环境化学计算题急答案教学提纲.doc

环境化学计算题急答案

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1.在一个pH为6.5，碱度为1.6×10-3mol/L的水体中，（1）需要加入多少mmol/L的碳酸钠才能使水体的pH上升到8.0？（2）若用NaHO进行碱化，需要加入多少NaHO？
解：pH=6.5，碱度=1.6×10-3mol/L；总碱度=CT(α1+2α2)+Kω/[H+]-[H+] =CT/α + Kω/[H+]-[H+]
1.6×10-3=CT/1.71+10-14/10-6.5 -10-6.5 CT=2.74×10-3mol/L
用强碱碱化至pH=8.0，CT不变，总碱度=2.74×10-3/1.018 +10-6 -10-8=2.69×10-3
ΔA NaOH=2.69×10-3 – 1.6×10-3=1.09×10-3mol/L
用Na2CO3碱化至pH=8.0，设加入Na2CO3量为x mol/L ，该过程中，CT → CT + x
总碱度=1.6×10-3 + 2x =（CT + x）/1.018， x Na2CO3=1.07×10-3mol/L
2.具有2.00×10-3 mol/L碱度的水，pH为7.0，计算[HCO3]、[HCO3-]、[CO3-2]和[HO-]的浓度？
解：该条件下，[HCO3-]= 碱度 = 2.00×10-3 mol/L
在pH=7.00时， [H+] = [HO-] = 1.00×10-7mol/L
根据；K1 = = 4.45×10-7、[H+]和[HCO3-]浓度，求出 [H2CO3]= 4.49×10-4 mol/L
据K2= = 4.68×10-11、[H+]、[HCO3-]浓度，求出 [CO32-]=9.38×10-7 mol/L
3.水A的pH为7.5，其碱度为6.38 m mol/L，水B的pH为9.0，其碱度为0.80 m mol/L，等体积混合水A和水B，计算混合后水体的pH？
解：水A：碱度=6.38 mmol/L = [HCO3-]＋2[CO32-]+ [OH-]-[H+] = [HCO3-]
[CO32-]=K2[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11 ×6.38/10-7.5 = 9.46×10-3 m mol/L
[H2CO3*]= [H+] [HCO3-]/ K1=10-7.5×6.38/(4.45×10-7)=0.453 m mol/L
[OH-]=10-6.5 =3.16×10-7 mol/L
水B：碱度=0.80 mmol/L = [HCO3-]＋2[CO32-]+ [OH-]-[H+] = [HCO3-]＋2[CO32-]+ 10-5
[CO32-]=K2[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11 ×[HCO3-]/10-9，[CO32-]=0.04 m mol/L，[HCO3-]=0.76 m mol/L，
[OH-]=10-5 =0.01 m mol/L，[H2CO3*]=0002 m mol/L 舍去）
水B+A：B中的CO32-、OH-与A中的H2CO3反应生成HCO3-，
∴ 混合体系中[H2CO3*]=(0.453-0.04-0.01)/2 = 0.201 m mol/L
[HCO3-]= (6.38+0.04×2+0.01+0.76)/2=3.61 m mol/L

4.根据Langmuir方程描述吸附作用，假设溶液平衡浓度为3.00×10-3 mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质0.50×10-3 mol/L，当平衡浓度降至1.00×10-3 mol/L时，每克吸附剂吸附溶质0.25×10-3 mol/L，计算每克吸附剂可以吸附溶质的限量？
解：G=G0×c/(A+c)

G0=1.00×10-3 A=3.00×10-3（mol·L-1g-1）
5.从湖水中取深层水的pH为7.0，含溶解氧浓度为0.32 mg/L，计算pE和Eh值。
解：1/4O2 +H+ +e → 1/2H2O pE0=20.75
根据亨利定律： [O2]=KH·PO2=1.26×10-8·PO2=0.32 mg/L×10-3÷32 g/mol
∴ PO2=793.65 Pa， pE = pE0 +lg[PO2]1/4[H+]
pE = 20.75+1/4lg[793.65÷(1.013×105)]= 13.22， 由于pE = (1/0.059) E
∴ E=0.059pE=0.059×13.22 = 0.78（V）
6.某有毒化合物排入pH为8.4，温度为25℃的水体中，90%的有毒物质被水体悬浮物吸附，已知，酸性水解速率常数KA=0，碱催化水解速率常数KB= .9×10-7L/(mol d)，中性水解速率常数Kh= 1.6 d-1，计算该化合物的水解速率常数？
解：Kh = KN + αw KA[H+] + αw KB[OH-] = 1.6+0.1(0×10-8.4 +4.9×10-7×10-5.6) = 1.6 d-1
7.在一个pH为6.5、碱度为1.6mmol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，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强碱进行碱化，又需加入多少碱?
解：总碱度＝KW/ [H+] + CT(α1 + 2α2) - [H+]
CT＝{[总碱度] + [H+] - [OH-]}
令α＝
当pH在5～9范围内、[碱度]≥10-3mol/L时, [H+]、[OH-]项可以忽略不计,得到简化式：CT＝α[碱度]
当pH＝6.5时，查教材P110表得α1＝0.5845，α2＝8.669×10-5，则α＝1.71，CT ＝α[碱度]＝1.71×1.6＝2.736mmol/L
若加入碳酸钠将水的pH升至8.0，查表得α′＝1.018，此时CT值与碱度值均有变化。设加入的碳酸钠量为Δ[CO32-]，则有
CT + Δ[CO32-]＝α′｛[碱度] + 2Δ[CO32-]｝
即2.736 + Δ[CO32-]＝1.018｛1.6 + 2Δ[CO32-]｝
解得，Δ[CO32-]＝1.069 mmol/L
若加入氢氧化钠将水的pH升至8.0，其CT值并不变化，可得：
[碱度] ＝CT/ α′＝2.736/1.018＝2.688 mmol/L
碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量：
Δ[OH-]＝2.688－1.6＝1.088 mmol/L
8.在试验水中牡蛎从水体吸收DDT的速率常数为69.09h-1，牡蛎消除DDT的速率常数为4.606×10-3h-1，设水体中DDT浓度为0.01mg/L并保持恒定。求：（1）BCF；（2）牡蛎体内DDT的最大浓度；（3）牡蛎体内DDT浓度达到最大浓度的90%所需时间。
解：

； ；
9. 含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0，请计算水中剩余镉调子的浓度(已知CdS的溶度积为7.9×10-27,H2S的一级和二级电离常数分别为8.9×10-8和1.3×10-15)。
解： [Cd2+]=Ksp/[S2-]=Ksp[H+]2/(0.1K1K2)
将各值代入可得答案为6.8×10-20 mol/l

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