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天然水的碱度及水中污染物的存在形态教学难点天然水的碱度计算教学类型新课教学课时2教学内容教法提示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，引入碱度和酸度两个概念。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-、CO32-、HCO32-，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，碱度的测定是水质分析中一个经常观测的指标。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，一般氢氧化物的碱度较低，这一缓冲体系对于维持天然水体的PH值保持在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NaOH和NaHCO3与同一浓度的HCl反应，存在下面的反应：HCl+NaHCO3=NaCl+CO2+H2O上节课内容总结重点介绍天然水的碱度及碱度计算简单介绍天然水的酸度及水中污染物的存在形态教师陈述讲解NaOH+HCl=NaCl+H2O由上面的反应可知，摩尔浓度相同的NaOH和NaHCO3消耗同样的HCL，即二者的碱度是相同的，而二者的PH值是显然不同的，因为一个是强碱，一个是弱碱。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：OH−+H+⇔H2OCO32−+H+⇔HCO3−HCO3−+H+⇔CO2+H2OHCO3-+H+→CO2+H2O因此，总碱度是水中各种碱度成分的总和，即加酸至HCO3-和CO32-全部转化为CO2。其表达式为：总碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]–[H+]溶液中CO2、HCO3-和CO32-的浓度均可以用其摩尔分数（α）与总碳（CT）的乘积来表示，即：因而，总碱度可以表示成：则在总碱度相对较高时，[OH-]可以忽略不计，此时，在碱度计算的讲解中要求学生会计算，并通过提问的方式在举例讲解后同学自己计算，找出薄弱之处，重点讲解CT=α[总碱度]如果滴定是以酚酞作为指示剂，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，CO32-全部转化为HCO3-，作为碳酸盐只中和了一半，因此，得到酚酞碱度表示式：酚酞碱度=[CO32-]+[OH-]-[H2CO3*]-[H+]=CT（a2-a1）+Kw/[H+]-[H+]达到pHCO32−所需酸量时的碱度称为苛性碱度.苛性碱度在实验室中不能迅速地测得,因为不容易找到终点,若已知总碱度和酚酞碱度就可用计算方法确定.苛性碱度表达式为苛性碱度苛性碱度=[OH=[OH--]-[HCO]-[HCO33--]-2[HCO]-2[HCO33--]]––[H[H++]]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1.00×10-3mol/L，pH=7。求体系中CO2、HCO3-和CO3-的浓度。解：根据碱度=[OH-]+[HCO3-]+2[CO3-]当pH=7时，体系中[HCO3-]>>[CO32-]。故：碱度=[OH-]+[HCO3-]，代入已知条件：1.00×10-3=10-7+[HCO3-][HCO3-]=1.00×10-3mol/L根据碳酸的一级和二级电离平衡，可以求得CO2和CO32-的浓度：CO2+H2OH++HCO3-HCO3-H++CO32-教师陈述讲解例2已知水体的碱度为1.00×10-3mol/L，pH=10，求体系中CO2、HCO3-和CO32-的浓度。解：根据碱度=[OH-]+[HCO32-]+2[CO32-]当pH=10时，HCO3-和CO32-浓度相近，利用碳酸的二级电离平衡：HCO3-→H++CO32-代入碱度的表达式，得：即：故：根据碳酸的一级电离平衡：教师陈述讲解这里需要特别注意的是，在封闭体系中加入强酸或强碱，总碳酸量CT不受影响，而加入[CO2]时，总碱度值并不发生变化。这时溶液PH值和各碳酸化合态浓度虽然发生变...
