环境化学-五-计算题

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＝KW/[H+]+CT(α1+2α2)-[H+]CT＝2121{[总碱度]+[H+]-[OH-]}令α＝2121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Na2CO3将水的pH升至8.0，查表得α′＝1.018。设加入的Na2CO3量为X，则有CT+X＝α′｛[碱度]+2X｝即2.736+X＝1.018｛1.6+2X｝解得，X＝1.069mmol/L若加入NaOH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NaOH强碱量：Δ[OH-]＝2.688－1.6＝1.088mmol/L4、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-]／K1=1.00×10-7×2.00×10-3/(4.45×10-7)=4.49×10-4mol/L[CO32-]=K2×[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7)=9.83×10-7mol/L2.某水体中含有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[a]芘的Kow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=106Koc=0.63Kow=0.63×106=6.3×105XSOC:粗沉积物组分有机碳含量0.05XfOC:细沉积物组分有机碳含量0.10f：细颗粒的质量分数0.7Kp=Koc[0.2(1－f)XSOC+fXfOC]=6.3×[0.2(1－0.7)×0.05+0.70×0.10]=4.6×1043.一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Ka＝0，碱性催化水解速率常数Kb＝4.9×10-7L/(d·mol)，中性水解速率常数Kh＝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-]=10-5.6aw有机化合物溶解态的分数:1-0.9=0.1Kh=Kh+aw{ka[H+]+kb[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-和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：KHC=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)］=KHCPco2=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+和HCO3-。[H+]及[HCO3-]可从CO2的酸离解常数Kcl计算出：6、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。[Ksp(CdS=7.9X10-27)]。解：饱和时[H2S]=0.1mol/LKsp`=[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）