环境化学计算题答案01

1环境化学复习题讲解1用氯气消毒某饮用水源，处理后水的pH=7.0，并已知HClO的酸离解常数Ka=10-7.5，试通过计算来确定消毒杀菌的效果是否良好，假定HClO的杀菌效力为ClO-的100倍。1）pH=7.0时，[ClO-]/[HClO]=Ka/[H+]=10-7.5/10-7.0=0.29[ClO-]=0.29[HClO]α=[HClO]/{[HClO]+[ClO-]}=[HClO]/{[HClO]+0.29[HClO]}=0.775也就是说绝大部分（76%）是以杀菌效果好的HClO形态存在，所以有较好的杀菌效果。2若在pH=7.0时的用氯剂量（以Cl2计）为1mg/L，为达到同样的消毒杀菌效果且处理水的pH=8.5时，问需要多大剂量的Cl2？已知HClOH++ClO-Ka=2.9*10-8,并假定HClO效率为ClO-的100倍。解：1)pH=7.0时，[Cl2]=1mg/L=0.0143mmol/L,[HClO]+[ClO-]=0.0143mmol/L;pH=7.0时,因[ClO-][H+]/[HClO]=2.9*10-8,故[ClO-]/[HClO]=0.29;令[ClO-]=X,则[HClO]=(1/0.29)*X=3.45X;[ClO-]+[HClO]=3.45X+X=0.0143,所以[ClO-]=X=0.0032mmol/L[HClO]=3.45X=0.011mmol/L总毒效=100[HClO]+[ClO-]=1.10+0.0064=1.10643分2)pH=8.5时,代入[ClO-][H+]/[HClO]=2.9*10-8,故[ClO-]/[HClO]=9.164;令[HClO]=Y,则[ClO-]=9.164Y;则总毒效=100[HClO]+[ClO-]=100Y+9.164Y=1.1064,所以Y=0.010mmol/L;所需Cl2量[Cl2]=[HClO]+[ClO-]=0.010+9.164*0.010=0.10164mmol/L=7.2mg/L.4分3）所以为达到同样的消毒杀菌效果且处理水的pH=8.5时，需要7.2mg/L的Cl2。3对温度为250C的地面水样作分析的结果是：总氨浓度CT=10-4.05mol/L，pH=7.5，并已知NH4+的酸解常数Ka=10-9.25,试通过计算确定水中对鱼类有毒性的NH3浓度是否超出0.02mg/L（三级地面水水质标准）。1解：1）NH4+NH3++H+，Ka=10-9.25{[NH3][H+]}/[NH4+]=Ka2分{[NH3]*10-7.5}/{103*10-4.05-[NH3]}=10-9.252分[NH3]=0.0016mmol/L=0.0016*17mg/L=0.027mg/L0.02mg/L2分所以水中对鱼类有毒性NH3浓度超出了三级地面水质标准。1分24用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为3.00*10-3mol/L,溶液中每克悬浮物固体吸附溶质为0.50*10-3mol/L,当平衡浓度降至1.00*10-3mol/L,每克吸附剂吸附溶质0.25*10-3mol/L，问每克吸附剂可吸附溶质的限量是多少？（简单应用C）解：1）公式г=гmCeq/(A+Ceq)2分2）0.50*10-3=гm3.00*10-3/(A+3.00*10-3)(1)2分0.25*10-3=гm1.00*10-3/(A+1.00*10-3)(2)2分a)(1)(2)联合求解得A=3*10-3，吸附限量гm=1.00*10-3mol/L2分5假设有一溶液，含未络合NTA浓度为1.00*10-2mol/L,Pb(Ⅱ)的总浓度为1.00*10-5mol/L,pH=12.50,问(综合应用D)（1）溶液中NTA将以何种形式存在？（2）[PbT-]与[Pb2+]之比率为多大？[Pb2+]为多少？已知NTA的三级离解常数k1,k2,k3分别为：1.8*10-2,1.12*10-3,5.25*10-11Pb(OH)2Pb2++2OH-(1)Ksp=1.61*10-20Pb2++T3-PbT-(2)Kf=2.45*1011解：1）根据离解常数，可大致判断NTA主要以T3-形式存在于溶液中,[T3-]=1.00*10-2mol/L；解：由（2）式得Kf=[PbT-]/([Pb2+][T3-])所以[PbT-]/[Pb2+]=Kf*[T3-]=2.45*1011*1.00*10-2=2.45*1093分3)pH=12.50时,由Ksp=[Pb2+][OH-]2,得[Pb2+]=Ksp/[OH-]2=1.61*10-17mol/L2分6在厌氧菌作用下，按下列反应在水中产生甲烷，1/2CO2+H++e1/8CH4+1/4H2O(pE0=2.87),若水的pH=7.00，又假定PCO2=PCH4，求水面上氧气分压是多少？又已知1/4O2+H++e1/2H2OE0=1.229V(2)解：1）根据(1)式有pE1=pE0+1/nlg{PCO21/2*[H+]/PCH41/8}=pE0—pH=-4.13;2分2）根据（2）式pE2=pE0+1/nlg[H+]*PO21/4}=pE0—pH+1/4lgPO2，2分3）pE1=pE2,求得lgPO2=-71.723分PO2=10-71.12大气压=10-71.12大气压*1.031*105Pa/大气压=1.96*10-67Pa1分7某水体含有300mg/L的悬浮颗粒物，其中70%为细颗粒(d50μm),有机碳含量为10%，其余的粗颗粒有机碳含量为5%，已知苯并芘Kow为106，请计算该有机物的分配系数.解：Kp=Koc[0.2(1-f)Xsoc+fXfoc]=0.63Kow[0.2(1-f)Xsoc+fXfoc]=0.63*106[0.2(1-70%)5%+70%*10%]=4.6*1048试从pE角度解释NO2-仅在很窄的范围内存在。已知：1/2NO3-+H+1/2NO2-+1/2H2O（pE0=14.15）1/6NO2-+4/3H++e1/6NH4++1/3H2O(pE0=15.14)解：由（1）式，当[NO2-]/[NO3-]=20时，3pE1=pE0+1/2lg[NO3-]/[NO2-]-pH=14.15+1/2lg(1/20)-pH=13.50-pH;由（2）式，当[NO2-]/[NH4+]=20时，pE2=pE0+1/6lg[NO2-]/[NH4+]-4/3pH=15.14+1/6lg20-4/3pH=15.36-4/3pH=15.36-4/3pH;所以NO2-主要存在于13.50-pHpE15.36-4/3pH范围内；如当pH=7.0时，只有当体系的6.50pE6.03时，NO2-才是主要形态；9已知Fe3++eFe2+,E=0.77v(1)Fe(OH)2Fe2++2OH-,Ksp1=6.010-15(2)Fe(OH)3Fe3++3OH-,Ksp2=2.010–38(3)求Fe(OH)3+eFe(OH)2(s)+OH-的pE0值。解1)pE(Fe(OH)3/Fe(OH)2)=pE0(Fe(OH)3/Fe(OH)2)+lg{1/[OH-]};2)pE(Fe(OH)3/Fe(OH)2)=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg(Fe3+/Fe2+)=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg{Ksp2/[OH-]3}*{[OH-]2/Ksp1}=pE0(Fe3+/Fe2+)+lg(Ksp2/Ksp1)+lg(1/[OH-])=0.77/0.059+lg2.0*10-38/6.0*10-15+lg(1/[OH-])=-9.43+lg(1/[OH-])pE0{(Fe(OH)3/Fe(OH)2)}=-9.431分3)10从pH为7.4的水样中测得[Cr(Ⅲ)]=0.5nmol/L,[Cr(Ⅵ)]=0.3nmol/L,求处于平衡状态时的pE0值和pE值。已知铬的两种形态间转换反应为：CrO42-+6H++3eCr(OH)2++2H2O;K=1066.1(1)解：1）根据（1）式，pE0=(1/n)*lgK=(1/3)*66.1=22.034分2）pE=pE0+(1/3)*lg{[CrO42-]*[H+]6/[Cr(OH)2+]}=7.164分