水环境化学-计算题
(4) 求 混 合 后 的: CT / AT 3.794 / 3.59 1.057
当pH 7.6,查 表 得 1.054,
由 插 入 法 得 : pH 7.5 1.057 1.069 7.6 pH 1.054 1.057
解 得 :pH 7.58
7. 计算平衡时该溶液中各种 Fe(III)的浓度及pH。
[Fe(OH )2 ][H ]2 [Fe 3 ]
106.74
方 程3:[Fe3 ] [Fe(OH )2 ] [Fe(OH )2 ] 1.0 104 方 程4:3[Fe3 ] 2[Fe(OH )2 ] [Fe(OH )2 ] [H ]
[NO3 ] [OH ] [NO3 ] 3.0 104 mol/L
总碱度≈[HCO3-]+2[CO32-](不考虑H+和OH-)
当pH 8.0, 查 表 得 1.018 由CT AT 得 :
故 :2.736 1.018(1.6 Y) 解 得 :Y 1.09mmol
习题5
已知碱度和pH=7.0,求各种碳酸化合态 的含量?
分析 (1) pH=7时,AT ≈[HCO3-]+2[CO32-]; (2) 由pH可求得[OH-]和[H+]浓度, 当pH=7.0,[CO32-]也可忽略, 则,AT=[HCO3-]+2[CO32-]≈[HCO3-]
习题17
求硫化氢饱和溶液中镉离子的浓度?
分析 (1) 当水溶液中硫化氢饱和时,其浓度 为常数,即[H2S]=0.1mol/L; (2) 总电离常数K1.2=1.16×10-22,求得[S2-]; (3) 溶度积KSP已知,求得[Cd2+]。
解 : 在 硫 化 氢 饱 和 溶 液中 ,
[H2 S] 0.1mol/L,并 已 知pH 8.0 由电离反应可得:
总碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]
总碱度≈[HCO3-]+2[CO32-](不考虑H+和OH-)
(3) 求 加 入NaOH的 量Y: 加 碱 后 大 部 分 的H 2CO3解 离 成 了HCO3, 而 加 入 的OH 变 成 了H 2O, 即 :H 2CO3 H HCO3 OH H H2O 由 上 面2个 反 应 可 知 , 加 碱 后 , CT不 变 ,AT则 增 加 了Ymmol,
得 到 简 化 式 :CT AT
已知AT 1.6mmol/ L,查表得: 1.710
故:CT 1.6mmol/ L1.710 2.736mmol/ L
(2) 求 加 入Na2CO3的 量X : 由 已 知 可 知 , 反 应 的 终点 为pH 8.0,
那 么 此 时 水 体 中 主 要 以HCO3存 在 , 另 外 还 有 很 少 的H2CO3存 在 , 也 就 是 加 碱 后 大 部 分 的H2CO3解 离 成 了HCO3, 而 加 入 的CO32变 成 了HCO3,
即 :H 2CO3 H HCO3 CO32 H HCO3
由 上 面2个 反 应 可 知 , 加 碱 后 , CT 增 加 了Xmmol,AT则 增 加 了2 Xmmol,
当pH 8.0, 查 表 得 1.018 由CT AT 得 :
故 :2.736 X 1.018(1.6 2 X) 解 得 :X 1.07mmol
习题29 求有机物的分配系数?
解
:(1)求
标
化
的
分
配
系
数K
:
oc
Koc 0.63Kow 0.63 106 6.3 105
(2)
求
分
配
系
数K
:
P
KP
K
oc
[0.2(1
w
f
)w
s oc
w
f
w
f oc
]
6.3105 [0.2 (1 0.7) 0.05 0.7 0.1]
4.6104
习题30 求化合物的水解速率常数?
:
2
当pH 9.0, 查 表 得 0.9592,
已 知AT 2 0.80mmol/L ,由CT AT 得 :
CT 2 0.9592 0.80mmol/L 0.7674mmol/L
(3) 求 混 合 后 的 总 碳 酸CT和 总 碱 度AT: CT (CT1 CT 2)/ 2 (6.820 0.7674)/ 2 3.794mmol/L AT (AT1 AT 2)/ 2 (6.38 0.80)/ 2 3.59mmol/L
习题13
求吸附剂的最大吸附量?
Langmuir 型等温线Q= Q0·C/(A+C) 1/Q=1/=1/Q0+(A/ Q0)(1/C)
Q0—单位表面上达到饱和时间的最大吸附量; A—常数。
解 : 由L型 吸 附 等 温 式Q Q0C (/ A C) 和已知条件得:
0.50 103 Q0 3.00 103 (/ A 3.00 103) 0.25 103 Q0 1.00 103 (/ A 1.00 103) 解 得 :Q0 1.00 103 mol(/ L • g)
依 次 类 推......
习题19 求已知物质浓度和形态的溶液pH?
分析 (1) 已知反应常数得方程1; (2) 根据质量(汞)守恒得方程2; (3) 根据正负电荷的代数和为零得方程3。
解 : 由 汞 离 子 的 水 解 反应 可 知 :
K
[Hg(OH )02 ][H [ Hg2 ]
]2
106.3
H 2CO3 H HCO3 CO32 H HCO3
解
:
(1)
求
水A的
总
碳
酸CT
:
1
当pH 7.5, 查 表 得 1.069,
已 知AT1 6.38mmol/L ,由CT AT 得 :
CT1 1.069 6.38mmol/L 6.820mmol/L
(2)
求
水B的
总
碳
酸CT
[S 2 ]
K1.2 • [H 2 S ] [H ]2
1.16 1022 0.1 (108)2
1.16 107 mol/L 由溶度积方程可得:
[Cd2 ]
K SP [S 2 ]
7.9 1027 1.16 107
6.8 1020 mol/L
习题18
作水溶液各种铁形态的pc-pH图?
分析 (1) 寻找突破口;由反应3可得[Fe3+]与 pH的关系; (2) 由此再求其它形态铁与pH的关系。
10 6.35
[H 2CO3 ] 4.48 104 mol/L
K2
[CO32 ][H ] [ HCO3 ]
1010.33
[CO32 ] 9.35 107 mol/L
习题6
求两溶液等体积混合后的pH?
分析 (1) 已知pH和碱度,可求出各自的CT1和CT2; (2) 等体积混合后CT为的CT1和CT2平均值; (3) 等体积混合后AT为的AT1和AT2平均值。
习题26 求pE和Eh?(见P200)
分析
(1) 根据反应半反应求pE; (2) 根据pE与Eh的公式求Eh。
1 8 CO2
H
e
1 8
CH 4
1 4
H 2O
pE
pE
lg(
p [ 0.125 CO2
H
]
/
p ) 0.125 CH 4
pE 2.87
习题27 根据标准自由能求pEθ,作lgc-pE图?
分析:四个未知数,四个方程即可求解。 1. Fe3+的第一步水解,pK1=2.16; 2. Fe3+的第二步水解, pK2=6.74; 3. [Fe(III)T]=1.00×10-4mol/L; 4. 溶液的电荷平衡。
方 程1:K1
[Fe(OH )2 ][H [Fe 3 ]
]
10 2.16
方 程2:K2
分析 (1) 由标准自由能与pEθ的公式求pEθ; (3) 根据反应物和产物与pEθ的关系作图。
解 :(1)G G产物 G反应物
( 237.1 4 12.6)(742.0) 193.8kJ / mol
由G 2.303nRT (pE )得 :
pE
G
193.8103(J / mol)
pH 4.7
习题25 求pE和Eh?
分析 (1) 由亨利定律求氧气的分压; (2) 根据氧气的氧化还原半反应pE(P196); (3) 根据pE与Eh的公式求Eh。
解 :(1)由He0-3 / 32mol/L pO2 [O2 (aq)]/ K H 1.26 108 mol/( L • Pa)
解:当pH 7.0时,[H ] [OH ] 107 mol/L
此时,水体中 主要是HCO3和H2CO3 ,
总 碱 度 AT [HCO3 ] 2[CO32 ] [OH ] [H ]
[HCO3 ] 2.00103 mol/L
又K1
[ HCO3 ][H ] [ H 2CO3 ]
解 : 由 反 应3可 知 :
[Fe3 ][OH ]3 1038 和[H ][OH ] 1014
[Fe3 ] 104[H ]3 p[Fe3 ] 3pH 4
由 反 应1可 知 :
[Fe(OH)2 ][H [Fe3 ]
]
10 2.16
p[Fe(OH)2 ] 1.84 2pH
40
10.33
20
4.3
12. 3
0
2
4
6
8
10
12 pH
解 : 设 需 要 加 入XmmolNa 2CO3, 或YmmolNaOH 才 能 使 水 体 的pH由6.5升 至8.0;
(1) 求 加 碱 前(pH 6.5)碳 酸 化 合 态 的 总 量CT: 当pH 6.5时 , 水 体 中 主 要 是H 2CO3和HCO3。 当pH在5 ~ 9范 围 内 , 碱 度 103 mol/L 或 当pH在6 ~ 8范 围 内 , 碱 度 104 mol/L时 ,