环境化学计算题急答案教学提纲

环境化学计算题急答

案

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=C T (α1+2α2)+K ω/[H +]-[H +] =C T /α + K ω/[H +]-[H +]

1.6×10-3=C T /1.71+10-14/10-6.5 -10-6.5 C T =

2.74×10-3mol/L

用强碱碱化至pH=8.0，C T 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Na 2CO 3碱化至pH=8.0，设加入Na 2CO 3量为x mol/L ，该过程中，C T → C T + x

总碱度=1.6×10-3 + 2x =（C T + 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[HCO 3]、[HCO 3-]、[CO 3-2]和

[HO -]的浓度？

解：该条件下，[HCO 3-]= 碱度 = 2.00×10-3 mol/L

在pH=7.00时， [H +] = [HO -] = 1.00×10-7mol/L

根据；K 1 = ]

CO [H ]][HCO [H 323-+ = 4.45×10-7、[H +]和[HCO 3-]浓度，求出 [H 2CO 3]= 4.49×10-4 mol/L

据K 2=]

[HCO ]][CO [H 323--+ = 4.68×10-11、[H +]、[HCO 3-]浓度，求出 [CO 32-]=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 = [HCO 3-]＋2[CO 32-]+ [OH -]-[H +] = [HCO 3-]

[CO 32-]=K 2[HCO 3-]/[H +]=4.69×10-11 ×6.38/10-7.5 = 9.46×10-3 m mol/L

[H 2CO 3*]= [H +] [HCO 3-]/ K 1=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 = [HCO 3-]＋2[CO 32-]+ [OH -]-[H +] = [HCO 3-]＋

2[CO 32-]+ 10-5

[CO 32-]=K 2[HCO 3-]/[H +]=4.69×10-11 ×[HCO 3-]/10-9，[CO 32-]=0.04 m mol/L ，

[HCO 3-]=0.76 m mol/L ，

[OH -]=10-5 =0.01 m mol/L ，[H 2CO 3*]=0002 m mol/L 舍去）

水B+A ：B 中的CO 32-、OH -与A 中的H 2CO 3反应生成HCO 3-，

∴ 混合体系中[H 2CO 3*]=(0.453-0.04-0.01)/2 = 0.201 m mol/L

[HCO 3-]= (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=G 0×c/(A+c)

3303100031000310500---⨯+⨯⨯=⨯...A G 3

303

100011000110250---⨯+⨯⨯=⨯...A G G 0=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：1/4O 2 +H + +e → 1/2H 2O pE 0=20.75 生成物反应物lg p n pE E 10

+= 根据亨利定律： [O 2]=K H ·P O2=1.26×10-8·P O2=0.32 mg/L ×10-3÷32 g/mol

∴ P O2=793.65 Pa ， pE = pE 0 +lg[P O2]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K A =0，碱催化水解速率常数K B = .9×10-7L/(mol d)，中性水解速率常数K h = 1.6 d -1，计算该化合物的水解速率常数？

解：K h = K N + αw K A [H +] + αw K B [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＝K W / [H +] + C T (α1 + 2α2) - [H +]

C T ＝

2

121αα+{[总碱度] + [H +] - [OH -]} 令α＝2121αα+ 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：C T ＝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，C T ＝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C T 值与碱度值均有变化。设加入的碳酸钠量为Δ[CO 32-]，则有

C T + Δ[CO 32-]＝α′｛[碱度] + 2Δ[CO 32-]｝

即2.736 + Δ[CO 32-]＝1.018｛1.6 + 2Δ[CO 32-]｝

解得，Δ[CO 32-]＝1.069 mmol/L

若加入氢氧化钠将水的pH 升至8.0，其C T 值并不变化，可得：

[碱度] ＝C T / 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：