环境化学(水环境计算题)课后习题参考答案

第三章 水环境化学（P195）

4.

(1) 查表知pH = 6.5时, α= 1.710

C T = [碱度]×α = 1.6×1.710 mmol/l = 2.736mmol/l 。 设加入的Na 2CO 3为n mmol/l

查表知：当pH = 8.0时, α` = 1.018

C T ` = C T + n ----------(1) C T `= [碱度]`×α` --------(2) [碱度]`= 1.6 +2 n --------(3) 由 (1)、（2）和（3）解得：n = 1.07 mmol/l 。 （2）∵加入NaOH 后C T 不变 L mmol C T

/688.2028

.1736.2][===

α

碱度

碱度的增加值就应是加入的NaOH 的量。

△A = [碱度]` － [碱度] = 2.688 － 1.6 = 1.088mmol/l

5.

解:当pH = 7.00时,CO 3-的浓度与 HCO 3-的浓度相比可以忽略,查表pH = 7.00时, α= 1.224,

则[HCO 3-] = [碱度] = 2.00×10-3mol/l/l 。 [H +] = [OH -] = 10-7 mol/l 。

[HCO 3※] = [H +][HCO 3-]/K 1 = 1.00×10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7) = 4.49×10-4mol/l 。 [CO 3-] = K 2[HCO 3-]/[H +

] = 4.69×10-11

×2.00×10-3

/(1.00×10-7

) = 9.38×10-7

mol/l 。 6.解: 查表 pH = 7.5时, α1 = 1.069, pH = 9.0时, α2 = 0.9592;

C T1 = [碱度]×α1 = 6.38×1.069 = 6.82 mmol/l C T2 = [碱度]×α2 = 0.80×0.959 = 0.767 mmol/l; L mmol C C C T T T /79.32

77

.082.62

2

1=+=

+=

混合后

L mmol /59.32

80

.038.6][=+=

碱度

005.159

.379.3]

[==

=

碱度T C α 查表知pH = 7.58

7.解：由题意知 [Fe 3+] + [Fe(OH)2+] + [Fe(OH)2+] = 1.00×10-4 mol/l ； （1） [Fe(OH)2+][H +]/[Fe 3+] = 8.9×10-4

(2) [Fe(OH)2+][H +]2/[Fe 3+] = 4.9×10-7 (3)

SP W K H K Fe

OH

Fe

==+

+

-

+

3

3

333]

[]

[]][[

查表知Fe(OH)3的K SP = 3.2×10-38

代入(1)得[H +] = 1.9×10-3mol/l (∵pH =2.72)

∴[Fe 3+

] = 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[Fe 3+]/[H +]2 = 4.9×10-7 K SP [H +]/ K W 3 = 15.68×10-3×1.9×10-3 = 8.47×10-6

mol/l ； [Fe(OH)2+

] = 8.9×10-4

[Fe 3+

]/[H +

] = 8.9×10-4

K SP [H +]2

/ K W 3

= 28.48×(1.9×10-3)2

= 2.92×10-5

mol/l 。 19.解：Hg 2+ +2H 2O = 2H + + Hg(OH)2 lg K= -6.3 得: K = 10-6..3

]

[)([][20

2

2+

+=

Hg

OH Hg H K 得 ]

)([]

[10

][0

223

.62

OH Hg Hg

H +-+=

（1）

由物料守恒得：[Hg 2+] + [Hg(OH)20] = 1.0×10-5 mol/l (2) 由电荷守恒得：[H +] + 2[Hg 2+] = [ClO 4-] + [OH -]

∵Hg 2+水解体系显酸性,∴[OH -]＜10-7,与[ClO 4-

]的浓度相比可忽略不计。 可得：[H +] + 2[Hg 2+]≈[ClO 4-] = 2×10-5 （3） （1）、（2）、（3）联立求解得：[H +] = 10-4.7；则pH = -lg[H +] = -lg10-4.7

= 4.7。

21.解：已知 PbCO 3(S) + HT 2- = PbT - + HCO 3- K = 4.06×10-2

]

[]

][:23

-

--

=

HT HCO

PbT

K 可得 （1）；由（1）可得：

K

HCO

PbT

HT ]

[]

[][3

2--

-=

（2）

%99.210

25.110

06.410

25.1]

[]

[]

[][]

[23

2

3

3

3

22=⨯+⨯⨯=

+=

+------

-

-

HCO K HCO

HT PbT

HT

）得：

由（

25.

解：∵水中的溶解氧为：0.32mg/l,故其p O 2 = 0.32×105 Pa

天然水的pE = 20.75 + lg{( p O 2/1.103×105)0.25 ×[H +

]}

= 20.75 + lg{(0.32×105/1.103×105)0.25 ×1.0×10-7} = 20.75 + (-0.54－7) = 13.21。

氧化还原式：1/2O 2 + 2H + (10-7mol/l)+ 2e － = H 2O E 0 = 0.815V 根据Nernst 方程式，上述反应可写成：

]

[][Re lg

303.20

x h O d nF

RT E

E -

=

在湖中H 2O 可看作是常量,lg([Red]/[Ox]),在方程中为1。 069

.0303.2lg 0

nE

RT

F nE K =

=

根据

得：F = 2.303RT/0.059,将E 0 = 0.815和F = 2.303RT/0.059代入Nernst 方程式得: E h = E 0 － 0.059/2 = 0.815 － 0.03 = 0.785V

27. 解：（1）SO 42- + 9H + + 8e = HS - + 4H 2O （t ）

∵ ▽G 0 = 12.6 － 237.2×4 + 742.0 = －194.2 ( kj) 又∵ ▽G 0 = －2.303nRT(pE 0)

25.4298

314.88303.22

.194303.20

=⨯⨯⨯--=

-∆=

nRT

G

pE

8

9

24

]

[]][[]

[e H SO

HS

K +

--=

∵lgK = lg[HS -] －lg[SO 42-] －lg[H+]9－lg[e]8 又∵lgK = npE 0

8 pE 0

= lg[HS -] －lg[SO 42-

] + 9×10.0 + 8pE

∴ lg[HS -] －lg[SO 42-] + 8pE = 8×4.25 － 90 = －56 [HS -] + [SO 42-] = 1.0×10-4

10 当 pE ＜＜pE 0 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[SO 42-] = 52 + 8 pE 。