Контрольная работа предмет Физико-химические процессы в техносфере

1317 – п/ТБб – 1029

Вариант № 9

Задачи № : 9, 19, 29, 39, 49, 59, 69.

СОДЕРЖАНИЕ

Задача № 9…………………………………………………………………………4

Задача № 19………………………………………………………………………5

Задача № 29………………………………………………………………………6

Задача № 39………………………………………………………………………7

Задача № 49………………………………………………………………………8

Задача № 59………………………………………………………………………9

Задача № 69………………………………………………………………………10

Список используемой литературы……………………………………………11

Задача № 9

        Раствор характеризуется водородным показателем рН = 3. Чему равен гидроксильный показатель рОН этого раствора? Чему равны концентрации ионов водородов и гидроксила, каков характер среды в этом растворе?

Решение:

        Соотношение концентраций ионов водорода и гидроксила в воде и водных растворах при 22°С определяется ионным произведением воды:

[Н+][] = 1,0 • 10-14

Логарифмируя это выражение, получаем:

pH + pOH = 14

        По условию задачи. рН = 3, значит, 3 + рОН = 14

        Следовательно, гидроксильный показатель данного раствора рОН=11

        Если водородный показатель в растворе рН < 7, то мы имеем дело с кислотной средой.

        Так как рН =  = 3, то концентрация ионов водорода в этом растворе равна [Н+] = . Аналогично – для ионов гидроксила: рОН =  = 11, и =  моль\л.

Задача № 19

        Кислотность воды вызывается фосфорной кислотой и составляет 10 ммоль/л. Сколько потребуется 80 % извести для полной нейтрализации 200 м³ воды?

Решение:

Общая кислотность характеризуется количеством вещества эквивалента щелочи (ммоль/л), необходимым для нейтрализации 1 л воды.

Кислотность воды:

К = m (Ca(OH)2 ) / Мэ (Ca(OH)2) * V(H2O)

Находим массу:

m(Ca(OH)2) = Мэ (Ca(OH)2) * V(H2O) * К = 37(г/моль) * 2 * 105(л) * 0,01(моль/л) = 74000 (г) = 74 (кг)

Находим извести:

 m = m (Ca(OH)2) / ω (Ca(OH)2) = 74/0,8 = 92,5 (кг)

Задача № 29

        В воде находится 12 мг/л сульфит-ионов, 90 мг/л карбонат-ионов, 38 мг/л силикат-ионов. Рассчитайте общую щелочность воды.

        Решение:

Щелочность характеризуется количеством вещества эквивалента кислоты, необходимого для нейтрализации веществ, содержащихся в 1 л воды, и выражается в ммоль/л.

Щелочность будет определяться гидролизом анионов слабых кислот, данных ионов:

карбонат СО3- + 2HOH = H2CO3 + 2OH-

щелочность будет:

Щ(карб) = m (СО3-) / Мэ (СО32-) * V (H2O) = 90 (мг) / 30 (мг/ммоль) * 1 (л) = 3 (ммоль/л)

силикат SiО32- + 2HOH = H2SiO3 + 2OH-

щелочность будет:

Щ (сил) = m (SiО32-) / Мэ (SiО32-) * V (H2O) = 38 (мг) / 38 (мг/ммоль) * 1 (л) = 1 (ммоль/л)

сульфит SО32- + 2HOH = H2SO3 + 2OH-

щелочность будет:

Щ (сул) = m (SО32-) / Мэ (SО32-) * V (H2O) = 12 (мг) / 40 (мг/ммоль) * 1 (л) = 0,3 (ммоль/л)

Общая щелочность будет:

Щ = Щ (сул) + Щ (сил) + Щ (карб) = 3 + 1 + 0,3 = 4,3(ммоль/л)

Задача № 39

        Определите количество фосфата натрия, необходимое для умягчения 200 м³ воды, содержащей 50,1 ммоль/л,  (избыток реагента 0,5 ммоль/л, содержание  в товарном продукте – 70%). Напишите уравнения реакций умягчения.

Решение:

Общая жесткость воды определяется суммой концентрации ионов магния и кальция выраженной в эквивалентной форме:

Жоб = С (Сa2+) / Mэ (Ca2+) + С (Mg 2+) / Mэ (Mg 2+) = 50,1/20,04 + 30,4/12,15 = 5 (ммоль/л)

Количество вещества эквивалентов фосфата натрия для умягчения воды будет:

Nэ (Na3PO4) = (Жоб+Сизб) * V (HOH )= (5(ммоль/л) + 0,5 (ммоль/л)) * 2 * 105 (л) = 1,1 * 106 (ммоль) = 1,1 * 103 (моль) = 1100 (моль)

Количество вещества фосфата натрия будет:

N (Na3PO4) = nэ (Na3PO4) / f = 1100 * 3 = 3300(моль)

Масса фосфата натрия:

m (Na3PO4) = n(Na3PO4) * M(Na3PO4) = 3300*164=541,2(кг)

Находим массу технического фосфата натрия:

mт (Na3PO4) = m (Na3PO4 ) / ω (Na3PO4) = 541,2/0,7 = 773,14 (кг)

Уравнения умягчения фосфатом натрия:

Ca2+ + PO43- = Ca3(PO4)2 ↓

Mg2+ + PO43- = Mg3(PO4)2↓

Задаче № 49

        Объясните, почему рН дистиллированной воды, контактирующей с воздухом, не равен 7, а снижается примерно до 6. Рассчитайте рН, , [], в этой воде.

Решение:

В воздухе содержится СО2, который может растворяться в воде с образованием слабой карбонатной кислоты

СO2 + H2O = H2CO3

, что приводит к увеличению концентрации ионов водорода за счет частичной диссоциации данной кислоты

H2CO3 = H+ + HCO3-

 и как следствие к уменьшению значения рН.

Значение рН будет:

рOН=14-рН=14-6=8

рН=-log[Н+]; [Н+]=-alg(pH)=-alg(6)=10-6(моль/л)

рОН=-log[ОН-]; [ОН-]=-alg(pОH)=-alg(8)=10-8(моль/л)

Задача № 59

        Как изменится порог коагуляции электролитов для золя бромида серебра, частицы которого заряжены положительно, если для коагуляции 1 л золя вместо 0,0015 л 0,1 н.  взят раствор ?

Решение:

Порог коагуляции  – наименьшая концентрация электролита, достаточная для того, чтобы вызвать коагуляцию золя.

Находим пороги коагуляции данных электролитов:

K2S04 С (K2S04) = CH (K2S04) * V (K2S04) / V (золя) = 0,1 * 0,0015 / 1 = 0,00015 (моль/л) = 0,15 (ммоль/л)

В соответствии с правилом Шульце-Гарди: коагулирующий ион должен иметь заряд, противоположный заряду гранулы, следовательно, коагулировать данный положительно заряженный золь будут отрицательно заряженные ионы – анионы.

Правило Шульце-Гарди гласит, что коагулирующая сила иона тем больше, чем больше его валентность. Чем больше заряд иона-коагулятора, тем ниже порог коагуляции. Количественно эта зависимость была найдена Дерягиным и Ландау. Из формулы следует, что порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени величины заряда противоиона. Расчет по уравнению показывает, что значения порога коагуляции для одно-, двух- и трехзарядных ионов должны относиться как

С(N03-):С(S042-):С(P043-)=1 : 0,016 : 0,0013

Находим порог коагуляции Fe(N03)3для этого золя

С(Fe(N03)3) : С(K2S04) =1 : 0,016 С (Fe(N03)3) = С(K2S04) *1 / 0,016 = 0,15 * 1 / 0,016 = 9,375 (ммоль/л)

Задача № 69

        Период полураспада изотопа радия  составляет 1600 лет. Сколько ядер изотопа испытает распад за 4800 лет, если начальное число радиоактивных ядер составляет .

        Решение:

Период полураспада это время за которое распадается ровно половина ядер от начально имеющегося.Если период равен 1600 лет, то через 1600 лет ядер останется ,еще через 1600 лет, , еще через 1600 лет ядер останется .

Отсюда:

Ответ: .

Список используемой литературы

1. Трифонов К.И., Девисилов В.А. Физико-химические процессы в техносфере - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010.
2. Ложниченко, О. В. Экологическая химия. -  М.:  Академия, 2008. – 272 с.
3. М.А Иванова, М. В. Белоглазкина, И. В.  Богомолова., Е. В. Федоренко. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. -  М.: РИОР, 2006. – 289 с.
4. Белозерский, Г. Н. Радиационная экология. -  М.: Академия, 2008. – 383 с.
5. Василенко, О. И. Радиационная экология. -  М.: Медицина, 2004. – 215 с.
6. Тетиор, А. Н. Городская экология. - М.: Академия, 2008. – 331 с.
7. Ю. В. Трофименко, Г. И. Евгеньев; под ред. Ю. В. Трофименко Экология: транспортные сооружения и окружающая среда. -  Академия, 2008. – 393 с.