Задача 460Какова будет величина рН воды бессточного озера объемом 350 млн.м3 , если в него произведен разовый сброс сточных вод, объемом 20 тыс.м3 с величиной рН 1, 85. Изначальная величина рН воды в озере составляла 8, 65.
Задача 461 Какова была кислотность (величина рН) сточных вод комбината, если после разового сброса 45 тыс. м3 их в бессточное озеро, объемом 170 млн. м3 , рН воды в озере снизилась с 8, 54 до 6, 52?
Задача 462 Какова была кислотность (величина рН) сточных вод комбината, если после разового сброса 5 тыс. м3 их в бессточное озеро, объемом 320 млн. м3 , рН воды в озере снизилась с 7, 33 до 5, 95?
Задача 463 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 500 млн.куб.м, если после разового сброса в него 1 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 1, 55, рН воды в озере стала 6, 87?
Задача 464 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 90 млн.куб.м, если после разового сброса в него 1 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 1, 55, рН воды в озере стала 5, 87?
Задача 465 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 500 млн.куб.м, если после разового сброса в него 1, 7 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 1, 55, рН воды в озере стала 6, 87?
Варианты задачи 465. При тех же прочих условиях, изменяется лишь объём сточных вод.
Задача 474 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 525 млн.куб.м (V), если после разового сброса в него 2, 39 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 1, 55, рН воды в озере стала 6, 87?
Задача 475 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 525 млн.куб.м, если после разового сброса в него 55 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 3, 55, рН воды в озере стала 6, 87?
Задача 476 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 525 млн.куб.м, если после разового сброса в него 250 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 3, 55 (b), рН воды в озере стала 6, 87?
Задача 477 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 525 млн.куб.м, если после разового сброса в него 250 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 3, 55, рН воды в озере стала 5, 12?
Задача 478 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 525 млн.куб.м, если после разового сброса в него 5, 5 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 1, 15, рН воды в озере стала 5, 84?
Задача 479 Какова была кислотность (величина рН) вод бессточного озера объемом 125 млн.куб.м, если после разового сброса в него 1, 5 тыс. м3 сточных вод с величиной рН = 1, 05, рН воды в озере стала 5, 73?
Задача 480 Какова была кислотность (величина рH) воды бессточного озера объёмом 550 млн. м3, если после разового сброса в него (и дальнейшего полного перемешивания) 1 тыс. м3 сточных вод химического предприятия с величиной рН = 1, 51, рН воды в озере стала 6, 37? Решение. 1). Найдём массу ионов Н+, которая стала в озере после сброса в него сточных вод. рН воды в озере после сброса 1 тыс. м3 сточных вод стала 6, 37. т.е. концентрация [H+] стала равна 10-6, 37 моль/л или 4, 265795 · 10-7 моль/л. Переведём молярную концентрацию ионов Н+ в г/м3. Напомним, что 1 моль/л Н+ равен 1000 мг/л Н+. 4, 265795 · 10-7 моль/л · 103 мг/моль = 4, 265795 · 10-4 мг/л или г/м3. Если в 1 м3 озёрной воды содержится 4, 265795 · 10-4 г Н+, то в 550 млн. м3 (4, 265795 · 10-4 г · 5, 5 · 108) 234618, 73 г. Столько всего граммов ионов Н+ стало находится во всём озере. Прибавкой объёма в 1 тыс. м3 за счёт сточных вод можно легко пренебречь. 2). Найдём массу ионов Н+, которая попала в озеро со сточными водами. рН сточных вод 1, 51. Следовательно, концентрация Н+ здесь равна 10-1, 51 = 3, 0902955 · 10-2 моль/л или равна 3, 0902955 · 101 г/м3. Во всём объёме сточных вод содержалось 1000 · 3, 0902955 · 101 = 3, 0902955 · 104 или 30902, 955 г. 3). Таким образом, к той массе ионов Н+, которая изначально была в озере, со стоками добавили 30902, 955 г ионов Н+, после чего в озере стало 234618, 73 г ионов Н+. Легко видно, что 234618, 73 г – 30902, 955 г = 203715, 78 г, т е. именно столько граммов ионов Н+ было в озере до сброса в него сточных вод. 4). Масса 203715, 78 г ионов Н+ содержалась в 550 млн. м3 озёрной воды, следовательно, в 1 м3 содержалось (203715, 78: 5, 5 · 108) 3, 7039232 · 10-4 г. 5). 3, 7039232 · 10-4 г/м3 = 3, 7039232 · 10-4 мг/л = 3, 7039232 · 10-7 моль/л. 6). Прологарифмируем эту величину и поменяем знак на обратный. - lg 3, 7039232 · 10-7 = 6, 43. Это и есть искомая кислотность или рН воды озера до того, как в него слили кислые сточные воды. Ответ: рН = 6, 43.
Задача 481 Какова была кислотность (величина рH) воды бессточного озера объёмом 500 млн. м3, если после разового сброса в него (и дальнейшего полного перемешивания) 2, 39 тыс. м3 сточных вод химического предприятия с величиной рН = 1, 55, рН воды в озере стала 6, 87? Решение: 1). Найдём массу ионов Н+, которая стала в озере после сброса в него сточных вод. рН воды в озере после сброса 2, 39 тыс. м3 сточных вод стала 6, 87. т.е. концентрация [H+] стала равна 10-6, 87 моль/л или 1, 3489629 · 10-7 моль/л. Переведём молярную концентрацию ионов Н+ в г/м3. Напомним, что 1 моль/л Н+ равен 1000 мг/л Н+. 1, 3489629 · 10-7 моль/л · 103 мг/моль = 1, 3489629 · 10-4 мг/л или г/м3. Если в 1 м3 озёрной воды содержится 1, 3489629 · 10-4 г Н+, то в 500 млн. м3 (1, 3489629 · 10-4 г · 5 · 108) 67448, 145 г. Столько всего граммов ионов Н+ стало находится во всём озере. Прибавкой объёма в 2, 39 тыс. м3 за счёт сточных вод можно легко пренебречь. 2). Найдём массу ионов Н+, которая попала в озеро со сточными водами. рН сточных вод 1, 55. Следовательно, концентрация Н+ здесь равна 10-1, 55 = 2, 8183831 · 10-2 моль/л или равна 2, 8183831 · 101 г/м3. Во всём объёме сточных вод содержалось 2390 · 2, 8183831 · 101 = 6, 7359356 · 104 или 67359, 356 г. 3). Таким образом, к той массе ионов Н+, которая изначально была в озере, со стоками добавили 67359, 356 г ионов Н+, после чего в озере стало 67448, 145 г ионов Н+. Легко видно, что 67448, 145 г – 67359, 356 г = 88, 789 г, т е. именно столько граммов ионов Н+ было в озере до сброса в него сточных вод. 4). Масса 88, 789 г ионов Н+ содержалась в 500 млн. м3 озёрной воды, следовательно, в 1 м3 содержалось (88, 789: 5 · 108) 1, 77578 · 10-7 г. 5). 1, 77578 · 10-7 г/м3 = 1, 77578 · 10-7 мг/л = 1, 77578 · 10-10 моль/л. 6). Прологарифмируем эту величину и поменяем знак на обратный. - lg 1, 77578 · 10-10 = 9, 75. Это и есть искомая кислотность или рН воды озера до того, как в него слили кислые сточные воды. Ответ: рН = 9, 75
Задача 482 На какое время может быть включён насос, производительностью 100 м3/мин, перекачивающий сточные воды комбината с величиной рН = 3, 0 в бессточный водоём объёмом 100 млн.м3, содержащий воду с величиной рН = 6, 0, с тем, чтобы величина рН воды в водоёме не стала ниже 5, 0? Допускается, что объём стоков практически не увеличивает объём воды в водоёме. Решение: (очень подробно) 1. Определим массу ионов Н+ в водоёме при рН = 6, 0. а). Если рН 6, 0, то по определению рН, концентрация ионов Н+ составляет 10-6, 0 М (моль/л, моль/дм3). б). Переведём найденную концентрацию из моль/л сначала в мг/л, а затем удобно и в г/м3. Имеем ввиду, что 1 моль ионов водорода (см. таблицу Д.И. Менделеева) имеет массу 1 г или 1000 мг. Следовательно, 10-6, 0 моль/л = 10-3, 0 мг/л. Учитывая, что в 1 г – 1000 мг, а в 1 м3 – 1000 л, 10-3, 0 мг/л = 10-3, 0 г/м3. в). Если в каждом 1 м3 воды водоёма до сброса в него сточных вод содержалось 10-3, 0 г ионов Н+, то во всём водоёме, объёмом 100 млн. (100 · 106 или 108 м3): 10-3 · 108= 105 г ионов водорода. 2. Определим массу ионов Н+ в водоёме после того, как туда произведён сброс кислых вод и рН понизилась до 5, 0. Аналогично: а). Если рН 5, 0, то по определению рН, концентрация ионов Н+ составляет 10-5, 0 М (моль/л, моль/дм3). б). Переведём найденную концентрацию из моль/л сначала в мг/л, а затем в г/м3. 10-5, 0 моль/л = 10-2, 0 мг/л = 10-2, 0 г/м3. в). Если в каждом 1 м3 воды водоёма после сброса в него сточных вод будет содержатся 10-2, 0 г ионов Н+, то во всём водоёме, объёмом 108 м3 их будет 10-2 · 108 = 106 г. 3. Найдём разницу в массах ионов водорода в воде всего водоёма до сброса в него стоков и после: 106 г – 105 г = 9 · 105 г или 900 000 г. (Действительно, если от 1 миллиона отнять сто тысяч, то получится девятьсот тысяч). Это и есть та масса ионов Н+, которая может быть сброшена в данный водоём. 4. Определим концентрацию ионов Н+ в г/м3 в сточной воде комбината. По условию, рН стоков 3, 0, следовательно, концентрация равна 10-3, 0 моль/л или 1 мг/л или 1 г/м3. 5. Если в каждом кубическом метре сточной воды комбината содержится 1 г ионов Н+, то с 900 000 м3 стоков в водоём поступят 900 000 г ионов Н+. Это должно быть понятно, хотя это действие, в общем-то лишнее. 6. По условию задачи, производительность насоса 100 м3/мин., т.е. за 1 минуту насос перекачивает в водоём 100 м3. Возможно же перекачать 900 000 м3. Именно в этом объёме стоков будет содержаться 900 000 г ионов Н+, которые и понизят рН воды во всём водоёме с 6, 0 до 5, 0. Простая пропорция: 100 м3 стоков насос перекачивает за 1 мин. А 900 000 м3 может перекачать за Х мин., Тогда Х = 900 000 м3 · 1 мин.: 100 м3/мин. = 9 000 мин. 7. Это, собственно говоря, и есть ответ данной задачи. Однако, для удобства восприятия минуты следует перевести хотя бы в часы (в 1 ч – 60 мин.), а может быть и в сутки (в 1 сутках 24 часа). 8. 9 000 мин. = 150 ч = 6, 25 сут. = 6 суток и ещё 6 часов. Ответ: данный насос может быть включён не более, чем на 6 суток и 6 часов.
Задача 483. (В общем виде) На какое время может быть включён насос, производительностью А (м3/с), перекачивающий кислые сточные воды комбината с величиной рН (В) в бессточный водоём объёмом (С м3), содержащий воду с величиной рН (D), с тем, чтобы величина рН воды в водоёме после её полного перемешивания с водой стоков не стала ниже (Е)?
Варианты задач 482 - 483
Задача 496 Объём бессточного водоёма 100 млн. м3, рН воды 7, 50. Какой объём сточных вод (м3) с величиной рН 3, 20 был сброшен в этот водоём, если после их полного перемешивания с водой водоёма, рН воды в водоёме стала 6, 60? Решение: 1). Сколько г Н+ было во всём водоёме первоначально, т.е. до сброса сточных вод? 10-7, 50 · 1000 · 100 · 106 = 3 162, 2778 г. 2). Сколько г Н+ стало во всём водоёме после сброса в него сточных вод? 10-6, 6 · 1000 · 100 · 106 = 25 118, 865 г. 3). Сколько г Н+ поступило в водоём со стоками? 25 118, 865 – 3 162, 2778 = 21 956, 587 г. 4). Сколько г Н+ содержится в каждом м3 сточной воды, т.е. какова концентрация Н+ в стоках в г/м3? 10-3, 20 · 1000 · 1 = 0, 631 мг/л = г/м3, т.е. в каждом кубометре сточной воды содержится примерно 0, 631 г ионов водорода. 5). В каком объёме сточной воды содержится 21 956, 587 г Н+, если в 1 м3 содержится 0, 631 г Н+ ? 21 956, 587 г: 0, 631г/м3 = 34 798, 845 м3 ≈ 34 800 м3. Ответ: в водоём было сброшено около 34 800 куб. м сточных вод.
Задача 497. (В общем виде) Объём бессточного водоёма V (м3), рН воды (a). Какой объём сточных вод W (м3) с величиной рН (b) был сброшен в этот водоём, если после их полного перемешивания с водой водоёма, рН воды в водоёме стала (с)?
Варианты задач 496 - 497
Задача 510. Данная задача от предыдущих задач на рН отличается тем, что здесь стоки не кислые, а щелочные, т.е. они не понижают рН воды водоёма, а повышают. Объём бессточного водоёма 100 млн. м3, рН воды 7, 50. В это озеро было сброшено 10 тыс м3 щелочных отходов с величиной рН 9, 20. Какова станет величина рН воды в озере после полного перемешивания сточных вод с водами водоёма? Решение: 1). Сколько молей Н+ было во всём водоёме первоначально, т.е. до сброса сточных вод? 10-7, 50 моль/л · 1011 л = 3 162, 2778 моль. 2). Сколько молей ОН- попало в водоём со стоками? рОН = 14 – рН; рОН = 14 – 9, 20 = 4, 8. 10-4, 8 моль/л · 107 л = 158, 49 моль. На это количество ионов ОН- уменьшится и количество ионов Н+. Ионов Н+ останется в озере: 3162, 28 моль – 158, 49 моль = 3003, 79 моль 3). Учитывая объём озера, концентрация ионов Н+ станет равна: 3003, 79 моль: 1011л = 3, 00379 · 10-8 моль/л 4). Рассчитаем величину рН, которая станет в озере: -lg 3, 00379 · 10-8 = 7, 52. Это и будет величина рН. Ответ: рН = 7, 52
Задача 511 Объём бессточного водоёма 100 млн. м3, рН воды 7, 50. В это озеро было сброшено 10 тыс м3 щелочных отходов с величиной рН 10, 20. Какова станет величина рН воды в озере после полного перемешивания сточных вод с водами водоёма? Варианты задач 510 – 511
Задача 528 Какой объём сточных вод с величиной рН = 10, 00 был сброшен в бессточный водоём, объёмом 100 млн. м3, если рН воды этого водоёма возросла с 7, 50 до 7, 90? Решение: 1). Сколько молей Н+ было во всём водоёме до сброса в него сточных вод? а). Здесь объём водоёма из м3 следует перевести в дм3 или л. 100 млн. м3 = 108 м3 = 1011 л б). 10-7, 50 моль/л · 1011 л = 3162, 2778 моль. 2). Сколько молей Н+ стало во всём водоёме после сброса в него сточных вод? (предполагаем, что после сброса сточных вод объём воды в водоёме практически не увеличился). 10-7, 90моль/л · 1011 л = 1258, 9254 моль 3). Сколько молей Н+ «исчезло» из водоёма после сброса в него щелочных сточных вод, т.е. связалось с ионами ОН-, образуя воду? 3162, 2778 моль – 1258, 9254 моль = 1903, 3524 моль На такое количество молей ионов Н+ необходимо такое же количество молей ионов ОН-, которые, естественно, попали в водоём со сточными водами. 4). Напоминаем, что рОН = 14 – рН, вместе с тем обозначим объём стоков V (л), тогда: а). рОН = 14 – 10, 0 = 4, 0. Это величина рОН сточных вод. б). 10-4, 0 моль/л – это концентрация ионов [ОH-] в сточных водах. в). 10-4, 0 моль/л · Х л (объём сточных вод) = 1903, 3524 моль, отсюда Х = 1903, 3524: 10-4, 0 = 1, 9033524 · 10-7 л = 19033, 524 м3. Ответ: в водоём было сброшено примерно 19033, 5 м3 сточных вод с величиной рН = 10, 0.
Варианты задачи 528
Задача 550 Какова изначально была величина рН воды бессточного озера объёмом 90 млн. м3, если после сброса в него 14, 5 тыс. м3 сточных вод с величиной рН 11, 32, рН воды в озере стала 8, 05? Решение: 1). Найдём количество ионов Н+, которое стало во всём озере после сброса в него щелочных стоков. Не забудем при этом объём озера перевести из м3 в литры. 10-8, 05 моль/л · 90 · 106 · 103 л = 802, 12581 моль 2). Найдём количество ионов ОН-, которое попало в водоём со стоками и связало в воду такое же количество ионов Н+, которые первоначально были в воде озера. рОН = 14 – рН = 14 – 11, 32 = 2, 68, следовательно, [OH-] = 10-2, 68 = 2, 089296 моль/л Учитывая известный объём стоков, найдём количество молей ОН- во всех стоках. Не забудем объём перевести из м3 в л. 2, 089296 моль/л · 14, 5 · 103 · 103 л = 30294, 792 моль. 3). Таким образом, 30294, 792 молей Н+ «исчезло» из всего озера после сброса в него стоков, а осталось в озере после сброса стоков 802, 12581 молей Н+. Следовательно, до сброса в озере находилось: 802, 12581 моль + 30294, 792 моль = 31096, 918 моль 4). Учитывая объём озера, рассчитаем молярную концентрацию ионов [H+], не забыв при этом перевести объём озера в л. 31096, 918 моль: 9 · 1010л = 3, 1096918 · 10-6 моль/л. 5). Прологарифмировав эту величину и умножив результат на -1, получаем искомую величину рН. lg 3, 1096918 · (-1) = 5, 5072826 Ответ: до сброса щелочных сточных вод, рН воды в озере составляла примерно 5, 5
|
