4.5 氧化还原平衡--天然水系中的化学平衡(7)

² 、Fe³ 、Fe（OH）₂、Fe（OH）₃四种存在形态；③铁的总浓度为1.O×10^-5mol/L。在这些假定的基础上，先写出各种形态间相互转化的反应如下：

　　氧化还原反应：

Fe³ ＋e^-Fe²

　　沉淀溶解反应：

Fe（OH）₂(s)＋2H Fe² ＋2H₂O

Fe（OH）₃（s）＋3H Fe³ ＋3H₂O

　　以下对照已作成的图4-19，来说明pE-pH图中各组成线的方程被列出的过程。

　　（1）H₂O氧化的边界条件：pE=20.64-pH （直线1的方程）

　　（2）H₂O还原的边界条件：pE=pH （直线2的方程）

　　（3）根据式（1）在[Fe³ ]=[Fe² ]处有pE=13.0 （直线3的方程）

　　（4）考虑Fe² 在多大pH值条件下开始发生Fe（OH）₂沉淀。根据式（2）可计算：

　　假定溶液中全部铁呈[Fe² ]状态、即[Fe² ]=1.00×10^-5mol/L，代入上式即可计算得

pH=8.95 （直线4的方程）

　　（5）考虑Fe³ 在多大pH值条件下开始发生Fe（OH）₃沉淀，与上述（4）的情况相似，计算得

pH=2.99 （直线5的方程）

　　（6）考虑Fe² →Fe³ →Fe（OH）₃的过程。由式（1）和式（3）可得

　　代入已知数值可得pE=22.0-3pH （直线6的方程）

　　（7）考虑Fe（OH）₂和Fe（OH）₃之间的平衡

　　由式（1）、（2）和（3）可得

　　从图4-19可看出，在区域Ⅰ，即高[H ]和高电子活度区，是酸性还原态介质，Fe² 是主要存在形式。如有些地下水就含较多Fe² 。在区域Ⅱ，即高[H ]和低电子活度区，是酸性氧化态介质，Fe³ 是大量的。在区域Ⅲ，即低酸性氧化态介质中，Fe（OH）₃含量比较多。在区Ⅳ域，即碱性还原态介质中，Fe（OH）₂是很稳定的。

　　在天然水体中，pH值一般在4～9之间。铁主要以Fe² 和Fe（OH）₃形式存在。在厌氧水体中，pE较低，会有相当量的Fe

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