水文地球化学复习资料

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第一章绪论

1、水文地球化学(HGC)的含义

(1)HGC是水文地质学的一部分,所研究的内容为地下水在数量和质量上时空变化的规律。

(2)HGC是在水文地质学与地球化学基础上发展起来的、并已成为一门独立的学科。

(3)HGC是以地下水化学成分的形成与演化以及各种化学元素在其中的迁移规律为主要研究对象的一门学科。

(4)HGC是探索地球壳层各带中地下水的地球化学作用的一门新兴学科。

2、水文地球化学的研究任务

(1)查明地下水化学成分(如首先查明地下水化学成分、水型、矿化度以及它们在空间上的变化规律)。

(2)解释是什么作用形成了这些地下水特有的化学成分。

(3)有必要研究地下水中单个元素的迁移和富集规律。

第二章化学热力学基础

1、热力学理论的三个基本定律

(1)热力学第一定律(即能量守恒和转化定律):能量有各种不同的形式,如辐射能、热能、电能、机械能和化学能,能量能够从一种形式转化为另一种形式,但总能量保持不变。

(2)热力学第二定律:能量只沿有利的势能梯度传递,该定律阐述过程的可能性、方向和限度(热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体)。

(3)热力学第三定律:“在热力学温度零度(即T=0开)时,一切完美晶体的熵值等于零。”(绝对零度不可达到,但可以无限趋近)。

2、体系:在热力学中,被研究的对象称为热力学体系,简称体系。

(1)封闭体系:与环境之间只有能量交换而无物质交换的体系。

(2)开放体系:与环境之间既有能量交换又有物质交换的体系。

(3)孤立体系:与环境之间能量交换和物质交换两者全无的体系。

3、状态:当体系的各种性质具有确定的数值时,就称该体系处于一定的状态。状态函数:由于决定体系状态的这些性质同体系的状态之间有着这样的依从关系,所以又把体系的这些性质称为状态性质或状态函数。体系的温度、压力、体积、密度、电位、折光率、粘度、自由能……等等,都是状态函数。

平衡状态:体系到达某一状态后,若不再随时间改变,则称体系处于热力学平衡状态,简称平衡状态。

4、热力学方法在水文地球化学的应用

(1)判断水文地球化学体系中反应的方向和程度;

(2)计算化学反应的热效应;

(3)计算化学反应平衡常数;

(4)计算氧化还原反应的电位值和水溶液的PH值;

(5)水中溶液组分优势场和矿物稳定场的制作。

5、自由能

(1)定义:是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功,以符号“G”

表示。ΔG是指一个反应的自由能变化。

(2)标准生成自由能:在标准状态下,最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化,称为“标准生成自由能”,以“ΔG f”表示。

(3)反应的标准自由能变化:在标准状态下,某一反应自由能变化称为“反应的标准自由能变化”,以“ΔG r”表示。

(4)计算方法:ΔG r=ΔG f (生成物)—ΔG f (反应物)。

(5)在恒温恒压条件下自由能判据为:

ΔG

<0: 反应自动(不可逆)进行;

r

ΔG

r

>0: 反应不可能进行,但逆反应可以自动进行;

ΔG

r

=0: 反应处于平衡状态。

(6)反应的标准自由能变化与平衡常数的关系式:

ΔG

r

= -RTlnK

式中ΔG

r

为反应的标淮自由能变化(kJ/mol);R为气体常数(0.008314 kJ/mol);T为绝对温度;K为平衡常数。在标准状态下,T = 293.15 K。

将R和T值代入上式,并转换为以10为底的对数,则lgK = - 0.175ΔG

r (kJ/mol) 。

6、范特霍夫式

Lg K1=LgK2?ΔHr

2.3R (1

T2

?1

T1

)

式中:T1为参比温度,一般为298.15K;T2为所求温度;K1和K2分别为参比温度及所求温度的平衡常数;ΔHr为反应的标准焓变化(kJ/mol);R为气体常数(kJ/mol)。

7、CaCO3溶解和沉淀

CaCO3溶解:CaCO3=Ca2+ + CO32-

ΔH r=ΔH Ca+ΔH CO3 -ΔH CaCO3 =(-542.83) + (-677.1) - (-1207.4) =-12.53kJ/mol CaCO3沉淀:Ca 2+ + CO32- =CaCO3

ΔH r=ΔH CaCO3 -ΔH Ca -ΔH CO3=(-1207.4) - (-542.83) - (-677.1) =12.53kJ/mol CaCO3溶解,ΔH r为负值,属放热反应;

CaCO3沉淀,ΔH r为正值,属吸热反应。

第三章溶解和沉淀作用

1、溶解作用分类

全等溶解:矿物与水接触产生溶解反应时,其反应产物都是溶解组分。

不全等溶解:矿物与水接触产生溶解反应时,其反应产物除溶解组分外,还包括一种或多种新矿物或非晶质固体组分。

2、同离子效应和盐效应

同离子效应:一种矿物溶解于水溶液中,如若水溶液中有与矿物溶解相同的离子,则这种矿物的溶解度就会降低,这种现象在化学中称为同离子效应。

盐效应:物在纯水中的溶解度低于矿物在高含盐量水中的溶解度,这种含盐量升高使矿物溶解度增大的现象,在化学上称为盐效应。

(盐效应和同离子效应可以同时存在。就对溶解度的影响而言,同离子效应大于盐效应。因此,在盐效应和同离子效应同时存在时,盐效应往往可忽略;

如无同离子效应存在时,盐效应是应予考虑的。)

3、溶度积和溶解度

溶度积:当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时,溶液中同时存在溶解离子和未溶解的固体。按照质量作用定律,在给定的温度压力下,溶液中相应方次的离子的活度乘积是一个常数,称为平衡常数K,对于难溶盐,这个常数称为“溶度积”,或者“溶度积常数”。

溶解度:在给定的温度压力下,达到溶解平衡时,溶液中溶解物质的总量。

4、饱和度判别

(1)如BaSO

4

的溶解速度大于沉淀速度,溶液处于未饱和状态;

(2)如果沉淀速度大于溶解速度,BaSO

4

溶液处于过饱和状态;

(3)如果沉淀速度等于溶解速度,溶解过程和沉淀过程便达到平衡,即溶液为饱和溶液。

5、离子积

如溶液中[Ba2+]与[SO

42-]的乘积小于K

sp

,且溶液并未和BaSO

4

固体接触,

那么溶液中[Ba2+]与[SO

4

2-]之间没有相互依赖关系,可以任何浓度存在,只要

它们的乘积不超过K

sp 。所以这时[Ba2+]与[SO

4

2-]的乘积不称为溶度积而称离

子积。因为它们的乘积不是一个常数。总之,[Ba2+][SO

42-] =K

sp

是溶液处于

饱和状态时[Ba2+]与[SO

4

2-]的相互关系。

6、饱和指数

是确定水与难溶电解质(矿物)处于何种状态的参数,以符号“SI”表示,我们以反应说明:aA+bB = cC+dD,按质量作用定律,当上述反应达到

平衡时,[C]c[D]d

[A]a[B]b

=K。左边称为活度积,以“AP”表示;如所用组分均为离子,则称离子活度积,以“IAP”表示。

(1)当达到溶解平衡时,AP(或IAP)= K,即AP/K或IAP/K等于1;

(2)如AP/K或IAP/K>1,反应向左边进行;

(3)如AP/K或IAP/K<1,反应向右边进行。

SI的数学表达式为:SI=IAP/K或 SI=lg(IAP/K )

8、影响溶解和沉淀的因素

溶解度(对矿物溶解顺序的影响:Cl化物 > 硫酸盐矿物 > 碳酸盐矿物)PH值、温度、压力、混合作用、气候等

第四章碳酸平衡

1、闭系统

该系统与大气没有CO2交换,水与碳酸盐间的溶解反应所消耗的CO2得不到补充,碳酸盐的溶解受到CO2的控制,这种系统称为闭系统。

闭系统的特征是Ca2+、HCO3-浓度较低,而PH值较高;最后达溶解平衡的p CO2值小于原始值,一般在10-2个大气压左右。

2、开系统

该系统与大气有CO2交换,水与碳酸盐间的溶解反应所消耗的CO2可不断的得到补充,碳酸盐的溶解不受CO2的控制,这种系统称为开系统。

开系统的特征是Ca2+、HCO3-浓度较高,而PH值较低;水中p CO2值一般保持定值,其范围一般在10-2 -10-3个大气压左右。

3、碳酸平衡

综合上述分析可知,当pH<6.35时,H

2CO

3

在各碳酸盐组分中的含量最大;当

pH>10.33时,CO

32-在各碳酸盐组分中的含量最大;而当6.35

3

-

是水中各碳酸盐组分中的主要组分。

随着pH值的不断增大,HCO

3

-的含量经历了一个从小到大,再从大到小的过

程,这说明﹝HCO

3

-﹞—pH关系曲线存在一个极大值点。故pH=8.34时,水溶液

的HCO

3

-浓度达到最大。

3、C aCO

3-H

2

O系统

电中性方程:[H+] +2[Ca2+] = [OH-] + [HCO

3-] + 2[CO

3

2-]

2[Ca2+] = [OH-] + [HCO

3-] + 2[CO

3

2-] (pH>7)

H 2CO

3

的一级电离方程:

K1=

[HCO3?][H+]

[H2CO3]

=10?6.35

H 2CO

3

的二级电离方程:

K2=[CO32?][H+]

[HCO3?]

=10?10.33

水的电离平衡方程:K

w

=[H+ ][OH- ]= 10-14

4、N aHCO

3

型水——苏打水

化学成分特征:呈碱性(pH > 7,一般在8左右)、软水或极软水、矿化度多

在0.6 g/L以上。

形成作用与条件:阳离子交替吸附作用、脱硫酸作用、风化作用。

第五章氧化还原反应

1、氧化还原反应的特征

参加反应的各种物质在反应前后有电子的得失,失去电子的过程称为氧化过程、得到电子的过程称为还原过程。

2、.氧化剂和还原剂

在氧化还原反应中,若一种反应物的组成原子或离子失去电子(氧化),则必有另一种反应物的组成原子或离子获得电子(还原),失去电子的物质叫做还原剂,获得电子的物质叫做氧化剂。

5、标准氧化还原电位(E0)

在标准状态下,金属与含有该金属离子且活度为1mol的溶液相接触后达到反应平衡时的电位称为该金属的标准电极电位。由于标准电极电位表示物质氧化性及还原性的强弱,所以又称为标准氧化还原电位。

6、氧化还原电位(Eh):在实际的系统中,参加氧化还原反应的组分的活度一般

都不是1mol,该反应在达到平衡时的电位称为氧化还原电位。

7、能斯特方程:表示Eh值与E 0值和反应组分的活度之间关系的方程称为能斯

特方程:

Eh=E0+RT

nF

In

[氧化态]

[还原态]

R为气体常数,F为法拉第常数,n为反应的电子数,T为绝对温度,[氧化态]与[还原态]分别为氧化态与还原态的活度。

8、E h-pH图

以氧化还原电位(Eh)为纵坐标,溶液的酸碱度(pH)为横坐标,各种溶解组分及固体组分稳定场的图解,称作Eh-pH图,也称为稳定场图。Eh-pH 图只是表示在标准状态下,氧化还原反应达到平衡状态时,水溶液中各种溶解组分及固体的稳定场,而天然地下水系统通常都偏离平衡状态。Eh-pH图能预测在一定Eh-pH范围内,可能出现的溶解组分及固体种类,但不能预计其反应速率。

第六章离子交换过程(吸附-解吸附过程)

1、吸附作用:岩土颗粒表面带有负(或正)电荷,能够吸附阳(或阴)离子。一定条件下,岩土介质将吸附地下水中某些阳(或阴)离子,而将其原来吸附的部分阳(或阴) 离子转入地下水中,这一过程称为吸附作用。

2、吸附剂:对气体与液体中的物质具有吸附作用的固体物质。

吸附质:被吸附的气体和液体中的物质。

吸附态:吸附质在固体表面被吸附以后的状态。

吸附中心:发生吸附作用的吸附剂表面的局部位置。

解吸附作用:吸附在固体表面的吸附质进入液相或气相,浓度下降。

吸附平衡:当吸附作用与解吸附作用的速率相等时,固体表面的吸附质浓度保持不变,这样的状态称为吸附平衡状态。

永久电荷:在矿物晶格内因同晶替代所产生的电荷,由于同晶代替是在矿物形成时产生的,因而这种电荷在产生后就不会改变,称为永久电荷。

可变电荷:在固体表面因化学离解而形成的电荷,其电性与电荷数量常常随介质pH值的改变而发生变化,故称为可变电荷。

3、物理吸附和化学吸附

物理吸附:带有电荷的固体颗粒表面依靠静电引力吸附液相异性离子的现象。

化学吸附:固体表面通过化学键吸附液相中的离子的现象。

4、阳离子交换容量

表示吸附剂吸附能力的参数。在地质学和土壤学中常用阳离子交换容量CEC表示岩石、矿物和松散沉积物的吸附量。单位为meq/100g,其含义是每百克干土(岩)所含的全部交换性阳离子的毫克当量数。

CEC值只代表特定测试条件下(pH=7的醋酸铵溶液+NaCl溶液)岩土的交换能力,而岩土的实际交换能力明显地受到介质pH的影响,除此以外,CEC 值还受占据交换格位的离子的性质的影响。

影响CEC值的因素:沉积物里吸附剂的数量和种类、沉积物颗粒大小、PH值等。

5、零点电位pH值(pH

z

pH值低时,正的表面电荷占优势,吸附阴离子;pH值高时,负的表面电荷占优势,吸附阳离子;pH值为中间值时,表面电荷为零,这一状态称为零

,是表面电荷性质点电位,该状态下的pH值称为零点电位pH值,记为pH

z

表面电荷带正电,吸附阴离子;反之亦然。

的分界点:pH< pH

z,

6、阴离子吸附

定义:pH值小于pH z值时,岩土颗粒表面带正电荷,可吸附阴离子

?PO43-易于被高岭土吸附;

?硅质胶体易吸附PO43-、AsO42-,不吸附SO42-、Cl-和NO3-;

?随着土壤中铁的氧化物及氢氧化物的增加,F-、SO42-、Cl-的吸附量增加;

?阴离子被吸附的顺序为:F->PO43- >HPO42- > HCO3- >H2BO3- >SO42- >Cl- >NO3-

7、阳离子交换

影响阳离子吸附亲合力的因素:对于同价离子,吸附亲合力随离子半径的增加而增加,随水化程度的增加而降低;离子半径越小,水化程度越高,吸附亲合力越低。

一般来说,高价离子的吸附亲合力高于低价离子的吸附亲合力H+>Rb+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li,其中,H+是例外。

7、地下水中的阳离子交换

(1)在地下水渗流过程中,从补给区流到排泄区,地下水从原来的地段进入一个具有明显交换能力的新地段后,必然会破坏其原有的阳离子交

换平衡,而调整到一个新的交换平衡状态。

(2)达到新的平衡后,其阳离子浓度的变化主要取决于:(a)新地段固体颗粒表面各种交换性阳离子的浓度,以及它们互相间的比值;(b)进

入新地段地下水的原有化学成分,特别是阳离子浓度。

(3)随着地下水的不断向前流动,阳离子交换平衡不断被打破,又不断地建立新的平衡。其结果是,不但水的阳离子浓度变化了,含水层固体

颗粒表面有关的交换性阳离子浓度也改变了。

第七章生物化学作用过程

1、生物化学过程与微生物的活动有关

(1)用微生物结合水文地球化学找矿;

(2)污水、废水现场处理中, 生物处理(Bio-treatment)是一种基本的水处理方法;

(3)几乎地下水系统中的氧化还原过程都需要微生物催化,它虽然不影响反应的方向,但明显地影响反应速率。

2、微生物活动的水文地球化学效应

以下两个方面的作用:一是加速氧化还原过程,在微生物活动的帮助下,硫化矿石的氧化、脱硫化、脱硝化等过程得以加速和强化。二是导致出现可

调控地下水Eh状态的氧化还原体系(如氧体系、硫体系)或离子(如Fe3+等)。

3、微生物活动对硫化物氧化的影响

在硫化矿床氧化带,发生氧化反应,与化学氧化过程相比,微生物活动导致硫化物氧化,反应速率提高几十倍,而所形成的氧化态物质浓度增大几倍。该过程可用于选矿。

4.、微生物活动对脱硫酸作用的影响

脱硫酸作用经常是在脱硫酸菌的参与下发生的:脱硫酸菌从硫酸盐那里

或有机物质作为能量物质。

夺得氧,同时,把H

2

第八章化学元素在地下水中的迁移

1、弥散通量

由于弥散作用所引起的单位时间通过单位溶液面积的溶质质量,称为弥散质量通量,简称为弥散通量。弥散通量可分为分子扩散通量与机械弥散通量两种。它们分别是由于分子扩散作用与机械弥散作用所引起的质量通量。

第九章地下水的化学成分

1、质量浓度:每升水中所含溶质的毫克数(mg/L)或者微克数(μg/L)来表示;或者每千克溶液中含溶质的毫克数(ppm)或者微克数(ppb)来表示。

2、摩尔浓度:常见的摩尔浓度表示方法有两种,一种是以每升溶液中所含溶质的摩尔数来表示;另一种是以每千克溶液中所含物质的摩尔数来表示。

3、当量浓度:离子的摩尔浓度(mol/L)与其离子价的乘积。正、负离子当量浓度之和相等。1eq/L=1000meq/L。

4、总溶解固体(TDS)

是指水中溶解组分的总量,它包括溶于水中的离子、分子及络合物,但不包括悬浮物和溶解气体。它通常以105-110℃下,水蒸干后留下的干涸残余物的重量来表示,其单位为mg/L或g/L,常记为“TDS”,是英文Total Dissolved Solids缩写。

由于这种测定方法比较麻烦,所以分析结果中的“TDS”常常是计算值。

其计算方法是:溶解组分(溶解气体除外)总合减去1/2的HCO

3

-,因为水样蒸

干过程中,约有一半的HCO

3-变成CO

2

气体跑掉,其反应如下:按溶解性总固

体含量(g/L),将地下水分类为:淡水<1,微咸水1~3,咸水3~10,盐水10~50,卤水>50。

5、含盐量

是指水样各组分的总量,其单位以mg/L或g/L表示。这个指标是计算值,它与总溶解固体的差别在于无需减去1/2 HCO

3

-。它常用于灌溉水质的评价,以及计算河流向海洋传输风化产物的参数。

6、钠吸附比

是评价灌溉水水质的一个有用指标。高SAR值的水灌溉会引起土壤板结。

在研究水和土壤间K和Na与Ca和Mg进行阳离子交换时,SAR也是一个有用参数。

7、硬度

以水中Ca2+、 Mg2+、Sr2+、 Ba2+等碱土金属离子的总和来量度。但是,除Ca2+、 Mg2+外,其它金属离子在水中的含量一般都很微,因此,硬度一般以

水中的钙和镁来量度,其计算方法是钙和镁的毫克当量总数乘50,以CaCO

3表示,其单位是mg/L。

碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度也称暂时硬度和永久硬度,因为碳酸盐硬度

是指与CO

32-和HCO

3

-结合的那部分Ca2+和M g2+,水煮沸时成CaCO

3

沉淀而被除

去,而非碳酸盐硬度是指与 Cl-、SO

42-、NO

3

-结合的Ca2+和Mg2+,水煮沸后不

能除去。

8、生化需氧量(BOD)

是指水体中的微生物在降解水中有机物的过程中所消耗的氧量,以mg/L 表示,以符号“BOD”代表。

9、化学需氧量(COD)

是指采用化学氧化剂氧化水中有机物和还原性无机物所需消耗的氧量,以mg/L表示,以符号“COD”代表。

10、总有机碳(TOC)

是指水中各种形式有机碳的总量,以mg/L表示,以符号“TOC”代表。

11、溶解氧(DO)

主要来源于空气中的氧气,故溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度有密切的关系。

12、地下水中分布最广、含量较多的离子(七种):Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

13、地下水中占主要地位的离子成分:低矿化水中以HCO3-、Ca2+、Mg2+为主;高矿化水以Cl-、Na+为主;中等矿化水,阴离子常以SO42-为主,阳离子为Ca2+、Mg2+。

14、溶解度:氯盐> 硫酸盐> 碳酸盐

15、TDS异常高的地下水中以氯和钙为主的原因:

钙的硫酸盐,特别是钙、镁的碳酸盐,溶解度最小;随着TDS增大,钙、镁的碳酸盐首先达到饱和并沉淀析出,继续增大时,钙的硫酸盐也饱和析出。

因此,高矿化水中便以易溶的氯和钠占优势(由于氯化钙的溶解度更大,故在TDS异常高的地下水中以氯和钙为主)。

16、库尔洛夫式

(1)横线上下:表示阴阳离子——分别按毫克当量百分数自大到小顺序排列,小于10%的离子不予表示。

(2)横线前:依次表示特殊成分、气体成分、TDS(以字母M为代号),单位为g/L;

(3)横线后:以字母t为代号表示以摄氏计的水温。

17、三线图示法

该图由一个等边的平行四边形及两个等边三角形组成。浓度单位为每升水的毫克当量百分数。构图时,首先依据阴阳离子各自的毫克当量百分数确定水点在两个三角形上的位置,然后通过该点作平行于刻度线的延伸线,两条延伸线在平行四边形的交点即为该水点在平行四边形的位置。

第十章同位素水文地球化学

1、同位素效应

同位素效应是指同位素是同一元素的化学性质相同,但原子量不同的原子,因此不能用化学方法将其分开,在观察原子光谱时能发现有微小的差异,这种效应称为同位素效应。

2、高程效应

高程效应是指地形起伏比较大的地区,大气降水中δD和δ18O随着地面高程的增加而逐渐降低的现象。造成高程效应的主要原因是随高程的增加气温逐渐降低,加速了水汽冷凝成雨和同位素的分馏,减少了雨滴的蒸发,所以常伴有山体迎风面的雨量增加,形成山体迎风面的超前降雨区,因而云团上升到高空后重同位素含量越来越少,这样就形成了高程效应。

3、大陆效应

从赤道到高纬度地区、从海洋到大陆内部、从低海拔到高海拔地区,重同位素的亏损依次递增,构成所谓的纬度效应,大陆效应和高度效应,以及季节效应,降水量效应等。这是由于水在蒸发、凝聚过程中的同位素分馏293效应,蒸发时轻同位素优先汽化,凝聚时重同位素优先液化,随着蒸发、凝聚过程的不断进行,造成轻同位素在逐渐增加。

第十一章水文地球化学的应用

1、地下水污染的定义:在人类活动影响下所产生的地下水水质向恶化方向发展

的现象。

2、地下水污染物含义

(1)在人类活动影响下进入地下水系统的溶解物或悬浮物

(2)上述物质使地下水水质向恶化方向发展

(3)无论上述物质的浓度是否达到使水质超过使用标准的程度,都应视为污染物

分类:化学污染物、生物污染物、放射性污染物

3、地下水污染的特点

(1)隐蔽性:感观指标和生物指标(如地表水的生物种类减少)不显著。

(2)难以逆转性:水交换缓慢,自身难以净化;地下水埋深大,原位处理困难。

4、地下水污染方式

(1)直接污染:污染组分来自污染源,在迁移过程化学性质不改变。

(2)间接污染:污染组分不是来自污染源(如污水在地下发生阳离子交换过程使地下水硬度增大)。

5、地下水污染途径

间歇入渗型、连续入渗型、越流型、径流型

6、地下水质量分类

Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。

Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。

Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作生活饮用水。

Ⅴ类不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。

7、矿泉水

是一种以含有某些特殊化学成分或气体为特征、具有保健价值、医疗价值及工业价值的特殊地下水。分类:饮用天然矿泉水、医疗矿泉水、工业矿泉水。

第十二章地下水化学成分的形成与特征

1、地下水基本成因类型

溶滤-渗入水、沉积-埋藏水、内生水

2、渗入成因地下水成分的形成过程

大气降水阶段、植物-土壤影响阶段、水-岩相互作用阶段、蒸发浓缩阶段

3、水-岩相互作用阶段—溶滤作用

(1)氯化物溶出,形成氯化物型水——出现于含盐层及盐渍化区

(2)硫酸盐及残余氯化物溶出,形成硫酸盐型水——出现于干旱、半干旱大陆区和石膏区

(3)易溶盐大部分溶出后,含CO2的水使碳酸盐和铝硅酸盐产生不全等溶解,形成重碳酸型水——出现于陆源沉积的近海区、碱土区和火山岩

(4)当硅酸盐被溶滤时,可形成含硅酸、Fe3+较高的重碳酸型水——出现于风化强烈的湿热气候区

分析化学实验思考题汇总

思考题汇总盐酸溶液的配制与标定 1.标定盐酸溶液浓度除了用Na 2CO 3 以外,还可以用哪几种基准物质为什么HCl 标准溶液配制后,一般要经过标定 答:可用硼酸。因为盐酸是瓶装的,在量取的时候是用量取一定体积的盐酸,所以浓度无法确定,一定要经过基准物质标定。 2.用Na 2CO 3 标定HCl溶液时,为什么可用甲基橙作指示剂能否改用酚酞作指示 剂 答:用酸性溶液滴定碱性溶液时,如盐酸滴氢氧化钠溶液,滴定突跃区间是(~),终点是酸性的所以选甲基橙(颜色由黄色到橙色(PH≈)。不能改用酚酞,因为不利于滴定重点的观察。 3.盛放Na 2CO 3 的锥形瓶是否需要预先烘干加入的水量是否需要准确 答:不需要烘干,加入的水不需要准确,加水只是起到溶解碳酸钠的作用而已,无需定量。 4.第一份滴定完成后,如滴定管中剩下的滴定溶液还足够做第二份滴定时,是否可以不再添加滴定溶液而继续往下滴定第二份为什么 答:不可以,滴定误差主要来源与读数误差,这样的操作方法会出现4次读数,比正常的方法多了两次读数误差。 混合碱的滴定 1、测定某一混合碱样品时,若分别出现V1V2、V1=0、V2=0等五种情况,说明各样品的组成有什么差别 答:若V1=0说明只有NaHCO3; 若V2=0说明只有NaOH; 若V1=V2说明只有Na2C03; 若V1V2说明是Na2CO3和NaOH混合碱。 2、滴定管和移液管使用前均需用操作溶液润洗,而滴定用的烧杯或锥形瓶为什么不能用待测溶液润洗 答:滴定管和移液管属于量器,本身已经考虑了挂壁液滴体积可能带来的误差,因此在不洁净或者不能保证完全洁净的情况下处于避免杂质防止污染的考虑可用待测溶液润洗,烧杯和锥形瓶属于容器,如果用待测溶液润洗,可能因为容器壁上挂有未知体积的待测液而影响滴定结果出现较大误差。

东华理工大学水文地球化学试卷

2006-2007第一学期《水文地球化学》期末试卷(B)-参考答案班级()学号()姓名() 一、名词解释(每题3分,共21分) 1、盐效应:矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含盐量水中的溶解度,这种含盐量升高而使矿物溶解度增大的现象。 2、阳离子交替吸附作用:在一定条件下,岩石颗粒吸附地下水中的某些阳离子,而将其原来吸附的某些阳离子转入水中,从而改变了地下水的化学成分,这一作用即为阳离子交替吸附作用。 3、氧化垒:在还原条件被氧化条件激烈交替的地段上所形成的地球化学垒。 4、侵蚀性CO2:当水中游离CO2大于平衡CO2时,水中剩余部分的CO2对碳酸盐和金属构件等具有侵蚀性,这部分即为侵蚀性CO2。 5、TDS:指水中溶解组分的总量,它包括溶于水中的离子、分子及络合物,但不包括悬浮物和溶解的气体。 6、硅质水与硅酸水:SiO2含量大于50mg/L的水称为硅质水(1.5分);在阴离子中,HSiO3-占阴离子首位(按mol%计算)的水称为硅酸水(1.5分)。 7、硬度:是以水中Ca2+和Mg2+来量度,其计算方法是以Ca2+和Mg2+的毫克当量总数乘以50,以CaCO3表示,其单位为mg/L。 二、填空(每题1分,共14分) 1、Fe2+在(酸)性中迁移强,而在(碱)性中迁移弱。 2、地球化学垒按成因可分为(机械)垒、(物理化学)垒、(生物)垒和(复合)垒。 3、碱度主要决定于水中的(HCO-3,CO2-3)的含量。硬度是以(Ca2+,Mg2+)的毫克当量总数乘以50,而暂时硬度是以(HCO-3,CO2-3)的毫克当量总数乘以 50。 4.大气CO2的δ13C平均值是(-7‰),而土壤CO2的δ13C平均值是( -25‰)。5.标型元素的标型程度取决于(元素的克拉克值)和(它的迁移能力)。 6.弥散作用包括(分子扩散),(对流扩散迁移)和(渗透分散)。 7、SiO2和Na/K地热温度计适用的温度范围分别为(0~250℃)和(150~350℃)。8.近代火山型浅部地下热水的水化学类型为(SO2-4SO2-4 -Cl),而深部地下热水的水化学类型为(Cl-HCO-3)。 9.海水的水化学类型为(Cl-Na),而海成存封水的水化学类型为(Cl-Na -Ca)。 10、水对离子化合物具有较强的溶解作用,是由于水分子具有较强的(介电)效应所致,水的沸点较高,是由于水分子间(氢键)的破坏需要较大的能量。 11、在35℃下,pH=7的地下水是(碱)性。在天然水化学成分的综合指标中,体现水的质量指标的有(TDS,硬度,含盐量或含盐度,电导率),而表征水体系氧化还原环境状态的指标有(COD,BOD,TOC,Eh)。 12、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于(0.1mol/L),而戴维斯方程的使用条件是离子强度小于(0.5mol/L)。 13、空气迁移的标型元素主要决定环境的(氧化还原)条件,而水迁移的标型元素主要决定环境的(酸碱)条件 14、在氮的化合物中,(NO-2,NH4+)可作为地下水近期受到污染的标志,而(NO-3)可作为地下水很早以前受到污染的标志。

(完整版)分析化学实验思考题答案

分析化学实验思考题答案

实验二滴定分析基本操作练习 1.HCl和NaOH标准溶液能否用直接配制法配制?为什么? 由于NaOH固体易吸收空气中的CO2和水分,浓HCl的浓度不确定,固配制HCl和NaOH 标准溶液时不能用直接法。 2.配制酸碱标准溶液时,为什么用量筒量取HCl,用台秤称取NaOH(S)、而不用吸量管和分析天平? 因吸量管用于标准量取需不同体积的量器,分析天平是用于准确称取一定量的精密衡量仪器。而HCl的浓度不定, NaOH易吸收CO2和水分,所以只需要用量筒量取,用台秤称取NaOH即可。 3.标准溶液装入滴定管之前,为什么要用该溶液润洗滴定管2~3次?而锥形瓶是否也需用该溶液润洗或烘干,为什么? 为了避免装入后的标准溶液被稀释,所以应用该标准溶液润洗滴管2~3次。而锥形瓶中有水也不会影响被测物质量的变化,所以锥形瓶不需先用标准溶液润洗或烘干。 4.滴定至临近终点时加入半滴的操作是怎样进行的? 加入半滴的操作是:将酸式滴定管的旋塞稍稍转动或碱式滴定管的乳胶管稍微松动,使半滴溶液悬于管口,将锥形瓶内壁与管口接触,使液滴流出,并用洗瓶以纯水冲下。 实验三 NaOH和HCl标准溶液的标定 1.如何计算称取基准物邻苯二甲酸氢钾或Na2CO3的质量范围?称得太多或太少对标定有何影响? 在滴定分析中,为了减少滴定管的读数误差,一般消耗标准溶液的体积应在20—25ml 之间,称取基准物的大约质量应由下式求得: 如果基准物质称得太多,所配制的标准溶液较浓,则由一滴或半滴过量所造成的误差就较大。称取基准物质的量也不能太少,因为每一份基准物质都要经过二次称量,如果每次有±0.1mg的误差,则每份就可能有±0.2mg的误差。因此,称取基准物质的量不应少于0.2000g,这样才能使称量的相对误差大于1‰。 2.溶解基准物质时加入20~30ml水,是用量筒量取,还是用移液管移取?为什么?因为这时所加的水只是溶解基准物质,而不会影响基准物质的量。因此加入的水不需要非常准确。所以可以用量筒量取。 3.如果基准物未烘干,将使标准溶液浓度的标定结果偏高还是偏低? 如果基准物质未烘干,将使标准溶液浓度的标定结果偏高。 4.用NaOH标准溶液标定HCl溶液浓度时,以酚酞作指示剂,用NaOH滴定HCl,若NaOH 溶液因贮存不当吸收了CO2,问对测定结果有何影响? 用NaOH标准溶液标定HCl溶液浓度时,以酚酞作为指示剂,用NaOH滴定HCl,若NaOH 溶液因贮存不当吸收了CO2,而形成Na2CO3,使NaOH溶液浓度降低,在滴定过程中虽然其中的Na2CO3按一定量的关系与HCl定量反应,但终点酚酞变色时还有一部分NaHCO3末反应,所以使测定结果偏高。 实验四铵盐中氮含量的测定(甲醛法)

水文地球化学

水文地球化学研究现状、基本模型与进展 摘要:1938 年, “水文地球化学”术语提出, 至今水文地球化学作为一门 独立的学科得到长足的发展, 其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。其研究方法也日臻完善。随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究, 以及人类开发资源和保护生态的需要, 水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域, 并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开, 在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果( 沈照理, 1985) 。水文地球化学在利用地下水化学成分资料, 特别是在查明地下水 的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。20 世纪60 年代后, 水文地球化学向更深更广的领域延伸, 更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用( 任福弘, 1993) 。 1981 年, Stumm W 等出版了5水化学) ) ) 天然水化学平衡导论6 专著, 较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。1992 年, C P 克拉依诺夫等著5水文地球化学6分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分, 全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题, 以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等, 概括了20 世纪80 年代末期水文地球化学的研究水平。特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解答( 谭凯旋, 1998) , 逐渐构架起更为严密的科学体系。 1 应用水文地球化学学科的研究现状 1. 1 油田水研究 水文地球化学的研究在对油气资源的勘查和预测以及提高勘探成效和采收率等方面作出了重要的贡献。早期油田水地球化学的研究只是对单个盆地或单个坳陷, 甚至单个凹陷进行研究, 并且对于找油标志存在不同见解。此时油田水化学成分分类主要沿用B A 苏林于1946 年形成的分类。1965 年, E C加费里连科在其所著5根据地下水化学组分和同位素成分确定含油气性的水文地球化学指标6中系统论述了油气田水文地球化学特征及寻找油气田的水文地球化学方法。1975 年, A G Collins 在其5油田水地球化学6中论述了油田水中有机及无机组分形成的地球化学作用( 汪蕴璞, 1987) 。1994 年, 汪蕴璞等对中国典型盆地油田水进行了系统和完整的研究, 总结了中国油田水化学成分的形成分布和成藏规律性, 特别是总结了陆相油田水地球化学理论, 对油田水中宏量组分、微量组分、同位素等开展了研究, 并对油田水成分进行种类计算, 从水化学的整体上研究其聚散、共生规律和综合评价找油标志和形成机理。同时还开展了模拟实验、化学动力学和热力学计算, 从定量上探索油田水化学组分的地球化学行为和形成机理。 1. 2 洋底矿藏研究

水文地球化学试卷

09031123 一、名词解释(每题3 分,共21 分) 1、BOD: 指用微生物降解水中有机物过程中所消耗的氧量,以mg/L 为单位。 2、脱硫酸作用: 在缺氧和有脱硫酸菌存在的情况下,SO4 2- 被还原成H2S 或S2-的过 程。 3、同离子效应: 一种矿物溶解于水溶液,如若水溶液中有与矿物溶解相同的离子,则这种矿物的溶解度就会降低,这种现象在化学上称为同离子效应 4、降水氢氧稳定同位素的高程效应: 大气降水中的18O 和D 含量随着海拔高程的增加而不断下降的现象。 5、酸性垒: 当中性或碱性条件转变为弱酸性和酸性条件或在pH 值急剧降低的地段所形成的地球化学垒。 6、水分子的缔合作用: 由单分子水结合成比较复杂的多分子水而不引起水的物理化学性质改变的现象。7、硅质水与硅酸水: SiO2 含量大于50mg/L 的水称为硅质水(1.5 分);在阴离子中,HSiO3 -占阴离子首位(按mol%计算)的水称为硅酸水(1.5 分)。 二、填空(每题1 分,共14 分) 1、水对离子化合物具有较强的溶解作用,是由于水分子具有较强的(介电)效应所致,水的沸点较高,是由于水分子间(氢键)的破坏需 要较大的能量。 2、在35℃下,pH=7 的地下水是(碱)性。在天然水化学成分的综 合指标中,体现水的质量指标的有(TDS,硬度,含盐量或含盐度, 电导率),而表征水体系氧化还原环境状态的指标有(COD,BOD,TOC,Eh )。 3、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于(0.1 mol/L ),而 戴维斯方程的使用条件是离子强度小于(0.5 mol/L )。

4、空气迁移的标型元素主要决定环境的(氧化还原)条件,而水迁移的标型元素主要决定环境的(酸碱)条件 5、在氮的化合物中,(NO- 2,NH4 + )可作为地下水近期受到污染的 标志,而(NO- 3 )可作为地下水很早以前受到污染的标志。 6、Fe2+在(酸)性中迁移强,而在(碱)性中迁移弱。 7、地球化学垒按成因可分为(机械)垒、(物理化学)垒、(生 物)垒和(复合)垒。 8、碱度主要决定于水中的(HCO- 3,CO2- 3 )的含量。硬度是以 (Ca2+,Mg2+)的毫克当量总数乘以50,而暂时硬度是以(HCO- 3,CO2- 3 )的毫克当量总数乘以50。 9.大气CO2 的δ13C 平均值是(-7 ‰),而土壤CO2 的δ13C 平均值是(-25‰)。 10.标型元素的标型程度取决于(元素的克拉克值)和(它的迁移能力)。 11.弥散作用包括(分子扩散),(对流扩散迁移)和(渗透分 散)。 12、SiO2 和Na/K 地热温度计适用的温度范围分别为(0~250 ℃)和(150~350 ℃)。 13.近代火山型浅部地下热水的水化学类型为(SO2- 4 SO2- 4 Cl- ), 而深部地下热水的水化学类型为(Cl-HCO- 3 )。 14.海水的水化学类型为(Cl-Na ),而海成存封水的水化学类型为(Cl-Na -Ca)。 三.简答题(每题5 分,共30 分) 1、氧漂移及其影响因素?

水文地球化学教学大纲

《水文地球化学》教学大纲 一、课程名称:水文地球化学 Hydrogeochemistry 二、课程编号: 三、学分学时:2学分/32学时 四、使用教材:沈照理等编,《水文地球化学基础》,地质出版社,1993年5月第一版,1999年第二次印刷 五、课程属性:专业内选修课 选修 六、教学对象:地质工程专业本科生 七、开课单位:地球科学与工程学院地质科学与工程系 八、先修课程:普通化学、普通地质学、岩石矿物学、构造地质学、水文地质学基础等。 九、教学目标: 通过比较系统地介绍有关水文地球化学的基础理论,掌握水-岩相互作用在天然和人类活动条件下导致的地下水各溶解组分的迁移转化规律,熟悉应用水化学的分析理论与方法解决各种环境和工程问题。 十、课程要求: 通过本课程的学习,使学生掌握水文地球化学的平衡理论,学会水文地球化学的分析方法,基本要求是: 1.掌握水化学平衡原理; 2.掌握地下水溶解组分的迁移和转化规律; 3.学会应用水文地球化学的基本原理和分析方法解决自然和人类活动条件下的各种地下水环境问题; 十一、教学内容: 本课程主要由以下内容组成: 第一章水化学基础(12学时) ?知识要点:溶解平衡、碳酸平衡、洛河计算、氧化还原作用、吸附平衡 ?重点难点:各种平衡的计算方法 ?教学方法:课堂教学 第二章地下水化学成分的组成(4学时)

?知识要点:天然水的化学特性、元素的水文地球化学特性、天然水化学成分的综合指标、 地下水化学成分的数据处理 ?重点难点:各天然水体的常量和微量及痕量化学成分特性 ?教学方法:课堂教学 第三章地下水化学成分的形成与特征(4学时) ?知识要点:渗入成因地下水、沉积成因地下水和火山成因地下水的化学成分的形成与特征 ?重点难点:各种成因水的化学成分的形成机理与演化 ?教学方法:课堂教学 第四章水的地球化学循环(4学时) ?知识要点:地下水圈、地壳中水的地球化学循环、成矿过程中的地球化学循环 ?重点难点:地下水循环过程中元素的迁移转化 ?教学方法:课堂教学 第五章水文地球化学的应用(8学时) ?知识要点:地下水污染、地球化学环境与人体健康、矿泉水 ?重点难点:如何应用水文地球化学的基本原理分析和评价各种水环境问题 ?教学方法:课堂教学 十二、实践环节: 主要是习题: ?络合计算 ?饱和指数计算 ?Eh-pH计算 ?吸附平衡计算 ?水化学成分的图示 ?应用分析 十三、教学参考: 1.参考教材 ?沈照理等编,《水文地球化学基础》,地质出版社,1993年5月第一版,1999年第二次印刷 2.参考文献 ?杨忠耀,环境水文地质,原子能出版社,1990年 十四、考核方式:

分析化学实验课后思考题复习资料

分析天平的称量练习 1.如何表示天平的灵敏度?一般分析实验实所用的电光天平的灵敏度以多少为宜?灵敏度太低或太高有什么不好? 答:天平的灵敏度就是天平能够察觉出两盘载重质量差的能力,可以表示天平盘上增加1mg所引起的指针在读数标牌上偏移的格数。天平的灵敏度一般以指针偏移2~3格/mg为宜,灵敏度过低将使称量误差增加,过高则指针摆动厉害而影响称量结果。 2.什么是天平的零点和平衡点?电光天平的零点应怎样调节?如果偏离太大,又应该怎样调节? 答:零点:天平没有载重情况时,天平的零刻度与投影屏上的标线相重合的点。平衡点:天平有载重情况时,两边载重相等时,天平静止的那点。天平零点的调节:用金属拉杆调节,如果不行则用平衡螺丝调节。偏大时则用平衡螺丝调节。 3.为什么天平梁没有托住以前,绝对不许把任何东西放入盘上或从盘上取下? 答:没有托住以前,天平的整个重量由三个玛瑙刀口支撑,如果把东西放入盘上或从盘上取下则会磨损刀口,影响天平的灵敏度。 4.减量法的称量是怎样进行的?增量法的称量是怎样进行的?它们各有什么优缺点?宜在何种情况下采用? 答:递减法:先称出(称量瓶+试样)倒出前的质量,再称出(称量瓶+试样)倒出后的质量相减,得出倒出试样的质量。增量法:先称出容器的质量,在像天平中缓慢加入试样直到达到所需的质量。递减法操作复杂,适用于大部分物品;增加法适用于不易挥发,不吸水以及不易和空气中的氧气,二氧化碳发生反应的物质。 5.电子天平的“去皮”称量是怎样进行的? 答:打开天平门,将相应的容器放入天平的称量盘中,关上天平门,待读数稳定后按下“TARE”键,使显示为0,然后再向容器中加减药品,再次称量所得的数据就是容器中增减药品的质量。 6. 在实验中记录称量数据应准至几位? 答:应准确至小数点后四位即0.1mg。 7.本实验中要求称量偏差不大于0.4mg,为什么? 答:因为每次称量会有±0.1 mg的误差,所以实验中m1-m2会有±0.2 mg的误差,m3-m2也会有±0.2 mg故要求称量偏差不大于0.4mg。(注:我们书上只要求小于0.5 mg)s酸碱 标准液的配制和浓度比较 一.注意事项: 1.配完溶液应立即贴上标签注明试剂名称,配置日期,配制者姓名并留一空位以备填入此溶液的准确浓度。 2. 体积读数要读至小数点后两位。 3.滴定速度:不要成流水线。 4.近终点时,半滴操作和洗瓶冲洗。 二、思考题 1.滴定管、移液管在装入标准液前为何需要用滴定剂和要移取的溶液润洗几次?滴定中使用的锥形瓶或烧杯是否需要干燥?是否也要用标准液润洗?为什么? 答:为了让滴定管内的溶液的浓度与原来配制的溶液的浓度相同,以防加入的标准液被稀释。不需要。不要用标准液润洗,因为倾入烧杯或锥形瓶中的基准物的物质的量是固定的,润洗则会增加基准物的量,影响到实验结果。

第4章 水文地球化学参数

第四章水文地球化学参数 水文地球化学参数有三类:物性水文地球化学参数,条件水文地球化学参数,综合性水文地球化学参数。 第一节物性和条件水文地球化学参数 一、物性水文地球化学参数 物性水文地球化学参数是反映事物的性质(物质的性质和物质间相互作用时的质量和能量关系)的参数。如平衡常数,反应速度常数,分配系数,吸附容量,自由能,焓,熵,标准电子活度或标准电极电位,离子电位,离子半径和价态,以及原子结构和其外层的价电子层结构都是反映事和物内在本性的参数。这些参数反映的是事物的本性,或反映的仅仅是事物在理想状态时的特征。事物在理想条件下的状态与实际条件下是有一定的差距的。在研究客观具体事物时还需根据具体条件作具体分析。但尽管如此,收集和掌握这些参数对水文地球化学研究无疑是非常必要和有益的,因为这些参数是对事物进行分析判断的基础,是对事物进行理论计算和实践设计必不可少的参数。 二、条件水文地球化学参数 条件水文地球化学参数是反应体系及其环境所处的条件的参数,是用来描述事物或体系与环境的外观状态的参数,当然也是进行水文地球化学计算时所需要的基本数据。它们主要有水化学组分,含量,pH,pE或Eh,温度,压力等。无疑这些参数是水文地球化学研究和计算中必不可少的重要参数,因而也是我们野外和实验室工作中必须取得的主要资料。 第二节参比和综合性水文地球化学参数 上面已提及,仅有物性水文地球化学参数是不能对水岩体系的客观状态和变化作出确定性的定量回答,也是无法对水岩体系进行具体的水文地球化学计算。但是仅仅依靠条件水文地球化学参数也是不够的,因为同一个客观具体条件对不同的事物的影响显然是不尽相同的。对一个事物要作出既科学又符合客观实际的回答,必须将理论与实践相结合,也就是说,将事物的条件状态与该条件下事物发生变化的边界状态相比较,才能对事物的状态、发展结果和将可能发生的事件作出正确的论断。反映实际条件与该具体条件下的边界条件相比较的结果的参数

中国地质大学水文地质学

研全国硕士研究生入学统一考试中国地质大学(北京)1997年硕士生入学考试水文地质学试题真题 一、选择题——在括号内的三项选择中选择一项最佳答案。(30分) 例题:岩石的给水度通常(a.大于、b.等于、c.小于)它的空隙度。 例题最佳答案:c. 1、当某种岩石由两种大小不等的颗粒组成,且粗大颗粒之间的孔隙完全为细小颗粒所充填时,则此岩石的孔隙度(a.小于、b.大于、c.等于)由粗颗粒和细颗粒单独组成时的岩石的孔隙度的乘积。 2、承压含水层接受补给时,主要表现为(a.测压水位升高、b.含水层厚度加大、c.向相邻含水层越流)。 3、地下水按(a.埋藏条件、b.含水介质类型、c.化学成分的形成)分类,可以分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。 4、地下水的实际流速通常(a.大于、b.等于、c.小于)地下水的渗透流速。 5、在分水岭地带打井,井中水位随井深加大而(a.升高、b.不变、c.降低)。 6、包气带岩层的渗透系数随包气带含水量的降低而(a.增大、b.减小、c.不变)。 7、高矿化度地下水中的阳离子组分通常以(a.Na、b.Mg、c.Ca)为主。 8、溶解于水中的二氧化碳称为(a.侵蚀性二氧化碳、b.平衡二氧化碳、c.游离二氧化碳)。 9、用同位素(a.氚和14C、b.氘和18O、c.34S和36Cl)可以研究地下水的起源。 10、水对某种盐类的溶解能力随该盐类浓度的增加而(a.增强、b.不变、c.减弱)。 11、当潜水与河水有直接水力联系时,用直线分割法分割河水流量过程线求得的地下水泄流量将(a.偏小、b.偏大、c.不偏小也不偏大)。 12、山区地下水全部以大泉形式集中排泄时,可以认为泉流量(a.小于、b.大于、c.等于)地下水的补给量。 13、接受同等强度的降水补给时,砂砾层的地下水位变幅(a.大于、b. 小于、c. 等于)细砂层的地下水位变幅。 14、灰岩地区的峰林平原,是岩溶作用(a.早期、b.中期、c.晚期)的产物。 15、一个地区水资源的丰富程度主要取决于(a.降水量、b.蒸发量、c.地表径流量)的多寡。 16、用一个泉作为供水水源时,供水能力取决于泉的(a.最大流量、b.最小流量、c.平均流量)。 17、矿亢充水水源以地下水的(a.补给量、b.储存量、c.允许开采量)为主时,则矿亢涌水量充沛、不易疏干。 18、人工补给地下水的目的之一是可以防止(a. 地下水污染、b.大泉干固、c.海水入侵)。 19、在松散岩层中打供水井,常在井内滤水管外围回填砾石,要求回填砾石的渗透性(a.小于、b.大于、c.等于)岩层的渗透性。 20、在地下水水质分析中,常把(a.碳酸盐硬度、b.非碳酸盐硬度、c.负硬度)称为暂时硬度。 二、试对下列现象作出合理的解释。

分析化学实验讲义

分析化学实验讲义 实验一滴定分析仪器基本操作(滴定管、容量瓶、移液管) 1. 滴定管 滴定管是滴定时可以准确测量滴定剂消耗体积的玻璃仪器,它是一根具有精密刻度,内径均匀的细长玻璃管,可连续的根据需要放出不同体积的液体,并能够准确读出液体体积。 常量分析用的滴定管容量为50mL 和25mL,最小刻度为0.1 mL,读数可估计到0.01 mL。 滴定管分为具塞和无塞两种,也就是习惯上所说的酸式滴定管和碱式滴定管。 酸式滴定管又称具塞滴定管,它的下端有玻璃旋塞开关,用来装酸性、中性与氧化性溶液,不能装碱性溶液如NaOH等。 碱性滴定管又称无塞滴定管,它的下端有一根橡皮管,中间有一个玻璃珠,用来控制溶液的流速,它用来装碱性溶液与无氧化性溶液。 滴定管的使用: (1)使用前的准备 ①洗涤:自来水→洗液→自来水→蒸馏水 ②涂凡士林:活塞的大头表面和活塞槽小头的内壁 ③检漏:将滴定管内装水至最高标线,夹在滴定管夹上放置2min ◆酸式滴定管用滤纸检查活塞两端和管夹是否有水渗出,然后将活塞旋转180℃,再检查 一次 ◆碱式滴定管,放置2min,如果漏水应更换橡皮管或大小合适的玻璃珠 ④润洗:为保证滴定管内的标准溶液不被稀释,应先用标准溶液洗涤滴定管3次,每次5~10mL ⑤装液:左手拿滴定管,使滴定管倾斜,右手拿试剂瓶往滴定管中倒溶液,直至充满零刻线以上 ⑥排气泡: 酸式滴定管尖嘴处有气泡时,右手拿滴定管上部无刻度处,左手打开活塞,使溶液迅速冲走气泡。 碱式滴定管有气泡时,将橡皮塞向上弯曲,两手指挤压玻璃珠,使溶液从管尖喷出,排除气泡。

⑦调零点:调整液面与零刻度线相平,初读数为“0.00mL” ⑧读数: a.读数时滴定管应竖直放置 b.注入或放出溶液时,应静置1~2min后再读数 c.初读数最好为0.00mL d.无色或浅色溶液读弯月面最低点,视线应与弯月面水平相切 e.深色溶液应读取液面上缘最高点 f.读取时要估读一位 (2)滴定操作:将滴定管夹在右边 ①酸式滴定管:活塞柄向右,左手从滴定管后向右伸出,拇指在滴定管前,食指及中指在管后,三指平行的轻轻拿住活塞柄。 注意:不要向外用力,以免推出活塞 ②碱式滴定管:左手拇指在前,食指在后,捏住橡皮管中玻璃珠的上方,使其与玻璃珠之间形成一条缝隙,溶液即可流出。 注意:不要捏玻璃珠下方的橡皮管,也不可使玻璃珠上下移动,否则空气进入形成气泡 ③边滴边摇瓶:滴定操作可在锥形瓶或烧杯内进行。在锥形瓶中进行滴定,用右手的拇指、食指和中指拿住锥形瓶,其余两指辅助在下侧,使瓶底离滴定台高约2~3cm,滴定管下端深入瓶口内约1cm。左手控制滴定速度,便滴加溶液,边用右手摇动锥形瓶,边滴边摇配合好(3)滴定操作的注意事项: ①滴定时,最好每次都从0.00 mL开始 ②滴定时,左手不能离开旋塞,不能任溶液自流 ③摇瓶时,应转动腕关节,使溶液向同一方向旋转(左旋、右旋均可)。不能前后振动,以免溶液溅出。摇动还要有一定的速度,一定要使溶液旋转出现一个漩涡,不能摇得太慢,影响化学反应的进行 ④滴定时,要注意观察滴落点周围颜色变化,不要去看滴定管上的刻度变化 ⑤滴定速度控制方面 连续滴加:开始可稍快,呈“见滴成线”,这时为10 mL/min,即每秒3~4滴左右。注意不能滴成“水线”,这样,滴定速度太快 间隔滴加:接近终点时,应改为一滴一滴的加入,即加一滴摇几下,再加再摇 半滴滴加:最后是每加半滴,摇几下锥形瓶,直至溶液出现明显的颜色使一滴悬而不落,沿器壁流入瓶内,并用蒸馏水冲洗瓶颈内壁,再充分摇匀 ⑥半滴的控制和吹洗:

徐默淞水文地球化学期末复习

水文地球化学复习 静下心,一切都会过去----------徐默淞 1、理想溶液:任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液。(各组分分子的大小 及作用力彼此相似,当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时,没有能量的变化或空间结构的变化。即:当各组分混合成溶液时,没有热效应和体积的变化。) **溶液中离子之间或分子之间没有相互作用。 2、活度※(考)定义:指实际参加化学反应的物质浓度,或指所研究的溶液体系中化学组分的有效浓度(校正后的浓度)。 ※离子的活度a与浓度c 通过活度系数r联系起来:a=r·m r—活度系数 m—实测浓度,物质的量浓度(mol/L) a—活度,物质在化学反应中表现出的有效浓度,单位(mol/L) 3、※活度系数r(了解):衡量实际溶液对理想溶液的偏离程度。 ※活度系数随水中溶解固体(TDS)增加而减小,一般都小于1。当水中TDS很低时,r趋近于1,活度趋近于实测浓度。 ※强电解质溶液,当溶液的浓度极稀时,离子之间的距离是如此之大,以致离子之间的相互作用力可忽略不计,活度系数r≈1 ,所以a= c。 ※在化学平衡计算中,固体、纯液体和中性分子的活度系数:r=1;离子强度与活度系数之间存在一定的关系,如已知某些离子强度,可查表或计算得活度系数。 ※分子(包括水分子)和不带电的离子对的活度系数为1 4、离子强度I 定义:溶液中某种离子i 的物质的量浓度乘以该离子的价数(Zi)的平方所得诸项之和的一半。用公式表示为: (必背此公式) 式中:Zi为i离子的电荷数;mi为i离子的浓度(mol/L)。 5、迪拜-休克尔方程(考):对于离子半径较大,不能作为点电荷处理的体系,Debye-Hückel 极限定律公式修正为:当I<0.1mol/L时,该方程精确性很高 (必背此公式) 式中:r为活度系数;Z为离子的电荷数;I为离子强度(mol/L);A和B为取决于水的介电常数、密度和温度的常数;a是与离子水化半径有关的常数。 ※(仅了解)对于高矿化度的地下水,即0.5mol/L>I>0.1mol/L,迪拜-休克尔公式就不适用了,为此应用戴维斯方程: 式中:A,B参数同上式;a与b参数,对于主要离子查表1.3,对于次要离子查表1.4,b

攻读硕士学位研究生入学考试《水文地质学》试题(五套)

一、均质土层饱水带与包气带中的渗透系数K值有何区别?其原因是什么?(15分) 二、试分析我国上海、天津、常州等沿海城市地面沉降的原因,并说明防治这类地面沉降的主要途径。(20分) 三、什么是地下水的补给资源和储存资源?说明两者在供水中有何作用。(15分) 四、国外某一松散沉积物供水水源地,含水层中有石膏(CaSO4),由于超量 开采,地下水位大幅度下降。结果,硬度大幅度上升,PH值明显下降。试述产生此现象的水文地球化学依据。(20分) 五、松散沉积物深层地下水的补给来源主要由哪几部分组成?请阐述。(15分) 六、试述测定松散沉积物孔隙度(n)的方法。已知沉积物的容重(ρb )和密度(ρ), 能否求出n,并列出公式?(15分)

一、名词解释(20分) 有效孔隙度;补给资源;毛细上升高度;负硬度。 二、为了解地表水与潜水的补给关系,布置了勘探孔,并测定水位,数据如下: (1)绘出示意剖面图,并标出侵润曲线。 (2)河水对潜水有否补给?如有,是饱水补给还是非饱水补给?(20分) 三、某地有一潜水含水层,含水层为含少量硫化物的砂砾石层。由于过量开采,七年后,水位下降10m,水质也明显恶化:SO42-从20mg/L升至780mg/L,硬度(CaCO3)从113mg/L升至780mg/L,PH值降至3,但CL-变化不大。地表无明显污染源。试述水质变化的水文地球化学解释。(20分) 四、何谓“三水”(大气降水、地表水、地下水)转化?试举例说明。(20分) 五、过量开采地下水为什么会引起地面变形(如地面沉降、塌陷等)?试分析其产生条件及原因。(20分)

攻读硕士学位研究生入学考试《水文地质学》试题三 一、名词术语解释(共20分): 地下径流模数;上层滞水;持水度;阳离子交替吸附作用;矿水。 二、试论述岩溶发育的基本条件。(15分) 三、如图为典型的洪积扇水文地质剖面示意图,请论述图中钻孔A、B、C、D处的地下水动态特征,并用地下水动态过程线表示。(20分) 四、某一供水水源地开采潜水,由于过量开采,水位大幅度持续下降,原来的一部分含水层变为包气带,这一部分包气带中含有黄铁矿。结果潜水化学成分也有明显变化:PH值从7.5降到5.0,SO42-从20mg/L升至85mg/L,总铁也从0.1mg/L升至2mg/L。请阐述这种变化的原因。(20分) 五、试述3—4种由于不合理开采地下水诱发的环境问题,分析其成因并举例说明。(25分) 一九九五年攻读硕士学位研究生入学考试《水文地质学》试题 一、地下水按埋藏条件如何分类?(10分) 二、试述结合水和重力水与人类活动的关系。(10分) 三、何谓水文地质条件?(24分) 四、在一干旱地区山间盆地,从盆地边缘的洪积扇顶部到盆地中心有三个取样点,其地下水化学成分的库尔洛夫式如下: 盆地边缘取样点 盆地中间取样点 盆地中心取样点 请:(1)给出各水样的水化学类型(舒卡列夫分类法)。(5分)

(精)分析化学实验讲义

分析化学标准化实验基础化学教学团队

分析化学标准化实验 目录 第一章安全教育及课程要求 (1) 第一节安全教育. (1) 第二节分析化学课程要求. (2) 第二章误差及有效数字的概念 (2) 第一节测量中的误差. (2) 第二节有效数字及计算规则 (5) 第三章分析化学标准化实验报告的写法 (8) 第一节分析化学标准化实验报告的书写要求 (8) 第二节分析化学标准化实验报告的书写格式 (9) 第四章定量分析标准操作训练内容 (10) 第一节分析天平的操作. (10) 第二节滴定管的操作. (12) 第三节容量瓶的操作. (15) 第四节移液管的操作. (16) 第五章分析化学标准化实验内容 (19) 实验一葡萄糖干燥失重的测定. (19)

实验二电子分析天平的称量练习. (20) 实验三醋酸的电位滴定和酸常数的测定 (22) 实验四0.1mol/L NaOH 标准溶液的配制和标定 (25) 实验五苯甲酸的含量测定. (27) 实验六0.05mol/L EDTA 标准溶液的配制与标定 (28) 实验七水的总硬度测定 (30) 实验八0.02mol/LKMnO 4 标准溶液的配制与标定 (32) 实验九H2O2 的含量测定 (34) 第六章分析化学实验带教规范与要求 (36)

第一章安全教育及课程要求 第一节安全教育 一、对分析仪器的使用要求 1. 实验所使用的玻璃仪器按清单清点后为一人一套,如有损坏,应按价赔偿。 2. 实验中所使用的精密仪器应严格按操作规程使用,使用完后应拔去插头,仪器各旋钮恢 复至原位,在仪器使用记录本上签名并记录其状态。 3. 实验时应节约用水、用电,实验器材一律不得私自带离实验室。二、对试剂药品的使用要求 1. 实验室内禁止饮食、吸烟,不能以实验容器代替水杯,餐具使用,防止试剂入口,实验结束后应洗手。 2. 使用As2O3、HgCl2 等剧毒品时要特别小心,用过的废物、废液不可乱倒,应回收或加以特殊处理。 3. 使用浓酸、浓碱或其他具有强烈腐蚀性的试剂时,操作要小心,防止溅伤和腐蚀皮肤、衣物等。对易挥发的有毒或有强烈腐蚀性的液体或气体,在通风橱中操作。 4. 使用苯、氯仿、CCI4、乙醚、丙酮等有毒或易燃的有机溶剂时应远离火焰或热源。 5. 实验过程中万一发生着火,不可惊慌,应尽快切断电源。对可溶于水 的液体着火时,可用湿布或水灭火;对密度小于水的非水溶性的有机试剂着时,用砂土灭火(不可 用水);导线或电器着火时,用CCI 4灭火器灭火。 第二节分析化学课程要求 一、实验操作要求 1. 容器的洗涤:对实验中使用过的仪器应按正确的洗涤方法进行洗涤至洁净。 2. 基本操作:滴定管、容量瓶、移液管、吸量管在使用前、使用时、使用后的操作应规范准确。 二、实验报告

《水文地球化学》教学大纲

《水文地球化学》教学大纲 Hydrogeochemistry-Course Outline 第一部分大纲说明 一、课程的性质、目的与任务 《水文地球化学》是水文与水资源工程专业本科生必修的一门主要专业基础课。通过本课程的学习,使学生掌握水文地球化学的基本原理和学会初步运用化学原理解决天然水的地球化学问题和人类对天然水的影响问题的方法与手段,为学习后续课程和专业技术工作打下基础。 二、与其它课程的联系 学习本课程应具备普通地质学、综合地质学、工程化学和水文地质学的基础。后续课程为水质分析实验、铀水文地球化学、环境水文地质学和水文地质勘察。 三、课程的特点 1.对基本概念、基本规律与常见的应用方法的理解并重。 2.对基本理论与常见水文地球化学问题的定量计算方法的掌握并重。 3. 采用英文教材,中、英语混合授课。 四、教学总体要求 1.掌握水文地球化学的基本概念、基本规律与研究方法。 2.掌握控制地下水与地表水化学成分的主要作用:酸碱反应与碳酸盐系统;矿物风化与矿物表面过程;氧化-还原反应;有机水文地球化学作用等。 3.通过理论讲述、研究实例分析与习题课,使学生理解天然水中常见的化学组份与同位素组成,掌握最基本的地球化学模拟方法与整理水化学数据的能力。 五、本课程的学时分配表 编 号教学内容课堂讲 课学时 习题课 学时 实验课 学时 自学 学时 1 引言及化学背景 (Introduction and Chemical Background) 6 2 酸碱反应与碳酸盐系统 (Acid-Base Reactions and the Carbonate System) 4 2 3 矿物风化与矿物表面过程 Mineral weathering and mineral surface processes 6

分析化学实验讲义(1)

分析化学实验一 分析天平的使用和称量练习 (p85-90,p97-98) 一、实验目的 1、学习分析天平的基本操作和常用称量方法 2、熟练掌握称量方法,在时限内称出目标质量。 3、培养准确、整齐、简明地在报告上记录原始数据的习惯。 二、实验原理 分析天平是分析化学实验中最重要、最常用的仪器之一。常用的分析天平有半自动电光天平、全自动电光天平,单盘电光天平和电子天平等。 电子天平是最新一代的天平,是根据电磁力平衡原理,直接称量,全量程不需砝码,放上被称物后,在几秒内即达到平衡,显示读数,称量速度快、精度高。电子天平具有自动校正、自动去皮、超载指示、事故报警等功能以及具有质量电信号输出功能,可与打印机、计算机联用,进一步扩展功能。电子天平的价格尽管高,但也越来越广泛的取代机械天平应用在各个领域。 电子天平按结构分为上皿式和下皿式电子天平。目前广泛使用的是上皿式电子天平。下面简单介绍电子天平的使用。 1、将天平放在稳定的工作台上,避免振动,气流、阳光直射和剧烈的温度波动。 2、水平调节,调整水平调节脚,使水泡位于水准器中心。 3、预热,接通电源预热1h后,开启显示器进行操作。称量完毕一般不切断电源,若短时间内暂不使用天平(如2h),再用时可省去预热时间。 4、天平基本模式选定,天平通常为“通常情况”模式,并具有断电记忆功能。使用时若改其他模式,可按OFF键,返回“通常情况”模式。 5校准,天平安装后第一次使用前或存放时间较长、位置移动、环境变化或为获得精确测量,需校准。 6、称量,按TAR键,显示为零后,置被测物于秤盘上,待数字稳定即显示器左下角的“。”消失后,该数字即为被称物的质量值。 7、去皮称量,按TAR键,显示为零后,置容器于秤盘上,天平显示容器质量,再按TAR键,显示为零,即去皮重。 称量方法: 1、直接称量法:用于称量某一物体的质量,例如小烧杯、容量瓶、坩埚等。 2、固定质量称量法:用于称量某一固定质量的试剂(如基准物质)或试样。特点:称量速度慢;试样不易吸潮、在空气中稳定;粉末或小颗粒样品。 3、递减称量法:用于称量一定质量范围的样品或试剂。因秤取试样的质量是由两次称量之差求得,又称差减法。 具体称量步骤:A、从干燥器中取出称量瓶(注:手指避免直接接触称瓶和瓶盖)。 B、用小纸片夹住打开瓶盖,用药匙加入适量试样,盖上瓶盖。 C、称量出称量瓶加试样的准确质量m1。 D、取出称量瓶,在接收器的上方,倾斜瓶身,用瓶盖轻敲瓶口上 部,使试剂慢慢落入容器,在接近所需量时,边敲瓶口边将瓶身竖 直,使粘在瓶口的试剂落下,再盖好瓶盖。

水文地质学期末复习题与答案

《水文地质学基础》 试题库及参考答案 目录 第一章地球上的水及其循环 (1) 第二章岩石中的空隙与水分 (4) 第三章地下水的赋存 (9) 第四章地下水运动的基本规律 (15) 第五章毛细现象与包气带水的运动 (20) 第六章地下水的化学成分及其形成作用 (22) 第七章地下水的补给与排泄 (29) 第八章地下水系统 (35) 第九章地下水的动态与均衡 (37) 第十章孔隙水 (40) 第十一章裂隙水 (42) 第十二章岩溶水 (45) 第十三章地下水资源 (48) 第十四章地下水与环境 (49) 第一章地球上的水及其循环 一、名词解释: 1.水文地质学:水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。 2.地下水:地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。 3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水。 4.自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。 5.水文循环:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。6.地质循环:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。 7.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。

8.小循环:海洋或大陆部的水分交换。 9.绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽的含量。 10.相对湿度:绝对湿度和饱和水汽含量之比。 11.饱和差:某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。 12.露点:空气中水汽达到饱和时的气温。 13.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。 14.降水:当空气中水汽含量达饱和状态时,超过饱和限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。 14.径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。 15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。16.水系的流域:一个水系的全部集水区域。 17.分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。 18.流量:单位时间通过河流某一断面的水量。 19.径流总量:某一时间段,通过河流某一断面的水量。 20.径流模数:单位流域面积上平均产生的流量。 21.径流深度:计算时段的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。 22.径流系数:同一时段流域面积上的径流深度与降水量的比值。 二、填空 1.水文地质学是研究地下水的科学。它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。 2.地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。 3.自然界的水循环分为水文循环和地质循环。 4.水文循环分为大循环和小循环。 5.水循环是在太阳辐射和重力作用下,以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。 6.水循环是在太阳辐射和重力作用下,以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。 7.主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。 8.在水文学中常用流量、径流总量、径流深度、径流模数和径流系数等特征值说明地表径流。 三、判断题 1.地下水是水资源的一部分。(√) 2.海洋或大陆部的水分交换称为大循环。(×) 3.地下水中富集某些盐类与元素时,便成为有工业价值的工业矿水。(√)4.水文循环是发生于大气水和地表水之间的水循环。(×) 5.水通过不断循环转化而水质得以净化。(√) 6.水通过不断循环水量得以更新再生。(√) 7.水文循环和地质循环均是H O分子态水的转换。(×) 2 8.降水、蒸发与大气的物理状态密切相关。(√)

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