环境化学计算题答案

1.若一个天然水体的pH为7.0。碱度为1.4 mmol/L，需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0？

解二：

已知pH=6.0时，α0=0.6920，α1=0.3080，α2=1.444*10-5，α=3.247；pH=7.0时，α0=0.1834，α1=0.8162，α2=3.828*10-4，α=1.224；

解：查表3-3（p110）α1、α2，α= 1.22

C T= 1.22×1.4= 1.71m mol.L-1

当加强酸使pH= 6.0，α= 3.25，而C T不变时

碱度= 1.71/ 3.25=0.526m mol.L-1

ΔA= 1.4-0.526=0.874m mol.L-1

2.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。（K spCdS= 7.9 ⨯10-27）饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L，H2S离解常数K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15)

解：饱和时[H2S]≈0.1mol/L

K H2S=[H+]2[S2-]=1.16⨯10-23 ，且pH=8.0⨯10-23

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

[Cd2+]= K SP / [S2-] = 7.9 ⨯ 10-27 / 1.16⨯10-7 =6.8⨯10-20 mol/L

3.一个有毒化合物排入pH = 8.4，T = 25ºC水体中，90%的有毒物质被悬浮物所吸着，已知其K A = 0，K B =

4.9 ⨯ 10-7 L/(d·mol)，K N = 1.6 d-1, 计算化合物的水解速率常数。

解：已知Ka=0，[H+]=10-8.4，Kn=1.6，Kb=4.9×10-7

Kh=Ka[H+]+Kn+KbKw/[H+]=0+1.6+4.9×10-7×10-5.6= 1.6(d-1)

4. 在厌氧消化池中和pH = 7.0的水接触的气体含65% CH4和35% CO2，计算Pe 和E h。

6.某废水中Cu2+含量为5.0 mg/L，经EDTA处理后，未络合EDTA为200 mg/L，体系pH = 11，计算后回答反应平衡时，Cu的存在形式。（已知Cu2+ + Y4- = CuY2-, K = 6.3 1018, EDTA分子量为372）

7. 已知空气中的CO2含量为0.0324%（体积），水在25℃时的蒸汽压是0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数是3.34 × 10-7 mol/（L·Pa）（25ºC），求CO2在水中的溶解度。

H2CO3的K a1 = 4.45 × 107

8. 用Langmuir方程描述悬浮物对溶质吸附作用，假设溶液的平衡浓度为6.00 × 10-3 mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为0.50 × 10-3 mol/L；当平衡浓度降为2.00 × 10-3 mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为0.25 × 10-3 mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的限量G0和常数A是多少？

10.已知某耗氧有机物在水体中的降解过程符合一级动力学方程。在25︒C时测得其降解半衰期为10 d，试计算该有机物在25︒C时降解90%需要多少时间？

11.过多的紫外线到达地球表面，将对生物产生有害作用，试通过计算说明310 nm的紫外光能否破坏C-H键？已知C-H键的键能为344.8 KJ/mol，阿佛加德罗常数为6.023 ⨯ 1023，普朗克常数为6.626 ⨯ 10-34 J⋅s，光速为2.998 ⨯ 108 m/s，并进一步说明臭氧层在大气层中的位置和对生物的保护作用。

解：依据:E=N0×hc/λ=1.196×105/λkJ·mol-1

E=1.196×105/300=398.67kJ·mol-1

计算结果说明300nm紫外光的能量大于C-H键的键能，所以能够断裂C-H 键。

O3层位于大气层中平流层的下部，距地面15-35km处，而距地面25km处浓度最大.

通过上述计算可知紫外线能够破C-H键，所以过多的紫外线到达地球表面时，对生物具有破坏作用,特别是对人类的皮肤。眼睛和免疫系统造成损伤，使皮肤癌患者增多。而臭氧层中的O3分子能够吸收量的紫外线，防止了过多的紫外线到达地球表面，从而保护人类和动、植物的生存，所以臭氧层是生物圈天然的保护伞。

12. 在25︒C条件下，某胶体对持久性有机物的吸附符合Langmuir吸附等温式。当吸附达平衡时该有机物的浓度为5.62 μg/L时，吸附量为5.25 μg/g；当吸附达平衡时的硼浓度为6.78 μg/L时，吸附量为6.21 μg/g。试求该土壤在实验条件下吸附该有机物的有关常数。

13.某封闭水体碳酸形态的总浓度C T= 1.0 ⨯10-3mol/L，试计算pH = 9.0时该水体中的CO2(aq)、HCO3-和CO32-的浓度。已知H2CO3的K a1= 4.45 ⨯ 10-7, K a2 = 4.69 ⨯ 10-11

14. 已知某有机农药在土壤中的降解反应符合一级动力学方程，其速率常数k = 0.005 d-1，该污染物在土壤中的半衰期是多少？降解75%需要多长时间？

15. 在25 C条件下，某土壤对硼的吸附符合Freundlich吸附等温式。当吸附达平衡时的硼浓度为0.78 mg/L时，吸附量为0.89 mg/kg；当吸附达平衡时的硼浓度为6.35 mg/L时，吸附量为4.60 mg/kg。试求该土壤在实验条件下吸附硼的有关常数。

16. 某一土壤样品对某污染物的等温吸附符合Langmuir方程。当吸附达平衡后，平衡液中该污染物浓度为30 mg/L，土壤污染物的吸附量为50 mg/kg；而当平衡液中污染物浓度为10 mg/L，土壤污染物的吸附量为25 mg/kg。

（1）求此土壤对该污染物的最大吸附量。

（2）相似条件下的实验中，另一土壤样品对该污染物的最大吸附量为70 mg/kg，问哪一种土壤更容易受该污染物的污染？