第三章 水化学与水污染分析

化学与水污染研究水体污染和净化的化学原理化学与水污染：研究水体污染和净化的化学原理水是人类赖以生存的重要资源，但目前全球范围内的水污染问题日益严峻。

水体污染对人类健康和生态环境造成了严重威胁。

因此，研究水体污染的化学原理，寻找有效的水净化方法，对于保护生态环境和维护人类健康至关重要。

本文将探讨水体污染的常见来源以及不同的污染物种类，并介绍化学原理在水污染净化中的应用。

一、水体污染的来源水体污染可以来源于点源污染和非点源污染。

点源污染是指可以明确定位到特定来源的污染源，例如工业废水、城市污水处理厂排放等。

非点源污染则是指不易确定来源的污染，主要包括农业面源污染和大气降解等。

在城市化不断发展的过程中，工业废水、农业面源污染以及生活废水等都成为水体污染的重要来源。

工业废水含有各种有机物和无机盐，如重金属、化学物质等。

农业面源污染则来自农田的化肥、农药和畜禽养殖排放物。

生活废水则包含人体排泄物和家庭生活废弃物。

二、常见的水污染物种类1. 有机污染物：有机污染物主要来自工业废水和生活废水排放，包括石油类、农药、化学品和有毒废物等。

这些有机物对水体有很强的毒性，对水生生物和人类健康造成威胁。

2. 无机污染物：无机污染物主要包括重金属和酸碱盐类。

重金属如铅、汞、镉等，由于其在环境中难以降解，会积累在水体中，对生态系统产生严重危害。

酸碱盐类则包括硝酸盐和氨氮等，主要来自农业和工业废水排放。

3. 生物污染物：生物污染物主要来自大肠杆菌、病毒和寄生虫等微生物。

这些微生物会引起水源的细菌性污染，对人体健康构成潜在威胁。

三、化学原理在水污染净化中的应用1. 活性炭吸附：活性炭是一种有极大吸附能力的吸附剂，广泛应用于水污染处理中。

它可以有效去除水中的有机污染物、重金属和染料等。

活性炭的吸附原理是通过碳材料的高比表面积，吸附污染物并将其固定在表面上。

2. 光催化降解：光催化降解是利用光催化剂在紫外光的照射下产生活性氧和自由基，使有机物降解为无害物质的过程。

初三化学水污染治理对策分析水是生命之源，对人类和生态系统至关重要。

然而，由于人类活动和工业化的快速发展，水污染问题日益严重。

特别是化学污染对水体造成了严重威胁。

为了有效治理水污染，保护水资源，我们需要采取综合的对策。

本文将分析初三化学水污染治理的对策。

一、加强监管措施在化学污染治理中，加强监管措施是非常重要的一环。

政府应建立严格的法律法规，加大对水污染的监督力度。

同时，加强相关部门的执法力度，提高违法行为的严重性处罚。

此外，政府还应加强对企业和工厂的监管，保证其废水排放达到标准，防止化学物质对水体的污染。

二、推广清洁生产技术为了减少水污染，我们需要推广清洁生产技术。

清洁生产技术可以最大限度地减少或避免有害物质的生成和排放，减少对水体的污染。

政府可以出台相应的政策，鼓励企业采用清洁生产技术，提供相关的技术支持和奖励措施。

此外，还可以加强与高校和科研机构的合作，开展研究和开发新的清洁生产技术，为治理化学水污染提供更有效的手段。

三、建立排放许可制度为了遏制化学污染，我们需要建立排放许可制度。

通过制定严格的排放标准，并对污染源实行许可制度，可以有效监控和控制企业废水排放。

同时，建立排放许可制度可以通过减少非法排放的行为，降低化学物质对水体的污染风险。

四、加强环境教育和宣传化学水污染治理不仅需要政府的管理和监督，也需要公众的参与和认知。

加强环境教育和宣传活动，提高公众对化学污染的认识和重视程度，培养人们的环境保护意识。

政府可以通过组织各类宣传活动和展览，普及环保知识，增加公众对化学污染治理的了解。

此外，学校也应将环境教育纳入课程，培养学生的环境意识，从小培养环保习惯。

综上所述，初三化学水污染治理对策包括加强监管措施、推广清洁生产技术、建立排放许可制度和加强环境教育和宣传。

只有综合采取这些对策，才能有效治理化学水污染，保护水资源，为人类提供清洁的水环境。

初三化学水污染的危害分析化学水污染是指由工业、农业、生活等活动引起的水环境中存在的化学物质超过安全限制的情况。

化学水污染对人类和生态系统都产生着严重的危害。

本文将从人类健康和生态环境两个方面进行分析。

一、化学水污染对人类健康的危害1. 饮用水质量下降化学物质的超标存在导致饮用水质量下降，危害公众健康。

例如，过量的重金属如铅、汞等对人体健康有害，长期饮用含有这些重金属的水源会引发中毒症状，危及人体器官功能。

2. 潜在致癌物质化学水污染中存在一些潜在的致癌物质，如苯系物质、挥发性有机物等。

长期接触这些物质可能诱发癌症，并且对于儿童、孕妇等人群的影响尤为严重。

3. 生殖系统损害某些化学物质如双酚A（BPA）等有潜在的内分泌干扰作用，会对人体生殖系统产生不良影响，导致生育问题的增加，如不育症的发生率上升。

4. 神经系统损伤某些有机污染物如二恶英和多氯联苯等会对神经系统产生损害。

长期接触这些物质可能导致认知能力下降、神经退行性疾病等健康问题。

二、化学水污染对生态环境的危害1. 水生生物死亡化学水污染对水生生物会造成直接或间接的死亡威胁。

某些有毒物质会破坏水生生物的细胞结构和代谢功能，导致其死亡。

这不仅破坏了水生生物多样性，也影响了水生生态系统的平衡。

2. 水质恶化化学物质的超标存在会改变水体的物理化学性质，使水质恶化。

水体中过量的化学物质会降低水中氧气含量，导致水中生物无法正常呼吸，造成水生生物大面积死亡，使水体生态系统失去平衡。

3. 土壤污染化学水污染物通过河流、湖泊等水体进入土壤，造成土壤的污染。

这不仅会对作物的生长产生负面影响，还会使土壤中的污染物进一步渗入地下水，加重水资源的污染。

4. 生态系统紊乱化学水污染对生态系统的破坏导致生物多样性减少、生态平衡被打破。

生态系统的紊乱会对自然界的循环和平衡产生长期的破坏影响，进而威胁到人类的生存和发展。

三、化学水污染的防治措施1. 规范监管加强对工业企业和农业活动等源头排放物的监管，对化学水污染进行严格的监控，建立健全的法律法规体系，制定更严格的水质安全标准。

水化学及水质分析水化学是研究水中各种成分及其化学性质的科学，水质分析则是对水样进行化学分析，以确定水的质量和其对生态环境的影响。

水化学和水质分析是研究水环境、保护水资源以及控制水污染的重要工具。

水是地球上最重要的资源之一，对于维持生命的可持续发展具有重要意义。

但随着人口的增加和工业化的发展，水资源短缺和水污染问题日益突出，对水质的监测和分析成为保护水资源和维护人类健康的必要手段。

水化学研究的内容包括水中溶解物质的组成、含量以及相关的化学反应。

水中的溶解物质主要包括无机物和有机物两大类。

无机物主要有溶解在水中的离子，如钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子等。

有机物则主要包括水中的溶解性有机物、游离态有机物和微量有机物。

水中的溶解物质可以通过常规的化学分析手段进行检测和测定，如离子色谱法、分光光度法、电导率法、电化学分析法等。

水质分析则是对水样进行系统的化学分析，以评估水的质量和确定其对环境的影响。

水质分析的主要内容包括pH值、溶解氧、氨氮、总磷、总氮、悬浮物、有机碳等指标的测定。

pH值是反映水体酸碱性的重要指标，溶解氧是评价水体富氧程度的指标，氨氮、总磷、总氮等是评价水体富营养化程度的指标，悬浮物和有机碳等是评价水体浊度和污染程度的指标。

水质分析技术的发展使得对水质的监测和评估更加准确和迅速，为水环境管理和保护提供了强有力的支持。

总之，水化学和水质分析是研究和保护水资源的重要手段，对于维持生态平衡、促进可持续发展具有重要的作用。

随着水资源问题的日益突出，水化学和水质分析的研究和应用将变得更加重要和紧迫。

通过对水资源的科学研究和有效管理，可以实现水资源的合理利用和可持续发展，保障人类的健康和生存环境的改善。

第3章 水化学与水污染重点内容概要 1. 溶液的通性难挥发非电解质的稀溶液的蒸汽压下降，沸点上升——ΔT bp = k bp m 凝固点下降——ΔT fp = k fp m 渗透压cRT =∏难挥发电解质溶液也具有蒸汽压下降、沸点上升，凝固点下降和渗透压等现象，由于电解这些稀溶液的依数性与浓度关系有一定偏差（引入i 值） 2. 酸碱的近代概念，酸碱的解离平衡和缓冲溶液的概念（1）酸碱质子理论人为：凡能给出质子的物质都是酸；凡能与质子结合的物质都是碱。

酸碱共轭关系：共轭酸⇔质子+ 共轭碱 w b a K K K =•（2）一元酸碱的解离平衡αα-=12c K a 2ααc K a≈很小时 c K a ≈α c K Hc a ⋅=+)( αα-=12c K b 2ααc K b≈很小时 cK b ≈α c K OHc b ⋅=-)(由于解离度与c 成反比，与)(b a K 或成正比，所以c/Ka 越大，解离度越小。

当c/Ka>500时，可采用近似计算。

注意：上述计算公式只适用于水溶液中只有弱酸或弱碱的计算。

若溶液中又添加了影响解离平衡的离子（如H + 、弱酸根离子则要考虑同离子效应，根据平衡具体分析计算。

不要随便套公式。

（3）多元酸碱的解离平衡 分级解离 1a K 2a K +H浓度近似按一级解离计算注意：解离度和解离平衡常数都可以反应弱酸、碱的强弱， 但 a K b K 与浓度无关，α与浓度有关。

（4）同离子效应与缓冲溶液同离子效应——实质是平衡移动问题，导致弱酸、碱的解离度减低缓冲溶液——由弱的共轭酸及其共轭碱或弱的共轭碱及其共轭酸组成；具有外加少量酸、碱或稀释时，pH 基本不变的性质。

缓冲溶液的pH 计算：共轭碱）共轭酸）((lg eqeq a c c pK pH -= 共轭碱）共轭酸）((lg00c c pK a -≈缓冲溶液的缓冲能力：c(共轭酸)=c(共轭碱),能力大。

c(共轭酸)、c(共轭碱)大时,能力大c(共轭酸)大时对碱缓冲大，c(共轭碱)大时对酸缓冲大。

第三章 水化学与水污染1. （1-）同样pH ，表示c eq (H +)相等,而KaC H c eq ≈+)(（2+）pH 大表示c eq (OH -)大，而KbC OH c eq ≈-)(（3-）酸浓度大对碱的缓冲能力强。

即加同量的碱pH 增大的值小于加同量的酸pH 减小的值 （4-）不是同类型的难溶电解质不能直接比较，要通过计算具体分析。

（5-）)CO (c Mg (c 232-+=不正确的。

原因是：CO 32-水解使Mg 2+与CO 32不相等，另外含有MgCO 3溶液中也可以有MgCl 2或Na 2CO 3等。

626232dm mol 1082.6)CO (c )Mg (c ---+⋅⨯=⋅成立的条件必须是MgCO 3的饱和溶液。

2.（1）b c （2）c （3）c （4）b （同离子效应使s 减小）（5） c (Ks 最大的)3.（1）10.0cm 30.10mol ·dm -3HCl 溶液pH 值 基本不变。

原溶液是强酸，NH 4+的解离忽略不计。

（2）10.0cm 30.10mol ·dm －3NH 3水溶液（氨在水溶液中的解离度）减小。

（3）10.0cm 3纯水（pH 值）减小。

NH 4+是弱酸（4）10.0cm 3带有PbCl 2沉淀的饱和溶液（PbCl 2的溶解度）减小。

同离子效应。

4．溶液中微粒浓度大的凝固点降低的多 凝固点降低的顺序是6 4 5 7 2 1 3考虑到难电离、弱电解质和不同类型的强电解质的区别。

5.极稀溶液来说完全电离。

凝固点下降与离子浓度有关，而电导率与单位体积溶液中离子所带电荷有关。

同浓度MgSO 4与NaCl 离子浓度相等而电荷不等。

6．查数据 水的k bp =0.515K.kg.mol -1 k fp =1.853 K.kg.mol -1NaCl 是强电解质 微粒浓度是2×0.6 mol.kg -1沸点上升ΔT bp =k bp m=0.515×2×0.6 =0.618K凝固点下降ΔT fp =k fp m=1.853×2×0.6=2.22K渗透压Π=cRT=2×0.6 mol.dm -3×103dm 3.m -3×8.314Pa.m 3.mol -1.K -1×298.15K=2.974×106Pa=2.974MPa 反渗透法提取纯水所需的最低压力是2.974MPa7.据理想气体状态方程 PV=nRT（1）m=18×n=18×（3.2×103×3.0×104/1000）÷(8.314×298.15)=697.1g（2）P= nRT/V=（800÷18）×8.314×298.15÷30=3672Pa>3.2kPa(饱和蒸气压)所以室内最终的水蒸气压力是饱和蒸气压3.2kPa（3）P= nRT/V=（400÷18）×8.314×298.15÷30=1836Pa=1.8kPad8.（1）HCO 3- H 2S H 3O + H 2PO 4- NH 4+ HS -（2）H 2PO 4- Ac - S 2- NO 2- ClO - HCO 3-9. HCN （aq ） = H + + CN -平衡浓度 0.10-0.10×0.007% 0.10×0.007% 0.10×0.007%Ka=(0.10×0.007%)2/(0.10-0.10×0.007%)=4.9×10-10(该题可直接利用公式Ka=c α2计算,但要理解公式的使用条件)10. HClO （aq ） = H + + ClO -平衡浓度 0.050-x x x 解离度=x/0.050查数据Ka=2.95×10-8=x 2/(0.050-x)≈x 2/0.050 当Ka 很小 (c-x ≈c)c(H +)≈C Ka ⋅(Ka 很小 c/Ka>500时 酸的解离可忽略不计,可以直接利用公式)c(H +)≈05.01095.28⨯⨯-=3.85×10-5 mol.dm -3解离度=3.85×10-5/0.050=0.077%11. NH 3·H 2O = NH 4+(aq) + OH -(aq) 已知 K b =1.77×10-5(1)平衡浓度 0.20-x x x (x<<0.2)c(OH -)=20.01077.15⨯⨯-=1.88×10-3 mol.dm -3 pH=14-pOH=14+lg1.88×10-3=11.3 氨的解离度=1.88×10-3/0.2=0.94%NH 3·H 2O = NH 4+(aq) + OH -(aq) 已知 Kb=1.77×10-5(2)平衡浓度 0.20-y 0.20+y y (y<<0.2)c(OH -)=y=1.77×10-5 pH=14-pOH=14+lg1.77×10-5=9.25氨的解离度=1.77×10-5/0.2=0.009%(3)比较(1) (2)计算结果可知,由于同离子效应使平衡左移,解离度大大降低.12.磷酸K a1、K a2和K a3分别为7.52×10-3(250C) 6.25×10-8(250C) 2..2×10-13(180C) 由于K a1>>K a2>>K a3 所以溶液中的H +主要来自第一步解离.设磷酸三步解离出的H +浓度分别是x y z 则x>>y>>z平衡时溶液中各离子浓度 H 3PO 4= H + + H 2PO 4-其中x+y+z ≈x 0.10-x x+y+z x-yx-y ≈x H 2PO 4-= H + + HPO 42-y-z ≈y x-y x+y+z y-zHPO 42-= H + + PO 43- y-z x+y+z zK a1=x 2/(0.10-x) K a2=xy/x=y K a3=xz/y代入相应数据解得 c(H +)=x=2.7×10-2 mol.dm -3 pH=1.6c(HPO 42-)=y=K a2=6.25×10-8 mol.dm -3c(PO 43-)=z=K a3K a2/ c(H +)=5.1×10-19 mol.dm -313. pH 由小到大的顺序为 （3） （1） （5） （6） （2） （4）原因是 强酸 弱酸 弱酸 弱酸+弱碱 弱碱 弱碱Ka(1)>Ka(5) Kb(2)<Kb(4)c(H +)= 2c C K a C K b 1410-14 .某一元弱酸HA 与KOH 发生反应 HA+KOH=KA+H 2O稀释后所得溶液是弱酸HA(c=0.1×(50-20)/100=0.03 mol.dm -3)与其共轭碱A -(c=0.1×20/100=0.03 mol.dm -3)所组成的缓冲溶液,直接利用缓冲溶液pH 计算公式)()(lg碱酸c c pKa pH -= pk a =5.25+lg(0.03/0.02)=5.42 Ka=10-5.42=3.80×10-615. (1)加入10.00 cm 3HCl 后 所得溶液为浓度相等的NH 4+—NH 3pH=pKa=14-pKb=9.25(2)当加入20.00 cm 3HCl 后，所得溶液为c （NH 4+）=0.0500mol.dm -3的弱酸溶液6514103.505.0]1077.110[)(---+⨯=⨯⨯==KaC H C pH=-lg(5.3×10-6)= 5.27（3）当加入30.00 cm 3HCl 后 过量HCl 的浓度为c=O.I ×1/5=0.02 弱酸解离出的H +忽略 pH=-lg(0.02)= 1.7016.利用缓冲溶液pH 计算公式)()(lg )()(lg 碱酸碱酸c c pKa c c pKa pH eq eq -≈-= （1）93.330.010.0lg 45.3=-≈pH （2）0.41)40/4.030.0(1)40/4.010.0(lg 45.3=÷+÷--≈pH （3）3.015.345.3)()(lg =-=-=pH pKa c c eq eq 碱酸 0.210)()(3.0==-F c HF c eq eq 17.设需加入Vcm 36.0 mol ·dm -3HAc利用缓冲溶液pH 计算公式 )()(lg碱酸c c pKa pH -≈ 250/1250.1250/0.6lg 75.40.5⨯⨯-≈V V=10-0。

化学水体与水体污染水是人类生活中不可或缺的资源，然而，由于化学水体与水体污染的问题，我们面临着日益严重的水资源短缺和健康风险。

化学水体污染主要指水中存在有害的化学物质，这些物质可能来自于工业废水、农药、化肥、医疗废水等，对水体的自净能力造成严重破坏，对人类和生态环境产生不可逆转的危害。

一、化学水体污染的危害化学水体污染对人类和生态环境都具有极大的威胁。

首先，它对人体健康造成直接危害。

水是我们日常饮用的主要来源，而当水中含有有害物质时，会引发健康问题，如肝肾功能损伤、神经系统疾病、癌症等。

其次，化学水体污染破坏了水生生物的栖息环境，对生态系统的稳定性和物种多样性造成了威胁。

此外，水体污染还影响了农田灌溉水质，导致土壤退化和农作物质量下降。

二、化学水体污染的来源化学水体污染的来源复杂多样。

其中，工业废水是重要的污染源之一。

许多工业生产过程中会产生大量的废水，其中含有大量的有机物、重金属和有害化学物质，如含氮化合物、含磷化合物、有机溶剂等。

这些废水直接排放到水体中，会造成水体的混浊、异味，严重影响水质。

此外，农药和化肥的使用也是水体污染的重要原因，农业面源污染是导致水体富营养化和水生生物死亡的主要因素之一。

另外，医疗废水、个人生活污水的排放以及非法倾倒的废弃物等也是化学水体污染的来源。

三、化学水体污染的防治为了解决化学水体污染的问题，必须采取有效的防治措施。

首先，应加强对工业污染的控制。

通过建立严格的污染物排放标准，对企业进行监管，推行清洁生产技术和节约用水措施，减少工业废水的产生和排放。

其次，农业面源污染也需要得到重视。

推广有机农业、合理施肥和农药使用，提高农业生产的可持续性，减少农药和化肥对水体的污染。

同时，加强农田和水体的管理，合理利用农田灌溉水，减少农田面源污染的产生。

此外，对医疗废水和个人生活污水进行规范处理，加强对非法废弃物倾倒的打击力度，提高公众的环保意识和素质。

总结起来，化学水体与水体污染对人类和生态环境都带来了巨大的威胁。