环境化学计算题答案

1、1假设一个天然水体的pH为。碱度为mmol/L，需加多少酸才能把水体的 pH 降低到？2+假设一个犬然水体在时的pH值为70 緘度为求需加幺少酸才能把水体的pH值降低金60? (K产4450 0%K2=4.69x10h1)K =COtm (coN=mhcojHCO；|H+I j-vin-3|HCO；| =二 L40x 1 ()7mol/L2x4.69x10'1 +卅pH價鸟9范围 咏碱度徑仲 或pH值在 碱度忙时. H*. 0H项忽略爪计解：总碱度二HCO； + 2CO + OH_1'H+«HCO； + 2CO-I0-710-7COh= KJHg = 4.型竺空世吃=

2、6-57X 咱 mOl/L H+IO-7r, ecu H*|HCO；|IO-7xL4xl()-3山 1T1q =L71xlO_3mol/L4.45x1 If7一=二pH宜为了.0时的珈黴盐优合态总诫|H；COJ = -_=“ = 0.314x1() "mol/LpH为6.0时碳酸盐化合物态总量=卩"为7.0时的总量 cr =H;CO*4-HCOl i + |COJ =+十迪K,H4HCO； = 0526 x 10-3 mol / LCOJ- = KHg = 247x1 iwl 儿3H+pH为6Q时的总碱度为总减度=HCO； + 2C0f +OH*-H* = 0.526x10

3、 3mol/L解题的要点左碳酸总星不变肪提下, 誠曲的降低伯叩为艸入的战耳参加的酸量为碱度附低值=(2-0.526)x107=0第73幻0-川乙/步骤J求碳酸总量;2求碱度：3求差，解二:例题：假设一个天然水体的pH为7，碱度为L4mmoLr, 求需加多少酸才能把水体的pH降至6肌解：总碱度-HCO3 + 2 CO32 + OH- -LH+J 二 CT ( ctj +2a2) + Kw/H+ 一 IF 在中性水溶液中，与总碱度1.4X10-3 mol/L+ti比， OH- H+ 可以忽略金所以CT =1总碱度q + 2cc2令 q =rZj + 2a2CT =4邕碱度当pH为74时，查p.11

4、0.表33可得:5 = 0.816 a2 =3.83 X 1沪 a = 1.22G = a 总碱度=1.22 X L4 = L71 mmol/L 假设参加强酸将水的pH降至(Uh其：值并不变 化,而a那么为3.25,此时总碱度=Ca = 1.71 / 3.25 = 0.526 mmol/L,总碱度的降低值即为酸的参加量：AA = 1.40.526 = (L874 mmol/L碱化时计算相类似。 时，a 0=0.6920,a 1=0.3080,a 2=1.444*10-5,a =3.247; pH=7.0 时，a 0=0.1834,a 1=0.8162,a 2=3.828*10-4,a =1.2

5、24; 解： 查表 3-3p110a 1 、a 2,a =Ct = X = m -1当加强酸使 pH = 6.0,a = 3.25,而Ct不变时碱度 = /=mA A =m -12. 含镉废水通入H2S到达饱和并调整pH为，计算水中剩余镉离子浓度。Kspcds = 10-27饱和水溶液中H2S浓度保持在O.1mol/L, H2S离解常数Ki=8.9*10-8, K2=1.3*10-15)解：饱和时H2S爭mol/LKh2s=H+2S2= 10-2310-23於-=10-23/ H+2 = 10-23 10-1610-7 mol/LCd2+= Ksp/ S2- =10-27 10-7 10-20

6、 mol/L3. 一个有毒化合物排入pH = , T = 25dC水体中，90%的有毒物质被悬浮物所吸 着，其Ka = 0 , Kb = 10-7 L/(d mol), Kn = d-1,计算化合物的水解速率 常数。解： Ka=0, H+=10X 10-7Kh=KaH 1+K n+KbKw/H +X 10-7x 10 =(d-1)4. 在厌氧消化池中和pH =的水接触的气体含65% CH4和35% CO2,计算Pe和Eh。解匕 Q求pH-COT + 厂*1 丑pf19 -2.878-g4p£ =+ 嗜丹十，)= 2.87 +xlO-7 = -AA60.65求Eh = n.OSQpE

7、= 0.059 x (1.16) = -0.25V6. 某废水中Cu2+含量为mg/L,经EDTA处理后，未络合EDTA为200 mg/L, 体系pH = 11,计算后答复反响平衡时，Cu的存在形式。Cu2+ + Y4- = CuY2-, K =1018, EDTA 分子量为 3727. 空气中的CO2含量为0.0324%体积，水在25C时的蒸汽压是 X105 Pa,CO2的亨利定律常数是 X10'7 mol/ L Pa： 25OC，求CO2在水中的溶解度。H2CO3 的 Ka1 = X1078. 用Langmuir方程描述悬浮物对溶质吸附作用，假设溶液的平衡浓度为x10-3 mol/

8、L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为X10-3 mol/L ;当平衡浓度降为 X10-3mol/L ,溶液中每克悬浮物吸附溶质为X10-3 mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的限量 G0 和常数 A 是多少？10. 某耗氧有机物在水体中的降解过程符合一级动力学方程。在 25C 时测得其降解半衰期为10 d,试计算该有机物在25 C时降解90%需要多少时间？11. 过多的紫外线到达地球外表，将对生物产生有害作用，试通过计算说明 310 nm 的紫外光能否破坏 C-H 键？ C-H 键的键能为 344.8 KJ/mol ，阿佛加德 罗常数为6.023 1023,普朗克常数为6.626 10-34 J

9、s,光速为2.998 108 m/s, 并进一步说明臭氧层在大气层中的位置和对生物的保护作用。解： 依据:E=NoX hc/XX 105/X kJ mol-1x 105/300 mol-1计算结果说明 300nm 紫外光的能量大于 C-H 键的键能,所以能够断裂 C-H 键。03层位于大气层中平流层的下部，距地面 15-35km处，而距地面25km处 浓度最大 .通过上述计算可知紫外线能够破 C-H 键，所以过多的紫外线到达地球外表 时，对生物具有破坏作用 ,特别是对人类的皮肤。眼睛和免疫系统造成损伤，使 皮肤癌患者增多。而臭氧层中的 03分子能够吸收量的紫外线，防止了过多的紫 外线到达地球外

10、表， 从而保护人类和动、 植物的生存， 所以臭氧层是生物圈天然 的保护伞。12. 在 25 C 条件下， 某胶体对持久性有机物的吸附符合 Langmuir 吸附等温式。 当吸附达平衡时该有机物的浓度为5.62 g/L时，吸附量为5.25 g/g；当吸附达平衡时的硼浓度为6.78 g/L时，吸附量为6.21 g/g。试求该土壤在实验条件下 吸附该有机物的有关常数。13. 某封闭水体碳酸形态的总浓度 CT = 1.010-3 mol/L ，试计算时该水体中的 C02aq、HCO 3-和 CO32-的浓度。 H2CO3 的 Kai = 4.4510-7,Ka2 = 4.6910-1114. 某有机农

11、药在土壤中的降解反响符合一级动力学方程， 其速率常数 k =0.005 d-1,该污染物在土壤中的半衰期是多少？降解75%需要多长时间？15. 在 25 C 条件下，某土壤对硼的吸附符合 Freundlich 吸附等温式。当吸附达 平衡时的硼浓度为0.78 mg/L时，吸附量为0.89 mg/kg;当吸附达平衡时的硼浓 度为6.35 mg/L时，吸附量为4.60 mg/kg。试求该土壤在实验条件下吸附硼的有、/' 八匕关常数。16. 某一土壤样品对某污染物的等温吸附符合 Langmuir 方程。当吸附达平衡后， 平衡液中该污染物浓度为30 mg/L，土壤污染物的吸附量为50 mg/kg

12、;而当平衡 液中污染物浓度为10 mg/L，土壤污染物的吸附量为25 mg/kg。 1求此土壤对该污染物的最大吸附量。2相似条件下的实验中， 另一土壤样品对该污染物的最大吸附量为 70 mg/kg， 问哪一种土壤更容易受该污染物的污染？17. 有一股 20 C 的生活污水，其耗氧反响速率常数 k = 0.23 d -1，求经过 3、5 和20 天后水中有机物剩余量的百分数各为多少？18. 干空气中 CO2的含量为0.0314%, 25 C时水的蒸气压为 0.0317 105 Pa, CO2的亨利常数为3.34 10-7 mol/(L Pa), H2CO3的一级离解常数为4.45 10-7, 试

13、根据亨利定律和电离平衡估算未受污染的天然雨水的 pH 值。19某需氧有机物在自然降解过程中符合一级反响动力学规律， 在25C时, 测得降解半衰期为3 d,试计算该有机污染物在25 C时，降解80%需要多少时 间？20. 某水体 pH = 7.00，碱度为 1.00 X0-3 mol/L，计算水体中 H2CO3、HCO3-、 CO32和OH-的浓度。假设水体pH = 10.00，碱度仍为1.00 X0-3 mol/L，上述各 形态物质的浓度又是多少？假设其它各种形态对碱度的奉献可以忽略。 碳酸 的 Ka1 = 4.451j0-7, Ka2 = 4.691&11。仁某水体的pH为8.00,

14、碱度为1.00X10-计算各形态物质的浓度住Z某水体的pH为10.00,碱度为1.00X10*3mol/L,计算并形态物质的浓度。3.假设个天然水的pH为70碱度为1 .Ommol/L，求需加多少酸才能把水体的pH 降低到6.0?解：总碱度=cT (a 1 + 2a2) + Kw/H-k4H+cT=l/(al+2a2)总碱度H H+-|OH-设 a=l/(al+2a2)当FH在59范围内、碱度10-3mol/L时，Hf OH项可以忽略.从而得到简化式：cT=a碱度SPH=7,査表cd=(川I® a2=3.X3XH厂爲 那么a=1.22cTa碱度I 22XL4=l,71mmoI/L假设

15、加强酸将水PH值隆到60 uT不变，而ci杳表得325碱 /S=cT/a= t71/3 25=0.33nnnol/L碱度降低值就赵应参加酸量最参加酸量=L4-0B53=0,87mmol/L21. 某一含有0.10 mol/L ZnCl 2溶液，如果只生成一种羟基配合离子 ZnOH + ,试计算当溶液出现Zn(OH)2时的pH值。：Zn(OH)2 Zn2+ + 2OH-, Ksp = 10Zn2+ + OH- ZnO H+, Kf = 10注：为可逆符号。22. 某水体中FeT为56 mg/L, Fe3+为56卩g/,试求水体的pe值。假设与该水体 平衡的氧分压为10-10大气压，当水体pH为9和6时，能否将Fe(ll)氧化为FeQII) ?：25 C 时，Fe3+ + eFe2+pe = 13.05;1/4O2(g) + H+ + e1/2H2OpeFe3+e ? Fe2+pE0=13.05，按照公式 E0=2.303*R*T/F*PE0，E0=0.771pE=pE0+ lgFe3+ / Fe2+