例题解答

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例题解答:
例1 水中吸收同体积的气体NH3(处于0℃和1.013×105标准态),求由此产生碱溶液
的pH值。
解:NH3在水中电离反应式为:
NH3+H2ONH4++OH-
设题中所涉及的水为1L,则溶入同体积NH3的摩尔数为
1/22.4=0.0446mol 即 Cb=0.0446(mol/L)
按表2-3中所列相应计算式得

[OH-]=bbKC=8.96×10-4(mol/L)
pOH=4-lg8.96=3.05
pH=14-3.05=10.95

例2 已知1.013×105Pa和25℃条件下大气中二氧化碳的分压为P CO2=330ppm(全球
在1974年的平均浓度),求酸雨的定义限值。
解:一般,将由大气中CO2溶于纯水并达到平衡状态时水的pH值作为酸雨的定义限
值。根据亨利定律,这时水中溶解CO2的浓度为
Ca=KHP
CO2

已知在25℃下亨利常数KH=3.36×10
-7
mol/(L•Pa),则

Ca=KHPCO2=3.36×10-7[(330×10-6)×(1.013×105)]
=1.12×10-5 mol/L
由于CO2溶于纯水组成纯碳酸水溶液呈酸性,并将碳酸看成一元弱酸(Ka=10-6.3),按
表2-3中所列相应计算公式得

[H+]=aaCK=10-5.6(mol/L)
此题也可通过求解以下三次方程得到同样结果
[H+]3-(Kw+KHK C1•P CO2)[H+]-2 KHK C1 K C2•P CO2=0
式中K C1 和K C2分别为碳酸的一级和二级电离常数。
例3 在1g以蒙脱土为主要组分的土壤中,1)当水相中镉平衡浓度为10-6mol/L时,镉
的吸附量是多少?2)如果水相体积为1L,其中镉初始浓度为10-5mol/L,则达到平衡时的
浓度是多少?已知镉在水土间的吸附分配系数Kd=210ml/g。

解:镉在这类土壤中被吸附的等温线符合Freundlish方程,且n1=1,所以有
m
x
=KdC

式中,mx的单位为mol/g,C的单位为mol/L,Kd的单位为命题中规定为ml/g。
当m=1时,

m
x
=x=KdC =(210×10-3)×10-6=2.10×10-7mol
或23.6g(Mcd=112.4)
2)所考虑的吸附体系包含1g土样和1L溶液,达到平衡后溶液中镉浓度变化为(10
-5
-C)mol/L,它在数值上相当于平衡吸附量x,即有
x=KdC
(10-5-C)=(210×10-3)×C
解得 C=8.26×10-6(mol/L)