水文地球化学教学辅导书（教案）.docx

水文地球化学教学辅导书（教案）

《水文地球化学》

学习辅导

第一章地下水的化学成分

一、学习要点

（一）内容：

水的结构与特性，水的内部结构；地下水的化学成分；地下水的综合指标。（二）基本要求：

1．了解地下水分子的内部结构、水分子间的联结与排布以及水的特异性质；

2．掌握水的几个化学组分；

3．了解精地下水的综合指标；

4．了解水质分析结果的可靠性检验方法方法；

5．了解水化学成分的图形表示。

（三）重点：水的特异性质；水的无机组分、有机组分；地下水的综合指标。（四）难点：水分子间的联结与排布

二、复习题

（一）名词解释

1．氢键

2．质量浓度

3．BOD

（二）问答题

水的特异性质有哪些？

三、复习题参考答案

（一）名词解释

1．氢键：指水分子中氢原子，在保持同本水分子中的氧原子最基本的共价键的同时，又能同相邻水分子中的氧原子产生一种静电吸引。

2．质量浓度：每升水中所含溶质的毫克数或微克数（或每千克溶液中含溶质的毫克数或微克数）

3．BOD：水中的微生物在降解水中有机物的过程中所消耗的氧的量，以mg/L表示。

（二）问答题

答：（1）水具有独特的热理性质

（2）水具有较大的表面张

（3）水具有较小的粘滞度和较大的流动性

（4）水具有使盐类离子产生水化作用的能力

（5）水具有良好的溶解性能

（6）水具有高介电效应

第二章地下水成分的形成作用

一、学习要点

（一）内容：

化学热力学基础；溶解/沉淀作用；碳酸平衡；氧化还原平衡；吸附解吸及离子交替吸附作用。

（二）基本要求：

1．掌握热力学状态函数与平衡判据、各种形态物质化学势的表达式；了解平衡常数的计算。

2．了解地下水系统固体物质的组成；掌握溶解/沉淀作用。

3．掌握碳酸盐的溶解平衡；了解离子的影响；掌握方解石和白云石的非全等溶解。

4．了解氧化还原基本概念；掌握氧化还原强度；了解pE（Eh）-pH图

6．了解地下水系统的氧化还原条件及其影响因素。

7．掌握离子交替吸附作用的概念。

（三）重点：热力学状态函数与平衡判据；各种形态物质的化学势；溶解/沉淀作用；碳酸平衡；氧化还原强度；离子吸附交替作用概念。

（四）难点：平衡常数的计算；碳酸盐的溶解平衡；pE（Eh）-pH图；等温吸附方程

二、复习题

（一）名词解释

1．全等溶解

2．非全等溶解

3．离子交替吸附作用（二）问答题

1．松散沉积物的阳离子交换容量受到哪些因素的影响？

2．根据Gibbs自由能判断等温等压系统中化学反应进行的方向的依据是什么？

（三）计算题

确定25℃和40℃时萤石（CaF2）溶解反应的平衡常数。三、复习题参考答案（一）名词解释

1．全等溶解：指矿物与水接触发生溶解反应时，其反应产物均为溶解组分。

2．非全等溶解：指矿物与水接触发生溶解反应时，其反应产物除了溶解组分外，还生成了一种或多种矿物或非晶质固体物质。

3．离子交替吸附作用：指当溶液中的一种离子被吸附到固体表面上时，固体表面上的另一种同性离子发生解吸并释放出其所占据的表面空间。（二）问答题

1．答：（1）沉淀物中吸附剂的种类和数量（2）沉淀物颗粒的大小（3）水溶液的ph值

2．答：依据是：dG=0表明反应达到了平衡状态；

dG0表明反应可正向自发进行；dG0表明反应可逆向自发进行；

即dG≤0

这里等号表示平衡状态，不等号表示化学反应能够自发正向进行。（三）计算题解：（1）首先写出化学反应的反应式CaF2=Ca2++2F-

,,-RffGGGθθθ

=?∑∑产物反应物=51.16kj/mol

(4)则可求得25℃时萤石溶解反应的平衡常数为lgK25=

51.16

2.3035.708

-R

RT

G

θ

-=

=-8.96

故

K25=10-8.96

（5）可求得萤石溶解反应的标准焓变为

R

H

θ?=-542.83–332.6×2+3203.3=1992.27kj/mol

50℃时萤石溶解反应的平衡常数为

lnK50=lnK25+=39.4

故K50=1039.4

第三章化学元素在地下水中的迁移

一、学习要点

（一）内容：水动力弥散现象及机理；弥散通量与弥散系数；水动力弥散方程的推导；定解问题的类别与定解条件；简单问题的解析解；弥散参数的确定方法。（二）基本要求：

1．了解水动力弥散现象，掌握弥散现象的概念与机理；2．掌握弥散通量的概念，了解弥散系数；3．掌握水动力弥散方程的推导；

4．了解溶质运移定解问题的类别与定解条件

5．了解半无限含水层的一维问题，瞬时及连续点状注入示踪剂的二维弥散问题；

6．了解弥散参数的确定方法。

（三）重点弥散现象机理和概念，弥散通量，弥散方程；（四）难点：弥散方程的推导，弥散系数