考研专业课自测试题三及答案之环境化学.doc

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一、填空题（每空0.6分,共30分）

　　1光子能量公式为________，通常波长大于________nm的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学键能是_____KJ/mol。

（h=6.626*10-34J.s/光量子,c=2.9979*1010cm/s）

　　2光化学烟雾从产生到结束，其中主要污染物依次出现的顺序为__________，二次污染物有________。

　　3土壤碱化度为________，其产生过程为________作用。

　　4受氢体包括________、________、________。

　　5硝化细菌为________型细菌，严格要求________氧;反硝化的重要条件是________氧。

　　6腐殖质可分为_______、______、_________。

　　7水环境中污染物的光解过程可分为________、________、________三类。

　　8我国酸雨的关键性离子组分为________。

　　9大气颗粒物中粒径______的称为细粒子，其主要的化学组分为________;粒径______的称为粗粒子，其主要的化学组分为________。

　　10毒作用的生物化学机制包括________、________、________、________。

　　11化学物质的联合作用包括________、________、________、________。

　　12向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐，总酸度_____、无机酸度_____、CO2酸度______、总碱度_____、酚酞碱度_____和苛性碱度_____。

　　13含碳化合物的厌氧分解过程中，在______细菌的作用下，生成_______中间产物，然后在______细菌的作用下，生成______。

　　14盐基饱和度为100%的土壤，其潜性酸度为________。

　　15丙酮酸在有氧条件下，通过________辅酶，转化为________，然后与________反应生成________，进入________循环过程。

　　16导致臭氧层耗损的典型物质有________。

　　17大气中的自由基有________。

　　二、名词解释（每题2分,共18分）

　　pc-pH图标化分配系数

　　氧化途径

　　湿沉降

　　土壤胶体的双电层

　　生物积累

　　电中性原理

　　质体流动

　　光量子产率

　　三、公式推导（每题6分,共6分）

　　推导水天然水体的电子活度pE与氧化还原电位的关系。

　　四、简答题（每题5分,共15分）

　　1大气中丙烯与HO•、O3的反应特征过程。

　　2简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。

　　3举例说明专属吸附的概念和解释的现象

　　五、计算题（每题8分,共16分）

　　1计算含镉废水通入H2S达到饱和并分别调整pH值为4.0、9.0时水中剩余镉离子的浓度比值。

（已知CdS的溶度积为7.9*10-27，饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L，H2S离解常数K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15）

　　2若有水A，pH为7.5，其碱度为5.38mmol.L-1，水B的pH为9.0，碱度为0.70mmol.L-1，若这两种水以2:

3的体积比混合，问混合后pH的表达式方程（有关H+的方程）。

（pH为7.5时：

a0=0.06626、a1=0.9324、a2=0.001383、a=1.069;pH为9.0时：

a0=0.002142、a1=0.9532、a2=0.04470、a=0.9592）

　　六、综合题（第1题8分,第2题7分,共15分）

　　1推导米氏方程式，并解释米氏方程中Km、Monod方程中Ks和Langmuir吸附等温线中A的意义。

　　2讨论土壤颗粒的分配、吸附作用的特征与区别。

　　参考答案

　　一填空题（每题0.6分,共30分）

　　1.光子能量公式是E=hc/λ,通常波长大于700nm的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学键能是167.4KJ/mol。

　　2.光化学烟雾从产生到结束，其中主要污染物出现的顺序依次是NO，NO2，烃，醛，O3，自由基，RC（O）O2，二次污染物有O3，醛，PAN，过氧化氢等。

　　3.土壤碱化度为钠离子饱和度，其产生过程为交换性离子的吸附作用。

　　4.受氢体包括分子氧，有机底物，无机含氧化合物。

　　5.硝化细菌为化能自养性细菌，严格要求高水平的氧，反硝化的重要条件是厌氧。

　　6.腐殖质可分为腐殖酸，富里酸，腐黑物。

　　7.水环境中污染物的光解过程可分为直接光解，敏化光解，氧化反应三类。

　　8.我国酸雨的关键性离子组分为SO42-，Ca2+，NH4+

　　9.大气颗粒物中粒径小于2um的称为细粒子，其主要的化学组分为硫酸根，氨离子，硝酸根离子，炭黑，痕量金属;粒径大于2um的称为粗粒子，其主要的化学组分为铁，钙，硅，钠，铝，镁，钛等元素组成。

　　10。

毒作用的生物化学机制包括酶活性的抑制，致癌作用，致畸作用，致突变作用。

　　11.化学物质的联合作用包括协同作用，独立作用，相加作用，拮抗作用。

　　12.向某一含炭酸的水中加入重碳酸盐，总酸度增大，无机酸度减小，CO2酸度不变，总碱度不变，酚酞碱度不变，苛性碱度减小。

　　13.含炭化合物的厌氧分解过程中，在产酸细菌的作用下，生成有机酸，醇等中间产物，然后在产氢菌、产乙酸菌及产甲烷细菌的作用下，生成乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳及甲烷。

　　14.盐基饱和度为100%的土壤，其潜性酸度为0。

　　15.丙酮酸在有氧条件下，通过辅酶A辅酶，转化为乙酰辅酶A，然后与草酰乙酸反应生成柠檬酸，进入三羧酸循环。

　　16.导致臭氧层耗损的典型物质有水蒸气、氮氧化物、氟氯烃、HOx等。

　　17.大气中的自由基有HO、HO2、R、RO、RO2。

　　二名词解释（每题2分,共18分）

　　pc—pH图：

物质浓度与pH值相关时，根据相应数据绘制的以pH值为自变量，pc值为因变量的集合图形。

　　标化分配系数：

有机毒物在沉积物与水之间的分配比率用分配系数表示，分配系数与沉积物中有机碳的质量分数的比值称为标化分配系数。

　　β氧化途径：

饱和脂肪酸与辅酶A结合，形成脂酰辅酶A，羧基的β位上的碳原子经历脱氢-加羟-羰基化等氧化过程，然后与辅酶A结合，形成乙酰辅酶A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程。

　　湿沉降：

通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。

　　土壤胶体的双电层：

土壤胶体微粒具有双电层，微粒的内部称为微粒核，一般带负电荷，形成一个负离子层，其外部由于电性吸引，而形成一个正离子层。

即合称为双电层。

　　生物积累：

生物从周围环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。

　　电中性原理：

在所有溶液或其他体系中，阳离子所带正电荷与阴离子所带负电荷总量相等，代数和为0，体系对外呈电中性。

　　质体流动：

由水或土壤颗粒或两者共同作用引起的物质流动现象。

　　光量子产率：

发生光化学反应的光子数目与吸收光子数目的比率。

　　三公式推导（每题6分,共6分）

　　推导天然水体的电子活度pE与氧化还原电位的关系。

　　解：

如果有一个氧化还原半反应：

Ox+ne=Red

　　根据能斯特方程式，则上述反应可以写成：

　　E=E0-2.303RT*lg（[Red]/[Ox]）/nF，当反应达到平衡时，E0=2.303RT*lgK/nF

　　E=2.303RT*lgK/nF-2.303RT*lg（[Red]/[Ox]）/nF=（2.303RT/nF）（lgK-lg（[Red]/[Ox]））

　　从理论上考虑下式成立：

　　K=[Red]/[Ox][e]n

　　即[e]={[Red]/[Ox]K}1/n

　　根据pE的定义：

pE=-lg[e]=1/n{lgK–lg（[Red]/[Ox]）}

　　将E=（2.303RT/nF）（lgK-lg（[Red]/[Ox]））变形后代入上式，即：

　　pE=EF/2.303RT

　　pE0=E0F/2.303RT

　　四简答题（每题5分,共15分）

　　1.大气中丙烯与HO.、O3的反应特征过程。

　　2.简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。

　　微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。

　　辅酶为甲基钴氨素，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，本身变为水合钴氨素，后者由于其中的钴被辅酶FADH2还原，并失去水而转变为五个氮配位的一价钴氨素，最后，辅酶甲基四叶氢酸将正甲基离子转于五配位钴氨素，并从其一价钴上取得二个电子，以负甲基离子与之络合，完成甲基钴氨素的再生，使汞的甲基化能够顺利进行。

　　3.举例说明专属吸附的概念和解释的现象。

　　专属吸附现象是用来解释吸附过程中表面电荷改变符号，甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象，它是指在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。

如简单的铝铁高价离子，并不能使胶体电荷因吸附而变号，但其水解产物却可以达到这点。

当水锰矿吸附体系pH在等电点（ZPC处或小于ZPC时，对钴、铜、镍等离子都能进行吸附作用，这表明水锰矿不带电荷或者带正电荷时均能吸附过渡金属元素。

　　五计算题（每题8分,共16分）

　　1.计算含镉废水通入H2S达到饱和并分别调整pH值为4.0，9.0时水中剩余镉离子的浓度比值。

　　解：

K1，2=[H+]2[S2-]/[H2S]=K1*K2=1.16*10-23

　　[S2-]=K1，2*[H2S]/[H+]2

　　KSP=[Cd2+]*[S2-]

　　[Cd2+]=KSP/[S2-]=KSP/K1，2*[H2S]/[H+]2

　　pH值为4.0时，

　　[Cd2+]1=KSP/[S2-]=KSP/K1，2*[H2S]/10-8

　　pH值为9.0时，

　　[Cd2+]2=KSP/[S2-]=KSP/K1，2*[H2S]/10-18

　　[Cd2+]1/[Cd2+]2=KSP/K1，2*[H2S]/10-8/KSP/K1，2*[H2S]/10-18=10

　　2.若有水A，pH为7.5，其碱度为5.38mmol/L,水B的pH为9.0，碱度为0.70mmol/L，若这两种水以2：

3的体积比混合，问混合后pH的表达式方程。

　　解：

　　[总碱度]=CT（α1+α2）+Kw/[H+]–[H+]

　　CT=[1/（α1+2α2）]{[总碱度]+[H+]–[OH-]}

　　令α=1/（α1+2α2）

　　当pH值在5-9范围内，[总碱度]≧1.0mmol/L时，[H+]、[OH-]项可以忽略不计，CT值与总碱度之间存在简化关系：

　　CT=α[总碱度]

　　依据题意，这两种水以2：

3的体积比混合时，总碱度和碳酸盐总量不变

　　[总碱度]混合=（2[总碱度]pH=7.5+3[总碱度]pH=9.0）/5

　　CT混合=（2CTpH=7.5+3CTpH=7.5）/5

　　计算出[总碱度]混合和CT混合

　　[总碱度]混合=CT混合（α1混合+α2混合）+Kw/[H+]混合–[H+]混合

　　将α1混合和α2混合用H+的方程表示，即最终的表达式也就可以表示出来。

　　六综合题（第一题8分,第二题7分,共15分）

　　1.推导米氏方程式，并解释米氏方程中Km,Monad方程中Ks和Langmuir吸附等温线中A的意义。

　　污染物在环境中生物转化机理表示为：

　　式中，E表示酶，S表示底物，ES表示复合物，P代表产物