环境化学计算题答案01.doc

环境化学复习题讲解1 用氯气消毒某饮用水源，处理后水的pH=7.0，并已知HClO的酸离解常数Ka=10-7.5，试通过计算来确定消毒杀菌的效果是否良好，假定HClO的杀菌效力为ClO-的100倍。1）pH=7.0时， ClO-/HClO=Ka/H+=10-7.5/10-7.0=0.29ClO-=0.29HClO=HClO/ HClO+ ClO-=HClO/ HClO+ 0.29HClO=0.775也就是说绝大部分（76%）是以杀菌效果好的HClO形态存在，所以有较好的杀菌效果。2 若在pH=7.0时的用氯剂量（以Cl2计）为1mg/L，为达到同样的消毒杀菌效果且处理水的pH=8.5时，问需要多大剂量的Cl2？已知HClO H+ClO- Ka=2.9*10-8, 并假定HClO效率为ClO-的100倍。解：1)pH=7.0时，Cl2=1mg/L=0.0143mmol/L, HClO+ClO-=0.0143mmol/L;pH=7.0时,因ClO- H+/HClO = 2.9*10-8, 故ClO- /HClO=0.29;令ClO-=X, 则HClO=(1/0.29)*X=3.45X;ClO-+HClO=3.45X+X=0.0143, 所以ClO-=X=0.0032mmol/LHClO=3.45X=0.011mmol/L总毒效=100HClO+ClO-=1.10+0.0064=1.1064 3分2) pH=8.5时,代入ClO- H+/HClO = 2.9*10-8, 故ClO- /HClO=9.164;令HClO=Y, 则ClO-=9.164Y; 则总毒效=100HClO+ClO-=100Y+9.164Y=1.1064, 所以Y=0.010mmol/L;所需Cl2量Cl2= HClO+ClO-=0.010+9.164*0.010=0.10164mmol/L=7.2mg/L. 4分 3）所以为达到同样的消毒杀菌效果且处理水的pH=8.5时，需要7.2mg/L的Cl2。3 对温度为250C的地面水样作分析的结果是：总氨浓度CT=10-4.05mol/L，pH=7.5，并已知NH4+的酸解常数Ka=10-9.25,试通过计算确定水中对鱼类有毒性的NH3浓度是否超出0.02mg/L（三级地面水水质标准）。1 解：1）NH4+ NH3+H+， Ka=10-9.25 NH3H+/NH4+=Ka 2分 NH3*10-7.5/103*10-4.05-NH3=10-9.25 2分 NH3=0.0016mmol/L=0.0016*17mg/L=0.027mg/L0.02mg/L 2分所以 水中对鱼类有毒性NH3浓度超出了三级地面水质标准。1分4 用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为3.00*10-3mol/L, 溶液中每克悬浮物固体吸附溶质为0.50*10-3mol/L, 当平衡浓度降至1.00*10-3mol/L, 每克吸附剂吸附溶质0.25*10-3mol/L，问每克吸附剂可吸附溶质的限量是多少？（简单应用C） 解：1）公式 =mCeq/(A+Ceq) 2分 2）0.50*10-3=m3.00*10-3/(A+3.00*10-3) (1) 2分 0.25*10-3=m1.00*10-3/(A+1.00*10-3) (2) 2分 a) (1) (2)联合求解得 A=3*10-3，吸附限量m=1.00*10-3mol/L 2分5假设有一溶液，含未络合NTA浓度为1.00*10-2mol/L, Pb()的总浓度为1.00*10-5mol/L, pH=12.50, 问 (综合应用D)（1）溶液中NTA将以何种形式存在？（2）PbT-与Pb2+之比率为多大？Pb2+ 为多少？已知NTA的三级离解常数k1,k2,k3分别为：1.8*10-2, 1.12*10-3, 5.25*10-11Pb(OH)2 Pb2+2OH- (1) Ksp=1.61*10-20 Pb2+T3- PbT- (2) Kf=2.45*1011 解：1）根据离解常数，可大致判断NTA主要以T3-形式存在于溶液中,T3-=1.00*10-2mol/L；解： 由（2）式得Kf= PbT-/(Pb2+T3-)所以PbT-/Pb2+=Kf*T3-=2.45*1011*1.00*10-2=2.45*109 3分3)pH= 12.50时,由Ksp=Pb2+OH-2, 得Pb2+=Ksp/OH-2=1.61*10-17mol/L 2分6 在厌氧菌作用下，按下列反应在水中产生甲烷， 1/2CO2+H+e 1/8CH4+1/4H2O (pE0=2.87), 若水的pH=7.00，又假定PCO2=PCH4，求水面上氧气分压是多少？又已知1/4O2+H+e 1/2H2O E0=1.229V (2)解：1）根据(1)式有 pE1= pE0+1/nlgPCO21/2*H+/PCH41/8= pE0pH=-4.13; 2分2）根据（2）式 pE2= pE0+1/nlg H+*PO21/4= pE0pH+1/4lgPO2，2分 3）pE1=pE2, 求得lgPO2=-71.72 3分PO2=10-71.12大气压=10-71.12大气压*1.031*105Pa/大气压=1.96*10-67Pa 1分7 某水体含有300mg/L的悬浮颗粒物，其中70%为细颗粒(dpE15.36-4/3pH范围内；如当pH=7.0时，只有当体系的6.50pE6.03时，NO2-才是主要形态；9 已知Fe3+ + e Fe2+, E=0.77v (1)Fe(OH)2 Fe2+ + 2OH- , Ksp1=6.0 10-15 (2)Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- , Ksp2=2.0 10 38 (3)求 Fe(OH)3 + e Fe(OH)2(s) + OH- 的pE0值。解1) pE(Fe(OH)3/Fe(OH)2)=pE0(Fe(OH)3/Fe(OH)2)+lg1/OH-;2) pE(Fe(OH)3/Fe(OH)2)=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg(Fe3+/Fe2+) =pE0(Fe3+/Fe2+)+lgKsp2/OH-3*OH-2/Ksp1=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg(Ksp2/Ksp1)+lg(1/OH-)=0.77/0.059+lg2.0*10-38/6.0*10-15+ lg(1/OH-)=-9.43+ lg(1/OH-)pE0(Fe(OH)3/Fe(OH)2)=-9.43 1分3)10从pH为7.4的水样中测得Cr()=0.5nmol/L, Cr()=0.3nmol/L, 求处于平衡状态时的pE0值和pE值。已知铬的两种形态间转换反应为： CrO42-+6H+3e Cr(OH)2+2H2O; K =1066.1 (1)解：1） 根据（1）式， pE0=(1/n)*lgK=(1/3)*66.1=22.03 4分2） pE=pE0+(1/3)*lgCrO42-*H+6/Cr(OH)2+= 7.16 4分3