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?
17.有一股20︒C的生活污水,其耗氧反应速率常数k = 0.23 d-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%,25︒C时水的蒸气压为0.0317 ⨯ 105 Pa,CO2的亨利常数为3.34 ⨯ 10-7 mol/(L⋅Pa),H2CO3的一级离解常数为4.45 ⨯ 10-7,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3 d,试计算该有机污染物在25 C时,降解80%需要多少时间?
20. 某水体pH = 7.00,碱度为1.00 × 10-3 mol/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 × 10-3 mol/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K a1 = 4.45 × 10-7, K a2 = 4.69 × 10-11。
21. 某一含有0.10 mol/L ZnCl2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)2⇔ Zn2+ + 2OH-, K sp = 10-17.15
Zn2+ + OH-⇔ ZnOH+, K f = 105.70
注:⇔为可逆符号。
22. 某水体中Fe2+为56 mg/L,Fe3+为56 μg/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:25︒C时,Fe3+ + e ⇔ Fe2+pe︒ = 13.05;
1/4O2(g) + H+ + e ⇔ 1/2H2O pe︒ = 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。