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类型ch7天然水体中的氧化还原平衡.ppt

  • 上传人:hwpkd79526
  • 文档编号:8168625
  • 上传时间:2019-06-12
  • 格式:PPT
  • 页数:19
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    ch7天然水体中的氧化还原平衡.ppt
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    1、第七章天然水体中的氧化还原平衡,7-1天然水体中的氧化还原平衡的意义,氧化性/还原性,元素的存在形态 (价态),迁移能力,毒 性,CH4,CO2,NH4+,NO3-,H2S,SO42-,Fe(II),Fe(OH)3,Cr(III)无毒,Cr(VI)有毒,补充:*离子电子法配平氧化还原反应,反应前后电荷数相等; 反应前后原子数相等; 氧化剂和还原剂得失电子总数相等。,配平原则,半反应通式:,MnO4- + Cl- Mn2+ +Cl2 (酸性介质),Cr2O72- + Fe2+ Cr3+ +Fe3+ (酸性介质),CrO2- + Cl2 CrO42- +Cl- (碱性介质),应用举例,氧化反应,还

    2、原反应,说明,1)水体氧化还原反应均为微生物催化反应,2)*水体氧化还原反应与酸碱反应类似,氢离子活度(浓度),电子活度(浓度),例:,例:,等效 (pH=7时),7-2电子活度和氧化还原电位 一、*电子活度的概念,酸质子(H+)给予体,碱质子(H+)接受体,水溶液中氢离子的活度(稀溶液中浓度),还原剂电子(e)给予体,氧化剂电子(e)接受体,理论上水溶液中电子的活度,二、*氧化还原电位E和pE的关系,对于任意半反应,Nernst 方程,从平衡的角度来看,两边取负对数得,比较(1)、(2)得,注意:,E越大,pE越大,电子浓度(活度)越小,体系氧化性越强,体系接受电子的倾向越强;,E越小,pE

    3、越小,电子浓度(活度)越大,体系还原性越强,体系给出电子的倾向越强。,*说明:,说明,对于,标准状态,即标准状态时,电子活度为ae=1,(注:p0=1atm),此时,电子活度为ae=10,,H+离子活度降低,电子活度增大,体系的还原性增强!,三、相对反应趋势及氧化-还原平衡,原电池,正极还原反应,负极氧化反应,电池反应:,例:,电动势:,确定电池正负极、写出电池反应并计算电动势。,例:,计算pE0,写出pE表达式,四、和p与自由能变G的关系,对于一般的化学反应:,对于电池反应:,(K平衡常数),(F法拉第常数),对于非标准状态下的电池反应:,小结:*符号与公式,对于半反应/电极反应:,对于电池

    4、反应/氧化还原反应:,关键:正确写出电极反应;正确判断原电池的正负极。,7-3天然水体的pEpH图 一、水的氧化还原限度,水的氧化反应半反应:,边界条件/极限条件:,p(O2)=1atm,所以水的氧化限度:,氧线,水的还原反应半反应:,边界条件/极限条件:,p(H2)=1atm,所以水的还原限度:,氢线,pE,pH,14,H2,O2,H2O,水的pEpH图,0,6.78,-14,二、铁的pEpH图,设铁离子总浓度为1.0010-5molL-1,进入水体的铁的形态(型体)有四种,即Fe3+、Fe2+、Fe(OH)3和Fe(OH)2等。,1.Fe3+和Fe2+的边界,2.Fe2+和Fe(OH)2的

    5、边界,3.Fe2+和Fe(OH)3的边界,4.Fe3+和Fe(OH)3的边界,5. Fe(OH)2和Fe(OH)3的边界,6. Fe3+和Fe(OH)2的边界?,三、天然水的pE,当溶解氧为“决定电位”物质时,半反应:,若p(O2)=0.21atm,H+=10-7molL-1,当有机物(以CH4为代表)为“决定电位”物质时,半反应:,若p(CH4)=p(CO2),H+=10-7molL-1,7-4天然水体中污染物的氧化还原转化 一、重金属元素的氧化还原转化,(以Fe3+-Fe2+-H2O为例),低pE区,高pE区,Fe3+、Fe2+氧化还原平衡的lgC pE图,二、无机氮化物的氧化还原转化,存

    6、在形态:,NH4+、,NO2-、,NO3-,-3,+3,+5,还原态,氧化态,中间态,(1)低pE区(还原性水体),设总氮浓度为1.0010-4molL-1,水体pH=7.00,(2)高pE区(氧化性水体),(2) pE适中区,三、无机硫的氧化还原转化,存在形态:,SO42-、,S、,H2S,氧化态,还原态,中间态,平衡(1)+平衡(6),平衡(4),36.2-2=34.2,四、无机砷的氧化还原转化,可能存在形态,H3AsO3,H2AsO3-,+3,+3,H3AsO4,H2AsO4-,HAsO42-,+5,+5,+5,五、水中有机物的降解,有氧降解:,缺氧分解:,基本要求,第七章天然水体中的氧化还原平衡,基本要求,3.能看懂pEpH图或lgCpE图,关键: 能正确写出电极反应/半反应,然后根据给定条件写出pEpH关系式或lgCpE关系式。,习题解析:P7375/1,2,4,5,6,7,8,

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