水化学原理.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三章 水化学 原理,1,1/35,水化学在核电厂工程中占有很主要地位，不论是压水堆核电站、沸水堆核电站、还是高温气冷堆都离不开水及水溶液。也就离不开水化学化工技术。在压水堆核电站中，堆芯冷却剂为含有,LiOH,和硼酸水溶液，二回路和蒸汽发生器也用水作为介质。单回路沸水堆核电站采取水作为堆芯冷却剂及传热介质。高温气冷堆二回路也是用经氢氧化铵和联胺处理水溶液。核电站能量传递主要依靠水及水溶液。而核电站日常院校故障中可能多发生在水及其化学方面。为何水及水溶液在核电站工程中得到广泛应用，这是因为水及水溶液基本化学性质决定。,一,水基本性质,水分子结构是以氧为关键，两个氢原子是,10431,H-O-H,夹角。氧原子,8,个电子中有两个电子与氢原子联络在一起，还有两对电子与临近水分子形成氢键。水分子在水汽状态（气相）,O-H,距离是,0.9568,，在冰中距离是,0.99,。水性质主要由分子结构和氢键决定。右图是水分子和水分子键氢键结构。,图,3-1,水分子和氢键结构特征示意图,2,2/35,什么是氢键？，氢键是氢原子同时和两个电负性很大而半径较小原子（比如,O,、,N,等）结合所形成一个特殊原子间作用力。氢键作用力比通常化学键要小得多。在不一样温度下，水中氢键数不一样，见下表数据。表中,C,0,-,单分子份额，,C,1,-,由一个氢键缔合分子数额，,C,2,-,有双氢键分子份额。,水中各类氢键百分比,%,t,C,0,C,1,C,2,t,C,0,C,1,C,2,6,27,42,31,47,36,43,21,21,31,42,27,61,38,43,19,39,33,44,23,72,40,42,18,冰结构中氢键数为,100,。,在水蒸汽状态，水结构与液态不一样。在低压下水分子都处于单体状态。伴随压强增大，单位逐步缔合成二聚体，三聚体等。在温度,633K,和压强,18Mpa,电站过热蒸汽中，除二聚体外，还有约,30,三聚体，,10,四聚体和,8,六聚体。,水物理化学特征。,3,3/35,（1,）水含有很大比热,因为水分子氢键和水分子缔合，故将水加热时，还要消耗热量将缔合分子离解，使水比热较其它液体要大，其凝固点和沸点也都比氧族其它元素氢化物要高得多。使水有很高比热。水比热是,4.18410,-3,JKgK,-1,，这在全部固体或液体中几乎是最大。核电站利用水作为传热介质，也是利用水含有高比热性质,（,2,）,水有反常凝固点和沸点,在标准状态下（,101.3KPa,），水沸点是,100,，凝固点是,0,，它以液体形态存在温度范围很宽，这使水在自然界得以广泛存在。这一性质与周期表中氧族其它元素氢化物沸点和凝固点显著不一样。氧族元素包含氧、硫、硒、碲，它们氢化物分别为,H,2,O,H,2,S,、,H,2,Se,、,H,2,Te,。按普通规律，水同摩尔质量最小，其沸点和凝固点在这四个氢化物中应为最低，但实际上水却反常地含有高沸点和凝固点（见图）,4,4/35,水反常高沸点和凝固点,冰结构，氢键占,%,氧族：？,5,（,3,）,水是极性溶剂,因为水分子不对称结构，水分子是有极性，这造成了它对各种无机盐有很高溶解度，所以原水中含有大量钙、镁及碱金属盐类，给反应堆供水造成很大负担，为了除去这些盐类要经过复杂水处理过程。,5/35,4,水热稳定性高,在,K,高温下，其离解率还不到百分之一。这是水可在反应堆内高温下运行原因，不然后果是极难想象，但这也给用水制氢增加了困难。,5,水解与金属和非金属作用放出氢气,水还可与一些金属和非金属氢化物反应，生成酸和碱：,6,6/35,6,水汽化作用,水蒸汽压与温度之间关系,温度（,）,0,40,80,100,120,140,180,374,蒸汽压（,Pa）,6.110,2,7.410,3,4.710,4,1.010,5,2.010,5,3.610,5,1.010,6,2.210,7,在任何状态下，水分子都处于不停运动状态，动能大分子会离开水面进入空间，而液面上蒸汽分子也会返回液体中，这就是水蒸发和凝聚作用，在一定条件下，这两个过程到达平衡，此时蒸汽压称为饱和蒸汽压，饱和蒸汽压与温度相关，,水温升高到一定值，水开始沸腾，此时温度称为在该压强下沸点，水沸点与压强关系见表,3-3,。,水沸点与外界压强关系,压强（,MPa）,0.196,0.392,0.588,0.98,1.96,22.0,沸点（,）,120,143,158,179,211,374,7,7/35,从蒸发器或锅炉出来饱和水蒸汽常含有少许水分，普通称之为湿饱和蒸汽，要经过过热器再加热，去除其中湿分后，得到干饱和蒸汽。,伴随湿度和压强升高，蒸汽密度增大，当湿度和压强足够高时，蒸汽密度和水密度相同，此时称为临界状态。水临界压强是,22.0Mpa,。在此压强下水沸点是,374,，称为临界温度。处于临界状态水体汽液两相界面已消失。,8,8/35,二,天然水分类及其中杂质1,天然水按其含盐量分,低含盐量：含盐量在,200mg/L,以下；,中等含盐量：含盐量在,200500 mg/L,以下；,较高含盐量：含盐量在,5001000 mg/L,以下；,高含盐量：含盐量在,1000 mg/L,以下以上。,若按水软硬度分：,极软水：硬度在,1.0mmol/L,以下；,软水：硬度在,1.03.0 mmol/L,；,中等硬度水：硬度在,3.06.0 mmol/L,；,硬水：硬度在,6.09.0 mmol/L,；,高硬水：硬度在,9.0 mmol/L,以上。,2,天然水中杂质,水处理目标是要除去水中各种杂质，满足核电厂各类设备用水需要。天然水中杂质主要分为三大类（见表）：即悬浮体，胶体和溶解物质，溶解物质有（,1,）离子状态存在盐类，溶于水中气体及非离子态可液化固体。,表,3-4,水中杂质分类,粒径,/mm,10,-7,10,-6,10,-5,10,-4,10,-3,10,-2,10,-2,10,分类,真溶液,胶体,悬浮物,特征,透明,光明下浑浊,浑浊,肉眼可见,超滤,精密过滤,自然沉淀、过滤,惯用处理法,离子交换、反渗透,混凝、澄清、过滤,9,9/35,(1),悬浮物,悬浮物颗粒较大，粒径在,100nm,以上，不溶于水，使水质变浑浊，它是不稳定态，能够漂浮，凝聚或下沉。有些是有机物，有些是泥沙等无机物。,(2),胶体,胶体粒径在,10,-4,10,-6,mm,之间，是由许多分子形成聚合体，天然水中无机物胶体主要是铁、铝、硅化合物。有机物胶体主要是植物或动物腐蚀质。胶体比表面积大，有较强吸附能力。硅可溶部分是偏硅酸（,H,2,SiO,3,或,SiO,2,H,2,O,）多分子聚合体（,nSiO,2,mH,2,O,，,n5,），胶体硅则是二氧化硅水合物。,同类胶体因为常有同性电荷而相互排斥而不会聚合而沉降下来，经常稳定地分布于水中。,(3),溶解物质,溶解物质是指粒径小于,1nm,微粒，多以离子状态存在与水中，以及溶解于水中气体。,离子态杂质,天然水中含有很各种离子态物质，其主要起源于岩石和土壤中可溶部分，最多阳离子是,Ca,2+,，,Mg,2+,，,Na,+,，,K,+,，,Al,3+,等，阴离子有,，,，,，,，,等。其它离子态杂质见表,3-5,。,溶解气体,天然水中常见溶解气为,O,2,，二氧化碳，溶解氧是来自于空气氧气，其平衡溶解量与温度相关（见图,3-4,），天然水,CO,2,不是来自于空气，主要是由地质过程及有机物分解产生。,CO,2,和水反应生成碳酸，使水,pH,下降。而经除去,CO,2,纯净水放在空气中会与空气中,CO,2,平衡而变成弱酸性水。,10,10/35,类别,阳离子,阴离子,含量范围,较高含量,Ca,2+,，,Mg,2+,，,Na,+,，,K,+,几,mg/l几万mg/l,微量,Fe,2+,，,Mn,2+,十分之几,mg/l几mg/l,重金属,Cu,2+,，,Zn,2+,，,Ni,2+,，,Co,2+,，,Al,3+,1-10mg/l,水中离子态杂质,氧溶解度与温度关系,11,11/35,三,核电厂用水种类,1,核电厂用水种类较多，质量要求也各异。,原水,原水是未经净化地表水和地下水等。,补给水,原水经净化处理后，用来补充汽水回路（二回路）损失水，其净化处理要经过除盐，除碳。,凝结水,汽轮机做功后蒸汽经冷凝形成水，冷凝水经净化处理后重新供二回路复用。,疏水,各种蒸汽管道和用汽设备中蒸汽凝结水，搜集到疏水箱经净化再供二回路使用。,循环冷却水,为各种需要冷却设备提供水，用于给相关设备降温冷却之用。在高温气冷堆中主要供汽轮机凝汽器，冷凝器，发电机空气冷却器提供冷却水。另外核岛相关设备也需要冷却水冷却设备。,12,12/35,2,水质指标及其意义,列出水质指标及惯用单位，不一样用途水有不一样质量要求。下面介绍与核反应堆相关一些水质指标及其意义。,水质检测项目,项目名称,符号,单位,项目名称,符号,单位,电导率,K,s/cm,硬度,H,mmol/L或mol/L,二氧化硅,SiO,2,Mg/L或g/L,氯化物,Cl,mg/L,钙含量,Ca,mg/L,酸度,-,mmol/L,镁含量,Mg,mg/L,碱度,-,mmol/L或mol/L,铜含量,Cu,g/L,亚硝酸盐含量,NO,2,mg/L,铁含量,Fe,g/L,硝酸盐含量,NO,3,mg/L,氨含量,NH,3,mg/L,亚硝酸盐含量,SO,3,mg/L,联氨含量,NiH,4,mg/L或g/L,浊度,Tu,FTU,溶解氧,O,2,g/L,总固体量,St,mg/L,钠含量,Na,g/L,油含量,oil,mg/L,游离二氧化硅,CO,2,mg/L,13,13/35,（,1,）硬度,水硬度是指水中易成水垢物质，主要是钙、镁盐所致。水质硬度测定方法多采取,EDTA,络合滴定法。不一样国家对硬度定义不一样，但它们之间能够换算。,硬度分类,总硬度，简称硬度，是指水中钙、镁离子总和。,按水中阴离子类型，又分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。,碳酸盐硬度,碳酸盐硬度是指水中钙、镁碳酸氢盐与碳酸盐之和。因为水中碳酸根极少，在水质,pH,值不高时，水中,Ca,（,HCO,3,）,2,与,Mg,（,HCO,3,）,2,总含量代表水硬度。,当水受热时它们会分解：,所以碳酸氢盐在受热后能够分解出,CaCO,3,及,Mg,（,OH,）,2,沉淀，从水体中分离除去，水溶液中钙、镁总量显著降低。故又称钙、镁碳酸氢盐所产生硬度称为暂时硬度。,14,14/35,非碳酸盐硬度,利用将水加热煮沸方法不能去除那部分硬度叫永久硬度，又称非碳酸盐硬度。主要是钙、镁硫酸盐及氯化物等。,硬度单位通惯用,mmol/L,或,mol/L,。,酸度和碱度,水酸度是指水中含有能接收氢氧根离子物质量。能形成酸度物质有强酸，强酸弱碱盐，酸式盐和弱酸。在离子交换除盐过程中阳离子交换柱出水含有一定酸度。强酸弱碱盐水解时会产生一定量,H,+,，故呈酸性。,水碱度是指水中含有能接收氢离子物质量。普通水碱度主要起源重碳酸根。,水碱度测定主要用酸中和法测定，中和滴定所用指示剂不一样，测定结果不一样。,用酚酞作指示剂时，它变色范围是,pH,值,8.18.3,，此时化学反应为：,其最终产物是,H,2,O,和,，但不能继续反应生成,。用酚酞作指示剂所测出碱度称为酚酞碱度。,用甲基橙作指示剂酸中和滴定时所测出叫甲基橙碱度，又称全碱度。甲基橙改变范围是,pH4.34.5,。,pH,远高于酚酞,pH8.3,水平，也就是加入,H,+,更多，除上述两个反应外，还有,能够看出，甲基橙碱度包含,OH,-,，,，,故称全碱度。,酸度和碱度单位均为,mol/L,，,mmol/L,，,mol/L,15,15/35,（,2,）,pH,值,pH,是指水溶液中氢离子活度（浓度）负对数。,pH,测定是以玻璃电极作指示电极，,甘汞电极作参比电极，与溶液组成工作电池，可直接测出,pH,值。,图,3-5,测定,pH,工作电池图,pH=lgH+,测定,pH,用,pH,计，又叫酸度计，基本原理见图,3-5,16,16/35,（,3,）电导率,水溶液电导是水中离子产生导电现象。电导率是以数字形式显示溶液传导电流,能力。电导率大小反应水中离子浓度高低。是水质主要指标，反应给水，除盐,水、蒸汽凝结水中含盐量高低。,水溶液电导率单位为西门子,/,米，符号为,S/m,，普通用其百万分之单位，即微,西门子,/,厘米，或,s/cm,。,1ms/m=,s/cm,电导率随温度改变而改变，温度每升高,1,，电导率增加约,2,，通常要求,25,为,电导率测定温度标准值。,（,4,）溶解氧,依据亨利,道尔顿定律，溶解在水中氧气与大气压强成正比。溶解到水中氧浓度,愈高则金属腐蚀越快。故核电厂热力设备均要除氧，蒸汽发生器中给水质量要求溶解,氧,7g/L,，汽轮机凝结水溶解氧要求,30g/L,。除氧方法有化学处理和真空除氧和热力,除氧等方法。准确监督水质中氧含量也很主要，通惯用内电解法和氧电极法。,。,17,17/35,（,5,）浑浊度,浊度由水中不溶物造成，设备冷却水要检验浊度值。浊度范围为,040FTU,。检,查浊度是比色法或目视法比较，用福马肼浊度标准溶液作为标准，福马肼是由硫酸肼与六次甲基四胺聚合形成白色高分子聚合物，以福马肼悬浊液作为标准，采取分光光度法比较水样与标准悬浊液透光强度进行定量，（,1,）,FTU,作为浊度单位。用,10,六次基四胺溶液和,1,硫酸肼溶液各,5ml,，用去离子水稀释至,100ml,，此混合液浑浊度定为,400FTU,单位。,18,18/35,5,在核电厂化学中，使用浓度表示方法有若干种。,（,1,）,液体溶液浓度表示法,#,质量 浓度（质量分数）,在溶液中溶解物质（溶质）质量浓度有两种基本表示方法。一个是（,1,）单位体积溶液中溶质质量单位表示浓度，叫,W/V,（质量,/,体积）制。另一个是,W/W,制，即在一定溶液中溶质重量。比如，蒸汽发生器给水二氧化硅浓度应,20g/L,，或,0.02mg/L,，这就是,W/V,制。,假如用,W/W,制，即为,假如溶液密度为,1,，则这两种浓度表示法相同，假如溶液密度不是,1,，则两种表示方法能够换算。,因为,W/W,制经惯用于固体物质纯度表示，故现在不对推荐使用,ppm,表示溶液浓度，以免混同。,19,19/35,#,摩尔浓度（物质量浓度）,单位体积溶液所含溶质物质量，摩尔浓度又叫体积摩尔浓度，现在又叫物质量浓度，其单位是,mol/L,或,mol/m,3,，,mmol/L,，,mol/L,等。,例：市售试剂硫酸为,98,溶液，密度（,d,）,1.84g/cm,3,。求此硫酸物质量浓度。,解：,1.0L,试剂硫酸含,H,2,SO,4,物质量为,#,重量摩尔浓度,用,1kg,溶剂中所含溶质物质量（,mol,）表示，叫质量摩尔浓度，用符号,m,表示，单位为,mol/kg,。,例：,25,氯化锌溶液，其质量摩尔浓度是多少？,解：溶解在,75g,水中氯化锌质量为,25g,，在,1000g,水中溶解,ZnCl,2,量应为：,ZnCl,2,摩尔质量,=,ZnCl,2,摩尔质量为,136.4g,mol,-1,所以该溶液质量摩尔浓度为,2.44m,（或,2.44mol/kg,）,20,20/35,四,溶液、溶解、溶解度,（,1,）溶液及溶解,由一个物质以其分子或离子状态均匀分布在另一个物质中所得到分散体系叫做溶液。它可适合用于任何聚集状态，包含气态溶液（如空气、液态溶液（如地下水）。通常所说溶液是指液态溶液。,全部液态溶液都是由溶质和溶剂所组成，溶剂是一个介质，溶质均匀分布在介质中，而且应以分子或离子形态存在。溶质和溶剂是相对意义来讲。气体或固体溶解在液体中，通常把前者叫溶质，把后者叫溶剂。假如液体溶解在液体中，通常把量少叫溶质，量多叫溶剂。,溶解和溶解度,当固态物质放在液态溶剂时，固体表示粒子（分子或离子）因为本身振动和溶剂分子吸引，就离开固体表面而进入到溶剂中，并经扩散均匀分散到液体各部分，这个过程叫溶解。与此同时，溶液中溶质粒子仍在不停地运动，又会被未溶解固体表面吸引而重新回到固体上去，这个过程叫结晶。,溶解和结晶是两个相反过程，它们同时在进行，但在开始时，溶解过程占优势，伴随溶液浓度增大，结晶过程速度加大。到一定时候，结晶速度等于溶解速度，溶液建立了动态平衡。,21,21/35,在一定温度下，长时间与过量溶质成平衡状态溶液饱和溶液。饱和溶液中所含溶质量，即该物质在该温度下溶解度。溶解度表示该物质在液体中溶解能力程度。溶解度能够用浓度单位表示，也能够用,100,克溶剂中所能溶解固体物质克数表示。,2,影响溶解度原因有：,(1),溶质和溶剂本性，普通规律是溶质能溶解在和它结构相同溶剂中。即所谓“相同相溶”。比如非极性或弱极性溶剂中（如苯。四氯化碳）溶解度是,10,以上物质称易溶物质，溶解度,1,以下物质称难溶物质。,(2),温度对溶解度影响,固体盐类在水中溶解度与温度相关。多数盐类是温度升高溶解度增加，少数盐类是温度增加而溶解度降低。图,3-6,是溶解度曲线,22,22/35,(3),压强对溶解度影响,压强对固体或液体溶解度几乎没有影响，但对气体溶解影响很大。,液面上方气体分子不停地运动进入液体，其速度与气体浓度成正比。已溶液体由气体分子也同时向外逸出。当溶解和逸出速度相等时，就建立了动态平衡：,3,核电站中腐蚀产物溶解度,核电站中不锈钢材料在高温下有一定腐蚀速率，腐蚀产物组成为铁、镍、锰氧化物，如,Ni,x,Fe,3,-O,4,，,Ni,0.9,Fe,2.1,-O,4,，,Ni,7,Fe,2.3,-O,4,，等。其溶解度与温度关系见图,3-7,。,图,3-7,铁、镍溶解度曲线,23,23/35,温度和,pH,值对,Fe,3,O,4,溶解度影响,24,24/35,4,溶液渗透压,一些材料薄膜可经过水分子，但不能透过溶液中分子或离子，这种膜为半透膜。动物肠衣、膀胱等属于这类半透膜。人造塑料薄膜、羊皮纸、玻璃纸等有些也是半透膜。,当一张半透膜把纯水和盐水分开时，开始时两侧液面高度相等（见图,3-8,）但经过一段时间后，纯水侧液面下降，而盐水侧液面上升，显然水分子从纯水一侧经过半透膜向盐水侧迁移，这种现象叫渗透。渗透机理是水分子运动造成。而盐分则不能透过膜。纯水侧和盐水侧两边液面高差所造成压强叫渗透压。渗透压与溶液中盐分浓度成正比。荷兰物理学家范特荷夫得出，稀溶液渗透压与浓度和温度关系用理想气体方程式一致，即,V,=,Nrt,式中,是渗透压，,V,是溶液体积，,n,为溶质物质量（单位为摩尔），,R,为气体常数，,T,为热力学温度。,渗透压原理用于水质除盐反渗透装置上。,25,25/35,(a),正常渗透b),渗透平衡；,(c),反渗透,图,3-8,渗透压原理,26,26/35,五,化学反应与化学平衡,.1,化学反应,化学反应是指两种或两种以上物质，在一定条件生成一个或几个化合物。化合物是有固定组成物质。化学反应有反应速度很快，氢气在空气中燃烧生成水。也有反应速度很慢，如金属腐蚀氧化。,在核电站工程中碰到化学反应有,分解反应,离子交换反应,置换反应,氧化反应,还原反应,氧化还原反应是同时发生。,27,27/35,.2,质量作用定律,全部化学反应都遵从质量作用定律。该定律是从试验总结出一条规律，即,化学反应速度跟反应物有效质量成正比,，这就是质量作用定律。,比如：我们在,673K,温度条件下，在一个密封容器中，改变,CO,和,NO,2,反应物浓度，观察反应速度改变。反应式为：,反应速度试验,试验编号,CO浓度（mol/L）,NO,2,浓度,(mol/L),反应速度,VmolL,-1,S,-1,1,0.1,0.10,0.005,2,0.1,0.20,0.010,3,0.1,0.30,0.015,4,0.2,0.30,0.030,5,0.2,0.30,0.045,能够看出反应速度。,V,C,（,CO,）,C,（,NO2,）,V=kC,（,CO,）,C,（,NO2,）,K,为速率常数，此方程即为速率方程。若化学反应式为：,Aa+Bb=Gg+dD,，则速率方程可表示为：,28,28/35,当反应物浓度都是,1mol/L,时，反应速率常数就等于反应速率,V,，即,V=K,。,所以，反应速率常数越大，反应速率也就越大。不一样反应有不一样,K,值，不一样温度下,K,值也有所不一样。但在一定温度下，,K,值是常数，,K,值可由试验测得。,温度升高，反应速度加紧，如为例，温度影响列于表,3-9,。,温度（,K）,600,700,800,速度常数（,K）,0.028,1.3,23,由表数据可知，在,NO,2,与,CO,反应中，温度从,600K,增加到,800K,时，反应速率约增大,1000,倍。离子交换树脂再生过程，就是利用质量作用定律，改变溶液浓度，使反应按相反方向进行。,催化剂对反应影响,除了温度和浓度外，催化剂对反应速度作用很大，比如,N,2,、,H,2,合成,NH,3,反应中，不用催化剂，反应十分迟缓，毫无生产价值，当用,Fe,作为催化剂后，反应显著加紧，使这一反应含有实用价值。,催化剂对反应影响是改变反应机理，使反应活化能降低而加紧反应。用催化剂可大大降低反应活化能，加紧反应速度，而不改变反应方向，也不改改变学平衡。,活化能是由非活化分子转变为活化分子所吸收能量，其单位,KJmol,-1,。,高温气冷堆氦净化装置是用,CuO,催化净化回路氦气。,29,29/35,3,化学平衡,对于化学反应，除了考虑反应速度外，还要顾虑化学反应进行方向，即最终得到产物是什么，就是要顾虑化学反应平衡时反应物（原料）和产物量。先从一个化学反应原料和产物关系，设在一个封闭容器中，放入原料,CO,，,H,2,O,，,CO,2,，,H,2,。当反应到达平衡时，测量这四个组分浓度。反应在,1073K,温度下进行，反应方程为：,三次试验数据列于表,3-10,。,表,3-10,三次试验数据,试验编号,起始浓度（,mol/L）,平衡浓度（,mol/L）,平衡浓度比,CO,H,2,O,CO,2,H,2,CO,H,2,O,CO,2,H,2,1,1.00,3.00,0,0,0.25,2.25,0.75,0.75,1.0,2,0,0,5,14,0.83,0.83,4.17,0.17,1.0,3,0.25,3.00,0.75,0.75,0.21,2.96,0.79,0.79,1.0,30,30/35,从表,3-10,能够看出，将四种物质在封闭容器反应，不论从正反应，还是从逆反应开始，在,1073K,（,800,）温度下到达平衡时，生成物浓度乘积与反应物浓度乘积之比，均等于,1.0,，即它是一个常数。,假如将反应式抽象为：,依据质量作用定，该反应正反应速率：,逆反应速率为：,当反应到达平衡时：,V,正,=,V,逆,K,C,就叫做反应平衡常数，它反应了在一定条件产物与反应（原料）物浓度比值。也就是它说明了该反应在一定条件反应进行方向。,31,31/35,4,水离解平衡和,pH,值,（,1,水离解,水是极性溶液，在一定温度下要分解为水合质子和羟基离子，它即使酸又是碱。,为了简便而不影响结论，通常将水合质子（水和氢离子）用,H,+,表示，分解反应式：,依据质量作用定律，这个反应平衡常数为,因为水离解度很低，故能够把,看作常数，上式可改写为：,在温度为,25,时，,K,水,=1.0010,-14,K,水,叫水离子积。因为,H,+,和,OH,-,含有相等摩尔浓度，所以纯水中,H,+,及,OH,-,32,32/35,试验测出在,25,时,水离解度为,55.56,为水摩尔浓度。,水离子积随温度而改变，温度升高，离解度加大。表,3-11,是水离子积与温度关系。,水离子积分与温度关系,温度水离子积KW,中性溶液pH值H+=OH-,5,0.1210,-14,14.93,7.47,15,0.4510,-14,14.35,7.18,20,0.6810,-14,14.17,7.08,25,1.0110,-14,14.00,7.00,30,1.4710,-14,13.83,6.92,35,2.0510,-14,13.53,6.76,负对数值,33,33/35,（,2,）,pH,值,pH,值定义为氢离子负对数，即,pH=-lg,H,+,对纯水而言：,H,+,=,OH,-,=10,-7,mol/L,故纯水,pH=lg,H,+,=7,例：计算,0.1mol/L,盐酸溶液和,0.1mol/LNaOH,溶液,pH,各为多少？,0.1mol/L,盐酸溶液,pH=-lg10,-1,=1,0.1mol/L,氢氧化钠溶液,pH,值是：,pH=14-pOH=14-1=13,通常,pH7,作为溶液酸性和碱性分界限。,pH7,，溶液呈碱性。,5,二氧化碳与水反应,大气中含有,0.03,0.04,二氧化碳（体积比），,CO,2,在水中溶解度为,0.51.0mg/L,，地表水中含量是,2030mg/L,。天然水中溶解,CO,2,约,99,呈分子状态，称为游离二氧化碳，约,1,与水反应生成碳酸。水中含有,CO,2,会对设备金属起腐蚀作用。,水中碳酸化合物有不一样存在形态；溶于水二氧化碳气体,CO,2,；分子态碳酸,H,2,CO,3,；碳酸氢根,；碳酸根,。这四种形态之间有下述平衡关系：,34,34/35,由上述反应方程式能够看出，,H,+,浓度能够影响平衡移动。,水中碳酸化合物相对含量与,pH,关系,由图,能够看出：,1,）,pH4.3,（甲基橙改变点）时，水中各种碳酸化合物全部转化成,CO,2,.,这也是水处理除碳器工作基础。,2,）当,pH,值升高时，平衡向右移动，,CO,2,量降低，,增多；,3,）当,pH=8.38.4,时，（酚酞变色点）,98,以上碳酸化合物都转化成,。,4,）当,pH,8.3,时，,和,同时存在，随,pH,值升高，,降低，,升高，当,pH=12,时，几乎完全以 存在。,35,35/35,