Вопросы для самоконтроля:

1. Каковы особенности окислительно – восстановительных реакций в природных водах?

2. Какие соединения инициируют окислительно-восстановительные процессы?

3. Что характеризует и как измеряют окислительно – восстановительный потенциал системы?

4. Какая взаимосвязь существует между редокс - потенциалом и кислотностью природных вод?

5. Каковы способы выражения редокс - потенциала природных систем?

6. Как зависит окислительно – восстановительный потенциал системы от рН?

7. Что такое редокс-буферность природных вод? С протеканием каких процессов она связана?

8. Охарактеризуйте свойства воды в зависимости от диапазона значений Еh?

9. Что такое кислотный дождь?

10. Какие соединения образуются при сульфат-редукции?

Практическая часть

Ответьте на вопросы:

1. Каждый человек при посещении плавательного бассейна «вносит» в воду около 3 г органических веществ. Какой способ очистки Вы предложите?

2. При хлорировании воды, загрязненной некоторыми органическими веществами, например фенолами и его производными, вода становится в несколько раз токсичнее. Почему? Как очистить такую воду?

3. После озонирования воды, загрязненной органическими веществами, активность бактерий и их размножение в воде резко возрастают. Объясните почему?

1. Напишите полные уравнения химических реакций

- образования хлорноватистой кислоты при хлорировании воды и разложения хлорноватистой кислоты в зависимости от условий;

- взаимодействия хлорноватистой кислоты с растворенным в воде аммиаком с образованием хлорамина NH₂Cl;

- образования желатинообразного осадка при добавлении сульфата алюминия к воде с рН =7.

2. В водном растворе могут протекать следующие химические реакции

MnSO₄ + 2KOH = Mn(OH)₂ + K₂SO₄

2Mn(OH)₂ + O₂ = 2MnO₂ H₂O

2MnO₂ H₂O + 2KI +2H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + 3H₂O + I₂

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

Можно ли использовать эту серию реакций для определения концентрации растворенного в воде кислорода?

Решите задачи:

Задача 1. В анаэробных условиях вода с рН = 7.0 находится в равновесии с газовой фазой, содержащей 65% метана и 35% диоксида углерода. Основываясь на справочных данных для реакций

1/8 CO2(g) + H+ + e- = 1/8 CH4(g) + 1/4 H2O	pe0 = + 2.87
Fe3+ + e- = Fe2+	pe0 = + 13.0

рассчитайте соотношение концентраций окисленной и восстановленной форм железа. Задача 2. Какой минимальный объем природной воды необходим для растворения сероводорода, образовавшегося при окислении 10 г сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁) в процессе сульфат - редукции, если весь выделившийся сероводород переходит в раствор, в котором концентрация Н₂S не превышает значений подпороговой концентрации, определяемой по запаху (ППК_орг = 0.05 мг/л)?

Задача 3. Какое максимальное количество мг органических веществ общей формулы (СН₂О) может быть окислено за счет растворения кислорода в каждом литре природной воды, находящейся в равновесии с приземным воздухом (температура 298 К, общее давление 101,3 кПа, парциальное давление паров воды 3,110³ Па), если контакт с воздухом был прерван и поступление дополнительного кислорода в процессе окисления отсутствовало?

Задача 4. Мочевина CO(NH₂)₂ - конечный продукт метаболизма белков – может попадать как загрязнитель в водоемы (с экскрементами и уриной), разлагаясь там аэробными бактериями:

CO(NH₂)₂ + 4О₂ = H₂O + CO₂ + 2Н⁺ + 2NO₃^-

Определите БПК воды объемом 3,010⁶ л при попадании в нее 300 г мочевины.

Задача 5. В кислой среде соли Fe³⁺ проявляют окислительные свойства, восстанавливаясь до Fe²⁺ (Е^о = 0,77 В), однако в щелочной среде окислительные свойства для железа (III) нехарактерны. Рассчитайте стандартный электродный потенциал для перехода в щелочной среде железа (III) в железо (II). В чём причина такого сильного уменьшения окислительной способности железа (III) в щелочной среде? ПР(Fe(OH)₃) = 3,210^-38; ПР( Fe(OH)₂)= 1,010^-15

Задача 6. Смесь газообразных дейтерия (D₂) и водорода (Н₂) находится в равновесии с водой. (D⁺ + e = ¹/₂ D_2, E^o_{D+/ D2} = -0,044 B) Найдите соотношение концентраций (или ре^-) Н⁺ и D⁺. Чему равно отношение концентраций если р(Н₂)/р(D_2,) = 100?

Задача 7. На сколько миллиграммов в каждом литре воды уменьшится равновесное содержание кислорода в верхнем слое воды природного водоёма при увеличении температуры приземного воздуха с 5 до 25 ^оС, если его парциальное давление не изменилось. Концентрация кислорода соответствует средним для приземного слоя значениям, давление воздуха соответствует стандартным значениям? Парциальным давлением паров можно пренебречь.

Задача 8. Какое количество мг/л органических соединений общей формулы (СН₂О) может образоваться в водоёме в процессе фотосинтеза, если был нарушен контакт с воздухом и карбонатными породами, растворения и выделения СО₂ и карбоната кальция не происходило? Щёлочность составляла 1.1 ммоль/л. В процессе фотосинтеза рН увеличился от 6,0 до 10,0. Давление 1 атм, Т = 298 К.