环境化学 计算题

五 计算题
1 计算CO
2 （Ｏ2）的溶解度。

在25℃：水的蒸汽压为0.03167×105 Pa 、 CO 2的K H = 3.34×10-7 mol/L·Pa
2 某需氧性有机污染物，在降解过程中符合一级反应动力学规律，若半衰期为5天求算降解速率常数？若经过10天，降解百分数为多少？
3 (习题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 = 4.9×10-7 L/(d ·mol)，中性水解速率常数 k h = 1.6 d -1
，请计算化合物的水解速率常数。

解：如果考虑到颗粒物的吸附作用，则水解速率常数可写为(（a w ：有机化合物溶解态的分数）：
K h = k n + a w {K a [H +] + K b [OH -]}
＝ 1.6 + 0.1×{ 4.9×10-7 ×10-5.6 }
= 1.6 (d -1 )
4 25℃时某稳定池塘出水的pH 值在野外测量的结果为7.8，在运回实验室时，发现水样的 pH 值是l0.2，水样上方的气体中含有40％的氧，温度为25℃。

问水样的氧化还原状态发生了什么变化? 解：氧的还原反应为：
O 2十4H + + 4e - = 2H 2O pE ＝20.75
简化计算，氧的分压在采样点直接取0.21, 而水样上方取0.4 atm. 则：在水样采集点
pE = pE 0 + 0.25 lg(0.21）－ pH
= 20.75 － 0.17 － 7.8
= 12.78
而在实验室，氧浓度为40％， pH=10.2
pE = pE 0 + 0.25 lg(0.40）－ pH
= 20.75 － 0.10 － 10.2 = 10.45
水样的pE 值在到达实验室时改变了-2.33
5 已知固态氧化铅与溶质化合态之间所有可能的反应和平衡常数如下（25℃）：
PbO(s) + 2 H + = Pb 2+ + H 2O lg K s0 = 12.7
PbO(s) + H + = PbOH + lg K s1 = 5.0
PbO(s) + H 2O = Pb(OH)20
lg K s2 = -4.4
PbO(s) + 2 H 2O = Pb(OH)3- + H + lg K s3 = -15.4
求：（1）可溶性各型体的溶解度和总溶解度表达式。

（2）当pH = 10.0 时，铅的总溶解度为多少？ 解： K s0 = [Pb 2+] / [H +]2 因而 [Pb 2+] = K s0 [H +]2
同理：[PbOH +] = K s1 [H +]
⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+][lg 4102
H P pE pE O
[Pb(OH)20] = K s2
[Pb(OH)3-] = K s3 / [H+]
那么，PbO的总溶解度表达式:
[Pb(Ⅱ)T] = [Pb2+] + [PbOH+] + [Pb(OH)20] + [Pb(OH)3-]
= K s0 [H+]2+ K s1 [H+] + K s2+ K s3 / [H+]
当pH = 7.0 时，铅的总溶解度为：
[Pb(Ⅱ)T] = [Pb2+] + [PbOH+] + [Pb(OH)20] + [Pb(OH)3-]
＝1012.7×10-14 + 105.0×10-7 + 10-4.4 + 10-15.4×107
= 10-1.3 + 10-2 = 0.06 （mol/L）
6 (习题29 ) 某水体中含有300mg/L的悬浮颗粒物，其中70％为细颗粒（粒径< 50mm)，有机碳含量为10％，其余的粗颗粒有机碳含量为5％。

已知苯并［a］芘的K ow为106，请
计算该有机物的分配系数。

解：K oc = 0.63 K ow = 6.3×105
细颗粒（粒径< 50 m)质量分数: f = 0.70
粗沉积物组分的有机碳含量：X s oc = 0.05
细沉积物组分的有机碳含量：X f oc ＝0.10
所以, 颗粒物与水之间的分配系数:
K p = K oc [ 0.2 (1－f ) X s oc + f X f oc ]
= 6.3×105 [ 0.2 (1－0.7) 0.05 + 0.70×0.10 ]
= 4.6×104
7 对于M2+ ~ M+ ~ H
O 体系，设总溶解金属离子浓度为1.0×10-3 mol/L，已知pE0 = 10.0,
2
简单绘制lg c ~ pE 示意图并分别求出图中各直线段的关系式和两线的交点坐标。

P203
8 某河段流量Q = 2160000 m3 / d ，流速为46 km / d ，T = 13.6℃，耗氧系数k1 = 0.94 d-1，复氧系数k2 = 1.82 d-1，BOD沉浮系数k3 = 0.17 d-1，起始断面排污口排放的废水约为10×104 m3 / d ，废水中含BOD5 500 mg/L，溶解氧为0 mg/L，上游河水BOD5为0 mg/L，溶解氧为8.95mg/L，求排污口下游6 km处河水的BOD5和氧亏值。

已知T = 13.6℃河水的饱和溶解氧C s = 10.5 (mg/L)
解：当废水与河水混合后：
Q mi x = 2160000 + 100000 = 2260000 m3 / d
BOD5 (mix) = 500×100000／2260000 = 22 (mg/L)
DO mi x = 8.95×2160000 ／2260000 = 8.55 (mg/L)
(1) 排污口下游6公里处的BOD5:
L = L0 exp[-(k1 + k3 ) x / u]
=22 exp[ - (0.94 + 0.17)×6／46 ]
= 22 exp [-0.145]
= 19
1O2、CO2在水中溶解度的计算, 一般天然水中ＤＯ是决定电位，计算天然水的pE 值。

O 2天然水体的pE~pHl图（p.142, 图3－17）的绘制及相关计算。

以水体中Fe3+ ~ Fe2+ ~ H
2体系为例，讨论pE对铁形态浓度的影响, 并绘制lg c ~ pE图。

（p.148-149, 图3－20）. 3固态氧化铅在水中的溶解度的计算。

（p.133, 图3－12）
4某需氧性有机污染物，在降解过程中符合一级反应动力学规律；
微分方程为：- dL / dt = k L
e-kt
积分得: L = L
半衰期t
= 0.693 / k
1/2
求算半衰期为5天或降解速率常数？若经过n天，可求算降解百分数。

反之亦然。

5 有机毒物在沉积物（或土壤）与水之间的分配系数K P的求算。

（p.161-163）
（1）K oc = K P /X oc
其中：K oc—标化的分配系数；K P—分配系数；X oc—沉积物中有机碳的质量分数。

（2）K P = K oc [0.2 (1－f ) X s oc + f X f oc ]
其中：f—细颗粒的质量分数（d< 50 m)；X s oc—粗沉积物组分的有机碳含量；
X f oc—细沉积物组分的有机碳含量
（3）K oc = 0.63 K ow
其中：K ow—辛醇-水分配系数。

（4）lg K ow = 5.00－0.670 lg (S w×103/ M )
其中：S w—有机物在水中的溶解度，mg/L；M—有机物的分子量。

6 水质模型中Streeter-Phelps模型的应用。

解释氧垂曲线，计算亏氧值。

（p.180-182, 图3－35）。