普通高等教育十二五规划教材 水化学PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 水化学研究的范围和方法 1

1.2 水化学的意义 2

1.3 天然水 3

1.3.1 大气水 3

1.3.2 地表水 4

1.3.3 地下水 4

1.4 工业用水 5

1.5 生活用水 5

1.6 废水 6

习题 6

2 化学反应的基本原理 7

2.1 化学热力学 7

2.1.1 化学热力学基本定律 7

2.1.2 吉布斯函数与化学反应方向 8

2.1.3 化学平衡与化学反应进行的程度 11

2.2 溶液热力学 14

2.2.1 溶液的基本概念 14

2.2.2 溶液的基本定律 15

2.2.3 溶液类型 16

2.2.4 活度和实际溶液的校正 17

2.2.5 水溶液中离子和分子的非理想行为 17

2.3 化学反应动力学 20

2.3.1 化学反应速率 20

2.3.2 速率方程 21

2.3.3 温度对化学反应速率的影响和阿伦尼乌斯公式 22

2.3.4 反应的活化能和催化剂 23

2.3.5 反应机理 24

2.3.6 经验速率方程 26

习题 28

3 酸碱平衡 30

3.1 酸碱的意义 30

3.2 酸碱电离 30

3.2.1 水的电离与离子积 31

3.2.2 酸和碱的电离常数 32

3.2.3 酸碱的离子分率 33

3.3 酸碱平衡的计算 35

3.3.1 酸碱平衡计算方法 35

3.3.2 溶液中H＋浓度的计算 36

3.4 酸碱平衡的双对数图算 47

3.4.1 酸碱平衡双对数图算方法 47

3.4.2 酸碱平衡双对数图算法的应用 51

3.4.3 图算法的温度和离子强度校正 53

3.5 酸碱滴定方程 54

3.5.1 用强碱滴定酸 55

3.5.2 用强酸滴定共轭碱 56

3.5.3 滴定方程通式 56

3.5.4 多元酸的滴定 57

3.5.5 酸碱滴定例题 58

3.6 酸碱缓冲溶液的缓冲强度 58

习题 61

4 碳酸和碳酸盐平衡 63

4.1 概述 63

4.2 天然水中的碱度和酸度 63

4.2.1 碱度和酸度的意义 63

4.2.2 天然水的碱度和酸度 64

4.3 天然水中的碳酸平衡 66

4.3.1 封闭水溶液体系的碳酸平衡 67

4.3.2 开放水溶液体系的碳酸平衡 68

4.3.3 碳酸平衡例题 69

4.4 碳酸盐平衡 75

4.4.1 封闭水溶液体系的碳酸盐平衡 75

4.4.2 开放水溶液体系的碳酸盐平衡 77

4.5 天然水体的缓冲能力 78

4.6 水质的稳定性（结垢倾向）的判别 78

4.6.1 朗格利尔（Langelier）指数法 78

4.6.2 沉淀势 80

习题 81

5 配合作用 83

5.1 概述 83

5.1.1 单核配合物和多核配合物 83

5.1.2 简单配合物和螯合物 84

5.2 配合平衡的基本函数 84

5.2.1 配合物累积稳定常数与逐级稳定常数 84

5.2.2 配合离子分率 87

5.2.3 平均配位数 90

5.3 配位反应的速率 91

5.4 水溶液中配合物的稳定性 91

5.5 水溶液中的羟基配合物 95

5.5.1 pH值对金属离子羟基配合平衡的影响 96

5.5.2 金属离子总浓度对羟基配合平衡的影响 97

5.6 其他无机配位体配合物 98

5.7 有机配位体配合物 101

5.7.1 螯合剂NTA的配合作用 102

5.7.2 腐殖质的配合作用 106

5.8 溶液的稀释度和pH值对配合体系中配合度的影响 108

5.8.1 稀释度的影响 108

5.8.2 pH值的影响 108

5.9 共存金属离子对配合平衡的影响 110

5.10 有机配位体对重金属迁移的影响 111

5.10.1 影响颗粒物（悬浮物或沉积物）对重金属的吸附 111

5.10.2 影响重金属化合物的溶解度 113

习题 113

6 氧化和还原 115

6.1 氧化还原基础 115

6.1.1 氧化还原电对和氧化还原电位 115

6.1.2 标准电极电位与条件电极电位 116

6.2 电子活度及氧化还原计算 118

6.2.1 电子活度 118

6.2.2 pe与氧化还原电位的关系 118

6.2.3 pe与氧化还原平衡计算 119

6.3 氧化还原体系pc-pe图 121

6.3.1 Fe3＋-Fe2＋-H2O体系 121

6.3.2 SO24--HS--H2O体系 121

6.3.3 无机氮化合物的氧化还原转化 123

6.4 氧化还原体系pe-pH图 124

6.4.1 天然水体的pe-pH图 125

6.4.2 氯水溶液的pe-pH图 126

6.5 固-液平衡体系的pe-pH图 128

6.5.1 Fe(OH)3(s)、Fe(OH)2(s)-Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)-H2O体系的pe-pH图 128

6.5.2 Pb(s)-PbO-H2O体系的pe-pH图 130

6.6 金属腐蚀 132

6.6.1 腐蚀电池 133

6.6.2 浓差电池 134

6.6.3 腐蚀的控制 134

6.7 高级氧化技术 136

6.7.1 臭氧高级氧化技术 137

6.7.2 Fenton试剂高级氧化技术 140

习题 142

7 相间作用 144

7.1 表面张力和表面自由能 144

7.2 气体在水中的溶解与挥发 145

7.2.1 亨利定律与气体在水中的溶解度 145

7.2.2 双膜理论与水中有机污染物的挥发作用 147

7.3 固体的沉淀与溶解 150

7.3.1 沉淀与溶解动力学 150

7.3.2 固体物质的溶解度、溶度积和条件溶度积 151

7.3.3 两种固体在水中的平衡转化 165

7.3.4 几种典型固体物质的溶解-沉淀平衡 166

7.4 水环境中颗粒物的吸附作用 170

7.4.1 吸附等温线和等温式 171

7.4.2 吸附速率与吸附活化能 172

7.4.3 沉积物中重金属的释放 173

7.5 水中颗粒物的聚集 174

7.5.1 胶体颗粒凝聚的基本原理和方式 174

7.5.2 胶体颗粒絮凝动力学 176

7.6 膜化学 178

7.6.1 膜及膜传递 178

7.6.2 膜极化和膜污染、劣化 181

习题 183

附录 186

参考文献 193