版第三章水環(huán)境化學(xué)答案

1、第三章水環(huán)境化學(xué)1、請推導(dǎo)出關(guān)閉和開放系統(tǒng)碳酸均衡中H2CO3*、HCO3-和CO32-的表達(dá)式，并議論這兩個系統(tǒng)之間的差別。:假定CT為各樣碳酸化合態(tài)濃度的總和,是常數(shù)。CTH2CO3*HCO3CO32HCOHCO320232CO3C1CTCTTH2CO3*為變量表示CT，HCO3，CO32的表示式含有K1K2和HK1HHCO3K1K2H2CO32H2CO3*H2CO3*HCO3K1H2CO3*CO32K1K2H2CO3*HH2把H2CO3*,HCO3,CO32代入CT,0，1，2獲得:H20(1K1K1K2)11(1HK2)12(1H)1HH2K1HK1K2K2開放系統(tǒng)，考慮到CO2在氣液

2、相之間的均衡，23*不變依據(jù)亨利定律：CO2HCO(aq)=KH2PcolgH2CO3*lgCO2(aq)=lgKH+lgPco2=-4.9K1HHCO3-*H2CO3*lgHCO=lgK+lgHCO+pH3123HCO3K1H2CO3*=-11.3+pHHK1K2H2CO32H2CO3*2-=lgK*+2pHCO32K1K22H2CO3*lgCO31+lgK2+lgH2CO3=-21.6+2pHH2、請導(dǎo)出總酸度、CO2酸度、無機(jī)酸度、總堿度、酚酞堿度和苛性堿度的表達(dá)式作為總碳酸量和散布系數(shù)（）的函數(shù)?？偹岫?H+233-=CT(201+W+CO2酸度=H+H2CO3*-CO32-OH-=C

3、T(02)+H+KW/H+無機(jī)酸度=H+3-2CO32-=T(12+W-HCO-OHC+2)+HK/H總堿度=OH-+HCO3-+2CO32-+=CT(12W+酚酞堿度=OH-32-2*+T20W+CO3=C(/H苛性堿度=OH-23+T10W+-HCO3-2H/HCOH=-C(+2)+KH3向一含有碳酸的水體加入重碳酸鹽，問：總酸度、總堿度、無機(jī)酸度、酚酞堿度和CO2酸度，是增添、減少仍是不變。依據(jù)上體定義可得：總酸度總酸度無機(jī)酸度酚酞堿度CO2酸度加入重碳酸鹽增添增添減少不變不變（HCO3-）加入碳酸鹽不變增添減少增添減少（CO32-）3、在一個pH為6.5,堿度為1.6mmol/L的水體

4、中,若加入碳酸鈉使其堿化,問需加多少mmol/L的碳酸鈉才能使水體pH上漲至8.0.若用NaOH強(qiáng)堿進(jìn)行堿化,又需加入多少堿:總堿度=KW/H+CT(1+22)-H+C=1/（+2）總堿度+H+-OH-T12令=1/（）21+2當(dāng)pH在59-3+-范圍內(nèi),堿度10mol/L時,H,OH項能夠忽視不計,獲得簡化:CT=堿度當(dāng)pH=6.5時,查表得2=8.66910-5,則=1.71,CT=堿1=0.5845,=1.711.6=2.736mmol/L若加入碳酸鈉將水的pH升至8.0,查表得=1.018,此時CT值與堿度值均有變化.設(shè)加入的碳酸鈉量為CO2-,則有3CT+CO32-=堿度32-+2C

5、O即2.736+CO32-=1.0181.6+22-CO3解得,CO32-=1.069mmol/L若加入氫氧化鈉將水的pH升至8.0,其CT值其實不變化,可得:堿度=CT/=2.736/1.018=2.688mmol/L堿度增添值就是應(yīng)加入的氫氧化鈉強(qiáng)堿量:OH-=2.688-1.6=1.088mmol/L4、擁有2.00-3mol/L堿度的水，pH為7.00，請計算23*、HCO3-、CO32-10HCO和OH-的濃度各是多少？解:當(dāng)pH=7.00時-的濃度對比能夠忽視,查表pH=7.00時,CO3的濃度與HCO3則HCO3-=堿度=2.0010-3mol/l。H+=OH-=10-7mol/

6、l。+-/K1-72.0010-3/(4.5510-7)=4.49-4mol/l。HCO3=HHCO3=1.001010-=K2HCO-/H+=4.6910-112.0010-3/(1.0010-7)=9.3810-7mol/l。CO335、如有水A，pH為7.5，其堿度為6.38mmol/L，水B的pH為9.0，堿度為0.80mmol/L，若以等體積混淆，問混淆后的值是多少？pH7.5,1.069,00.06626,10.9324,21.38103解：CT堿度1.0696.38（6.82mmol)pH9.0,0.9592,00.002142,10.9532,24.47102CT堿度0.959

7、20.80（0.7674mmol)等體積混淆后：H2CO30.50.066266.820.0021420.76740.225(mmol)HCO3-0.50.93240.76743.545(mmol)K1=H+HCO3-/HCO3H+=HCO3K1/HCO3-pHpKlgHCO3-3.5457.556.35lgH2CO30.2256、溶解1.0010-433于1L擁有防備發(fā)生固體Fe(OH)3積淀作用所需最mol/L的Fe(NO)小H+濃度的水中，假定溶液中僅形成Fe(OH)2+和Fe(OH)+而沒有形成Fe4+。22(OH)2請計算均衡時該溶液中Fe3+、Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、H

8、+和pH。解：FeOH3(s)3HFe33H2OKFe39.1103H3Fe3H2OFe(OH)2HFe(OH)2H8.9104Fe3Fe32H2OFe(OH)22HFe(OH)2H24.9107Fe3CFe3Fe(OH)2Fe(OH)29.1103H38.9104H4.9107H21.00104按牛頓方法解：H38.9104H4.9107H21.1108f(x)H38.9104H24.9107H1.1108f(x)3H21.78103H4.9107H3,8.9104H2,4.9107H,分別等于1.1108，求出近似值，H31.1108，可求得H2.21038.9104H21.1108，可求

9、得H3.51034.9107H1.1108，可求得H2.2102方程式的根必小于任何一個，所以取最小值H2.2103為近似值。f(x0)H38.9104H24.9107H1.11081.06108410-91.08-91.1108（）1084.710-910f(x0)3H21.78103H4.91071.4510-53.921064.91071.910-5x1x0f(x0)/f(x0)2.21034.710-9/1.910-51.95103H1.95103,pH2.71計算Fe3(1.95103)39.11036.75105Fe(OH)28.91041.951036.751053.08105F

10、e(OH)24.91076.75105/(1.95103)28.701067、什么是表面吸附作用,離子互換吸附作用和專屬吸附作用并說明水合氧化物對金屬離子的專屬吸附和非專屬吸附的差別.(1)表面吸附:因為膠體表面擁有巨大的比表面和表面能,所以固液界面存在表面吸附作用.膠體表面積越大,吸附作用越強(qiáng).(2)離子互換吸附:環(huán)境中大多數(shù)膠體帶負(fù)電荷,簡單吸附各樣陽離子.膠體每吸附一部分陽離子,同時也放出等量的其余陽離子,這類作用稱為離子互換吸附作用,屬于物理化學(xué)吸附.該反響是可逆反響,不受溫度影響,互換能力與溶質(zhì)的性質(zhì),濃度和吸附劑的性質(zhì)有關(guān).(3)專屬吸附:指在吸附過程中,除了化學(xué)鍵作用外,另有增強(qiáng)

11、的憎水鍵和范德化力或氫鍵作用.該作用不只能夠使表面點荷改變符號,還能夠使離子化合物吸附在同號電荷的表面上.(4)水合氧化物對金屬離子的專屬吸附與非金屬吸附的差別以下表所示.8、含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并調(diào)pH值為8.0，請計算水中節(jié)余鎘離子濃度（已知CdS的溶度積為7.910-27）。9、已知Fe3+與水反響生成的主要配合物及均衡常數(shù)以下:Fe3+H2OFe(OH)2+H+lgK1=-2.163+2H2OFe(OH)+2H+lgK2=-6.74Fe2Fe(OH)3(s)Fe3+3OH-lgK3=-38Fe3+4H2OFe(OH)4-+4H+lgK4=-233+2H2OFe2(OH)4+lgK

12、=-2.912Fe2+2H請用pc-pH圖表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系.解:12+/Fe3+=Fe(OH)2+KW33+2(1)K=Fe(OH)H/KHpFe(OH)2+=3lgKW-lgKso+2pH-lgK1=2pH-1.8422+23+=Fe(OH)2+KW33+(2)K=Fe(OH)H/Fe/KHpFe(OH)2+=3lgKWlgK3+pH-lgK2=pH+2.74(3)K3=Fe3+OH-3=Fe3+K33W/H+pFe3+=3lgKWlgK3+3pH=3pH-444-+43+=Fe(OH)4-H+KW33(4)K=Fe(OH)H/Fe/KpFe(OH)4-=

13、3lgKW-lgK4-lgK3-pH=19-pH4+H+2/Fe3+24+62+4(5)K=Fe2(OH)2=Fe2(OH)2KW/K3H224+=6lgKW-lgK-2lgK3+4pH=4pH-5.09pFe(OH)用pc-pH圖可表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系、已知20，lgK6.3。溶液中存在H+、Hg2H2O2HHg(OH)210OH-、Hg2+、Hg(OH)20和ClO4-等形態(tài),且忽視了Hg(OH)+和離子強(qiáng)度效應(yīng)，求1.010-5mol/L的Hg(ClO4)2溶液在25時的pH值。解：均衡時，Hg(OH)2濃度為xmol/LHg22H2O2HHg(OH)2c

14、-x2xxHg22H2O2HHg(OH)2Hg(OH)2H2KHg2(2x)2x106.3Kxcxx3106.3xc106.3035107x510120按牛頓法求解：f(x)4x35107x51012f(x)12x251074x3和5107分別等于51012求近似解x4x351012，x1.081045107x51012，x1105,取最小值x1105為近似值x1105代入f(x)，f(x)計算f(x)4x35107x5101241015f(x)12x251075107x1x0f(x)/f(x)110541015/51071105H2x12105,pH4.711、在pH=7.00和HCO3-=

15、1.2510-3mol/L的介質(zhì)中，HT2-與固體PbCO3(s)均衡，其反應(yīng)以下：PbCO3(s)HT2PbTHCO3,K4.06102問作為HT2-形態(tài)占NTA的分?jǐn)?shù)。12、請表達(dá)有機(jī)配體對重金屬遷徙的影響。13、什么是電子活度pE，以及它和pH的差別。14、從湖水中拿出深層水，其pH=7.0，含溶解氧濃度為0.32mg/L，請計算pE和Eh。解：水樣中溶解氧的濃度為：O2aq0.32103/32105(mol/L)O2aqKHpO21.26108pO2105(mol/L)pO2105/1.261087.9102pa1H1H2O,pE20.75O2e421pEpElgpO24HpE20.7

16、517.9102lgHlg1.0131054pE20.750.53713.22Eh13.220.0590.78(v)15、在厭氧消化池中和pH=7.0的水接觸的氣體含65%的CH4和35%的CO2，請計pE和Eh。1He11解：CO2CH4H2O,pE2.878841pEpElg(pCO2/pCH4)8H1pE2.87lg(35%/65%)8107pE2.870.03374.16Eh4.160.0590.246(v)16、在一個pH為42-HS-系統(tǒng)中（25），其反響為：10.0的SOSO29H8eHS4H2O(l)4已知其標(biāo)準(zhǔn)自由能Gf0值（kJ/mol）SO42-：-742.0，HS-：1

17、2.6，H2O(l):-237.2，水溶液中質(zhì)子和電子的Gf0值為零。（1）給出該系統(tǒng)的pE0。假如系統(tǒng)化合物的總濃度為1.010-4mol/L，那么請給出以下圖中、和的lgc-pE關(guān)系式。解：（1）G12.6237.24742194.2GnFEEG/nF194.2/(896.5)0.25(v)pE0.25/0.0594.24（2）SO429H8eHS4H2O(l)pEpE1lgOx8RedpEpE1SO42H9lgHS8pEpE1SO429lgHSpH88SO428pE8pE9pHlgHSSO428pE84.24908pE56lgHSSO42HS兩線的交點即：lgSO420HS此時：pE56

18、/87.0當(dāng)pE7.0時,HSSO42,即:HS1.0104mol/L,lgHS4同理:當(dāng)pE7.0時,lgSO428pE56lgHS8pE52當(dāng)pE7.0時,HSSO42,即:SO421.0104mol/L,lgSO424同應(yīng)當(dāng)pE7.0時,lgHSlgSO42(8pE56)lgHS8pE6017、解說以下名詞:分派系數(shù);標(biāo)化分派系數(shù);辛醇-水分派系數(shù);生物濃縮因子;水解速率;直接光解;光量子產(chǎn)率;生長物質(zhì)代謝和共代謝.(1)分派系數(shù):有機(jī)化合物在土壤有機(jī)質(zhì)和水中含量的比值稱為分派系數(shù).(2)標(biāo)化分派系數(shù):有機(jī)化合物在顆粒物-水中的分派系數(shù)與顆粒物中有機(jī)碳呈正有關(guān),以固相有機(jī)碳為基礎(chǔ)的分派系

19、數(shù)即標(biāo)化分派系數(shù).(3)辛醇-水分派系數(shù):有機(jī)化合物的正辛醇-水分派系數(shù)(KOW)是指均衡狀態(tài)下化合物在正辛醇和水相中濃度的比值.(4)生物濃縮因子:有機(jī)毒物在生物體內(nèi)濃度與水中該有機(jī)物濃度之比.亨利定律常數(shù)(6)水解速率:反應(yīng)某一物質(zhì)在水中發(fā)生水解快慢程度的一個參數(shù).(7)直接光解:化合物自己直接汲取太陽能而進(jìn)行分解反響.(8)光量子產(chǎn)率:分子被活化后,它可能進(jìn)行光反響,也可能經(jīng)過光輻射的形式進(jìn)行活化再回到基態(tài),進(jìn)行光化學(xué)反響的光子數(shù)占汲取光子數(shù)之比稱為光量子產(chǎn)率.去(9)生長物質(zhì)代謝和：生物降解過程中,一些有機(jī)污染物作為食品源供給能量和供給酶催化反響分解有機(jī)物,這稱為生長物質(zhì)代謝.共代謝:某些有機(jī)污染物不可以作為微生物的獨一碳源與能源,一定有此外的化合物存在供給微生物