Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

введение_в_специальность_Белонович_ПОСОБИЕ.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

1.23 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 44

Нормальные окислительные потенциалы (е0) по отношению

к потенциалу нормального водородного электрода при 25⁰С

№

Высшая степень окисления

+ne

Низшая степень окисления

E⁰, v

HCOO^- + 2H₂O

2CO₂ + 2H⁺

2H₂CO₃ + 2H⁺

CO₂ + 2H⁺

H₂CO₃ + 2H⁺

C + 4H⁺

CH₃COOH + 2H⁺

H₂CO₃ + 4H⁺

HCOOH + 2H⁺

C₂O₄^2- + 2H⁺

H₂CO₃ + 6H⁺

CO₂ + N₂ + 6H⁺

HCOOH + 4H⁺

HCO₂^- + 3H⁺

HCHO + 2H⁺

CH₃CHO + 2H⁺

CO₃^2- + 6H⁺

HCO₂^- + 5H⁺

CO₂ + 4H⁺

CO₃^2- + 8H⁺

CO₃^2- + 3H⁺

H₂CO₃ + 4H⁺

HCOH + 2H⁺

2CO₃^2- + 4H⁺

CO₃^2- + 6H⁺

CO + 6H⁺

CO + 2H⁺

CH₃OH + 2H⁺

Fe³⁺

Fe(OH)₃

2H⁺

2H₂O

Mn³⁺

Mn(OH)₃

MnO₂ + 4H⁺

N₂ + 2H₂O + 4H⁺

N₂ + 4H₂O

N₂ + 5H⁺

N₂ + 4H₂O

N₂ + 8H⁺

N₂ + 8H₂O

(N₂H₄)H⁺ + 3H⁺

(NH₂OH)H⁺ + 2H⁺

NH₂OH + 2H₂O

HNO₂ + H⁺

2HNO₂ + 4H⁺

+2e

+4e

+2e

+4e

+2e

+6e

+4e

+2e

+4e

+6e

+2e

+4e

+2e

+4e

+6e

+2e

+4e

+2e

+4e

+6e

+2e

+4e

HCHO + 3OH^-

H₂C₂O₄

H₂C₂O₄ + 2H₂O

HCOOH

HCOOH + H₂O

CH₄

CH₃COH

HCOH + 2H₂O

HCHO

2HCO₂^-

CH₃OH + 2H₂O

CO(NH₂)₂ + H₂O

CH₃OH + H₂O

HCOH + H₂O

CH₃OH

C₂H₅OH

HCOH + 2H₂O

CH₃OH + H₂O

C + 2H₂O

CH₃OH + 2H₂O

HCO₂^- + H₂O

C + 3H₂O

CH₃OH

C₂O₄^2- + 2H₂O

C + 3H₂O

CH₄ + H₂O

C + H₂O

CH₄ + H₂O

Fe²⁺

Fe(OH)₂ + OH^-

H₂

H₂ + 2OH^-

Mn²⁺

Mn(OH)₂ + OH^-

Mn²⁺ +2H₂O

(2NH₂OH)H⁺

2NH₂OH + 2OH^-

(N₂H₄)H⁺

N₂H₄ + 4OH^-

2NH₄⁺

2NH₄OH + 6OH^-

2NH₄⁺

NH₄⁺ + H₂O

NH₄OH + 2OH^-

NO + H₂O

N₂O + 3H₂O

-1,07

-0,49

-0,39

-0,20

-0,16

-0,13

-0,12

-0,05

-0,01

+0,013

+0,044

+0,1

+0,145

+0,167

+0,19

+0,197

+0,199

+0,207

+0,209

+0,227

+0,228

+0,232

+0,441

+0,475

+0,497

+0,518

+0,59

+0,771

-0,56

0,000

-0,828

+1,51

+0,1

+1,23

-1,87

-3,04

-0,23

-1,16

+0,26

-0,74

+1,27

+1,35

+0,42

+0,99

+1,29

Задачи по гидрологии.

Смешивание речных вод разного химического состава.

Задача 551

В речку с расходом 105 л/с и минерализацией 340 мг/л впадает соленый ручей с расходом 10,3 л/мин и минерализацией 355 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в реке после полного смешивания её вод с водами ручья?

Задача 552

Река Енисей берет начало слиянием рек Большой Енисей и Малый Енисей. Пусть расход р. Большой Енисей 3100 м³/с, а минерализация воды 0,105 г/л. Пусть расход р. Малый Енисей 1550 м³/с, а минерализация воды 95 мг/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке р. Енисей?

Задача 553

Река Обь берет начало слиянием рек Катуни и Бии. Пусть расход р. Катунь 1950 м³/с, а минерализация воды 0,075 г/л. Пусть расход р. Бии 1280 м³/с, а минерализация воды 0,094 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке р. Обь?

Задача 554

Река Шилка берет начало слиянием рек Онон (правая составляющая Шилки) и Ингода (левая составляющая Шилки). Пусть объём стока р. Онон 4,05 км³ в год, а среднегодовая минерализация воды - 220 мг/л. Пусть объём стока р. Ингода 2,15 км³ в год. Среднегодовая минерализация воды в Ингоде 290 мг/л. Какова среднегодовая минерализация воды в истоке р. Шилка?

Задача 555

В речку с расходом 150 л/с и минерализацией 0,5 г/л впадает соленый ручей с расходом 15 л/мин и минерализацией 350 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в речке после смешивания ее вод с водами ручья?

Задача 556

Определить средний расход реки Холодной (м³/мин) если объем стока в среднем составляет 184, 086 млн. м³ в месяц.

Решение: 1). В 1 году 365,25 суток. В 1 году 12 мес., следовательно, в 1 среднем мес. 365,25 : 12 = 30,4375 сут.

2). В 1 сут. 24 ч. или 1440 мин., следовательно, в 1 среднем месяце 1440 · 30,4375 = 43830 мин.

3). Таким образом, за 43830 мин, т.е. за 1 средний месяц через выбранный створ протекает 184,086 · 10⁶ м³ воды. Сколько это будет за 1 мин?

4). 184,086 · 10⁶ : 43830 = 4200 м³/мин.

Ответ: средний расход составляет 4200 м³/мин.

Задача 557

Определить модуль стока в л/сут. с 1 ар с площади бассейна реки Белая. Площадь бассейна 44,5 тыс. км². Расход реки 17 м³/с.

Решение: 1). Переведём расход из м³/с в л/сут. Вспомним, что в 1 м³ – 1000 л., следовательно, расход составляет 17000 л/с. В 1 сут. 24 ч. В 1 ч. 3600 с, следовательно, в 1 сут. 86400 с.

2). Таким образом, если за 1 с через створ протекает 17000 л воды, то за 1 сут., т.е. за 86400 с – 1,4688 · 10⁹ л (17000 · 86400 = 1,4688 · 10⁹). Столько воды в литрах за 1 сутки стекает в реку с площади бассейна 44,5 · 10³ км².

2). Переведём км² в ар. В 1 км² – 10⁶ м², а в 1 ар – 10² м², следовательно, в 1 км² – 10⁴ ар. Вспомним, что 1 ар есть 1 сотка или 100 м². Если 1 км² = 10⁴ ар, то 44,5 · 10³ км² = 44,5 · 10³ · 10⁴ ар = 44,5 · 10⁷ ар. Таким образом, площадь бассейна реки Белая составляет 44,5 · 10⁷ ар, с которой в сутки стекает 1,4688 · 10⁹ л воды.

3). Таким образом, с 1 ар стекает: 1,4688 · 10⁹ л : 44,5 · 10⁷ сут. = 3,30 л/сут с 1 ар. (проверено)

Ответ: 3,30 л/сут ∙ ар.

Задача 558

Модуль стока бассейна р. Красной равен 22,5 л/мин с 1 га. Определить расход этой реки (м³/с), если площадь бассейна равна 48 тыс. км².

Решение: 1). В 1 км² – 100 га. Следовательно, если с 1 га в мин. стекает 22,5 л, то со 100 га (т.е. с 1 км²) в мин. стекает 22,5 · 10² л или 2,25 м³/мин, т.е. модуль стока равен 2,25 м³/мин. · 1 км².

2). 2,25 м³/мин. = 3,75 · 10^-2 м³/с. (поскольку в 1 мин. 60 с). Т.е. иначе, модуль стока равен 3,75 · 10^-2 м³/с · 1 км².

3). Если с 1 км² в секунду стекает 3,75 · 10^-2 м³ воды, то с 48 тыс. км² стекает (3,75 · 10^-2· 48 · 10³) = 18000 м³/с.

Ответ: расход реки Красной 18000 м³/с.

Задача 559

Определить высоту слоя стока (мм) в бассейне реки Чернавка, если объем стока составляет 3,16 км³ в год, а площадь бассейна составляет 49,8 млн. га.

Решение: 1). Переведём площадь бассейна из га в км². 1 км² = 100 га, следовательно, 49,8 · 10⁶ га = 49,8 · 10⁴ км².

2). Высота слоя стока есть не что иное, как высота цилиндра, объёмом 3,16 км³ и площадью 49,8 · 10⁴ км². h = 3,16 : 49,8 · 10⁴ = 6,345 · 10^-6 км.

3). Переведём высоту слоя стока из км в мм. 6,345 · 10^-6 км = 6,345 · 10^-3 м = 6,345 · 10^-1 см = 6,35 мм.

Ответ: высота слоя стока 6,35 мм.

Задача 560

Определить среднегодовой расход р. Рыбка (м³/с), если высота слоя стока равна 4 ½ вершкам, а площадь бассейна 3 млн. десятин. Напоминаем, что вершок – русская мера длины, а десятина – мера земной площади. 1 вершок = 4,450 см, а 1 десятина = 1,0925 га.

Решение: 1). Переведём высоту слоя стока из вершков в более удобные для нас мм, хотя можно и в см и затем сразу в м и км. Если 1 вершок = 4,45 см, то 4½ вершка = 20,025 см. или 0,20025 м.

2). Переведём площадь бассейне реки из десятин в м². Известно, что 1 десятина = 1,0925 га или (поскольку в 1 га 10⁴ м²) = 10925 м². Следовательно, площадь бассейна равна 3 · 10⁶ · 10925 = 3,2775 · 10¹⁰ м².

3) Найдём объём стока в м³. 3,2775 · 10¹⁰ м² · 0,20025 м = 6,5632 · 10⁹ м³. Таков годовой объём стока с площади бассейна р. Рыбка.

4). Вспомним, что в 1 году 31557600 с. (3600 · 24 · 365,25). Расход равен: 6,5632 · 10⁹ м³ : 31557600 с = 208 м³/с.

Ответ: среднегодовой расход реки Рыбка равен 208 м³/с.

Задача 561

Модуль стока р. Светлой равен 121 л/мин ∙ км². Определить высоту слоя стока (мм), если площадь бассейна реки равна 61,3 тыс. км².

Решение: 1). Сперва определим расход реки в м³/с. Переведём 121 л/мин. в л/с. 121 л/мин = 2,0167 л/с. Переведём далее в м³/с. 2,0167 л/с = 2,0167 · 10^-3 м³/с. Это столько стекает в 1 с. с 1 км². А со всей площади бассейна в 1 с стекает: 2,0167 · 10^-3 · 61,3 · 10³ = 123,62 м³/с. Это и есть расход реки Светлая.

2). Определим годовой объём стока. Вспомним, что в 1 среднем году 31557600 с. 123,62 · 31557600 = 3,90 · 10⁹ м³/год.

3). Определим высоту слоя стока, т.е. высоту цилиндра, объёмом 3,90 · 10⁹ м³ и площадью основания 61,3 · 10³ м². 3,90 · 10⁹ м³: 61,3 · 10⁹ м²= 0,0636 м = 63,6 мм.

Ответ: высота слоя стока равна 63,6 мм.

Задача 562

Расход воды в реке 5700 м³/мин. Определить модуль стока (л) за 1 с с 1 км² речного бассейна площадью 12,5 тыс. км².

Решение: 1). С площади 12,5 тыс. км² стекает 5700 м³ в минуту, следовательно, с 1 км² в минуту стекает (5700 : 12500) 0,456 м³ или 456 л.

2). Если в 1 мин. с 1 км² стекает 456 л, то за 1 с стекает (456 : 60) 7,6 л.

Ответ: модуль стока равен 7,6 л/с с 1 км²

Задача 563

Река Обь берет начало слиянием рек Катуни и Бии. Пусть расход р. Катунь 1950 м³/с. Минерализация воды 0,075 г/л. Пусть расход р. Бии 1280 м³/с. Минерализация воды 0,094 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке р. Обь?

Решение: 1). Минерализацию в 0,075 г/л переводим в г/м³. 0,075 г/л = 75 г/м³.

2). 0,094 г/л = 94 г/м³.

3). Каждую секунду Катунь выносит (75 · 1950) 146250 г.

4). Каждую секунду Бия выносит (94 · 1280) 120320 г.

5). Общий расход рек 1950 + 1280 = 3230 м³/с.

6). Общая масса выносимых солей в секунду равна 146250 + 120320 = 266570 г.

7). Перейдём к концентрации. 266570 : 3230 = 82,53 г/м³ = 0,0825 г/л.

Ответ: минерализация воды в истоке р. Обь равна 0,083 г/л.

Задача 564

Река Большая Сибирка берет начало слиянием рек Светлая и Малый Остров. Расход р. Светлая 3100 м³/с. Минерализация воды 0,105 г/л. Расход р. Малый Остров 1550 м³/с. Минерализация воды 0, 095 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке р. Большая Сибирка?

Решение: 1). Минерализацию в 0,105 г/л переводим в г/м³. 0,105 г/л = 105 г/м³.

2). 0,095 г/л = 95 г/м³.

3). Каждую секунду Светлая выносит (105 · 3100) 325500 г.

4). Каждую секунду Малый Остров выносит (95 · 1550) 147250 г.

5). Общий расход рек 3100 + 1550 = 4650 м³/с.

6). Общая масса выносимых солей в секунду равна 472750 г.

7). Перейдём к концентрации. 472750 : 4650 = 101,67 г/м³ = 0,10167 г/л.

Ответ: минерализация воды в истоке р. Большая Сибирка примерно равна 0,1 г/л

Задача 565

В речку с расходом 105 л/с и минерализацией 0,34 г/л впадает соленый ручей с расходом 10,3 л/мин и минерализацией 355 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в реке после полного смешивания её вод с водами ручья?

Задача 566

Определить средний расход реки Холодной (м³/мин) если объем стока в среднем составляет 184, 086 млн. м³ в месяц.

Задача 567

Задача 568

Задача 569

Задача 570

Задача 571

Расход воды в реке 5700 м³/мин. Определить модуль стока (л) за 1 с с 1 км² речного бассейна площадью 12,5 тыс. км².

Задача 572

Река Обь берет начало слиянием рек Катуни и Бии. Пусть расход р. Катунь 1900 м³/с. Минерализация воды 50 мг/л. Пусть расход р. Бии 1200 м³/с. Минерализация воды 0,097 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке р. Обь?

Задача 573

Река Енисей берет начало слиянием рек Большой Енисей и Малый Енисей. Пусть расход р. Большой Енисей 3000 м³/с. Минерализация воды 0,165 г/л. Пусть расход р. Малый Енисей 850 м³/с. Минерализация воды 100 мг/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке р. Енисей?

Задача 574

Задача 575

Задача 576

Определить объём стока реки Белой за год (км³), если средний расход составляет 70 м³/с.

Решение:

1). Переведём м³/с сначала в м³/ч. Внимательно следим за размерностью. Напоминаем,

что в 1 ч – 3600 с.

70 м³/с · 3600 с/ч = 252 000 м³/ч

2). Переведём м³/ч в м³/сут.

252 000 м³/ч · 24 ч/сут. =6 048 000 м³/сут.

3). Переведём м³/сут. в м³/год. Напоминаем, что в среднем году не 365 суток, а 365,25 суток (каждый четвёртый год – 366 суток, т.е. високосный)

6 048 000 м³/сут. · 365,25 сут./год = 2 209 032 000 м³/год или примерно 2,21 · 10⁹ м³/год.

Это и есть ответ.

Можно данную задачу решить несколько иным путём:

1). В 1 ч – 3600 с.

2). 3600 с/ч · 24 ч/сут. = 86 400 с/сут.

3). 86 400 с/сут. · 365,25 сут./год = 31 557 600 с/год.

4). Объём стока составит:

31 557 600 с/год · 70 м³/с = 2 209 032 000 м³/год.

Результаты двух вариантов расчётов абсолютно одинаковы.

5). Переведём м³/год в км³/год.

В 1 км³ 1 000 000 000 м³

2 209 032 000 м³/год = 2,21 км³/год.

Ответ: 2,21 км³ за год

Задача 577

Определить средний расход реки Сура (м³/с) если объём стока составляет 184,086 млн. м³ в месяц.

Решение:

1). В 1 ч 3600 с.

2). 3600 с/ч · 24 ч/сут. = 86 400 с/сут.

В 1 месяце примерно 30,44 сут. (365,25 сут./год : 12 мес./год = 30,44 сут./мес.)

3). 86 400 с/сут. · 30,44 сут./мес. = 2 630 016 с/мес.

4). 184,086 · 10⁶ м³/мес. : 2 630 016 с/мес. = 70 м³/с.

Ответ: средний расход р. Суры составляет 70 м³/с.

Задача 578

Определить модуль стока в л/с с 1 км² (л/с · км²) с площади бассейна реки Медведицы. Площадь бассейна 34,7 тыс. км², а расход составляет 70 м³/с.

Решение: 1). 70 м³/с : 34,7 · 10³ км² = 2,01729 · 10^-3 м³/с · км².

2). Переведём полученную величину в л/с · км², учитывая, что в 1 м³ 1000 л.

2,01729 · 10^-3 м³/с · км² = 2,017 л/с · км².

Ответ: модуль стока бассейна р. Медведицы составляет 2,017 л/с с 1 км² площади бассейна.

Задача 579

Модуль стока бассейна р. Медведица равен 1,21 л/мин с 1 га. Определить расход реки Медведица (м³/с), если площадь бассейна равна 34,7 тыс. кв. км.

Решение:

1). Переведём величину модуля стока из л/мин. · га в л/с · км².

а). 1,21 л/мин. · га = 121 л/мин. · км², т.к. в 1 км² 100 га.

б). 121 л/мин. · км² = 2,017 л/с · км² (поскольку в 1 мин. 60 с).

2). Определим величину стока со всей площади бассейна.

2,017 л/с · км² · 34,7 · 10³ км² = 70 000 л/с.

3). Переведём полученную величину из л/с в м³/с, учитывая, что в 1 м³ 1000 л.

70 000 л/с = 70 м³/с.

Ответ: расход составляет 70 м³/с.

Задача 580

Река Шилка берёт начало слиянием рек Онон (правая составляющая Шилки) и Ингода (левая составляющая Шилки). Пусть расход р. Онон составляет 191 м³/с, а минерализация (суммарная масса растворённых в воде, преимущественно, солей) воды 0,125 г/л. Пусть расход р. Ингода 123 м³/с, а минерализация 0,190 г/л.

Какова ожидаемая величина минерализации воды в истоке р. Шилка?

Решение:

1). Найдём массу солей, приносимых р. Онон в устье в 1 с.

а). 0,125 г/л = 125 г/м³

б). 191 м³/с · 125 г/м³ = 23 875 г/с.

2). Аналогично с р. Ингода.

а). 0,190 г/л = 190 г/м³

б). 123 м³/с · 190 г/м³ = 23 370 г/с

3). Сколько всего солей за 1 секунду приносится водами обеих рек в исток Шилки?

23 875 г/с + 23 370 г/с = 47 245 г/с.

4). Каков расход (м³/с) в истоке р. Шилка?

191 м³/с + 123 м³/с = 314 м³/с.

5). Теперь возможно определить искомую минерализацию воды в истоке р. Шилка. Составим пропорцию.

В 341 м³воды содержится 47 245 г солей.

В 1 м³ воды истока Шилки Х г солей.

Х = 47 245 г · 1 м³ : 341 м³ = 150 г. Именно столько граммов солей содержится в каждом куб. м воды р. Шилка. Следовательно, минерализация составляет 150 г/м³ или 150 мг/л или 0,15 г/л.

Ответ: в истоке р. Шилка минерализация воды будет составлять 0,15 г/л.

Задача 581

Река Амур берёт начало слиянием рек Аргунь (правая составляющая Амура) и Шилки (левая составляющая Амура). Пусть расход р. Аргунь 340 куб. м/с, а минерализация воды 0,180 г/л. Пусть расход р. Шилка 550 куб. м/с, а минерализация воды 0,195 г/л. Какова ожидаемая минерализация воды в истоке Амура?

Решение:

1). Какова масса солей, приносимых р. Аргунь в устье Амура за 1 с?

а). 0,180 г/л = 180 г/м³

б). 340 м³/с · 180 г/м³ = 61 200 г/с.

2). Какова масса солей, приносимых Шилкой в устье Амура также за 1 с?

а). 0,195 г/л = 195 г/м³

б). 550 м³/с · 195 г/м³ = 107 250 г/с.

3). Сколько всего солей приносится в исток р. Амур за 1 с?

61 200 г/с + 107 250 г/с = 168 450 г/с.

4). Каков расход (м³/с) в истоке р. Амур?

340 м³/с + 550 м³/с = 890 м³/с.

5). Определим минерализацию воды в истоке Амура. Удобно составить пропорцию:

В 890 м³ содержится 168 450 г солей.

В 1 м³ воды содержится Х г солей.

Х = 1 м³ · 168 450 г : 890 м³ = 189 г. Это в 1 куб. м, т.е. 189 г/м³ или 0,189 г/л.

Ответ: ожидаемая минерализация воды в истоке Амура 0,189 г/л или 189 мг/л.

Задача 582

В речку с расходом 120 м³/с, минерализацией воды 200 мг/л и величиной рН 6,61 впадает ручей с расходом 13 л/мин, минерализацией воды 350 г/л и величиной рН 2,43. Каковы будут величины минерализации (мг/л) и рН после полного перемешивания воды ручья с речной водой?

Решение

1). Сначала рассчитаем минерализацию воды в речке после смешивания её с водой ручья.

а). Переведём минерализацию воды ручья из г/л в мг/л и далее в мг/м³.

350 г/л = 3,5 ∙ 10⁵мг/л = 3,5 ∙ 10⁸мг/м³

б). Переведём расход ручья из л/мин в м³/с

13 л/мин = 13 ∙ 10^-3 м³/мин = 0,217 ∙ 10^-3 = 2,17 ∙ 10^-4 м³/с

в). Найдём, сколько мг солей за 1 с выносит ручей

3,5 ∙ 10⁸ мг/м³ ∙ 2,17 ∙ 10^-4 м³/с = 75833,33 мг/с.

г). Переведём расход реки из м³/с в л/с

120 м³/с ∙ 1000 = 1,2 ∙ 10⁵ л/с

д). Найдём, сколько мг солей за с выносит река

1,2 ∙ 10⁵ л/с ∙ 200 мг/л = 2,4 ∙ 10⁷ мг/с

е). Сколько мг/с выносят речка и ручей совместно?

2,4 ∙ 10⁷ мг/с + 75833,33 мг/с = 2,4075833 ∙ 10⁷ мг/с

ж). Пренебрегаем расходом ручья и считаем, что совместный расход речки и ручья равен расходу речки. Тогда находим концентрацию солей, которая станет в речной воде после впадения в речку ручья.

2,4075833 ∙ 10⁷ мг/с : 1,2 ∙ 10⁵ л/с = 200,64 мг/л. Это первый ответ.

Продолжение задачи 582

Решение

1). Сколько г. ионов водорода в 1 секунду выносит речка?

а). Переведём 10^-6,61моль/л в стандартный вид (при помощи калькулятора). 10^-6,61моль/л = 2,4547 ∙ 10^-7 моль/л.

б). Переведём 2,4547 ∙ 10^-7моль/л в мг/л. 2,4547 ∙ 10^-7моль/л ∙ 1000 = 2,4547 ∙ 10^-4 мг/л или 2,454709 ∙ 10^-4 г/м³. Поскольку 1 моль ионов водорода имеют массу 1000 мг или 1 г.

в). Поскольку расход речки 120 м³/с, то:

2,4547 ∙ 10^-4 г/м³ ∙ 120 м³/с = 2,9457 ∙ 10^-2 г/с.

2). Сколько г. ионов водорода в 1 секунду выносит ручей?

а). Переведём 10^-2,43моль/л в стандартный вид (при помощи калькулятора). 10^-2,43моль/л = 3,7154 ∙ 10^-3 моль/л.

б). Переведём 3,7153 ∙ 10^-3 моль/л в мг/л. 3,7154 ∙ 10^-3∙ 1000 = 3,7153 мг/л или 3,7154 г/м³. Поскольку 1 моль ионов водорода имеют массу 1000 мг или 1 г.

в). Поскольку расход ручья, как установлено из первой части задачи, составляет 2,17 ∙ 10^-4 м³/с, то:

2,17 ∙ 10^-4 м³/с ∙ 3,7153 г/м³ = 0,8062 г/с.

3). Найдём сумму

а). 2,9457 ∙ 10^-2 г/с + 0,8062 г/с = 0,8357 г/с

б). Пренебрегаем расходом ручья и считаем, что совместный расход речки и ручья равен расходу речки. Тогда находим концентрацию ионов водорода, которая станет в речной воде после впадения в речку ручья.

0,8357 г/с : 120 м³/с = 6,9638 ∙ 10^-3 г/м³ или мг/л.

в). Переведём мг/л в моль/л

6,9638 ∙ 10^-3 мг/л : 1000 = 6,9638 ∙ 10^-6 моль/л

г). –lq 6,9640659 ∙ 10^-6 = 5,16

Это и есть искомое значение рН.

Задача 583

Модуль стока реки Безымянной равен а, ( л/мин ∙ км²). Определить высоту слоя стока (мм), если площадь бассейна реки равна б, (тыс.км²).

Варианты задачи 583

№

задачи

Модуль

стока,

л/мин.

с 1 км²

Площадь

бассейна

реки,

тыс.км²

583

584

585

586

587

588

589

590

591

592

593

594

595

596

597

141

152

163

174

185

189

132

138

129

182

193

199

201

204

208

60,7

60,1

59,8

56,2

52,3

50,4

47,8

46,4

45,7

43,2

43,0

41,6

40,1

39,3

38,4

Растворимость труднорастворимых веществ

Произведение растворимости

Известно, что при растворении твёрдого вещества (минерала) в воде растворение прекращается, когда получается насыщенный раствор, то есть когда между растворяемым веществом и находящимися в растворе молекулами того же вещества установится равновесие. При растворении какого либо минерала (кальцит, барит, стронцианит, киноварь, аурипигмент и мн. др.) в раствор переходят не молекулы, а ионы; следовательно, и равновесие в насыщенном растворе устанавливается между твёрдой фазой и перешедшими в раствор ионами. Например, в насыщенном растворе киновари устанавливается равновесие

HgS ↔ Hg²⁺+ S^2-

ПР(HgS) = [Hg²⁺] [S^2-]

В насыщенном растворе труднорастворимого вещества произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре.

Эта величина количественно характеризует способность труднорастворимого вещества растворяться; её называют произведением растворимости и обозначают ПР.

Зная растворимость труднорастворимого электролита, можно найти его ПР. Например растворимость ангидрита (сульфата кальция) при температуре 20⁰С равна 1,5 ∙ 10^-2 моль/л, следовательно, ПР этой соли равно

ПР(СаSО₄) = [Ca²⁺] [SO₄^2-] = (1,5 ∙ 10^-2)² = 2,25 ∙ 10^-4 (величина безразмерная)

В тех случаях, когда труднорастворимая соль содержит два или несколько одинаковых ионов, при вычислении ПР величины их концентраций должны быть возведены в соответствующие степени. Например, аурипигмент:

As₂S₃↔ 2As³⁺ + 3S^2-

ПР(As₂S₃) = [As³⁺]² [S^2-]³

Величины ПР для разных минералов (труднорастворимых электролитов), как правило, есть в соответствующих справочниках. См. таблицу ниже.

Растворимость (S) есть концентрация вещества в его насыщенном растворе. S имеет размерность моль/л. Для бинарного электролита растворимость труднорастворимого вещества вычисляется по формуле:

S = ;

Задача 598

Рассчитать растворимость кальцита. ПР CaCO₃ = 2,8 ∙ 10^-9.

Решение.

Обозначим растворимость СаСО₃ через Х моль/л. Перейдя в раствор, Х молей СаСО₃ дадут Х молей ионов Са²⁺ и Х молей ионов СО₃^2-, т.е. [Ca²⁺] = [CO₃^2-] = Х.

ПР СаСО₃ = [Ca²⁺] [CO₃^2-] = Х ∙ Х = Х².

Отсюда Х = = = 5,29 ∙ 10^-5 моль/л.

Чтобы перейти к растворимости, выраженной в г/л, найденную величину умножим на молекулярную массу карбоната кальция, т.е. на 100 (40 + 12 + 3 ∙ 16) = 100г/моль.

5,29 ∙ 10^-5 ∙ 100 = 5,29 ∙ 10^-3 г/л или 5,29 мг/л. Это и есть ответ.

Если электролит не бинарный, то S вычисляется по общей формуле:

S m_mn_n = где m_mn_n – электролит или труднорастворимый минерал.

Задача 599

Рассчитать растворимость антимонита. ПР Sb₂S₃ = 1,6 ∙ 10^-93.

Воспользуемся вышеприведённой формулой.

S (Sb₂S₃) = = = 1,08 ∙ 10^-19 моль/л.

Учитывая, что молярная масса сульфида сурьмы равна 340 (2 ∙ 122 + 3 ∙ 32), можно перевести значение концентрации в г/л или мг/л.

1,08 ∙ 10^-19∙ 340 = 3,68 ∙ 10^-17 г/л или 3,68 ∙ 10^-14мг/л.

Исчезающее малая величина, однако, это и есть ответ задачи.

Варианты задач 598 – 599

№ задачи	Название минерала	Химическая формула минерала	ПР	№ задачи	Название минерала	Химическая формула минерала	ПР
600	Барит	BaSO₄	1,1 ∙ 10^-10	614	Миллерит	NiS	3,2 ∙ 10^-19
601	Целестин	SrSO₄	3,2 ∙ 10^-7	615	Ковелин	CuS	6,3 ∙ 10^-36
602	Пирит	FeS₂	6,3 ∙ 10^-31	616	Антимонит	Sb₂S₃	1,6 ∙ 10^-93
603	Сидерит	FeCO₃	3,47 ∙ 10^-11	617	Висмутин	Вi₂S₃	1 ∙ 10^-97
604	Кальцит	CaCO₃	2,8 ∙ 10^-9	618	Англезит	PbSO₄	1,6 ∙ 10^-8
605	Ангидрит	CaSO₄	9,1 ∙ 10^-6	619	Витерит	ВаСО₃	5,1 ∙ 10^-9
606	Флюорит	CaF₂	3,9 ∙ 10^-11	620	Крокоит	PbCrO₄	2,8 ∙ 10^-13
607	Родохрозит	MnCO₃	1,8 ∙ 10^-11	621	Шеелит	CaWO₄	9,0 ∙ 10^-9
608	Киноварь	HgS	4,0 ∙ 10^-53	622	Брусит	Mg(OH)₂	1,8 ∙ 10^-11
606	Галенит	PbS	2,5 ∙ 10^-27	623	Магнезит	MgCO₃	4,0 ∙ 10^-5
610	Стронцианит	SrCO₃	1,1 ∙ 10^-10	624	Смитсонит	ZnCO₃	1,4 ∙ 10^-11
611	Сфалерит	ZnS	1,6 ∙ 10^-24	625	Церуссит	PbCO₃	1,0 ∙ 10^-13
612	Халькозин	Cu₂S	2,5 ∙ 10^-48	626	Гринокит	Сd S	8,0 ∙ 10^-27
613	Аргентит	Ag₂S	6,3 ∙ 10^-50	627	Вульфенит	PbMoO₄	4,0 ∙ 10^-6

Приготовление растворов соляной кислоты

для поддержания определённых величин рН сбросовых вод,

закачиваемых в глубокие водоносные горизонты

Попутные и другие виды сточных вод перед их утилизацией в глубокие водоносные горизонты должны отвечать определённым, весьма жёстким требованиям. Это касается и величины их рН. В зависимости от конкретных геологических условий щелочные сбросовые воды могут изменить фильтрационные свойства водопоглощающего пласта вплоть до его полной кольматации.

В связи с этим, перед закачкой необходимо определить величину рН сбросовой воды и по мере надобности, в той или иной мере повысить их кислотность, т.е. уменьшить величину рН. Это осуществляется, как правило, при помощи раствора соляной кислоты.

На месторождение кислота доставляется в виде достаточно концентрированного раствора. Непосредственно измерить рН данного раствора невозможно (Понятие рН применимо только для разбавленных растворов). Предварительно его необходимо разбавить в несколько раз пресной водой и уже после этого смешивать, таким способом подготовленный раствор, со сточными водами с известной величиной рН.

Существуют справочные таблицы, связывающие молярную, процентную, массовую концентрации раствора НСl, его плотность друг с другом. Также существуют подобные таблицы для разных температур.

Задача 628

Величина рН сбросовой воды 8,52. Её объём, предназначенный для утилизации, 150 м³. Какой объём 20% соляной кислоты при 15⁰С необходимо добавить к этому объёму сбросовой воды, чтобы снизить её величину рН до 5,50? Пусть после разбавления рН раствора кислоты составила 1,16. Задача не имеет строгого решения.

Решение.

Плотность 20% раствора HCl равна 1,0997 г/см³, а концентрация чуть менее 6,037 моль/л. (см. соответствующие таблицы). Имеем ввиду, что величиной рН = 1 обладает раствор кислоты с концентрацией 0,1 моль/л, величиной рН = 2 – с 0,01 моль/л и т.д.

Следовательно, чтобы из 6,037 молярного раствора приготовить 0,1 М раствор, его следует разбавить примерно в 60 раз. Поскольку вода, используемая для разбавления, в большинстве случаев, не является по величине рН нейтральной (рН ≠ 7), при помощи рН-метра необходимо уточнить величину рН получившегося раствора кислоты. Пусть рН этого раствора составляет 1,16, как сказано в условии задачи.

После этих предварительных расчётов, решение данной задачи, по существу, сводится к решению задач, рассмотренных выше в разделе «Кислотно-основные свойства среды. Понятие величины рН …».

1). Сколько молей ионов Н⁺ содержалось в 150 м³ воды, подлежащей захоронению?

Поскольку рН = 8,52, [Н⁺] = 10^-8,52 моль/л. Всего в 150 м³ воды Н⁺ содержалось

10^-8,52 моль/л ∙ 1,5 ∙ 10⁵л = 4,53 ∙ 10^-4 моль.

2). Сколько молей ионов Н⁺должно содержаться в 150 м³ воды при величине рН 5,50?

10^-5,50∙ 1,5 ∙ 10⁵= 4,74 ∙ 10^-1 моль.

3). Таким образом, с раствором кислоты должно быть привнесено:

4,74 ∙ 10^-1– 4,53 ∙ 10^-4≈ 4,74 ∙ 10^-1 моль

4). Величина рН приготовленного предварительно раствора кислоты равна 1, т.е. [Н⁺] = 0,1 моль/л. Следовательно, 4,74 ∙ 10^-1 моль ионов Н⁺ содержатся в:

4,74 ∙ 10^-1 моль : 0,1 моль/л = 4,74 л.

Выводы и практические рекомендации.

К 150 м³ сбросовой воды нужно добавить всего около 5 л разбавленной в 60 раз 20% соляной кислоты, чтобы снизить величину рН сбросовой воды с 8,52 до 5,50.

На практике кислоту необходимо предварительно разбавить до рН более 1.

При добавлении раствора кислоты к сбросовой воде, наверняка произойдут некоторые химические реакции, например, разложение карбонатов и гидрокарбонатов. На это потребуется дополнительное количество кислоты, которое заранее, опять же ориентировочно, можно рассчитать. Во всяком случае, почти наверняка, 5 л разбавленной кислоты будет недостаточно для нужного подкисления 150 куб.м сбросовой воды.

Почти всегда природные, в том числе и попутные воды содержат в своём составе вещества, реагирующие с кислотами, в первую очередь, гидрокарбонатные и, в меньшей степени, карбонатные соли. На их разложение также потребуется кислота.

Пусть рассмотренная нами сбросовая вода содержит гидрокарбонаты в концентрации 300 мг/л.

Рассчитаем количество молей Н⁺, необходимое для разложения этого количества гидрокарбонатов.

Схема химического процесса следующая:

НСО₃^- + Н⁺→ Н₂СО₃ → СО₂↑ + Н₂О

Видно, что на взаимодействие 61 мг НСО₃^- расходуется 1 мг Н⁺. 1 мг Н⁺соответствует 10^-3 молям. Отсюда, если в 150 куб.м воды содержится

1,5 ∙ 10⁵ л ∙ 300 мг/л = 4,5 ∙ 10⁷ мг или 737,7 молей. Следовательно, такое же количество молей ионов водорода потребуется для «нейтрализации» этого количества гидрокарбонатов.

В каком же объёме 0,1 молярного раствора кислоты содержится такое количество молей ионов водорода?

В 1 л 0,1 М. раствора НСl - 0,1 моль Н⁺

В Х л 0,1 М. раствора НСl - 737,7 моль Н⁺

Х = 7377 л или к 150 куб.м сбросовой воды при такой концентрации в ней гидрокарбонатов, следует добавить более 7 куб.м 0,1 М кислоты. Несоизмеримо больше, чем если бы вода не содержала гидрокарбонатов вовсе.

Данные расчёты весьма ориентировочны. На практике, после всех произведённых действий следует уточнить полученное значение рН подкисленной воды при помощи рН-метра, и ввести нужные исправления и уточнения.

Плотность и концентрация растворов соляной кислоты (15⁰С)

Плотность НCl, г/см³	Конц. р-ра, моль/дм³	Содержание HCl		Плотность HCl, г/см³	Конц. р-ра, моль/дм³	Содержание HCl
Плотность НCl, г/см³	Конц. р-ра, моль/дм³	%	г/дм³	Плотность HCl, г/см³	Конц. р-ра, моль/дм³	%	г/дм³
1,000	0,044	0,16	1,6	1,105	6,355	20,97	231,7
1,005	0,317	1,15	11,6	1,110	6,673	21,92	243,3
1,010	0,593	2,14	21,6	1,115	6,995	22,86	255,1
1,015	0,868	3,12	31,7	1,120	7,317	23,82	266,8
1,020	1,155	4,13	42,1	1,125	7,649	24,78	278,9
1,025	1,446	5,14	52,7	1,130	7,981	25,75	291,0
1,030	1,737	6,15	63,3	1,135	8,314	26,70	303,2
1,035	2,032	7,16	74,1	1,140	8,648	27,66	315,4
1,040	2,328	8,16	84,9	1,145	8,987	28,61	327,7
1,045	2,628	9,17	95,8	1,150	9,327	29,57	340,1
1,050	2,929	10,17	106,8	1,155	9,679	30,55	352,9
1,055	3,237	11,18	118,0	1,160	10,03	31,52	365,6
1,060	3,544	12,19	129,2	1,165	10,38	32,49	378,5
1,065	3,851	13,19	140,4	1,170	10,74	33,46	391,5
1,070	4,158	14,17	151,6	1,175	11,09	34,42	404,4
1,075	4,471	15,16	163,0	1,180	11,45	35,38	417,5
1,080	4,784	16,15	174,4	1,185	11,80	36,31	430,3
1,085	5,099	17,13	185,9	1,190	12,15	37,23	443,1
1,090	5,414	18,11	197,4	1,195	12,51	38,17	456,2
1,095	5,725	19,06	208,8	1,200	12,87	39,11	469,3
1,100	6,037	20,01	220,1

Поправки к плотности соляной кислоты

В таблице даны поправки к плотности HCl, измеренной при разных температурах, для приведения к плотности при 15⁰С. Поправка прибавляется при температуре выше 15⁰ и вычитается при температуре ниже 15⁰.

Плотность

HCl, г/см³

1,000 –

- 1,040

1,041 –

- 1,0,85

1,086 –

- 1,120

1,121 –

- 1,155

1,156 –

- 1,1200

Поправка

на 1⁰ С ±

0,0002

0,0003

0,0004

0,0005

0,0006

^*Справочник химика. Государственное научно-техническое издательство химической литературы. Л.,- М. 1952. С.373 (табл. 204, 205) и С.320 (табл. 13)

Плотность и % концентрация раствора соляной кислоты при 15⁰С

%	Плотность, г/см³	%	Плотность, г/см³	%	Плотность, г/см³	%	Плотность, г/см³
1	1,0042	8	1,0392	16	1,0792	28	1,1418
2	1,0093	10	1,0492	18	1,0894	32	1,1625
4	1,0193	12	1,0591	20	1,0997	36	1,1833
6	1,0293	14	1,0691	24	1,1209	38	1,1941

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 44

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
29.03.201662.83 Кб70Введение в специальность.docx
#
09.06.20152.36 Mб78Введение в электронные лингвистические ресурсы.pdf
#
01.07.202543.85 Кб3Введение и Подготовит период.docx
#
24.04.2019696.32 Кб50Введение-физ.doc
#
16.08.2019137.25 Кб48Введение11111111111.docx
#
01.07.20251.23 Mб2введение_в_специальность_Белонович_ПОСОБИЕ.doc
#
01.07.2025977.41 Кб1ВВЕДЕНИЕ_ПРАКТИКУМ.doc
#
09.06.201531.59 Кб260Верстка новостей_Волкова.docx
#
01.05.2025196.28 Кб7вечная бутылка.docx
#
25.11.201948.9 Кб46вещные права.docx
#
09.06.2015152.06 Кб56виды ит.docx