环境化学计算题

本文格式为Word版，下载可任意编辑——环境化学计算题1、对流层和平流层中臭氧各自特征？

答：①地球上90%的臭氧在平流层，10%在对流层；

②对流层中的臭氧是一种温室气体，其浓度与纬度、经度、高度和季节变化而变化，北半球比南半球高；

③平流层中的臭氧吸收了太阳发射到地球的大量对人类、动物和植物有害的紫外线，为地球提供了防止紫外线辐射的屏障；

④通过观测，平流层臭氧含量减少，对流层增多。由于90%臭氧在平流层，所以总量在减少；

⑤对流层臭氧形成人为来源：NOX光解反应是它们在大气中最重要的化学反应，是大气中臭氧生成的引发反应，也是臭氧唯一的人为来源：

420nmN02?h??????NO?O?O??O2?O3

2、2、已知某污染大气中HO2自由基的浓度为：7.56×10-15molcm-3，HO2与SO2反应：HO2+SO2→HO+SO3

反应速率k=9×10-16cm3个-1s-1，（1）求SO2每小时的转化百分数（氧化速率）；（2）若定义SO2氧化到起始浓度的1/e(e=2.7183)所需要的时间为SO2与HO2反应的特征时间τ，计算τ值？解：（1）根据SO2在单位时间的转化百分数可知

d[SO2]??k[X][SO2]dtHO2·与SO2反应：

d[SO2]??k[HO2][SO2]dt

[SO2]t?e?k[HO2]t[SO2]0于是1h二氧化硫转化的百分数为

?[SO2]t?1h?[SO2]0?(1?e?k[HO2]t)?100%[SO2]0

已知k=9×10-16cm3个-1s-1=6.022×1023×9×10-16cm-3mol-1s-1=5.4198×108cm-3mol-1s-1所以：

?[SO2]t?1h?[SO2]0?(1?e?k[HO2]t)?100%[SO2]08?15?(1?e?5.4198?10?7.56?10?1.479%(2)

[SO2]t?e?k[HO2]t[SO2]0[SO2]??1[SO2]e?3600)?100%

k[SO2]t=1

t=1/5.4198×108×7.56×10-15=2.44×105s=67.8h第三章水环境化学

4、在一个pH为6.5，碱度为1.6mmol/L的水体中，若参与碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH上升至8.0。若用NaOH强碱，又需要加多少碱？解：

?2???[HCO]?2[CO]?[OH]?[H]33总碱度=

??c(??2?)?K/[H]?[H]T12W总碱度=

??令

1?1?2?2

当pH在5-9范围内、[碱度]≥10-3mol/L时，[H+]、[OH-]项可忽略不计，得到简化式：

cT??[碱度]

当参与碳酸钠时，水体的cT和[碱度]值均发生变化，设需加xmmol/L碳酸钠才能使水体pH上升到8.0，则有以下式子：

(cT?x)??8.0(1.6?2x)

即(1.710?1.6?x)?1.01(81.6?2x)解之，得：x=1.069mmol/L

若参与强碱NaOH，其cT值并不变化，则有以下式子：cT??8.0(1.6?x)

解之，得：x=1.088mmol/L

5、具有2.00×10-3mol/L碱度的水，pH为7.00，请计算[H2CO3*]、[HC03-]、[C032-]和[OH-]的浓度各是多少?

解：当pH为7.00时，[C032-]与[HC03-]相比可忽略，此时碱度全部由[HC03-]贡献

所以：[HC03-]=[碱度]=2.00×10-3mol/L[OH-]=1.00×10-7mol/L

根据酸的离解常数K1，可以计算出H2CO3*的浓度：[H2CO3*]=[H+][HCO3-]/K1

=2.00×10-3×10-7/(4.45×10-7)=4.49×10-4mol/L

代入K2的表示式计算[CO32-]：[CO32-]=K2[HCO3-]/[H+]

=4.69×10-11×2.00×10-3/1.00×10-7=9.38×10-7mol/L

6、若有水A，pH为7.5，其碱度为6.38mmol/L，水B的pH为9.0，碱度

为0.80mmol/L，若以等体积混合，问混合后的pH值是多少？解：水A的CA??7.5?[碱度]?1.069?6.38?6.82mmol/L水B的CB??9.0?[碱度]?0.9592?0.80?0.77mmol/L

1C总?（CA?CB）?3.795mmol/L2水A、水B以等体积混合后，

当pH在6-9范围内，主要考虑一级电离，二级电离可以忽略，则：

??C?[HCO]?[HCO]?3.795mmo/Ll233总

一级电离，pH在6-9范围内，碱度值主要由碳酸氢根贡献，则在等体积混合后碱度变化值有：

1[碱度]?[HCO3?]?（6.38?0.80）?3.59mmol/L2

??[HCO]?C?[HCO]?0.195mmol/L233总则，

?[H2CO3]根据pH?pK1?lg?6.35?1.24?7.615?[HCO3]混合后水体的pH是7.62。

7、溶解1.00×10-4mol/L的Fe(N03)3，于1L具有防止发生固体Fe(OH)3沉淀作用所需最小[H+]浓度的水中，假定溶液中仅形成Fe(OH)2+和Fe(OH)2+而没有形成Fe2(OH)24+。请计算平衡时该溶液中[Fe3+]、[Fe(OH)2+]、[Fe(OH)2+]、[H+]和pH。

解：CT,Fe?[Fe3?]?[FeOH2?]?[Fe(OH)2]?1?10?4mol/L①

?Fe3??H2O?Fe(OH)2??H?[Fe(OH)2+]=K1[Fe3+]/[H+]②

Fe3??2H2O?Fe(OH)2?2H?[Fe(OH)2+]=K2[Fe3+]/[H+]2③

?将式②、③带入式①

[Fe3+]+K1[Fe3+]/[H+]+K2[Fe3+]/[H+]2=1×10-4mol/L根据溶度积原则[Fe3+][OH-]3=Ksp=10-38[Fe3+]=104[H+]3⑤联立④⑤，解之得[Fe3+]=6.24×10-5mol/L[H+]=10-2.72mol/LpH=2.72

[Fe(OH)2+]=2.29×10-5mol/L[Fe(OH)2+]=8.47×10-6mol/L

18、已知Fe3+与水反应生成的主要协同物及平衡常数如下：

Fe3??H2O?Fe(OH)2??H?

Fe3??2H2O?Fe(OH)2?2H?Fe(OH)3(s)?Fe3??3OH?Fe3??4H2O?Fe(OH)4?4H?2Fe3??2H2O?Fe2(OH)2?2H?

请用pc-pH图表示Fe（OH）3在纯水中的溶解度与pH的关系。解：(1)Fe3