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-]与[OH -]的浓度各就是多少？
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-与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+与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达到饱与并调整pH为8、0,计算水中剩余镉离子浓度。
[Ksp(CdS=
7、9X10-27)]。
解:饱与时[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)。