水环境化学习题解答.ppt

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1、水环境化学习题解1请推导出封闭体系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：碳酸化合态各种形体占各种碳酸化合态总量的比值称为分布系数，用表示。各种碳酸化合态总量用CT表示。(1)封闭体系在封闭体系中不考虑溶解性CO2与大气交换过程，CT保持不变。在封闭体系中，各形体的分布系数只是氢离子浓度的函数，与总浓度无关。(2)开放体系此时考虑CO2在气相和液相之间的平衡:[CO2(aq)]=KHPCO2对于封闭体系，CT保持不变、而［CO2]［HCO32-]、[CO32-]

2、均随pH而变化。对于开放体系而言，［CO2]总与大气保持相平衡的数据，CT、［HCO32-]、[CO32-]均随pH而变化。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的函数。解：总酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]－[OH-]=CT(1+20)+[H+]－Kw/[H+]CO2酸度＝[H+]+[H2CO3]－[CO3-2]－[OH-]=CT(0－2)+[H+]－Kw/[H+]无机酸度＝[H+]－[HCO3-]－2[CO3-2]－[OH-]=－CT(1+22

3、)+[H+]－Kw/[H+]总碱度＝[HCO3-]+2[CO3-2]+[OH-]－[H+]=CT(1+22)+Kw/[H+]－[H+]酚酞碱度＝[OH-]+[CO3-2]－[H2CO3]－[H+]=CT(2－0)+Kw/[H+]－[H+]苛性碱度=[OH-]－[HCO3-]－2[H2CO3]－[H+]=－CT(1－20)+Kw/[H+]－[H+]3向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：总酸度、总碱度、无机酸度、酚酞碱度、CO2酸度，是增加、减少还是不变。解：增加重碳酸盐即增加[HCO3-]，因此：(1)总酸度=[H+]

4、+[HCO3-]+2[H2CO3]－[OH-]而[HCO3-]增加，显然总酸度增加。(2)总碱度＝[HCO3-]+2[CO3-2]+[OH-]－[H+]，而[HCO3-]增加，显然总碱度增加。(3)无机酸度＝[H+]－[HCO3-]－2[CO3-2]－[OH-]，而[HCO3-]增加，显然无机酸度减少。(4)酚酞碱度＝[OH-]+[CO3-2]－[H2CO3]－[H+]酚酞碱度与[HCO3-]无关，[HCO3-]增加，显然酚酞碱度不变。(5)CO2酸度＝[H+]+[H2CO3]－[CO3-2]－[OH-]CO2酸度即酚酞酸度与[H

5、CO3-]无关，[HCO3-]增加，显然CO2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，又需加多少碱？解：总碱度＝[HCO3-]+2[CO3-2]+[OH-]－[H+]＝CT(1+22)+Kw/[H+]－[H+]在pH为6.5、碱度为1.6mmol/L的水体中，总碱度计算可忽略[OH-]和[H+]两项。所以：总碱度＝[HCO3-]+2[CO3-2]=CT(1+22)查表3－3（P.110）：pH

6、=6.5时,=1.710所以：CT=1.710×1.6=2.736(mmol/L)※设加入Bmmol/L的Na2CO3使pH=8.0,此时,=1.018CT+B=1.018×[1.6+2B]1.036B=1.106B=1.067(mmol/L)※若加入NaOH至pH=8.0此时CT值并不变化，因此：［碱度］＝CT／＝2.736／1.018=2.688(mmol/L)碱度的增加值即为NaOH加入量：2.688－1.6=1.088(mmol/L)5具有2.0×10-3mol/L碱度的水，pH为7.0，请计算[H2CO3]、[HC

7、O3-]、[CO32-]和[OH-]的浓度各是多少？解：pH为7.0，那么：[OH-]＝1.0×10-7mol/L查表3－3：=1.2240=0.18341=0.81622=3.81×10-4;CT=[碱度]=1.224×2.0×10-3=2.448×10-3(mol/L)[H2CO3]=0CT=0.1348×2.448×10-3(mol/L)=4.5×10-4(mol/L)[HCO3-]=1CT=0.8162×2.448×10-3(mol/L)=2.0×10-3(mol/L)[CO32-]=2CT=3.81×10

8、-4×2.448×10-3(mol/L)=9.3×10-7(mol/L)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pH值是多少？解：pH为7.5，查表3－3：=