ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG

ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 SƠ LƯỢC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG

2/26/2009 Giáo trình hóa kó thuật môi trường SƠ LƯÏC VỀ HÓA MÔI TRƯỜNG Đương lượng gam Đương lượng nguyên tố khối lượng nguyên tố kết hợp phần khối lượng oxy hay 1,008 phần khối lượng hydro Định luật đương lượng: nguyên tố kết hợp (hay thay thế) theo cac khố khoii lượ lương ng ty tỷ lệ thuận vơi với đượ đương ng lương lượng cua chung chúng mA ĐA = mB ĐB Khối lượng đương lượng: Đ = M/z Trong đó: M – Khối lượng phân tử Ph ûn ứng trung Phả t hò h øa thì: z l ø sốá iion h hydro d h hay h hydroxit d it th tham gia i vaøo phản ứng Phản ứng trao đổi kép: z số ion điện tích trao đổi phản ứng Phản ứng oxi hóa – khử: z số cho electron cho (đối với chất khử) nhận(đối với chất oxy hóa) 2/26/2009 Đương lượng gam Ví dụ: Tính đương lượng gam ion Ca2+: Đ Đ= 40 g g/mol = 20 g / eq eq Tính đương lượng gam CaCO3: Đ= 100 g/mol = 50 g / eq eq Một mẫu nước có nồng độ Ca2+ 40 mg/l Hãy mô tả độ cứng nước theo đơn vị mg CaCO3/l Đương lượng gam ¾ Đượng lượng gam ion Ca2+ 20 g/eq ¾ Đượng lượng gam CaCO3 50 g/eq ¾ Nồng độ đương lượng Ca2+ = 40(mg/l)/20(g/eq) =0,002 (eq/l) ¾ Độ cứng nước theo CaCO3 = 0,002(eq/l)x50(g/eq) , q g q = 100 mg/l g 2/26/2009 Nồng độ ppm (parts per million) ppb (parts per billion) Đối vối chất lỏng (nước) Nồng độ chất ô nhiễm nước thường đo trọ ng lượ lương ng củ cua a chat chất tren đơn vị thể the tích hon hổn hợ hơp p chat chất lỏng (mg/l, mg/m ) mg/l = g/m3 = ppm (theo trọng lượng) – phần triệu μg/m3 = mg/m3 = 1ppb (theo trọng lượng) – phần tỷ Nếu tỷ trọng chất ô nhiễm lớn phải tính đến trọng lượng riêng chất ô nhiễm nước mg/l = ppm (theo trọng lượng) x tỷ trọng riêng chất ô nhiễm Đối với chất khí Nồng độ chất ô nhiễm không khí đặc trưng đơn vị ppm bơi ppm, mg/m3 hay μg/m3 ppm có nghóa đơn vị thể tích chất khí ô nhiễm triệu đơn vị thể tích không khí 2/26/2009 Công thức chuyển đổi từ nồng độ chất ô nhiễm không khí từ đơn vị ppm sang mg/m3 mg/m = M : Trọng lượng phân tử,g/mol To(K) P ppm × M(g/mol) 273 P(atm) × o × 22 22,4 T ( K ) 1(atm) : Nhieät độ không khí, oK : p suất không khí, atm Ví dụ: chuyển đổi từ đơn vị ppm sang mg/m3 Cho biết nồng độ khí CO không khí ppm, nhiệt độ không khí 25oC, áp suất khí atm Hảy tính nồng độ CO ttheo đơn vị mg/m3 Nồng độ CO (mg/m )= × 28 273 1(atm) × × = 10,3 22,4 273 + 25 1(atm) Cơ sở lý thuyết phản ứng oxy hóa khử Chất oxy hoá – chất khử thường gặp lónh vực môi trường Chất oxy hóa: dung dịch clo, H2O2, (NH4)2S2O3, NaClO, (KMnO4), K2Cr2O7, Chất khử: Fe2+, Cr2+, Ti3+, H2O2, H2S, H2SO3, Số oxy hóa số chất thông dụng Nguyên tử Số oxy hóa thông dụng O -2, H +1, Ca, Mg +2, K, Na +1, N +5, +4, +3, +2, +1, 0, -3 Cl +7, +5, +4, +3, +1, 0, -1 Mn +7, +6, +4, +3, +2, S Cu +6, +4, +2, 0, -2 +2, +1, Cr +6, +3, C +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4 2/26/2009 Phaûn ứng oxy hóa khư (OXH(OXH-K) Cơ chế phản ứng OXH-K Kh1 Oxh2 + ne = Oxh1 = Kh2 + ne + Oxh1 -Kh1 + Oxh2 = Kh2 Phản ứng oxy khử đơn giản H 2o + C l 2o → H + C l − F e o + O 2o → F e 23 + O 32 − M g o + H 2+ S O 42 − → M g + + S O 42 − + H 2o F e + + C l 20 → F e + + C l − I − + C l 2o → I 20 + C l − Phản ứng oxy hóa khử phức taïp KMn 7+O4 + 10 Fe2 + SO4 + H SO4 → 5Fe23+ (SO4 )3 + K2 SO4 + Mn2 + SO4 + H 2O K2Cr2O7 + KI + 7H SO4 → Cr2 (SO4 )3 + K2 SO4 + 3I + 7H 2O 10 2/26/2009 Cân phản ứng OXH-K Viết phương trình oxy hóa khử xảy dạng phân tử hoặ dạng iion h ëc d Tìm cacù hệ số cân dựa vào số thay đổi số oxy hóa Cân phản ứng theo hệ số tìm KMn7+O4 + Fe2+ SO4 + H2 SO4 → Fe23+ (SO4 )3 + K2 SO4 + Mn2+ SO4 + H2O MnO4 − + Fe2+ + H + → 2Fe3+ + Mn2+ + H2O 2+ 3+ ⎪⎧2Fe − 2e → 2Fe ⎪⎫ x ⎨ 7+ 2+ ⎬ ⎩⎪ Mn + 5e → Mn ⎭⎪ x2 ⇒ 2KMn7+O4 + 10Fe2+ SO4 + H2 SO4 → 5Fe23+ (SO4 )3 + K2 SO4 + 2Mn2+ SO4 + H2O 11 Các định luật ứng dụng cho chất khí Định luật Boyle Charles PV = nRT R : số khí R = 0,082 atm/mol-K n : số mol khí,, mol T : nhiệt độ không khí, 0K V : thể tích khí, lít P : áp suất khí, atm Ví dụ: xác định thể tích 10.000 kg khí CH4 25oC atm Khối lượng mol CH4: M = 12 + = 16 g/mol Số mol khí: n = 10 So 10.000x10 000x103/16 =625 =625.000 000 mol Thể tích khí: V= nRT 625.000 x 0,082 x (273 + 25) = = 7,64 x106 lít P 12 2/26/2009 Định luật Dalton: p suất chung hổn hợp chất khí không tham gia tương tác hóa học với aằng tổng áp suất riêng khí tạo nên hổn hợp p suất tổng: P = P1 + P2 + P3 + … P1, P2, P3, p suất riêng phần 13 Định luật Henry C = KH P C : Nồng độ khí hòa tan dung dịch, mg/l KH : Hằng số henry, độ tan khí nhiệt độ cho với áp suất riêng phần atm P :Ap :Áp suat suất rieng riêng phan phần khí tan tren be bề mặt dung dịch, dịch atm Độ tan khí hòa tan nước áp suất riêng phần atm Khí Nhiệt độ củ nước (oC) 10 20 30 40 CO2 3371 2360 1723 1324 1055 719 552 - 69,8 54,3 44,3 37,2 32,9 27,8 25,1 24,2 H2S 7100 5160 3925 3090 2520 1810 1394 O2 60 80 100 1230 Ví dụ: xác định nồng độ oxy nước áp suất atm nhiệt độ 30oC, biết áp suất riêng phần khí 0,2atm Hằng số Henry oxy nhiệt độ 30oC : KH = 37,2 Nồng độ oxy hòa tan nước: C = KH.P = 37,2x0,2 = 7,44 mg/l 14 2/26/2009 Định luật Raoult P : Áp suất dung dịch Pi = xi P xi : Phầàn mol dung môi dung dịch Pi :Áp suất dung môi Ví dụ: Tính áp suất nước hòa tan 32 gam CH3OH 54 gam nước thu dung dịch có áp suất atm Soá mol CH3OH = 32/32 = mol soá mol nước = 54/18 = mol Phần mol nước: x = 3/(1+3) = 0,75 mol p suất nước = 0,75 x = 0,75 atm 15 Cân hóa học nguyên lý Le Chatelier Cân hóa học A + B Xét phản ứng đơn giản k1 k C + D Tốc độä p phản ứng thuậän: v1 = k1[a][B] Tốc độ phản ứng nghịch: v2 = k2[C][D] Khi xảy cân bằng: v1 = v2 Ỉ k1[a][B] = k2[C][D] Hắng số cân KC = k1 ⎛ [C ][D ] ⎞ = k2 ⎜⎝ [ A][B ] ⎟⎠CB k1 : số tốc độ phản ứng thuận k2 : số tốc độ phản ứng nghịch Phản ứng lónh vực môi trường a A + b B + KC = k1 k c C + d D + k1 ⎛ [c]c [D ]d ⎞ =⎜ ⎟ k2 ⎝ [ A]a [B]b ⎠CB 16 2/26/2009 Nguyên lý Le Chatelier “Trong phản ứng cân bằng, thay đổi yếu tố làm xáo trộn mức cân làm cân dời đổi theo chiều chống lại thay đổi ấy” S thay đổåi nồàng độ củûa chấát làøm cân bằèng dờøi đổåi theo chiề Sự i àu chống lại thay đổi Nếu làm tăng nồng độ chất cân dịch chuyển theo chiều làm giảm nồng độ chất xuống, tức chiều chất tham gia phản ứng Nếu làm giảm nồng độ chất (như lấy bớt chất khỏi hệ phản ứng) cân dịch chuyển theo chiều làm tăng nồng độ chấ chatt nà nayy lê len, n, tưc tức la chieu chiều phan phản ứ ưng ng tao tạo thê them m chấ chatt Trong phản ứng cân có liên hệ đến khí, Khi tăng áp suất mức cân dời đổi theo chiều chống lại tăng áp suất tức chiều làm giảm số mol khí Khi làm giảm áp suất mức cân dời đổi theo chiều làm tăng áp suất lên, tức chiều tạo nhiều số mol khí 17 Hoạt độ Để tính toán xác sở định luật tác dụng khối lượng, người ta dùng hoạt độ thay cho nồng độ cân Đại lượng đưa để tính toán: Lưcc hú Lự hutt tương ho hổ giưa cá cacc ion ion Tương tác chất tan với dung môi Đối với dung dịch loãng, hoạt độ nồng đo Đối với dung dịch thực, lực hút ion nên hoạt độ nhỏ nồng độ Trong a = C f C : nồng độ a : hoạt độ f : hệ ệ số so hoat oạt độ , f ≤ Hệ số hoạt độ đại lương phản ánh tất tượng có hệ, gây thay đổi linh độ ion Cân hóa học biểu diễn sau: KC = k1 ⎛ [aC ]c [aD ]d ⎞ =⎜ ⎟ k2 ⎝ [aA ]a [aB ]b ⎠CB 18 2/26/2009 Hệ số hoạt độ lực ion Để tính toán xác sở định luật tác dụng khối lượng, người ta dùng hoạt độ thay cho nồng độ cân Đại lượng đưa để tính toán: Lưcc hú Lự hutt tương ho hổ giưa cá cacc ion ion Tương tác chất tan với dung môi Đối với dung dịch loãng, hoạt độ nồng đo Đối với dung dịch thực, lực hút ion nên hoạt độ nhỏ nồng độ Trong a = C f C : nồng độ a : hoạt độ f : hệä số hoatï độä , f ≤ Hệ số hoạt độ đại lương phản ánh tất tượng có hệ, gây thay đổi linh độ ion Cân hóa học biểu diễn sau: KC = k1 ⎛ [aC ]c [aD ]d ⎞ =⎜ ⎟ k2 ⎝ [aA ]a [aB ]b ⎠CB 19 10 ... Fe2+ SO4 + H2 SO4 → Fe23+ (SO4 )3 + K2 SO4 + Mn2+ SO4 + H2O MnO4 − + Fe2+ + H + → 2Fe3+ + Mn2+ + H2O 2+ 3+ ⎪⎧2Fe − 2e → 2Fe ⎪⎫ x ⎨ 7+ 2+ ⎬ ⎩⎪ Mn + 5e → Mn ⎭⎪ x2 ⇒ 2KMn7+O4 + 10Fe2+ SO4 + H2 SO4 ... Nhiệt độ củ nước (oC) 10 20 30 40 CO2 3371 23 60 1 723 1 324 1055 719 5 52 - 69,8 54,3 44,3 37 ,2 32, 9 27 ,8 25 ,1 24 ,2 H2S 7100 5160 3 925 3090 25 20 1810 1394 O2 60 80 100 123 0 Ví dụ: xác định nồng... S O 42 − + H 2o F e + + C l 20 → F e + + C l − I − + C l 2o → I 20 + C l − Phản ứng oxy hóa khử phức tạp KMn 7+O4 + 10 Fe2 + SO4 + H SO4 → 5Fe23+ (SO4 )3 + K2 SO4 + Mn2 + SO4 + H 2O K2Cr2O7 +