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1、水环境化学水环境化学碳酸平衡碳酸平衡1、封闭体系(溶解性CO2与大气没有交换)CO2+H2O H2CO3*pK0=1.46H2CO3*HCO3-+H+pK1=6.35HCO3-CO32-+H+pK2=10.33K1=HCO3-H+/H2CO3*；K2=CO32-H+/HCO3-根据K1及K2值，就可以制作以pH为主要变量的H2CO3*-HCO3-CO32-体系的形态分布图。碳酸化合态分布图碳酸化合态分布图假如将水中溶解的H2CO3*作为不挥发酸，由此构成了封闭的体系，在海底深处、地下水（一些封闭的岩溶洞）、锅炉水和实验室水样中可能遇见这样的体系。在封闭体系中，CT恒定，用0、1和 2分别代表上
2、述三种化合态在总量中所占比例，可以给出下面三个表示式：0=H2CO3*/H2CO3*+HCO3-+CO32-1=HCO3-/H2CO3*+HCO3-+CO32-2=CO32-/H2CO3*+HCO3-+CO32-若用CT表示各种碳酸化合态的总量，则有H2CO3*=CT 0，HCO3-=CT1和CO32-=CT 2。把K1、K2的表达式代入上面的三个式子中，就可得到作为酸离解常数和氢离子浓度的函数的形态分数：0=(1+K1/H+K1K2/H+2)-11=(1+H+/K1+K2/H+)-12=(1+H+2/K1K2+H+/K2)-1并可以根据其形态分数作图（知道溶液pH可以估计其中各种形态碳酸的含
3、量）要求掌握总结特性以及几个临界点：a）一般封闭体系的pH范围为4.310.8。水样中含有强酸时，pH将小于4.3，此时水样中仅有H2CO3*；或水样中含有强碱时，pH将大于10.8，此时仅有CO32-；b）图中的pH=8.3可以作为一个分界点，pH8.3时，H2CO3*可以忽略不计，水中只存在HCO3-和CO32-，应该考虑二级电离平衡，即：所以 pH=pK2-lgHCO3-+lgCO32-3*321HCOCOHKH2332COHCOKH2、开放体系CO2 在气相和液相处于平衡状态，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为pCO2和pH的函数。CO2(aq)=KH pCO2CT=CO2/0=KH
4、pCO2/0HCO3-=(1/0)KH pCO2=K1 KH pCO2/H+CO32-=(2/0)KH pCO2=K1 K2 KH pCO2/H+2lgc由上述的三个方程可以知道：在lgcpH图上，H2CO3*、HCO3-、CO32-三条线的斜率分别为0、+1、+2，此时cT为三者之和，并且是以三条线为渐近线的一条曲线。要求掌握总结特性以及几个临界点：pH10.3，溶液中主要是CO32-；cT则是可以变化的,随着溶液pH的升高而升高；H2CO3*浓度不变3、比较封闭体系和开放体系可发现：在封闭体系中，H2CO3*、HCO3-、CO32-等可随 pH 值变化，但总的碳酸量 CT始终不变。对于开放体系CT、HCO3-、CO32-均随pH值改变而变化，但H2CO3*总保持与大气相平衡的固定数值。Thank You!