ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОДОПОДГОТОВКИ
В процессе изучения курсов «Химия воды и микробиология», «Физико-химические основы водоподготовки», «Физико-химические основы обработки природных и сточных вод» студент должен выполнить две контрольные работы. Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы. При решении задач необходимо приводить весь ход решения и математические преобразования.
Варианты контрольных заданий приведены в таблице
|
№ варианта |
Номера задач контрольной работы №1 |
Номера задач контрольной работы №2 |
||||||
|
1 |
1.1 |
2.2 |
3.3 |
4.2 |
|
5.2 |
6.3 |
7.2 |
|
2 |
1.3 |
2.1 |
3.1 |
4.1 |
|
5.1 |
6.1 |
7.1 |
|
|
||||||||
|
4 |
1.4 |
2.4 |
3.4 |
4.4 |
|
5.4 |
6.4 |
7.4 |
|
5 |
1.6 |
2.6 |
3.6 |
4.6 |
|
5.6 |
6.6 |
7.6 |
|
6 |
1.5 |
2.5 |
3.5 |
4.5 |
|
5.5 |
6.5 |
7.5 |
|
7 |
1.8 |
2.7 |
3.8 |
4.7 |
|
5.7 |
6.8 |
7.7 |
|
8 |
1.7 |
2.9 |
3.7 |
4.9 |
|
5.9 |
6.7 |
7.9 |
|
|
||||||||
|
10 |
1.11 |
2.10 |
3.11 |
4.10 |
|
5.10 |
6.11 |
7.10 |
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
14 |
1.13 |
2.15 |
3.13 |
4.15 |
|
5.15 |
6.13 |
7.15 |
|
15 |
1.16 |
2.14 |
3.16 |
4.14 |
|
5.14 |
6.16 |
7.14 |
|
|
||||||||
|
17 |
1.17 |
2.18 |
3.17 |
4.18 |
|
5.18 |
6.17 |
7.18 |
|
18 |
1.19 |
2.17 |
3.19 |
4.17 |
|
5.17 |
6.19 |
7.17 |
|
19 |
1.20 |
2.20 |
3.20 |
4.20 |
|
5.20 |
6.20 |
7.20 |
|
20 |
1.18 |
2.19 |
3.18 |
4.19 |
|
5.19 |
6.18 |
7.19 |
Задачи для самостоятельных расчетов 1
1. Рассчитать титр Т, молярную концентрацию эквивалентов Сэк, молярную и моляльную Сm концентрации растворов следующих веществ
|
№ задания |
Растворенное вещество |
Концентрация раствора С, % |
d, г/см3 |
|
|
1.1 |
KOH |
35 |
1,341 |
|
|
1.2 |
H2SO4 |
6 |
1,040 |
|
|
1.3 |
HNO3 |
40 |
1,246 |
|
|
1.4 |
NaOH |
15 |
1,146 |
|
|
1.5 |
AlCl3 |
10 |
1,090 |
|
|
1.6 |
NaNO2 |
10 |
1,067 |
|
|
1.7 |
|
40 |
1,414 |
|
|
1.8 |
HCl |
35 |
|
|
|
1.9 |
KOH |
15 |
1,138 |
|
|
1.10 |
H2SO4 |
15 |
1,105 |
|
|
1.11 |
H3PO4 |
40 |
1,254 |
|
|
1.12 |
HgCl2 |
5 |
|
|
|
1.13 |
KNO3 |
18 |
1,118 |
|
|
1.14 |
HClO4 |
20 |
1,128 |
|
|
1.15 |
H2SO4 |
40 |
1,303 |
|
|
1.16 |
HCl |
20 |
1,100 |
|
|
1.17 |
H2SO4 |
25 |
1,178 |
|
|
1.18 |
AgNO3 |
8 |
1,069 |
|
|
1.18 |
CaCl2 |
14 |
1,120 |
|
|
1.20 |
CuSO4 |
16 |
|
Задачи для самостоятельных расчетов 2
Определить, сколько миллилитров исходного раствора кислоты потребуется для приготовления определенного объема раствора кислоты заданной концентрации
|
№ задачи |
|
Заданная концентрация раствора,моль/л |
Концентрация и плотность исходного раствора кислоты |
|
|
2.1 |
200 |
[H2SO4] = 0,2 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/см3 |
|
|
2.2 |
200 |
[H2SO4] = 0,1 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/см3 |
|
|
2.3 |
200 |
Cэк H2SO4 = 0,1 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/ см3 |
|
|
2.4 |
250 |
[H2SO4] = 0,05 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/ см3 |
|
|
2.5 |
100 |
Cэк H2SO4 = 0,2 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/ см3 |
|
|
2.6 |
250 |
[H2SO4] = 0,02 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/ см3 |
|
|
2.7 |
250 |
Cэк H2SO4 = 0,05 |
6% H2SO4 d, = 1,0385 г/ см3 |
|
|
2.8 |
200 |
[H2SO4] = 0,1 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.9 |
250 |
[H2SO4] = 0,05 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.10 |
100 |
[H2SO4] = 0,3 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.11 |
250 |
[H2SO4] = 0,2 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.12 |
250 |
Cэк H2SO4 = 0,1 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.13 |
100 |
Cэк H2SO4 = 0,04 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.14 |
250 |
[H2SO4] = 0,03 |
4% H2SO4 d, = 1,0250 г/ см3 |
|
|
2.15 |
200 |
[HCl] = 0,2 |
3% HCl d, = 1,0132 г/см3 |
|
|
2.16 |
250 |
Cэк HCl = 0,1 |
3% HC d , = 1,0132 г/ см3 |
|
|
2.17 |
100 |
[HCl] = 0,1 |
3% HCl d, = 1,0132 г/ см3 |
|
|
2.18 |
200 |
[HCl] = 0,05 |
3% HCl d, = 1,0132 г/ см3 |
|
|
2.19 |
100 |
[HCl] = 0,15 |
3% HCl d, = 1,0132 г/ см3 |
|
|
2.20 |
250 |
Cэк HCl = 0,1 |
3% HCl d, = 1,0132 г/ см3 |
Задачи для самостоятельных расчетов 3
Определить молярную концентрацию вещества, степень диссоциации (α) или константу диссоциации (КД) первой ступени:
|
№ задачи |
Формула вещества |
Концентрация, моль/л |
Степень диссоциации α,% |
Константа диссоциации, Кд |
Определить |
|
|
3.1 |
CaCl2 |
[Cl-] = 0,55 |
70 |
− |
[CaCl2] |
|
|
3.2 |
Na2SO4 |
[Na+] = 0,25 |
90 |
− |
[Na2SO4] |
|
|
3.3 |
H2SO3 |
0,65 |
− |
1,6·10-2 |
α |
|
|
3.4 |
H2SO3 |
0,25 |
− |
1,6·10-2 |
α |
|
|
3.5 |
H2SO3 |
0,1 |
− |
1,6·10-2 |
α |
|
|
3.6 |
HCN |
0,1 |
− |
7,9·10-10 |
α |
|
|
3.7 |
Na2SO4 |
[Na+] = 0,5 |
60 |
− |
[Na2SO4] |
|
|
3.8 |
H3PO4 |
0,45 |
− |
7,5·10-3 |
α |
|
|
3.9 |
HСlO |
0,25 |
0,07 |
− |
Кд |
|
|
3.10 |
HF |
0,17 |
7 |
− |
Кд |
|
|
3.11 |
NH4OH |
0,25 |
1,3 |
− |
Кд |
|
|
3.12 |
CH3COOH |
0,1 |
1,34 |
− |
Кд |
|
|
3.13 |
CH3COOH |
0,08 |
1,5 |
− |
Кд |
|
|
3.14 |
CH3COOH |
0,06 |
2,45 |
− |
Кд |
|
|
3.15 |
CH3COOH |
0,01 |
4,15 |
− |
Кд |
|
|
3.16 |
HСlO2 |
0,25 |
− |
1,1·10-2 |
α |
|
|
3.17 |
CuSO4 |
[Cu2+] = 0,05 |
80 |
− |
[CuSO4] |
|
|
3.18 |
|
0,01 |
- |
1,310-10 |
α |
|
|
3.19 |
|
0,05 |
- |
1,0 10-7 |
α |
|
|
3.20 |
HClO |
0,03 |
- |
2,9510-8 |
α |
Задачи для самостоятельных расчетов 4
Определить концентрации ионов, растворимость (Ср) или произведение растворимости (ПР) вещества:
|
Формула вещества |
Ср, моль/л |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
4.1 |
CaCO3 |
− |
6,9·10-5 |
Ср, [Ca2+] |
|||||
|
4.2 |
PbBr2 |
1,32·10-2 |
− |
ПР, [Br-] |
|||||
|
4.3 |
Ag2CrO4 |
10-4 |
− |
ПР, [Ag+] |
|||||
|
4.4 |
PbI2 |
1,26·10-3 |
− |
ПР, [Pb2+] |
|||||
|
4.5 |
AgBr |
− |
5,0·10–13 |
Ср, [Ag+] |
|||||
|
4.6 |
Ag2S |
− |
1,6·10-49 |
[Ag+] |
|||||
|
4.7 |
Fe(OH)3 |
1,94·10-10 |
− |
ПР, [OH-] |
|||||
|
4.8 |
PbCl2 |
− |
2,1·10-5 |
Ср, [Cl-] |
|||||
|
4.9 |
CaF2 |
2,15·10-4 |
− |
ПР, [Ca2+] |
|||||
|
4.10 |
CaSO4 |
6,63·10-3 |
− |
ПР, [Ca2+] |
|||||
|
4.11 |
AgBrO3 |
− |
5.5·10-5 |
Ср, [Ag+] |
|||||
|
4.12 |
Fe(OH)2 |
− |
1,6 ·10-15 |
Ср, [OH-] |
|||||
|
4.13 |
Cr(OH)3 |
1,24·10-8 |
− |
ПР, [OH-] |
|||||
|
4.14 |
Zn(OH)2 |
1,44·10-6 |
− |
ПР, [OH-] |
|||||
|
4.15 |
Ag2SO4 |
− |
2·10-5 |
Ср, [Ag+] |
|||||
|
4.16 |
ZnCO3 |
3,74·10-6 |
− |
ПР, [Zn2+] |
|||||
|
4.17 |
Ni(OH)2 |
− |
1,6·10–14 |
Ср, [OH-] |
|||||
|
4.18 |
CuS |
2,51·10-18 |
− |
ПР, [S2-] |
|||||
|
4.19 |
PbCrO4 |
− |
2,8·10–13 |
[CrO42-] |
|||||
|
4.20 |
Mn(OH)2 |
− |
1,9·10–13 |
[OH-] |
Задачи для самостоятельных расчетов 5
Рассчитать рН растворов следующих веществ, определить концентрации ионов [H+] и [OH-] (моль/л) в растворах
|
№ задачи |
Формула вещества |
Концентрация раствора, моль/л |
|
рН |
Определить |
|
|
5.1 |
HNO3 |
0,02 |
100 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.2 |
− |
− |
− |
12,8 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.3 |
НСООН |
0,2 |
3 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.4 |
NH4OH |
0,02 |
1,3 |
− |
рН, [OH-] |
|
|
5.5 |
− |
− |
− |
3,2 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.6 |
HF |
0,1 |
0,1 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.7 |
HBr |
0,1 |
9 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.8 |
CH3COOH |
0,02 |
3 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.9 |
HCN |
0,1 |
0,009 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.10 |
− |
− |
− |
4,8 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.11 |
CH3COOH |
0,03 |
1,3 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.12 |
− |
− |
− |
5,6 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.13 |
NaOH |
0,0025 |
100 |
− |
рН, [OH-] |
|
|
5.14 |
− |
− |
− |
9,7 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.15 |
HCN |
0,4 |
8 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.16 |
− |
− |
− |
6,86 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.17 |
CH3COOH |
0,01 |
4,2 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.18 |
− |
− |
− |
10,2 |
[H+], [OH-] |
|
|
5.19 |
HCl |
0,001 |
100 |
− |
рН, [H+] |
|
|
5.20 |
− |
− |
− |
8,45 |
[H+], [OH-] |
6.1. Установите соотношение между концентрациями СО32- и НСО3- при рН = 9,0; t = 25 °С.
6.2. Определите концентрацию СО32- в воде при рН = 12,0 и концентрации НСО3- = 2 мг-ион/л.
6.3 Анализом установлено, что исследуемая вода содержит свободной CО2
75 мг/л, связанной НСО3- – 7,0 мг-экв/л. Сделать заключение о стабильности воды.
6.4. Используя уравнение углекислотного равновесия, объясните, в каком случае вода является агрессивной, стабильной, склонной к отложению карбоната кальция.
6.5. Содержание гидрокарбонатов в исходной воде составляет 250 мг/л. После контакта пробы воды с мрамором щёлочность воды стала 4,0 мг-экв/л. Сделайте заключение о стабильности воды.
6.6. Анализом воды найдено, что щёлочность её равна 5,7 мг-экв/л. Равновесное содержание гидрокарбонатов равно 250 мг/л. Определите показатель стабильности.
6.7 Установите соотношение между концентрациями иона НСО3- и угольной кислоты H2CО3 при рН = 4, t = 25 °С.
6.8 Установите соотношение между концентрациями СО32- и НСО3- при рН = 9,0 и температуре 25 °С.
6.9 Определите концентрацию СО32- в воде при рН = 12,0 и концентрации НСО3- = 2 мг-ион/л.
6.10 Анализом установлено, что исследуемая вода содержит свободной CО2 75 мг/л, связанной НСО3- 7,0 мг-экв/л. Сделать заключение о стабильности воды.
6.11 Содержание гидрокарбонатов в исходной воде составляет 250 мг/л. После контакта пробы воды с мрамором щёлочность воды стала 4,0 мг-экв/л. Сделайте заключение о стабильности воды.
6.12 Речная вода содержит мг/л: Сa2+ = 47,0; Mg2+ = 10,3; Na+ = 25,1; НСО3- = 158,7; SO42= 52,7; Cl- = 21,0; SiO32= 18,6. Точно ли проведён анализ воды?
6.13 Речная вода содержит в мг/л: Сa2+ = 87,9; Mg2+ = 18,6; НСО3- = 274,0; = 107,5; Cl- = 19,5; SiO32- = 13,5. По данным анализа определить содержание иона К+ и карбонатную жёсткость воды (мг-экв/л).
6.14 Дать понятие окисляемости воды. Чем отличается ХПК от БПК? Как определяется ХПК?
6.15 Определить окисляемость воды, если при определении окисляемости на титрование 100 мл воды израсходовано 4,2 мл 0,01 Н KMnO4.
6.16 При определении окисляемости израсходовано 6 мл 0,1 Н KMnO4, на титрование 150 мл воды. Определить окисляемость воды.
6.17 Охарактеризуйте методы дехлорирования воды.
6.18 Что называется оптимальной дозой хлора, как он определяется, от чего зависит?
6.19 Является вода стабильной или агрессивной, если в результате анализа установлено, что в ней содержится Са2+ = 100 мг/л, СО32- = 56 мг/л, = 183 мг/л.
6.20 Написать уравнение реакций гидролиза коагулянтов Al2(SO4)3 и FeCl3 в присутствии гидрокарбоната кальция. Сколько мг-экв содержится в 212 мг Na2CO3, 120 мг CaSO4, 56 мг Al2(SO4)3?
Задачи для самостоятельных расчетов 7
7.1 Какова общая ёмкость катионита, если 1 м3 его умягчает 0,5 м3 воды с первоначальной жёсткостью 6,5 мг-экв/л?
7.2 Обменная емкость сульфоугля 400 г-экв/м. Сколько ионов Mg2+ (в г) поглощает 1 кг катионита?
7.3. Определить, сколько литров воды может умягчить катионный фильтр объёмом 2000 см3 с обменной вместимостью 450 г-экв/м3, если содержание иона Са2+ в воде составляет 70 мг/л, a Mg2+ – 30 мг/л?
7.4 Определить расход соли на одну регенерацию катионита, если высота слоя катионита 2,2 м, обменная ёмкость его 290 г-экв/м3, удельный расход соли 200 г/г-экв, диаметр фильтра равен 2,5 м3.
7.5 Вода с общей жёсткостью 5,5 мг-экв/л и постоянной жёсткостью 2,0 мг-экв/л подвергается Na-катионированию. Определить концентрацию гидрокарбоната натрия (мг/л) в умягчённой воде.
7.6 На регенерацию катионитового фильтра диаметром 2,0 м с высотой 3,5 м было израсходовано 530 кг NaCl. Сколько кг из этого количества будет использовано и сколько будет удалено из фильтра водой, если обменная емкость катионита составляет 250 г-экв/ м3?
7.7 Перечислите физические факторы жизнедеятельности микроорганизмов. Охарактеризуйте их влияние на рост и развитие микроорганизмов.
7.8 Опишите строение прокариотической и эукариотической бактериальной клетки.
7.9 Как влияют химические и биологические факторы на жизнедеятельность микроорганизмов? Назовите наиболее известные неорганические и органические антисептики. В чём состоит их бактерицидное действие?
7.10 Участие микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Круговорот азота. Процессы нитрификации и денитрификации.
7.11 Что такое “активный” хлор? Определить содержание активного хлора в NaCl; в хлорной извести следующего состава: 3·СаОCl2 ⋅Ca(OH)2⋅5H2O?
7.12 Определить содержание активного хлора в гидрохлориде натрия следующего состава: 3 NaOCl ⋅ Ca(OH)2 ⋅3H2O.
7.13 Концентрация остаточного хлора равна 2,5 мг/л. Рассчитать количество SO2, пошедшего на дехлорирование 200 м3 воды.
7.14 Концентрация остаточного хлора в пробе воды равна 1,5 мг/л. Какое количество кристаллического тиосульфата натрия (Na2S2O3⋅5H2O) необходимо взять для дехлорирования 200 л воды.
7.15 Определить ХПК сточной жидкости, содержащей в 1л: 1г этилового спирта С2Н5ОН и 5 г глюкозы С6Н12О6.
7.16 Определить ХПК сточной воды, содержащей в 100 мл 1 г бутанола С4Н9ОН, 0,5 г уксусной кислоты СН3СООН.
7.17 Сколько литров 2 М раствора сульфита натрия Na2SO3 необходимо израсходовать для восстановления кислорода, растворенного в 50 м3 питательной воды, содержащей 3,2 мг/л О2?
7.18 Сколько литров 1 М раствора сульфита натрия Na2SO3 необходимо израсходовать для восстановления кислорода, растворенного в 500 м3 питательной воды, содержащей 0,4 мг/л О2?
7.19 Сколько литров 1,5 М раствора гидразина N2H4 необходимо израсходовать для восстановления кислорода, растворенного в 50 м3 питательной воды, содержащей 3,2 мг/л О2?
7.20 Сколько литров 1 М раствора гидразина N2H4 необходимо израсходовать для восстановления кислорода, растворенного в 325 м3 питательной воды, содержащей 0,64 мг/л О2?
Автор страницы: yelya_admin