《环境化学原理》PPT课件

分子式
Ksp
pKsp
分子式
Ksp
pKsp
Ag2CO3
8.110-12
11.09
Hg2CO3
8.910-17
16.05
BaCO3
5.110-9
8.29
MgCO3
3.510-8
7.46
CaCO3
2.910-9
8.54
MnCO3
1.810-11
10.74
CdCO3
5.210-12
11.28
NiCO3
6.610-9
根据溶度积规则，可以得出二氧
化碳开放体系中的金属离子浓度的计
算公式为：
[Me2+] = 0 Ksp/( 2 KH pCO 2 )
（二）硫化物
一般而言，金属离子的硫化物在水中的溶解度 比起其氧化物或氢氧化物小得多，对金属离子在天 然水中的沉积起着重要作用。
例如，Hg2+在天然水体中的行为由于水体性质 而发生明显分异。汞的甲基化过程在嫌气条件下易 于发生。但水体在嫌气条件下产生H2S，而S2-非常 容易与Hg2+生成HgS沉淀，那么，汞的甲基化作用 会明显被削弱，汞的迁移和毒害就会降低。由于上 述原因，好气条件下的天然水体发生汞的甲基化作 用常大于嫌气条件下的情况。
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1
表3-7 重金属硫化物的溶度积
分子式 Ag2S CdS
Ksp 6.310-50 7.910-27
pKsp 49.2 26.1
分子式 HgS MnS
Ksp 4.010-53 2510-13
CoS
4.010-21
20.4
NiS
3.210-19
Cu2S
2.510-48
47.6
CuS
6.310-36
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3
（三）碳酸盐
两价金属离子的碳酸盐通常是一些难溶 性化合物，表3-8列出了金属碳酸盐的溶度积。 由于碳酸盐在不同pH条件下，溶解度不同， 加上空气中CO2分压对溶液中碳酸形态的影 响，故碳酸盐对水中金属离子迁移的贡献随 环境条件的变化而异。
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4
表3-8 金属碳酸盐的溶度积
[Me2+]= Ksp/ cT 2 由于 2 是pH的函数，说明CaCO3
或MeCO3的溶解与pH有关。
（
2
(1[H]2 Ka1Ka2
[H])1 Ka2
）
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11
如在pH = 7，cT = 310-3 mol/L下
2 = 3.8210-4
[Ca2+] = Ksp/cT 2
= 2.910-9/(310-33.8210-4)
[CO32-] = cT 2
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根据沉淀溶解平衡，有
CaCO3(s)
Ca2+ + CO32-
Ksp = [Ca2+][CO32-]
于是：
[Ca2+] = Ksp/[CO32-] = Ksp/cT 2
这就是计算水溶液中钙离子浓度
的公式。
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10
对于其它金属Me2+，有
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13
0
pKa1
pKsp (CaCO3)
pKa2
2 4
-1gc 6 H+
8
• •
CO32OH-
•
Ca2+பைடு நூலகம்
Zn2+
10
Pb2+
12 4 5 6 7 8 9 10 11 12
pH
图3-6 封闭体系中CaCO3、ZnCO3和PbCO3的溶解度
（cT = 3完整1版0-课3 m件poplt/L）
35.2
PbS
810-28
SnS
110-25
FeS
3.310-18
17.5
ZnS
1.610-24
Hg2S
1.010-45
45.0
As2S3*
2.110-22
注：引自武汉大学主编，2000；*为下列平衡的平衡常数：
As2S3 + 4H2O == 2HAsO2 + 3H2S。
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pKsp 52.4 12.6 18.5 27.9 25.0 23.8 21.68
14
2. 开放体系
天然水体实际上是CO2的开放体 系，水体中CaCO3的形成是与水中碳 酸各形态基本上处于平衡之中。根据
亨利定律，大气中CO2一定，溶液中 [CO2]也相应固定：
即 cT = [CO2]/ 0 = KH pCO 2/ 0
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而 [CO32-]= cT 2 = 2 KH pCO 2 / 0
= 2.510-3(mol/L)
= 2.5(mmol/L)
- lg[Ca2+] = 2.60
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再如在这一条件下，PbCO3的溶解 度为：
[Pb2+] = Ksp/cT 2
= 7.410-14/(310-33.8210-4)
= 6.410-8 (mol/L)
- lg[Pb2+] = 7.19
CO32-含量约为10-7mol/完L整。版课件ppt
5
■ 水中Ca2+对pH的调节作用
C1：CaCl2 2mmol/L C2： CaCl2 8mmol/L N1：NaHCO3 2mmol/L N2： NaHCO3 8mmol/L 因此，CaCl2在降低盐碱性水体的pH有显著作用
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6
2
由表3-7可以看出，只要水环境中存在S2-，几 乎所有的重金属离子均可从水体中除去。在天然水 体中，S2-的含量约为10-10 mol/L，相当于3.210-6 mg/L。以Cu2+为例，CuS溶度积等于6.310-36，在 25℃下：
[Cu2+][S2-] = 6.310-36 把天然水中S2-的浓度代入上式，便可得天然水 中Cu2+的平衡浓度： [Cu2+] = 6.310-36/10-10 = 6.310-26 （mol/L） 由此说明，只要天然水中有少量S2-存在，Cu2+ 完全可从天然水中沉淀出来。
8.18
CoCO3
1.410-13
12.84
PbCO3
7.410-14
13.13
CuCO3
1.410-10
9.86
SrCO3
1.110-10
9.96
FeCO3
3.210-11
10.50
ZnCO3
1.410-11
10.84
S2-的含量约为10-10 mol/L，相当于3.210-6 mg/L
[CO2] = 1.028×10-5mol/L，相当于0.45 mg/L，这时
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由于方解石（CaCO3）是天然水 体中钙的主要矿物，其对水中离子的
调节非常重要。因此，下面以CaCO3 和其它金属的碳酸盐为例，对碳酸盐
的 溶 解 度 与 pH 的 关 系 作 进 一 步 介 绍 。
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1. 封闭体系
其特征为： 1) 只考虑溶液相碳酸形态和固相碳酸 盐碳酸形态； 2) 把H2CO3*当成不挥发酸处理； 3) 碳酸形态总浓度cT为常数, 其中