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《讲水中无机物的迁移转化-2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、环境化学冶金科学与工程学院环境工程研究所周康根第三章水环境化学第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态第二节水中无机污染物的迁移一、颗粒物与水之间的迁移二、水中颗粒物的聚集三、溶解和沉淀四、氧化-还原五、配合作用第三节水中有机污染物的迁移转化第四节水质模型×四、氧化(Oxidation)－还原(Reduction)氧化—还原平衡对水环境中污染物的迁移转化具有重要意义。水体中的有机污染物与溶解氧的反应分层湖泊中的氧化/还原状态的变化上层:氧化性气雾,氧化态物质多，如SO42-,NO3-,Fe(Ⅲ),Mn(Ⅳ)下层
2、:还原性气雾,还原态物质多，如HS-,NH4-,Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ)]水处理中氧化剂(Cl2,ClO2,MnO4-,H2O2,O3等)生化处理中的微生物氧化还原1.氧化还原化学基础1)电极电位例:金属Zn与CuSO4的反应氧化半反应:Zn=Zn2++2e还原半反应:Cu2++2e=Cu总反应:Zn+Cu2+=Zn2++CuEcell=Ec-Ea式中，Ecell:原电池电动势Ea:氧化半反应电极电位(阳极电位，负极电位)Ec:还原半反应电极电位(阴极电位，正极电位)标准电极电位例:①负极：2H++2e=H2(g
3、)②正极：I2+2e=2I-③=②-①I2+H2(g)=2I-+2H+原电池电动势Ecell=E{I2/I}-E{H+/H2(g)}有关电极电位的规定当H+的活度为1，PH2=1时的H+/H2(g)电极称为标准氢电极规定：标准氢电极的电极电位E0{H+/H2(g)}=0将标准氢电极作负极，以给定电极作正极构成原电池时，其电动势Ecell称为给定电极的电极电位，用E{I2/I-}表示当给定电极中的相关物种(如I2,I-)的活度均为1时，电极电位称为标准电极电位，用E0{I2/I-}表示电池的电动式与自由能的关系２
4、)能斯特(Nernst)公式半反应的能斯特(Nernst)公式关于ΔG,E的注意事项?关于ΔG,E的注意事项ΔG具有加合性,E不具有加合性3)电子活度的概念在酸碱反应中，酸是质子给予体，碱是质子接受体，氢离子活度及pH值表示了水溶液的酸碱性在氧化还原反应中，还原剂是电子给予体，氧化剂是电子接受体，我们可以类似地用电子活度(αe)和pE来衡量水溶液的氧化还原性。定义:pE=-lg(αe)pE是平衡状态下（假想）的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势。pE越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强。pE越
5、大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。4)氧化还原电位E和pE的关系对于一个包括n个电子的氧化还原反应:Ox(氧化态)+ne=Red(还原态）ΔG,E,pE间的相互关系总结思考题解：２．天然水体的pE－pH图在氧化还原体系中，pE与氧化态浓度、还原态浓度和体系pH有关pE—pH图表示氧化态浓度、还原态浓度一定的条件下的pE与pH的关系pE—pH图显示了水中各形态的稳定范围及边界线图3－8水中铁的pE—pH图(1)水的氧化还原限度（稳定区）在绘制pE—pH图时，必须考虑水的氧化还原反应限定图中的区域边界。水
6、的氧化限度：1/4O2(g)+H++e=1/2H2OpE0=20.75pE=20.75-pH水的还原限度：H++e=1/2H2pE0=0pE=-pH水的氧化限度以下的区域为O2稳定区，还原限度以上的区域为H2稳定区，在这两个限度之内的H2O是稳定的。(2)pE—pH图以Fe的pE—pH图的绘制为例假定溶液中溶解性铁的浓度为1.0x10－7mol/L，不考虑Fe(OH)2+及FeCO3等形态的生成。稳定区的判断方法①M2++2e=M②M2++2H2O=M(OH)2+2H+③M(OH)2+2H++2e=M+2H2O
7、pHⅥⅢpEⅠⅡⅣⅤ①②③M2+M(OH)2M213区域Ⅲ稳定区的判断方法①M2++2e=M②M2++2H2O=M(OH)2+2H+③M(OH)2+2H++2e=M+2H2OⅠⅡⅢⅣⅤⅥ①M2+M2+MMMM2+②M2+M2+M2+M(OH)2M(OH)2M(OH)2③M(OH)2MMMM(OH)2M(OH)2综合M2+MM(OH)2ⅥⅢpEⅠⅡⅣⅤpH①②③怎样选择反应方程式？Fe3+Fe(OH)2+Fe(OH)3(s)Fe(OH)2(s)Fe2+Fe(OH)+Fe(Ⅱ)稳定区Fe(Ⅲ)稳定区pHpEFe稳定
8、区①②③④⑤⑥⑦⑧⑨怎样选择反应方程式？A3+A(OH)2+A(OH)3(s)A(OH)2(s)A2+A(OH)+A(Ⅱ)稳定区A(Ⅲ)稳定区pHpEA稳定区图3－8水中铁的pE—pH图22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2-0--2--4--6--8--10-02468101214Fe3+Fe(OH)3FeOH2+图3－8水中铁的pE—pH图22-20-18-16-
