环境化学计算题问题详解.docx

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环境化学计算题问题详解

1.若一个天然水体的pH为7.0。

碱度为1.4mmol/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  

 CT = 1.22×1.4  = 1.71 m mol.L-1 

 当加强酸使 pH = 6.0，α= 3.25，而CT不变时 

 碱度 = 1.71 / 3.25 = 0.526 m mol.L-1

 ΔA = 1.4-0.526 = 0.874 m 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。

（KspCdS=7.910-27）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

KH2S=[H+]2[S2-]=1.1610-23，且pH=8.010-23

[S2-]=1.1610-23/[H+]2=1.1610-23/1.010-16=1.1610-7mol/L

[Cd2+]=KSP/[S2-]=7.910-27/1.1610-7=6.810-20mol/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KA=0，KB=4.910-7L/（d·mol），KN=1.6d-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Eh。

6.某废水中Cu2+含量为5.0mg/L，经EDTA处理后，未络合EDTA为200mg/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=6.31018,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0.03167×105Pa，CO2的亨利定律常数是3.34×10-7mol/（L·Pa）（25ºC），求CO2在水中的溶解度。

H2CO3的Ka1=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6.00×10-3mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为0.50×10-3mol/L；当平衡浓度降为2.00×10-3mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为0.25×10-3mol/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25C时测得其降解半衰期为10d，试计算该有机物在25C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310nm的紫外光能否破坏C-H键？

已知C-H键的键能为344.8KJ/mol，阿佛加德罗常数为6.0231023，普朗克常数为6.62610-34Js，光速为2.998108m/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/λ kJ·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25C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5.62g/L时，吸附量为5.25g/g；当吸附达平衡时的硼浓度为6.78g/L时，吸附量为6.21g/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CT=1.010-3mol/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Ka1=4.4510-7,Ka2=4.6910-11

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=0.005d-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25C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0.78mg/L时，吸附量为0.89mg/kg；当吸附达平衡时的硼浓度为6.35mg/L时，吸附量为4.60mg/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30mg/L，土壤污染物的吸附量为50mg/kg；而当平衡液中污染物浓度为10mg/L，土壤污染物的吸附量为25mg/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70mg/kg，问哪一种土壤更容易受该污染物的污染？

17.有一股20C的生活污水，其耗氧反应速率常数k=0.23d-1，求经过3、5和20天后水中有机物剩余量的百分数各为多少？

18.已知干空气中CO2的含量为0.0314%，25C时水的蒸气压为0.0317105Pa，CO2的亨利常数为3.3410-7mol/（LPa），H2CO3的一级离解常数为4.4510-7，试根据亨利定律和电离平衡估算未受污染的天然雨水的pH值。

19．已知某需氧有机物在自然降解过程中符合一级反应动力学规律，在25℃时，测得降解半衰期为3d，试计算该有机污染物在25C时，降解80%需要多少时间？

20.某水体pH=7.00，碱度为1.00×10-3mol/L，计算水体中H2CO3、HCO3-、CO32-和OH-的浓度。

若水体pH=10.00，碱度仍为1.00×10-3mol/L，上述各形态物质的浓度又是多少？

假设其它各种形态对碱度的贡献可以忽略。

已知碳酸的Ka1=4.45×10-7,Ka2=4.69×10-11。

21.某一含有0.10mol/LZnCl2溶液，如果只生成一种羟基配合离子ZnOH+，试计算当溶液出现Zn（OH）2时的pH值。

已知：

Zn（OH）2Zn2++2OH-,Ksp=10-17.15

Zn2++OH-ZnOH+,Kf=105.70

注：

为可逆符号。

22.某水体中Fe2+为56mg/L，Fe3+为56μg/L，试求水体的pe值。

若与该水体平衡的氧分压为10-10大气压，当水体pH为9和6时，能否将Fe（II）氧化为Fe（III）？

已知：

25C时，Fe3++eFe2+pe=13.05;

1/4O2（g）+H++e1/2H2Ope=20.7

Fe3++e⇔Fe2+pE0=13.05，按照公式E0=2.303*R*T/F*PE0，E0=0.771

pE=pE0+lg[Fe3+]/[Fe2+]=13.05+（-3）=10.05。

负极

（1）4Fe3++4e⇔4Fe2+，E0=0.771

正极

（2）O2+4H++4e=2H2O，E0=1.229

电池反应就是4Fe2++4H++O2⇔4Fe3++2H2O，即溶解氧将Fe（Ⅱ）氧化为Fe（Ⅲ）：

E0=1.229-0.771=0.458，E=E0+0.059/4Lg[Fe2+]^4*[H+]^4*[PO2]/[Fe3+]^4

把氧分压和PH代入即可，PH=9，E=-0.0435<0不能进行;PH=6,E=0.1335>0可以进行