第三章作业.docx
- 文档编号:610289
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:38.73KB
第三章作业.docx
《第三章作业.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章作业.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第三章作业
第三章作业
第三章水环境化学
1、请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式,并讨论这两个体系之间的区别。
解:
在封闭体中:
α=αHCO=[HCO]/{HCO]+[HCO]+[CO]}=(1+K/[H]+KK/[H])
α1=αHCO=[HCO]/{HCO]+[HCO]+[CO]}=(1+[H]/K+K/[H])
α2=αCO=[HCO]/{HCO]+[HCO]+[CO]}=(1+[H]/KK+H/K)
在开放体系中:
[CO(aq)]=KP=[HCO]
C=[CO]/α=(1/α)KP
[HCO]=(α1/α)KP=(K/[H])KP
[CO]=(α2/α)KP=(KK/[H])KP
2、请导出总酸度、CO2酸度、无机酸度、总碱度、酚酞碱度和苛性碱度的表达式作为总碳酸量和分布系数(α)的函数。
解:
总酸度=[H]+[HCO]+2[HCO]—[OH]=C(α1+2α)+[H]-K/[H]
CO酸度=[H]+[HCO]-[CO]-[OH]=C(α-α2)+[H]-K/[H]
无机酸度=[H]-[HCO]-2[CO]-[OH]=-C(α1+2α2)+[H]-K/[H]
总碱度=[HCO]+2[CO]+[OH]-[H]=C(α1+2α2)+K/[H]-[H]
酚酞碱度=[CO]+[OH]-[HCO]-[H]=C(α2-α0)+K/[H]-[H]
苛性碱度=[OH]-[HCO]-2[HCO]-[H]=-C(α1+2α)+K/[H]-[H]
3、向一含有碳酸的水体加入重碳酸盐,问:
①总酸度、②总碱度、③无机酸度、④酚酞碱度和⑤CO2酸度,是增加、减少还是不变。
答:
[HCO]增加,总酸度,总碱度增加;无机酸度减少;酚酞碱度,CO酸度不变
4、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,又需加入多少碱
解:
总碱度=KW/[H+]+CT(α1+2α2)-[H+]
CT={[总碱度]+[H+]-[OH-]}
令α=1/(α1+2α2)
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:
CT=α[碱度]
当pH=6.5时,查教材P110表得α1=0.5845,α2=8.669×10-5,则α=1.71,CT=α[碱度]=1.71×1.6=2.736mmol/L
若加入碳酸钠将水的pH升至8.0,查表得α′=1.018,此时CT值与碱度值均有变化.设加入的碳酸钠量为Δ[CO32-],则有
CT+Δ[CO32-]=α′{[碱度]+2Δ[CO32-]}
即2.736+Δ[CO32-]=1.018{1.6+2Δ[CO32-]}
解得,Δ[CO32-]=1.069mmol/L
若加入氢氧化钠将水的pH升至8.0,其CT值并不变化,可得:
[碱度]=CT/α′=2.736/1.018=2.688mmol/L
碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量:
Δ[OH-]=2.688-1.6=1.088mmol/L
5、具有2.00×10-3mol/L碱度的水,pH为7.00,请计算[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]和[OH-]的浓度各是多少?
解:
当PH=7.00时CO32-的浓度与HCO3-的浓度相比可忽略,PH=7.00时,α=1.224
则[HCO3-]=[碱度]=2.00×10-3mol/L,[H+]=[OH-]=1.00×10-7mol/L
[H2CO3*]=[H+][HCO3-]/K=1.00×10-7×2.00×10-3/(4.45×10-7)=4.49×10-4
[CO32-]==K2×[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7)=9.83×10-7
6、若有水A,pH为7.5,其碱度为6.38mmol/L,水B的pH为9.0,碱度为0.80mmol/L,若以等体积混合,问混合后的值是多少?
解:
PH=7.5时,α=1.069α=0.06626α1=0.9324α2=1.38×10-3
CT=α×[碱度]=6.38×1.069=6.82mmol/L
PH=9.0时,α=0.9592α=0.002142α1=0.9532α2=4.47×10-2
CT=α×[碱度]=0.8×0.9592=0.7674mmol/L
等体积混合后:
[H2CO3*]=0.5×(0.06626×6.82+0.002142×0.7674)=0.225mmol/L
[HCO3-]=0.5×(0.9324×6.82+0.9532×0.7674)=3.545mmol/L
PH=pK+lg([HCO3-]/[H2CO3*])=6.35+lg(3.545/0.225)=7.55
7溶解1.00×10-4mol/L的Fe(NO3)3于1L具有防止发生固体Fe(OH)3沉淀作用所需最小[H+]浓度的水中,假定溶液中仅形成Fe(OH)2+和Fe(OH)2+而没有形成Fe2(OH)24+。
请计算平衡时该溶液中[Fe3+]、[Fe(OH)2+]、[Fe(OH)2+]、[H+]和pH。
解:
由题意知[Fe3+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)2+]=1.00×10-4mol/l;
(1)
[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9×10-4
(2)
[Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×10-7(3)
[Fe3+][OH]=[Fe3+]Kw/[H+]=Ksp查表得:
:
Fe(OH)3的Ksp=3.2×10-38
代入
(1)得:
[H+]=1.9×10-3mol/lPH=2.72
∴[Fe3+]=3.2×104[H+]3=3.2×104×1.9×10-33=6.24×10-5mol/l
[Fe(OH)2+]=4.9×10-7[Fe3+]/[H+]2=4.9×10-7KSP[H+]/KW3=15.68×10-3×1.9×10-3=8.47×10-6mol/l;
[Fe(OH)2+]=8.9×10-4[Fe3+]/[H+]=8.9×10-4KSP[H+]2/KW3=28.48×(1.9×10-3)2=2.92×10-5mol/l8、请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态
答:
有机污染物
(1)农药常见的农药主要为有机氯和有机磷农药,此外还有氨基甲酸脂类农药,由于难降解,具有较低的水溶性和高的辛醇-水分配系数故很大一部分被分配到沉积物有机质和生物脂肪中。
(2)多氯联苯(PCBs)极难溶于水,难分解,易溶于有机溶剂和脂肪,具有高的水溶性和高的辛醇-水分配系数被分配到沉积物有机质和生物脂肪中。
(3)卤代脂肪烃易挥发,在地表水中能进行降解,其化合物在水中的溶解度高。
(4)醚类双-(氯甲基)醚,双-(2-氯甲基)醚,双-(2-氯异丙基)醚,2-氯乙基乙烯基醚,及双-(2-氯乙氧基)甲烷大多存在于水中,4-氯苯苯基醚和4-溴苯苯基醚在底泥有机质和生物体内积累。
(5)单环芳香族化合物在地表水中主要是挥发,然后是光解,这类化合物吸附和生物富集并不是主要的迁移转化过程。
(6)苯酚类和甲酚类酚类化合物具有高的水溶性,低辛醇-水分配系数,主要残留在水中。
(7)酞酸酯类这类化合物在水中溶解度小,辛醇-水分配系数高,主要富集在沉积物有机质和生物脂肪体中。
(8)多环芳烃类(PAH)多环芳烃在水中的溶解度小,辛醇-水分配系数高,主要积累在沉积物,生物体内和溶解的有机质中。
(9)亚硝胺和其他化合物主要残留在沉积物中,有的也可能在生物体内累积。
丙烯腈在沉积物和水中。
金属污染物
(1)镉在水中镉主要以Cd状态存在,也可与有机和无机配体生成多种可溶性配合物
(2)汞在水中汞以Hg,Hg(OH),CHHg,CHHg(OH),CHHgCl,CHHg为主要形态。
(3)铅天然水中铅主要以Pb状态存在。
(4)砷天然水中砷可以HAsO,HAsO,HAsO,HAsO,HAsO,AsO等形态存在。
(5)铬主要以Cr,CrO,CrO,CrO四种离子形态存在,主要以三价和六价铬的化合物为主。
(6)铜主要以Cu存在,与OH-,CO32-和Cl有关,也受PH的影响。
(7)锌主要以二价离子状态存在。
(8)铊是分散元素,大部分以分散状态的同晶形杂质存在于铅、锌、铁、铜等硫化物硅酸盐矿物中。
(9)镍常以卤化物硝酸盐、硫酸盐以及某些无机和有机配合的形式溶解于水。
(10)铍在中性或酸性水中铍以Be为主,PH>7.8时,以Be(OH)形态存在。
9、什么叫优先污染物?
我国优先控制污染物包括哪几类?
答:
由于化学污染物种类繁多,世界各国都筛选一些毒性强,难降解,残留时间长,在环境中分布广的污染物优先进行控制,称为优先污染物。
我国优先污染物包括:
挥发性卤代烃类,苯系物,氯代苯类,多氯联苯,酚类,硝基苯类,苯胺类,多环芳烃类,酞酸酯类,农药,丙烯腈,亚硝胺类,氰化物,重金属及其化合物。
11、什么是表面吸附作用,离子交换吸附作用和专属吸附作用并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别.
(1)表面吸附:
由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能,因此固液界面存在表面吸附作用.胶体表面积越大,所产生的表面吸附能也越大,胶体的吸附作用也越强,它属于物理吸附。
(2)离子交换吸附:
环境中大部分胶体带负电荷,容易吸附各种阳离子.胶体每吸附一部分阳离子,同时也放出等量的其他阳离子,这种作用称为离子交换吸附作用,属于物理化学吸附.该反应是可逆反应,不受温度影响,交换能力与溶质的性质,浓度和吸附剂的性质有关。
(3)专属吸附:
指在吸附过程中,除了化学键作用外,尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用.该作用不但可以使表面点荷改变符号,还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上.
水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别如下表所示
项目
非专属吸附
专属吸附
发生吸附的表面净电荷的符号
-
-,0,+
金属离子所起的作用
反离子
配位离子
吸附时所发生的反应
阳离子交换
配位体交换
发生吸附时要求体系的pH值
>零电位点
任意值
吸附发生的位置
扩散层
内层
对表面电荷的影响
无
负电荷减少,正电荷增加
17、含镉废水通入H2S达到饱和并调pH值为8.0,请计算水中剩余镉离子浓度(已知CdS的溶度积为7.9×10-27)。
解:
饱和时[H2S]=0.1mol/LKsp’=[H][S2-]=1.16×10-23且PH=8.0
[S2-]=1.16×10-23/[H]=1.16×10-23/1.0×10-16=1.16×10-7(mol/L)
Cd=Ksp/[S2-]=7.9×10-27/1.16×10-7=6.8×10-20(mol/L)
18已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下:
Fe3++H2OFe(OH)2++H+lgK1=-2.16
Fe3++2H2OFe(OH)2++2H+lgK2=-6.74
Fe(OH)3(s)Fe3++3OH-lgKso=-38
Fe3++4H2OFe(OH)4-+4H+lgK4=-23
2Fe3++2H2OFe2(OH)24++2H+lgK=-2.91
请用pc-pH图表示Fe(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三 作业
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)