环境化学计算题答案

1、1. 若一个天然水体的pH为7.0。碱度为1.4 mmol/L，需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0？解二：已知 pH=6.0 时，0=0.6920，1=0.3080，2=1.444*10-5，=3.247； pH=7.0时，0=0.1834，1=0.8162，2=3.828*10-4，=1.224； 解：  查表 3-3（p110）1 、2，= 1.22   CT = 1.22×1.4  = 1.71 

2、m mol.L-1  当加强酸使 pH = 6.0，= 3.25，而CT不变时  碱度 = 1.71 / 3.25 = 0.526 m mol.L-1 A = 1.4-0.526 = 0.874 m mol.L-12. 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。（KspCdS = 7.9 ´ 10-27）饱和水溶液中H2

3、S浓度保持在0.1mol/L，H2S离解常数K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15)解：饱和时H2S0.1mol/LKH2S=H+2S2-=1.16´10-23 ，且pH=8.0´10-23 S2-=1.16´10-23/ H+2 = 1.16´10-23/ 1.0´10-16 =1.16 ´10-7 mol/LCd2+= KSP / S2- = 7.9 ´ 10-27 / 1.16 ´10-7 =6.8´10-20 mol/L3. 一个有毒化合物排入pH = 8.4，T = 25ºC

4、水体中，90%的有毒物质被悬浮物所吸着，已知其KA = 0，KB = 4.9 ´ 10-7 L/(d·mol)，KN = 1.6 d-1, 计算化合物的水解速率常数。解：已知 Ka=0，H+ =10-8.4，Kn=1.6，Kb=4.9×10-7 Kh=KaH+Kn+KbKw/H+=0+1.6+4.9×10-7×10-5.6 = 1.6 (d-1)4. 在厌氧消化池中和pH = 7.0的水接触的气体含65% CH4和35% CO2，计算Pe和Eh。6. 某废水中Cu2+含量为5.0 mg

5、/L， 经EDTA处理后，未络合EDTA为200 mg/L， 体系pH = 11，计算后回答反应平衡时，Cu的存在形式。（已知 Cu2+ + Y4- = CuY2-, K = 6.3 ´ 1018, EDTA分子量为372）7. 已知空气中的CO2含量为0.0324%（体积），水在25时的蒸汽压是0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数是3.34 × 10-7 mol/（L·Pa）（25ºC），求CO2在水中的溶解度。H2CO3的Ka1 = 4.45 × 1078. 用Langmuir方程描述悬浮物对溶质吸附作用，假设溶

6、液的平衡浓度为6.00 × 10-3 mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为0.50 × 10-3 mol/L；当平衡浓度降为2.00 × 10-3 mol/L，溶液中每克悬浮物吸附溶质为0.25 × 10-3 mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的限量G0和常数A是多少？10. 已知某耗氧有机物在水体中的降解过程符合一级动力学方程。在25°C时测得其降解半衰期为10 d，试计算该有机物在25°C时降解90%需要多少时间？11. 过多的紫外线到达地球表面，将对生物产生有害作用，试通过计算说明310 nm的紫外光能否破坏C-H键？已知C

7、-H键的键能为344.8 KJ/mol，阿佛加德罗常数为6.023 ´ 1023，普朗克常数为6.626 ´ 10-34 J×s，光速为2.998 ´ 108 m/s，并进一步说明臭氧层在大气层中的位置和对生物的保护作用。解： 依据:E=N0×hc/=1.196×105/ kJ·mol-1             E=1.196×105/300 =398.67kJ·m

8、ol-1  计算结果说明300nm紫外光的能量大于C-H键的键能，所以能够断裂C-H键。  O3层位于大气层中平流层的下部，距地面15-35km处，而距地面25km处浓度最大. 通过上述计算可知紫外线能够破C-H键，所以过多的紫外线到达地球表面时，对生物具有破坏作用,特别是对人类的皮肤。眼睛和免疫系统造成损伤，使皮肤癌患者增多。而臭氧层中的O3分子能够吸收量的紫外线，防止了过多的紫外线到达地球表面，从而保护人类和动、植物的生存，所以臭氧层是生物圈天然的保护伞。12. 在25°C条件下，某胶体对持久性有机物的吸附符合Langmuir吸附等温式。当吸附达平衡

9、时该有机物的浓度为5.62 mg/L时，吸附量为5.25 mg/g；当吸附达平衡时的硼浓度为6.78 mg/L时，吸附量为6.21 mg/g。试求该土壤在实验条件下吸附该有机物的有关常数。13. 某封闭水体碳酸形态的总浓度CT = 1.0 ´ 10-3 mol/L，试计算pH = 9.0时该水体中的CO2(aq)、HCO3-和CO32-的浓度。已知H2CO3的Ka1 = 4.45 ´ 10-7, Ka2 = 4.69 ´ 10-1114. 已知某有机农药在土壤中的降解反应符合一级动力学方程，其速率常数k = 0.005 d-1，该污染物在土壤中的半衰期是多少？降解

10、75%需要多长时间？15. 在25°C条件下，某土壤对硼的吸附符合Freundlich吸附等温式。当吸附达平衡时的硼浓度为0.78 mg/L时，吸附量为0.89 mg/kg；当吸附达平衡时的硼浓度为6.35 mg/L时，吸附量为4.60 mg/kg。试求该土壤在实验条件下吸附硼的有关常数。16. 某一土壤样品对某污染物的等温吸附符合Langmuir方程。当吸附达平衡后，平衡液中该污染物浓度为30 mg/L，土壤污染物的吸附量为50 mg/kg；而当平衡液中污染物浓度为10 mg/L，土壤污染物的吸附量为25 mg/kg。（1）求此土壤对该污染物的最大吸附量。（2）相似条件下的实验中，

11、另一土壤样品对该污染物的最大吸附量为70 mg/kg，问哪一种土壤更容易受该污染物的污染？17. 有一股20°C的生活污水，其耗氧反应速率常数k = 0.23 d-1，求经过3、5和20天后水中有机物剩余量的百分数各为多少？18. 已知干空气中CO2的含量为0.0314%，25°C时水的蒸气压为0.0317 ´ 105 Pa，CO2的亨利常数为3.34 ´ 10-7 mol/(L×Pa)，H2CO3的一级离解常数为4.45 ´ 10-7，试根据亨利定律和电离平衡估算未受污染的天然雨水的pH值。19 已知某需氧有机物在自然降解过程中符合

12、一级反应动力学规律，在25时，测得降解半衰期为3 d，试计算该有机污染物在25°C时，降解80%需要多少时间？20. 某水体pH = 7.00，碱度为1.00 × 10-3 mol/L，计算水体中H2CO3、HCO3-、CO32-和OH-的浓度。若水体pH = 10.00，碱度仍为1.00 × 10-3 mol/L，上述各形态物质的浓度又是多少？假设其它各种形态对碱度的贡献可以忽略。已知碳酸的 Ka1 = 4.45 × 10-7, Ka2 = 4.69 × 10-11。21. 某一含有0.10 mol/L ZnCl2溶液，如果只生成一种羟基配合

13、离子ZnOH+，试计算当溶液出现Zn(OH)2时的pH值。已知：Zn(OH)2 Û Zn2+ + 2OH-, Ksp = 10-17.15Zn2+ + OH- Û ZnOH+, Kf = 105.70注：Û为可逆符号。22. 某水体中Fe2+为56 mg/L，Fe3+为56 g/L，试求水体的pe值。若与该水体平衡的氧分压为10-10大气压，当水体pH为9和6时，能否将Fe(II)氧化为Fe(III)？已知：25°C时，Fe3+ + e Û Fe2+ pe° = 13.05;1/4O2(g) + H+ + e Û 1/2H2O pe° = 20.7Fe3+eFe2+ pE0=13.05，按照公式E0=2.303*R*T/F*PE0 ，E0=0.771pE=pE0+ lgFe3+ / Fe2+ =13.05+（-3）=10.05。负极(1)4Fe3+4e4Fe2