环境化学计算题答案

发布 2022-06-30 17:52:28 阅读 4156

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=0.29

clo-]=0.29[hclo]

=[hclo]/=hclo]/=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/l

hclo]=3.45x=0.011mmol/l

总毒效=100[hclo]+[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=100[hclo]+[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(**地面水水质标准)。

1 解:1)nh4+ nh3++h+, ka=10-9.25

[nh3][h+]}nh4+]=ka 2分。

/=10-9.25 2分

nh3]=0.0016mmol/l=0.0016*17mg/l=0.027mg/l>0.02mg/l 2分。

所以水中对鱼类有毒性nh3浓度超出了**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 г=mceq/(a+ceq) 2分

2)0.50*10-3=гm3.00*10-3/(a+3.00*10-3) (1) 2分

0.25*10-3=гm1.00*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гm=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(ⅱ)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**离解常数k1,k2,k3分别为:1.8*10-2, 1.12*10-3, 5.25*10-11

pb(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/nlg= pe0—ph=-4.13; 2分。

2)根据(2)式 pe2= pe0+1/nlg [h+]*po21/4}= pe0—ph+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(d<50μm),有机碳含量为10%, 其余的粗颗粒有机碳含量为5%,已知苯并芘kow为106,请计算该有机物的分配系数。

解:kp=koc[0.2(1-f)xsoc+fxfoc]

0.63kow[0.2(1-f)xsoc+fxfoc]

8 试从pe 角度解释no2-仅在很窄的范围内存在。已知:

1/2no3-+h+ 1/2no2- +1/2h2o (pe0=14.15)

1/6no2-+4/3h+ +e 1/6nh4+ +1/3 h2o (pe0 =15.14)

解:由(1)式,当[no2-]/no3-]=20时,pe1=pe0+1/2lg[no3-]/no2-]-ph

14.15+1/2lg(1/20)-ph

13.50-ph;

由(2)式,当[no2-]/nh4+]=20时,pe2=pe0+1/6lg[no2-]/nh4+]-4/3ph

15.14+1/6lg20-4/3ph

15.36-4/3ph

15.36-4/3ph;

所以no2-主要存在于13.50-ph>pe>15.36-4/3ph范围内;

如当ph=7.0时,只有当体系的6.50>pe>6.03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)+lg;

2) pe(fe(oh)3/fe(oh)2)=pe0(fe3+/fe2+)+lg(fe3+/fe2+) pe0(fe3+/fe2+)+lg*

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=-9.43 1分。

10从ph为7.4的水样中测得[cr(ⅲ)0.5nmol/l, [cr(ⅵ)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:勤劳的蜜蜂有糖吃。

1) 根据(1)式, pe0=(1/n)*lgk=(1/3)*66.1=22.03 4分。

2) pe=pe0+(1/3)*lg= 7.16 4分。

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