水的环境化学习题解答戴树桂1.ppt

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α表示 各种碳酸化合态总量用C1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,C1保持不变 H2CO) [H, CO, J [HCO, CO, ][H]+KJH+KK aam,mcO]+co]+ko回丁 CO3 KK co [H, cO, ] -HCo, 1-co ][H +k, H]+K K 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(a)= KHPco2 CO K. P H 0 C K.·P 1=2Kr P 对于封闭体系,Cr保持不变、而[CO2」[HCO32」、LCO32均 随pH而变化。对于开放体系而言,[CO21总与大气保持相平衡 的数据,Cr、[HCO32-1、ICO32均随pH而变化。 2请导出总酸度、CO3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 总酸度=H+1+[HCO31+2[H2CO31-[OH1 =Cr(a1+2o)+[H]一Kw/H CO2酸度=H+]+[H2CO3]-【CO321-OH CT(Oo-(2)+[H+-Kw/H+ 无机酸度=H-iCO31-2CoO32]-OH CT(a1 +202)+[H+-Kw/H* 总碱度=THCO3]+2[CO321+OH1-「H+1 =Cr(a1+2a2)+Kw/H]-[H 酚酞碱度=[OH1+[CO321-H2CO31-[H+1 =Cr(a2=∝0)+KwH]一[H 苛性碱度=[OH]-[HCO3]-2[H2CO3]-[H+] =-C1(a1-20)+Kw/H」-IH+」 3向某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、CO酸度,是增加、减 少还是不变。 解:增加重碳酸盐即增加[HCO3J,因此 (1)总酸度=[H+]+[HCO3]+2[H2CO31-[OH]而 「HCO3]增加,显然总酸度增加 (2)总碱度=[HCO31+2【CO321+[OH1-[H], 而「HO31增加,显然总碱度增加 (3)无机酸度=[H+1-[HCO3]-2CO321-[OH 而[HCO3]增加,显然无机酸度减少 (4)酚酞碱度=OH」+CO32]-[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+1+「H2CO31-[CO321-[OH CO2酸度即酚酞酸度与[HCO31无关,田HCO3]增加 然CO2酸度不变。 4在个pH为6.5、碱度为1.6mmo的水体中,若加 入碳酸钠使其碱化,问需加多少mmo/的碳酸钠才能 使水体pH升至8.0。若用NaOH强碱进行碱化,又需 加多少碱 解 总碱度=THCO31+2[CO321+[OH1-[H+1 (1+2a2)+KW/H 在pH为6.5、碱度为16mmo的水体中,总碱度计算 可忽略[OH]和[H+]两项 所以:总碱度=[HCO3]+2[CO32]=Cr(a1+2a2) [总碱度 C=a[总碱度