以下环境化学答案中老师要求我们做的练习有:(第三章26,27,29,30题。第四章第8题。第五章第1题)
p260 第三章水环境化学。
3,4题见课件。
5.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:当ph = 7.00时,co3-的浓度与 hco3-的浓度相比可以忽略,查表ph = 7.
00时, α1.224,则[hco3-] 碱度] =2.00×10-3mol/l/l。
h+] oh-] 10-7 mol/l。
hco3※] h+][hco3-]/k1 = 1.00×10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7) =4.49×10-4mol/l。
co3-] k2[hco3-]/h+] 4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7) =9.38×10-7 mol/l。
6.(期中考过类似) 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,问混合后的值是多少?
解: 查表 ph = 7.5时, α1 = 1.069, ph = 9.0时, α2 = 0.9592;
ct1 = 碱度]×α1 = 6.38×1.069 = 6.82 mmol/l
ct2 = 碱度]×α2 = 0.80×0.959 = 0.767 mmol/l;
查表知ph = 7.58
7.溶解1.00×10-4mol/l的fe(no3)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:由题意知 [fe3+] fe(oh)2+] fe(oh)2+] 1.00×10-4 mol/l; (1)
fe(oh)2+][h+]/fe3+] 8.9×10-42)
fe(oh)2+][h+]2/[fe3+] 4.9×10-73)
查表知fe(oh)3的ksp = 3.2×10-38
代入(1)得[h+] 1.9×10-3mol/l (ph =2.72)
[fe3+] 3.2×104[h+]3 = 3.2×104×1.9×10-3×3 = 6.24×10-5 mol/l;
[fe(oh)2+] 4.9×10-7[fe3+]/h+]2 = 4.9×10-7 ksp[h+]/kw3 = 15.
68×10-3×1.9×10-3 = 8.47×10-6mol/l;
[fe(oh)2+] 8.9×10-4[fe3+]/h+] 8.9×10-4 ksp[h+]2/ kw3 = 28.
48×(1.9×10-3)2 = 2.92×10-5mol/l。
19.已知,。溶液中存在[h+]、oh-]、hg2+]、hg(oh)20]和[clo4-]等形态,且忽略了[hg(oh) +和离子强度效应,求1.
0×10-5mol/l的hg(clo4)2溶液在25℃时的ph值。
解:hg2+ +2h2o = 2h+ +hg(oh)2 lg k= -6.3 得: k = 10-6..3
得1)由物料守恒得:[hg2+] hg(oh)20] =1.0×10-5 mol/l2)
由电荷守恒得:[h+] 2[hg2+] clo4-] oh-]
hg2+水解体系显酸性,∴[oh-]<10-7,与[clo4-]的浓度相比可忽略不计。
可得:[h+] 2[hg2+]≈clo4-] 2×10-53)
1)、(2)、(3)联立求解得:[h+] 10-4.7;则ph = lg[h+] lg10-4.7 = 4.7。
21. 在ph=7.00和[hco3-]=1.25×10-3mol/l的介质中,ht2-与固体pbco3(s)平衡,其反应如下:。问作为ht2-形态占nta的分数。
解:已知 pbco3(s) +ht2- =pbt- +hco3- k = 4.06×10-2
(1);由(1)可得2)
25. 从湖水中取出深层水,其ph=7.0,含溶解氧浓度为0.32mg/l,请计算pe和eh。
解:∵水中的溶解氧为:0.32mg/l,故其po2 = 0.32×105 pa
天然水的pe = 20.75 + lg
20.75 + lg = 20.75 + 0.54-7) =13.21。
氧化还原式:1/2o2 + 2h+ (10-7mol/l)+ 2e- =h2o e0 = 0.815v
根据nernst方程式,上述反应可写成:
在湖中h2o可看作是常量,lg([red]/[ox]),在方程中为1。
得:f = 2.303rt/0.059,将e0 = 0.815和f = 2.303rt/0.059代入nernst方程式得:
eh = e0 - 0.059/2 = 0.815 - 0.03 = 0.785v
26.在厌氧消化池中和ph=7.0的水接触的气体含65%的ch4和35%的co2,请计算pe和。
27. 在一个ph为10.0的so42-—hs-体系中(25℃),其反应为:
已知其标准自由能gf0值(kj/mol)so42-:-742.0,hs-:12.6,h2o(l):-237.2,水溶液中质子和电子的gf0值为零。
请给出该体系的pe0。
如果体系化合物的总浓度为1.0×10-4mol/l,那么请给出下图中①、②和④的lgc-pe关系式。
解:(1)so42- +9h+ +8e = hs- +4h2o(t)
∵ ▽g0 = 12.6 - 237.2×4 + 742.0 = 194.2 ( kj)
又∵ ▽g0 = 2.303nrt(pe0)
lgk = lg[hs-] lg[so42-] lg[h+]9-lg[e]8
又∵lgk = npe0
8 pe0 = lg[hs-] lg[so42-] 9×10.0 + 8pe
lg[hs-] lg[so42-] 8pe = 8×4.25 - 90 = 56
[hs-] so42-] 1.0×10-4
10 当 pe<<pe0 时,溶液给出电子的倾向很高。
[hs-] c总 = 1.0×10-4 mol/l。
lg[hs-] 4.0 由(1)得lg[so42-] 52 + 8 pe。
20当 pe>>pe0 时, 溶液接受电子的倾向很强。
[so42-] c总 = 1.0×10-4 mol/l。
lg[so42-] 4.0 由(1)得lg[hs-] 60- pe。
29. 某水体中含有300 mg/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[α]芘的kow为106,请计算该有机物的分配系数。
解:已知苯并[a]芘 kow = 106
koc = 0.63kow = 0.63×106 = 6.3×105
kp = koc[0.2(1-f)xsoc + fxfoc] =6.3×[0.2(1-0.7)×0.05 + 0.70×0.10] =4.6×104
30. 一个有毒化合物排入至ph=8.4,t=25℃水体中,90%的有毒物质被悬浮物所吸着,已知酸性水解速率常数ka=0,碱性催化水解速率常数kb=4.
9×10-7l/(中性水解速率常数kn=1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。
解:已知 ka = 0, [h+] 10-8.4 kn = 1.6 kb = 4.9×10-7
kh = ka[h+] kn + kbkw/[h+] 0 + 1.6 + 4.9×10-7×10-5.6 = 1.6 (d-1)
31.某有机污染物排入ph=8.0,t=20℃的江水体中,该江水中含悬浮颗粒物500mg/l,其有机碳含量为10%。
⑴若该污染物分子量为129,溶解度为611 mg/l,饱和蒸汽压为1.21pa(20℃),请计算该化合物的亨利定律常数(并判断挥发速率是受液膜控制或气膜控制。
假定kg=3000cm/h,求该污染物在水深1.5m处挥发速率常数(kv)。
32.解:33.解:
由tomas模型知:
l = l0exp[-(k1 + k3)x/u] =22.12exp[-(0.94+0.17)×6×103/4.6×103] =19.14mg/l。
查表知: 13℃时,c饱和 = 10.60mg/l ; 14℃时,c饱和 = 10.37mg/l。
由间插法计算13.6℃时的c饱和。(1)10.60-(10.60-10.37)×6/10 = 10.46
d0 = c饱和-c0 = 10.46-8.55 = 1.91(mg/l)
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