水环境化学作业(2)
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第二章天然水的主要理化性质第一节天然水的盐度、密度和化学分类一、天然水的含盐量(一)天然水的含盐量反应天然海水含盐量的参数通常有离子总量、矿化度、盐度和氯度。
1、离子总量:天然水中各种离子成分含量的总和即离子总量。
常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。
电荷平衡理论(Cation-Anion Balance):天然水中,所有阳离子所带的正电荷与所有阴离子所带的负电荷相等。
依据该理论,可粗略分析化学分析的准确性。
例:某同学分析一未知水样,得到121mg/L 碳酸氢根,28mg/L 硫酸根,17mg/L Cl-, 39 mg/L Ca2+, 8.7 mg/L Mg2+, 8.2 mg/L Na+和1.4mg/L K+。
此分析准确吗?单位换算ppt(part per thousand)相当于g/L 或g/kgppm(part per million )相当于mg/L或mg/kgppb(part per billion)相当于ug/L 或ug/kg2、矿化度:矿化度也是反映水中含盐量的一个指标,是指“蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量”。
测定时要用过氧化氢氧化水中可能含有的有机物,在105-110℃烘干剩余的残渣至恒重,然后称重。
3、海水的氯度:原始定义:将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后,海水中所含氯的总克数。
用Cl‰符号表示。
新定义:沉淀0.3285234千克海水中全部卤族元素所需纯标准银(原子量银)的克数,在数值上即为海水的氯度。
用Cl符号表示,无量纲单位为1x10-3。
4、盐度:当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变成氧化物、有机物完全氧化时,海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比,以10-3或‰表示。
用S‰表示。
✓根据对大西洋东北部和波罗的海九个不同盐度值水样的准确测定结果而推导出来的公式:S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰,在六十年代以前得到国际上的广泛应用。
《水环境化学》重点习题及参考答案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:(1)封闭体系(溶解性CO2与大气没有交换)中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35HCO3-CO32- + H+pK2=10.33其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ,K2=[CO32-][H+] / [HCO3-]用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例,得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}把K1、K2的表达式代入以上三式,得α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-],则有[H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1[HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1[CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1(2)开放体系中CO2在气相和液相之间平衡,各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P CO2和pH的函数。
依亨利定律:[CO2(aq)]=K H·P CO2溶液中,碳酸化合态相应为:C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0[HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2[CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2(3)比较封闭体系和开放体系可发现,在封闭体系中,[H 2CO 3*]、[HCO 3-]、[CO 32-]等可随pH 值变化,但总的碳酸量C T 始终不变。
水污染化学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 水体中溶解氧含量的降低通常与哪种污染物有关?A. 重金属B. 有机物C. 农药D. 酸雨答案:B2. 以下哪种物质不是水体中常见的无机污染物?A. 氮B. 磷C. 氯D. 汞答案:C3. 重金属污染对水生生物的影响主要表现在:A. 促进生长B. 抑制生长C. 改变颜色D. 增强抵抗力答案:B4. 以下哪种物质是水体中常见的有机污染物?A. 石油B. 放射性物质C. 病毒D. 细菌5. 水体富营养化的主要原因是:A. 氮和磷的过量排放B. 重金属污染C. 酸雨D. 有机污染物答案:A6. 以下哪种方法不是水体污染的治理措施?A. 污水处理B. 河道清淤C. 植树造林D. 直接排放工业废水答案:D7. 以下哪种污染物对水生生物的毒性最大?A. 铅B. 铜C. 锌D. 铁答案:A8. 水体中溶解氧含量的测定通常采用哪种方法?A. 滴定法B. 比色法C. 电化学法D. 重量法答案:C9. 以下哪种物质不是水体中常见的有机污染物?B. 农药C. 石油D. 放射性物质答案:D10. 水体中重金属污染的主要来源是:A. 农业活动B. 工业排放C. 家庭污水D. 交通运输答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 水体污染的主要来源包括______、______和______。
答案:工业污染、农业污染、生活污染2. 水体中氮和磷的过量排放会导致______现象。
答案:富营养化3. 重金属污染对人体健康的影响主要表现在______和______。
答案:神经系统损害、肾脏损害4. 水体中有机污染物的主要来源是______和______。
答案:工业排放、生活污水5. 水体污染的治理措施包括______、______和______。
答案:源头控制、过程控制、末端治理6. 水体中溶解氧含量的测定方法主要有______、______和______。
答案:滴定法、比色法、电化学法7. 水体中重金属污染的主要来源是______。
养殖水化学作业
第一次:
(1)某同学分析一淡水水样,得到80 mg/L 碳酸氢根,56 mg/L 硫酸根,6.2 mg/L Cl- 10.9 mg/L Ca2+,8.7 mg/L Mg2+,Na+和K+
的含量为多少?
(2)海水的Cl的含量为19,000 mg/L,Na的含量为10,500 mg/L,SO4的含量为2,700 mg/L,Mg的含量为1,350 mg/L,Ca的含
量为400 mg/L,K的含量为380 mg/L,HCO3含量为142 mg/L,
请按照阿列金分类法,对海水的水质类型进行分类。
第二次:
(1)海水含1350mg/L Ca, 400mg/L Mg, 计算海水的硬度是多少?(2)我国西江水:HCO3-含量为141.2 mg/L,CO32-含量为3.6 mg/L,计算其碱度。
第三次:自学越冬池的水温(教材P39-40页),回答下列两个问题。
(1)我国北方越冬池在寒潮大风降温封冰前后可出现极度低温,以后水温又会回升,为什么?
(2)对我国北方室外海水越冬池,如何才能在冰下底层保持比较高的水温(2或3摄氏度),为什么?。
水环境化学课程作业第一章地球上的水1、我国水资源的现状如何?2、我国水资源的特点。
3、水循环具有哪些功能?意义何在?4、影响水的自然循环的因素。
第二章天然水的组成与性质1、水的物理化学特性对环境的效应。
2、试述海洋、河流、地下水中主要污染物的种类和来源。
3、什么是天然水的硬度?水的硬度如何分级?4、天然水的主要组成成分有哪些?第三章天然水的组成与性质1、什么是水体污染?造成水体污染的主要原因有哪些?2、什么是耗氧有机污染物?简述耗氧有机污染物对水体的影响以及衡量耗氧有机污染物的指标。
3、什么是富营养化?简述造成水体富营养化的原因。
4、什么是优先控制污染物?5、常用的水质指标有哪些?6、我国地表水、地下水和海水水质分为哪几类?第四章天然水中的化学平衡第一节天然水中的气体溶解平衡1、天然水中主要的溶解气体有哪些?主要来源有哪些?2、影响气体在水中的溶解度的因素有哪些?什么是相似相溶原理。
3、气体在水中溶解的双模理论指的是什么。
气体主体内的分子溶入液体主体中的过程有哪几个个步骤?易溶气体和难溶气体分别受什么控制。
第二节天然水中的酸碱平衡1、酸碱反应的实质是什么?2、什么是强酸,什么是弱酸。
3、求浓度为0.1mol.L-1的HAc溶液pH值4、天然水中有哪些常见的酸碱物质?它们在水中如何电离?5、天然水的酸碱性划分为哪五类?6、天然水的pH一般为多少?为什么池塘、湖泊的pH一般有明显的日变化?7、天然水有一定的缓冲性,水中存在哪三个3个可以调节pH的平衡系统。
8、依据下图,分析碳酸平衡在各形态浓度与pH的关系。
9、硫化氢在硫化物中占的比例与哪些因素有关?为什么pH低,硫化物的毒性增强?10、水中硫化物的毒性受哪些因素影响?第三节水环境中的溶解和沉淀作用1、难溶化合物MmNn的饱和溶液中,如何判断水中离子是否能用化学沉淀法处理以及分离的程度。
2、影响沉淀溶解度的因素有哪些?3、沉淀发生一般分为哪三个阶段?4、当含有cTs 为10-10 mol/L,pH为7时,水体中的Cu2+、Cd2+、Pb2+等离子的平衡浓度分别为6×10-26、8×10-17和10-18mol/L,各金属的溶解度为多少?5、硫化氢在硫化物中占的比例与哪些因素有关?为什么pH低,硫化物的毒性增强?6、碳酸盐溶液(CT=10-3mol/L)中Fe(Ⅱ)可能形成的沉淀有:Fe(OH)2 、FeCO3 ;从下图分析判断何种条件下何种固体占优势。
课题 1 水资源及其利用(第2课时)三、水的净化1.水 纯水是无色、无臭、清澈透明的液体。
城市生活用水是经自来水厂净化处理过的。
2.自来水厂净水过程明矾的作用:明矾溶于水后生成的胶状物吸附水中悬浮杂质,使杂质沉降来达到净水的目的。
3.净化水的常用方法 沉淀、过滤、吸附、蒸馏沉淀、过滤和吸附、蒸馏是工业中常用的方法,也是在化学实验中分离混合物的常用方法。
(1)沉淀:①静置沉淀,让水中的不溶性固体颗粒下沉到底部; ①吸附沉淀,加入明矾,溶于水生成胶状物吸附悬浮杂质,使之沉降。
(2)过滤:①适用范围:用于分离难溶性固体与液体或者不溶性固体和可溶性固体 ②操作注意事项:“一贴二低三靠”③仪器和用品:玻璃仪器(烧杯、玻璃棒、漏斗)、 铁架台、用品(滤纸) ④过滤后,如果滤液仍然浑浊,可能原因有:A 承接滤液的烧杯不干净B 倾倒液体时液面高于滤纸边缘C 滤纸破损 ⑤过滤后仍然浑浊的处理方法,清洗仪器,更换滤纸,重新过滤。
(3)吸附:常用的吸附剂活性炭(有疏松多孔的结构,具有吸附性,物理性质); 除去水中的难溶性杂质、吸附色素和异味等可溶性杂质。
(市场上出售的净水器,有些就是利用活性炭来吸附、过滤水中的杂质的)(4)蒸馏:利用液体沸点不同将液体分离的方法;可以除去水中所有杂质。
得到的水是纯净物。
沸石(碎瓷片)的作用:防止液体暴沸。
水下进上出充分过滤吸附小卵石、石英砂、 活性炭不能交换位置冷凝管中水下进上出:充分冷凝水蒸气;弃去最先得到的蒸馏水:可能混有装置仪器中的杂质和低沸点的杂质。
简易装置的长导管相当于冷凝管:充分冷却水蒸气。
(5)各种净化方法除去的杂质的种类难溶性杂质可溶性杂质降低水的硬度沉淀√过滤√吸附√√蒸馏√√√水的净化效果由低到高的是:沉淀、过滤、吸附、蒸馏(均为物理方法),其中净化效果最好的是蒸馏;既有过滤作用又有吸附作用的净水剂是活性炭。
二、硬水和软水1.定义:硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水;软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
建议:最好同学能以宿舍、自由组合等分组形式为单位,分工合作,在对比分析的基础上完成一份整体的例如河流上中下游、湖泊不同水层、不同盐度湖泊、河流地带性特征、地下水不同水层等等的水化学特征对比分析。
一、作业格式要求
(一)个人完成作业格式
1、内容要求
学号姓名
河流湖泊断面名称,地下水地理位置;
离子含量数据表
离子含量图
水化学特征分析1、2、3、4、……
资料来源
2、正文字号:小四,1.25倍行距,交电子版,最好控制在A4一页纸范围内。
(二)以组为单位完成作业格式
注意:1)在学号姓名后,注明本组主题;2)在本组所有同学的内容后面附一页纸的对比分析结果;3)交作业时以组为单元汇总在一起交。
其余同个人作业格式。
二、交作业形式
最后请每个班的学习委员整理为一个文件(一个班级一个文件,以组为单位的放在一起,其余同学按学号顺序)发给我。
三、交作业时间:
为了同学能有充足的时间查找资料,9月30日之前交即可。
水环境化学作业(2)
一、解释下列名词:
分配系数215;标化分配系数;生物浓缩因子;亨利定律常数;直接光解227;间接光解;光量子产率;生长物质代谢和共代谢232。
二、简答题
1、某水体中Fe2+为56mg/L,Fe3+为56μg/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)?
2、什么是决定电位?水体中起决定电位作用的物质是什么?
三、计算题
1、在厌氧消化池中和pH=7.0的水接触的气体含65%CH
4和35% CO
2
,计算PE和Eh。
24
2、从湖水中取得深层水水样,其pH=7.0,含溶解氧浓度0.32mg/L,计算其pE 和E值.23
3、某废水中Cu2+含量为5.0mg/L,经EDTA处理后,未络合EDTA为200mg/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=6.3X1018, EDTA分子量为372。
)
4、某水体中含有300mg/L的悬浮颗粒物,其中70%为细颗粒(d<50μm),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K ow为106,请计算该有机物的分配系数。
27
5、一个有毒化合物排入至pH=8.4,T=25°C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K b=4.9×10-7L/(mol·d),中性水解速率常数K h=1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。
28。
水环境化学作业(2)
一、解释下列名词:
分配系数215;标化分配系数;生物浓缩因子;亨利定律常数;直接光解227;间接光解;光量子产率;生长物质代谢和共代谢232。
二、简答题
1、某水体中Fe2+为56mg/L,Fe3+为56μg/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)?
2、什么是决定电位?水体中起决定电位作用的物质是什么?
三、计算题
1、在厌氧消化池中和pH=7.0的水接触的气体含65%CH
4和35% CO
2
,计算PE和Eh。
24
2、从湖水中取得深层水水样,其pH=7.0,含溶解氧浓度0.32mg/L,计算其pE 和E值.23
3、某废水中Cu2+含量为5.0mg/L,经EDTA处理后,未络合EDTA为200mg/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=6.3X1018, EDTA分子量为372。
)
4、某水体中含有300mg/L的悬浮颗粒物,其中70%为细颗粒(d<50μm),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K ow为106,请计算该有机物的分配系数。
27
5、一个有毒化合物排入至pH=8.4,T=25°C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K b=4.9×10-7L/(mol·d),中性水解速率常数K h=1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。
28。