1、1环境化学计算题答案 01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-=0.29HClO =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
2、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; 2pH=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 HC
3、lO=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
4、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/3L 2 分 所以 水中对鱼类有毒性 NH3 浓
5、度超出了三级地面水质标准。1 分 1 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
6、) (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*10-11 Pb(OH)2 Pb2+2OH- (1) Ksp=1.61*10-20 Pb2+T3- PbT- (2) Kf=2
7、.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4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
8、，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/nlgPCO2*H/PCH4= pE0pH=-4.13; 2 分 2）根据（ 2）式 pE2= pE0+1/nlg H*PO2= pE0pH+1/4lgPO2，2 分 3）pE1=pE2, 求得 lgPO2=-71.72 3 分 PO2=10 7 某水体含有 300mg/L 的悬浮颗粒物，其中 70%为细颗粒(d6余的粗颗粒有机碳含量为 5%，已知苯并芘 Kow 为 10，请计算该有机物的分配系数. 解：Kp=Koc0.2(1-f)Xsoc+fXfo
9、c =0.63Kow0.2(1-f)Xsoc+fXfoc 5=0.63*1060.2(1-70%)5%+70%*10% =4.6*104 -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， 2 -71.12+1/41/2+1/8大气压=10-71.12大气压*1.031*10Pa/大气压=1.96*10Pa 1 分 5-67pE1=pE0+1/2lgNO3/NO2
10、-pH =14.15+1/2lg(1/20)-pH =13.50-pH; 由（2）式，当NO2/NH4=20 时， 6pE2=pE0+1/6lgNO2/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-pHpE15.36-4/3pH 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
11、+ + 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; -3-22) pE(Fe(OH)3/Fe(OH)2)=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg(Fe3+/Fe2+) =pE0(Fe3+/Fe2+)+lgKsp2/OH*OH/Ksp1 -38-15-=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg(Ksp2/Ksp1)+lg(1/OH)=0.77/0.059+lg2.0*10/6.0*10+ lg(1/OH) -=
12、-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()7=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)*lgCrO4*H6/Cr(OH)2= 7.16 4 分 2-+-+-+-3 百度搜索“就爱阅读”,专业资料、生活学习,尽在就爱阅读网 ,您的在线图书馆!
