环境化学答案(推荐文档)

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,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) = 9.38×10-7mol/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;C T1 = [碱度]×α1 = 6.38×1.069 = 6.82 mmol/lC T2 = [碱度]×α2 = 0.80×0.959 = 0.767 mmol/l;L mmol C C C T T T /79.3277.082.6221=+=+=混合后 L mmol /59.3280.038.6][=+=碱度 005.159.379.3][===碱度T C α 查表知pH = 7.58 7.溶解1.00×10-4mol/L 的Fe(NO 3)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[Fe 3+]、[Fe(OH)2+]、[Fe(OH)2+]、[H +]和pH 。

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 ==++-+33333][][]][[ 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 =8.47×10-6mol/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 =2.92×10-5mol/l 。

19.已知0222)(22OH Hg H O H Hg +↔+++，3.6lg -=K 。

溶液中存在[H +]、[OH -]、[Hg 2+]、[Hg(OH)20]和[ClO 4-]等形态,且忽略了[Hg(OH) +]和离子强度效应，求 1.0×10-5mol/L 的Hg(ClO 4)2溶液在25℃时的pH 值。

解：Hg 2+ +2H 2O = 2H + + Hg(OH)2 lg K= -6.3 得: K = 10-6..3][)([][2022++=Hg OH Hg H K 得 ])([][10][0223.62OH 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. 在pH=7.00和[HCO 3-]=1.25×10-3mol/L 的介质中，HT 2-与固体PbCO 3(s)平衡，其反应如下：23231006.4,)(----⨯=+↔+K HCO PbT HT s PbCO 。

问作为HT 2-形态占NTA 的分数。

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 ][][][32---= （2）%99.21025.11006.41025.1][][][][][23233322=⨯+⨯⨯=+=+--------HCO K HCO HT PbT HT ）得：由（ 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E h 。

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 303.20x 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 00nE 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 = 0.785V26.在厌氧消化池中和pH=7.0的水接触的气体含65%的CH 4和35%的CO 2，请计算pE 和27. 在一个pH 为10.0的SO 42-—HS -体系中（25℃），其反应为：)(489224l O H HS e H SO +↔++-+-已知其标准自由能G f 0值（kJ/mol ）SO 42-：-742.0，HS -：12.6，H2O(l):-237.2，水溶液中质子和电子的G f 0值为零。

⑴请给出该体系的pE 0。

⑵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、③和④的lgc-pE 关系式。

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)25.4298314.88303.22.194303.200=⨯⨯⨯--=-∆=nRT G pE 8924][]][[][e H SO HS K +--= ∵lgK = lg[HS -] －lg[SO 42-] －lg[H+]9－lg[e]8又∵lgK = npE 08 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-] = 1.0×10-410 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 。

20当 pE ＞＞pE 0 时, 溶液接受电子的倾向很强。

∴ [SO 42-] ≈ C 总 = 1.0×10-4 mol/l 。

∴ lg[SO 42-] = －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K OW为106，请计算该有机物的分配系数。

解：已知苯并[a]芘Kow = 106Koc = 0.63Kow = 0.63×106 = 6.3×105Kp = Koc[0.2(1－f)X S OC + fX f OC] = 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K a=0，碱性催化水解速率常数K b=4.9×10-7L/(d.mol)，中性水解速率常数K n=1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。

解：已知K a = 0, [H+] = 10-8.4 K n = 1.6 K b = 4.9×10-7K h = K a[H+] + K n + K b K w/[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%。