1、1、對流層和平流層中臭氧各自特征？答：地球上90%的臭氧在平流層，10%在對流層；對流層中的臭氧是一種溫室氣體，其濃度與緯度、經度、高度和季節變化而變化，北半球比南半球高；平流層中的臭氧吸收了太陽發射到地球的大量對人類、動物和植物有害的紫外線，為地球提供了防止紫外線輻射的屏障；通過觀測，平流層臭氧含量減少，對流層增多。由于90%臭氧在平流層，所以總量在減少；對流層臭氧形成人為來源：NOX光解反應是它們在大氣中最重要的化學反應，是大氣中臭氧生成的引發反應，也是臭氧唯一的人為來源：2、2、已知某污染大氣中HO2自由基的濃度為：7.56×10-15molcm-3，HO2與SO2反應：HO2

2、+SO2HO+SO3 反應速率k=9×10-16 cm3個-1s-1，（1）求SO2每小時的轉化百分數（氧化速率）；（2）若定義SO2氧化到起始濃度的1/e(e=2.7183)所需要的時間為SO2與HO2反應的特征時間，計算值？解：（1）根據SO2在單位時間的轉化百分數可知HO2·與SO2反應：于是1h二氧化硫轉化的百分數為已知k=9×10-16 cm3個-1s-1=6.022×1023×9×10-16cm-3mol-1s-1 =5.4198×108 cm-3mol-1s-1所以：(2) kSO2t=1t=1/5.4198&

3、#215;108×7.56×10-15=2.44×105s=67.8h第三章 水環境化學4、在一個pH為6.5，堿度為1.6 mmol/L的水體中，若加入碳酸鈉使其堿化，問需加多少mmol/L的碳酸鈉才能使水體pH上升至8.0。若用NaOH強堿，又需要加多少堿？解：總堿度 = 總堿度 = 令 當pH在5-9范圍內、堿度10-3 mol/L時，H+、OH-項可忽略不計，得到簡化式： 當加入碳酸鈉時，水體的cT和堿度值均發生變化，設需加x mmol/L碳酸鈉才能使水體pH上升到8.0，則有下列式子：即 解之，得：x = 1.069 mmol/L若加入強堿NaOH，其c

4、T值并不變化，則有下列式子： 解之，得：x = 1.088mmol/L5、具有2.00×10-3mol/L堿度的水，pH為7.00，請計算H2CO3*、HC03- 、C032-和OH-的濃度各是多少? 解：當pH為7.00時， C032-與HC03- 相比可忽略，此時堿度全部由HC03-貢獻所以：HC03-=堿度= 2.00×10-3mol/LOH-=1.00×10-7mol/L根據酸的離解常數K1，可以計算出H2CO3*的濃度：H2CO3*=H+HCO3-/K1 =2.00×10-3×10-7/(4.45×10-7)=4.49

5、15;10-4mol/L代入K2的表示式計算CO32-：CO32-=K2HCO3-/H+ =4.69×10-11×2.00×10-3/1.00×10-7 =9.38×10-7mol/L6、若有水A，pH為7.5，其堿度為6.38mmol/L，水B的pH為9.0，堿度為0.80 mmol/L，若以等體積混合，問混合后的pH值是多少？解： 水A的水B的水A、水B以等體積混合后，當pH在6-9范圍內，主要考慮一級電離， 二級電離可以忽略，則： 一級電離，pH在6-9范圍內，堿度值主要由碳酸氫根貢獻，則在等體積混合后堿度變化值有： 則，根據 混合后水體

6、的pH是7.62。7、溶解1.00×10-4mol/L的Fe(N03)3，于1L具有防止發生固體Fe(OH)3沉淀作用所需最小H+濃度的水中，假定溶液中僅形成Fe(OH)2+和Fe(OH)2+而沒有形成Fe2(OH)24+。請計算平衡時該溶液中Fe3+、Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、H+和pH。解： Fe(OH)2+=K1Fe3+/H+ Fe(OH)2+=K2Fe3+/H+2 將式、帶入式Fe3+ K1Fe3+/H+ K2Fe3+/H+2=1×10-4mol/L 根據溶度積原則Fe3+OH-3=Ksp=10-38Fe3+=104H+3 聯立，解之得Fe3+=6.24&

7、#215;10-5mol/LH+=10-2.72mol/LpH=2.72Fe(OH)2+=2.29×10-5mol/LFe(OH)2+=8.47×10-6 mol/L18、已知Fe3+與水反應生成的主要配合物及平衡常數如下：請用pc-pH圖表示Fe（OH）3在純水中的溶解度與pH的關系。解：(1)-lgFe3+=-lgKsp+3pH+3lgKwpFe3+=pKsp+3pH-3×14=38+3pH-42=3pH-4(2)pK1+pFe3+=pFe(OH)2+pH2.16+3pH-4=pFe(OH)2+pHpFe(OH)2+=2pH-1.84(3) pK2+pFe3+

8、=pFe(OH)2+2pHpFe(OH)2+=2.74+pH(4) pK4+pFe3+=pFe(OH)4-+4pHpFe(OH)4-=19-pH(5) pK5+pFe3+=pFe2(OH)24+4pHpFe2(OH)24+=2pH-5.125、從湖水中取出深層水，其pH=7.0，含溶解氧質量濃度為0.32mg/L,請計算pE和Eh。解： S=0.32mg/L 則O2(aq)=10-5mol/LO2(aq)=KH·PO2PO2=O2(aq)/KH=7.94×102PaEh=0.0059pE=0.77998v0.78v26、在厭氧消化池中和pH=7.0的水接觸的氣體含65%的C

9、H4和35%的CO2，請計算pE和Eh。解： PCO2=0.35 PCH4=0.6527、在一個pH為10.0的SO42-HS-體系中（25），其反應為已知其標準自由能Gf0值(kJ/mol)S042-：-742.0, HS-:12.6, H2O(l):-237.2,水溶液中質子和電子的Gf0值為零。（1）請給出該體系的pE0。（2）如果體系化合物的總濃度為1×10-4mol/L,那么請給出下圖中的lgC-pE關系圖解：(1)=12.6+4×（-237.2）+742.0=-194.2kJ/mol(2)當,HS->>SO42-, HS-形態占絕對優勢時，HS-10

10、-4mol/L lgHS-=-4.0pE=4.26+lgSO42-/8-lgHS- =4.26+lgSO42-/8+0.5lgSO42-=8pE-38.08當，HS-<<SO42- ,SO42-形態占絕對優勢時，SO42-10-4mol/L, lgSO42-=-4.0pE=4.26-0.5-lgHS-/8lgHS-=-8pE+30.08六、計算題1.某發電廠的煙囪高度為21m，煙羽抬升高度為19m，地面風速2.6 m/s，西北風向，SO2排放量為900kg/h。計算清晨日出時，距離污染源1000 m 處SO2的地面軸線濃度？（已知：由P-G曲線查得y為48 m，z為20m，大氣處于

11、弱穩定狀態。）解：煙羽抬升高度H減少15%，得到：H16.15 m； 源強 Q250 g·s-1；清晨日出時，距煙囪1000 m處SO2的地面軸線濃度為：0.0057（g·m-3）2.在一個pH為6.5，堿度為1.6×10-3mol/L的水體中，（1）需要加入多少mmol/L的碳酸鈉才能使水體的pH上升到8.0？（2）若用NaHO進行堿化，需要加入多少NaHO？解：pH=6.5，堿度=1.6×10-3mol/L；總堿度=CT(1+22)+K/H+-H+ =CT/ + K/H+-H+ 1.6×10-3=CT/1.71+10-14/10-6.5 -

12、10-6.5 CT=2.74×10-3mol/L用強堿堿化至pH=8.0，CT不變，總堿度=2.74×10-3/1.018 +10-6 -10-8=2.69×10-3A NaOH=2.69×10-3 1.6×10-3=1.09×10-3mol/L用Na2CO3堿化至pH=8.0，設加入Na2CO3量為x mol/L ，該過程中，CT CT + x總堿度=1.6×10-3 + 2x =（CT + x）/1.018， x Na2CO3=1.07×10-3mol/L3.有兩個不同的水體系，體系1中Cu2+=10-5mol

13、/L，Cu+=10-4mol/L，體系2中Fe3+=10-3mol/L，Fe2+=10-1mol/L。（1）分別求出二體系的pE？（2）若二體系等體積混合，求出混合體系的pE，并說明哪一體系的電位為決定電位？解：Cu體系；Fe體系等體積混合， Fe體系的電位是決定電位。4.某工廠向河流穩定排放含酚污水，污水排放量為540m3/hr，酚的濃度為30.0mg/L，河流流量為5.00m3/s，流速為0.4 m/s，酚的背景濃度為0.05mg/L，衰減速率常數為0.2d-1。計算距排放口20km處河水中酚的濃度？（忽略縱向彌散作用）解：穩態條件下忽略縱向彌散作用時：（5.00×0.05540

14、×30.0/3600）/（5.0540/3600）0.92（mg/L）0.92 exp（0.2×20000/0.4×86400）0.82（mg/L）5.具有2.00×10-3 mol/L堿度的水，pH為7.0，計算HCO3、HCO3-、CO3-2和HO-的濃度？解：該條件下，HCO3-= 堿度 = 2.00×10-3 mol/L在pH=7.00時， H+ = HO- = 1.00×10-7mol/L根據；K1 = = 4.45×10-7、H+和HCO3-濃度，求出 H2CO3= 4.49×10-4 mol/L據K2

15、= = 4.68×10-11、H+、HCO3-濃度，求出 CO32-=9.38×10-7 mol/L6.水A的pH為7.5，其堿度為6.38 m mol/L，水B的pH為9.0，其堿度為0.80 m mol/L，等體積混合水A和水B，計算混合后水體的pH？解：水A：堿度=6.38 mmol/L = HCO3-2CO32-+ OH-H+ = HCO3-CO32-=K2HCO3-/H+=4.69×10-11 ×6.38/10-7.5 = 9.46×10-3 m mol/LH2CO3*= H+ HCO3-/ K1=10-7.5×6.38/(

16、4.45×10-7)=0.453 m mol/LOH-=10-6.5 =3.16×10-7 mol/L水B：堿度=0.80 mmol/L = HCO3-2CO32-+ OH-H+ = HCO3-2CO32-+ 10-5CO32-=K2HCO3-/H+=4.69×10-11 ×HCO3-/10-9，CO32-=0.04 m mol/L，HCO3-=0.76 m mol/L，OH-=10-5 =0.01 m mol/L，H2CO3*=0002 m mol/L 舍去）水B+A：B中的CO32-、OH-與A中的H2CO3反應生成HCO3-， 混合體系中H2CO3

17、*=(0.453-0.04-0.01)/2 = 0.201 m mol/L HCO3-= (6.38+0.04×2+0.01+0.76)/2=3.61 m mol/L7.根據Langmuir方程描述吸附作用，假設溶液平衡濃度為3.00×10-3 mol/L，溶液中每克懸浮物吸附溶質0.50×10-3 mol/L，當平衡濃度降至1.00×10-3 mol/L時，每克吸附劑吸附溶質0.25×10-3 mol/L，計算每克吸附劑可以吸附溶質的限量？解：G=G0×c/(A+c) G0=1.00×10-3 A=3.00×10

18、-3（mol·L-1g-1）8.從湖水中取深層水的pH為7.0，含溶解氧濃度為0.32 mg/L，計算pE和Eh值。解：1/4O2 +H+ +e 1/2H2O pE0=20.75 根據亨利定律： O2=KH·PO2=1.26×10-8·PO2=0.32 mg/L×10-3÷32 g/mol PO2=793.65 Pa， pE = pE0 +lgPO21/4H+pE = 20.75+1/4lg793.65÷(1.013×105)= 13.22， 由于pE = (1/0.059) E E=0.059pE=0.059×13.22 = 0.78（V）9.某有毒化合物排入pH為8.4，溫度為25的水體中，90%的有毒物質被水體懸浮物吸附，