水的基础知识（四）

1.1.17 什么是水的碱度与酸度?【牧马河】

水的碱度是指水中所有能接受质子(H⁺)的物质总量。水中常见的碱度物质包括 OH-、HCO₃^-、CO₃^2-、NH₃及其他一些在水中能与酸(H⁺)进行中和反应的弱酸盐类。水的酸度是指水中所有能接受OH-的物质总量，这些物质可释放或水解产H⁺。可以形成酸度的物质包括 HCI、H₂SO₄ 等强酸，乙 酸、碳 酸 等 弱 酸(NH₄)SO₄等强酸弱碱盐以及酸式盐等。

1.1.18 碱度与硬度的关系是什么?

碱度针对阴离子，硬度针对阳离子，是两个不同的概念，没有直接的关系。但暂时硬度可将两者联系起来。

①当硬度小于碱度时，可认为水中所有的硬度离子(Ca²⁺和Mg²⁺)均与HCO₃^-结合成为Ca(HCO₃)₂与Mg(HCO₃)₂，故硬度等于暂时硬度，而碱度大于暂时硬度。

②当硬度等于碱度时，水中的硬度离子与碱度离子完全以Ca(HCO₃)₂与Mg(HCO₃)₂的形式存在，既不存在过剩碱度，也不存在永久硬度，故硬度、碱度及暂时硬度三者相等。

③ 当硬度大于碱度时，水中的硬度离子除了与碱度离子结合为Ca(HCO₃)₂与Mg(HCO₃)₂之外，多余的Ca²⁺和Mg²⁺与水中的强酸性阴离子Cl^-与SO₄^2-分别结合为 CaCl₂、CaSO₄、MgCl₂、MgSO₄。此时，碱度等于暂时硬度，硬度大于暂时硬度。

根据碱度与暂时硬度的关系，水还可以分成负硬水与永硬水。

①负硬水是指碱度大于硬度的水，水中存在过剩的碱度，即过剩的HCO₃^-与水中Na⁺、K⁺结合成碳酸氢盐。

②永硬水是指碱度小于硬度的水，故水中存在永久硬度

1.1.19 什么是电离平衡及其常数?

电离平衡是指具有极性共价键的弱电解质溶于水，分子电离出离子，溶液中的相应离子也可结合成分子，当电离出离子的速度等于离子重新结合成弱电解质分子的速率时，溶液便达到了电离平衡。此时，溶液中电解质分子与离子的浓度分别处于稳定状态，不再发生变化。

电离平衡常数是指当达到电离平衡时，各产物摩尔浓度乘积与反应物摩尔浓度乘积的比值，该值在一定温度下为一常数。例

1.1.20 水的 PH 值含义是什么?

pH值是水中H⁺摩尔浓度的负对数，其值反映水溶液中氢离子浓度的大小是划分水溶液酸碱性的指标。PH值越小，酸性越强；pH值越大，碱性越强。

由于水中存在H₂O=H⁺+OH^-的电离平衡，C_H+的任何变化均会引起C_OH-的变化。在25℃时，纯水的电离平衡常数K_H2O=1X10-¹⁴，即C_H+*C_OH-=1X10^-14。中性水中C_H+=C_OH-=1X10-⁷(mol/L)，故中性水的 pH=-lg(C_H+)=-lg10^-7=7

1.1.21 什么是饱和溶液、 溶解度及难溶盐?

由两种及两种以上物质组成，其中一种或一种以上的物质以分子或离子形式分散均匀且稳定的体系称为溶液，如水与食盐组成均匀且稳定的食盐水液。在一定温度下，向一定量水中加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时的溶液称为饱和溶液。即物质的溶解与结晶达到平衡。

在一定温度下，100g水里达到饱和状态时所溶解溶质的质量(g)，称为该溶质在该温度条件下的溶解度。在20℃条件下100g水中溶解度超过10g的溶质称为易溶物质，溶解度在1~10g之间的溶质称为可溶物质，解度在0.1~1.0g之间的溶质称为微溶物质，溶解度低于0.1g的溶质称为难溶物质。

1.1.22 什么是溶度积?

在某个温度条件下，某难溶电解质达到溶解平衡时，其离子浓度的乘积常数称为该难溶电解质的溶度积。例如，AgCl在水中的解离为Ag⁺与Cl^-，即有AgC1=Ag⁺+Cl^-。

溶解平衡时两类离子浓度C_Ag^*+与C_Cl-^*的溶度积常数为K_SPAgCl=C_Ag+^*+C_Cl-^*

一般溶液中CaCO₃的离子积Cca²⁺Cco₃^2-与溶度积之间有以下三种关系。

① K_SPAgCl>C_Ag⁺C_Cl^-时的水溶液为不饱和溶液，可继续溶解更多的 CaCO₃

② K_SPAgCl=C_Ag⁺C_Cl^-时的水溶液为饱和溶液，不可继续溶解更多的 CaCO:。

③ K_SPAgCl<C_Ag⁺C_Cl^-时的水溶液为过饱和溶液，将产生AgCl的析出沉淀。当析出沉淀结束后，该溶液即成为饱和溶液。

溶度积在分离膜水处理工艺中的应用十分广泛，常用于判断水溶液中某类难溶盐是否会产生析出沉淀。表1.1.22给出常见难溶盐的溶度积。