基本特征及污染物的存在形态
