环境化学 五 计算题(2020年10月整理).pdf

五、计算

1．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，又需要加多少碱？（1.07mmol/L ，1.08mmol/L ）

解：总碱度＝K W / [H +] + C T (α1 + 2α2) - [H +]

C T ＝2

121αα+{[总碱度] + [H +] - [OH -]} 令α＝2

121αα+ 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Na 2CO 3将水的pH 升至8.0，查表得α′＝1.018。

设加入的Na 2CO 3量为X ，则有

C T + X ＝α′｛[碱度] + 2X ｝

即2.736 +X ＝1.018｛1.6 + 2X ｝

解得，X ＝1.069 mmol/L

若加入NaOH 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NaOH 强碱量：

Δ[OH -]＝2.688－1.6＝1.088 mmol/L

4、具有2.00×10-3mol/L 碱度的水，pH 为7.00，请计算 [H 2CO 3*]、[HCO 3-]、 [CO 32-]和[OH -]的浓度各是多少？

解：当PH=7.00时CO 32-的浓度与HCO 3- 的浓度相比可忽略，PH=7.00时，α=1.224 则[HCO 3-]=[碱度]= 2.00×10-3mol/L ，

[H+]=[OH -]=1.00×10-7mol/L

[H 2CO 3*]=[H+][HCO 3-]／K 1=1.00×10-7×2.00×10-3/(4.45×10-7)=4.49×10-4mol/L

[CO 32-]=K 2×[HCO 3-]/[H+]=4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7)=9.83×10-7mol/L

2. 某水体中含有300mg/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[a]芘的K ow 为106，请计算该有机物的分配系数。（K ＝4.6×104）

解：已知苯并[a]芘 Kow = 106

Koc = 0.63Kow = 0.63×106 = 6.3×105

X S OC :粗沉积物组分有机碳含量0.05

X f OC :细沉积物组分有机碳含量0.10

f ：细颗粒的质量分数0.7

Kp = 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

3. 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 h ＝1.6d -1，请计算化合物的水解速率常数。

解：已知PH=8.4，[H +]=10-8.4,即[OH -]=10-5.6

a w 有机化合物溶解态的分数:1-0.9=0.1

K h =K h +a w {k a [H +]+k b [OH -]

=1.6+0.1 ×﹙0+4.9 × 10-7 × 10-5.6﹚

=1.6( d -1)

5.若纯空气与25℃的纯水达到平衡时，水中CO2、HCO3-和H+的浓度各为多少？

（已知，25℃时，干燥空气中CO2的浓度为3.30×10-4（v/v）【体积浓度】，水的蒸汽压为0.0313atm,CO2亨利常数：K HC=3.36×10-7mol·L-1·Pa-1；CO2的酸解离常数Kc1=4.45×10-7) 解：Pco2=(1.0000-0.0313)×3.30×10-4=3.20×10-4(atm)

=3.20×10-4×1.013×105

=32.42(Pa)

［CO2(aq)］=K HC Pco2=3.36×10-7×32.42=1.089×10-5（mol/L)

CO2在水中离解部分可产生等浓度的H+和HCO3-。

[H+]及[HCO3-]可从CO2的酸离解常数K cl计算出：

6、含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0，计算水中剩余镉离子浓度。[Ksp(CdS=7.9X10-27)]。

解：饱和时[H2S]=0.1mol/L Ksp`=[ H+]2[ S2-]=1.16×10-23 且PH=8.0

[ S2-]=1.16×10-23/[ H+]2=1.16×10-23/1.0×10-16=1.16×10-7（mol/L）

Cd+2=Ksp/[ S2-]=7.9×10-27/1.16×10-7=6.8×10-20（mol/L）