西南大学《环境化学》2016年网上作业及参考答案.docx

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1：

[论述题] 

（1）   汽车尾气中主要含有哪几种污染物质？

（2）   目前计入空气污染指数的项目暂定为哪些？

（3）   大气中NOx通过哪些途径转化成硝酸？

（4）   大气中二氧化硫通过哪些途径转化成三氧化硫或硫酸？

（5）   试写出臭氧在平流层中的产生和消除的主要反应。

（6）   说明大气中臭氧层的位置，臭氧的作用，臭氧层变薄或出现空洞的原因（并写出主要的反应式）以及臭氧浓度降低产生的危害。

参考答案：

（1）CO、氮氧化物，碳氢化合物等。

（2）暂定为SO2、NO2和可吸入颗粒物。

（3）①均一气相氧化反应：

对流层中的NOx直接光氧化或被大气中的O3、HOû、HO2û、RO2û等氧化；②在水相中的氧化反应；③在固体表面的吸附和氧化：

NOx吸附在颗粒物表面后再化学氧化。

（4）SO2在大气中通过以下三类反应途径转化：

①均一气相氧化反应：

对流层中的SO2直接光氧化或被大气中的HOû、HO2û、RO2û等氧化；②在水溶液中的氧化反应：

SO2可溶于云、雾、水滴中，然后被O2、O3、H2O2、HOû、HO2û等所氧化；在过渡金属离子（如Mn2+、Fe3+等）催化下被氧化。

③在固体粒子表面的氧化反应：

SO2吸附在颗粒物表面后再化学氧化。

（5）臭氧在平流层中的产生和消除都是通过光化学过程进行的，其中的主要反应有：

①O2+hn¾®2O；②O+O2+M¾®O3+M*;③O3+hn¾®O+O2；④O3+O¾®2O2

（6）位置：

平流层中。

作用：

阻止过量的紫外线到达地球表面；使平流层中温度上升。

原因：

氟氯烃、氮氧化物、HOû的破坏作用;火山爆发对臭氧的影响;大气中氧气的过度消耗。

反应式：

Y+O3→YO+O2

YO+O→Y+O2

净结果:

O3+O→2O2

Y:

NOX（NO,NO2）,

HOX（H,HO,HO2）,

ClOX（Cl,ClO）

危害：

①影响人体健康,②影响陆生植物;③破坏水生生态系统;④对材料的影响。

1：

[论述题] 

（1）评价水体富营养化的指标有哪些？

水体富营养化有何危害？

（2）某化工厂的含汞废水经化学处理后排入黄浦江中，排污口附近水中汞的含量为0.4～0.5mg/L，而在下流500m处汞的含量只有3～4μg/L，试分析原因？

（3）试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。

参考答案：

（1）评价水体富营养化的指标有：

总磷，总氮，叶绿素a，透明度,BOD5和CODcr等。

水体富营养化的危害主要表现在以下几个方面：

消耗水体的DO；向水体释放有毒物质；破坏水体生态平衡；使水味腥臭难闻；降低水的透明度；增加制水成本；使湖泊死亡，水体消失。

（2）①含汞废水的稀释、扩散；②水体中胶体物质对重金属的吸附作用：

无机胶体：

次生黏土矿物；铁、铝、硅、锰等水合氧化物；有机胶体：

蛋白质、腐殖质。

③氧化－还原转化：

各价态之间的相互转化；④溶解和沉淀反应：

汞与水中的阴离子生成HgCO3、HgSO4、Hg（OH）2等难溶物；⑤配合反应：

无机配体：

OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-；

有机配体：

氨基酸、糖、腐殖酸、生活废水中的洗涤剂、清洁剂、NTA、EDTA、农药等;⑥生物甲基化作用;⑦生物富集作用。

所以自工厂排放出来的汞主要集中在排污口附近的底泥中，有可能成为次生污染源。

（3）概括起来有三类：

①物理因素；②化学因素；③生物因素。

具体的迁移转化过程主要有：

沉积、吸附、水解和光分解、配合、氧化还原、生物降解等。

2：

[论述题]

（1）向烟雾反应器中引入空气、NO、RCH=CHR′（如CH3CH=CHCH3），然后用紫外光照射，CH3CH=CHCH3的双键被空气中HOû自由基进攻引发光化学反应，随后在与O2、NO等发生反应的情况下，最终产物有NO2,乙醛和PAN（过氧乙酰硝酸酯）等，试说明此光化学烟雾的形成过程，并写出反应式。

（2）光化学烟雾有何危害？

参考答案：

（1）光化学烟雾的形成由以下几类反应构成：

（1）O3的生成反应；

（2）NO向NO2的转化；（3）碳氢化合物等的氧化生成活性氧自由基；（4）PAN和HNO3的生成。

（2）  ①危害人体健康；②伤害植物叶片；③降低大气能见度；④影响材料质量：

使橡胶开裂等。

1：

[论述题] 

（1）有机物好氧降解的最终产物有哪些？

（2）有机物厌氧降解的最终产物有哪些？

（3）指出引起土壤污染的主要化学物质。

（4）土壤对农药吸附的机理是什么？

（5）农药在土壤中的降解有哪几种方式？

（6）过量施用NH4NO3肥料，对于翻耕情况良好，且富有好氧细菌的土壤的酸度会有什么影响？

试说明这种影响的原因。

（7）试分析土壤中有机物质和粘土矿物能交换阳离子的原因。

参考答案：

（1）CO2、H2O、SO42-、NO3-等。

（2）有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等。

（3）农药、化肥和重金属等。

（4）①物理吸附：

（范德华力（London-Vanderwalls）

②由于离子交换引起的静电键合：

静电引力

③氢键结合

④作土壤矿物中金属的配体：

共同键合、配位键

（5）化学降解；光化学降解；生物降解。

（6）酸度增加。

因为好氧细菌在有氧的情况下将NH4+氧化为NO3-时会产生H+。

（7）①对有机物：

是因为带有羧酸根基团和其它碱性基团。

①对粘土矿物：

A：

同晶替代。

B：

电离，如高岭土H或OH电离。

2：

[论述题]

（1）假设可使纯空气与25℃纯水达到平衡，那么，在这种水中CO2的浓度为多少？

（2）在上述平衡状态下，水中的pH值是多少？

（已知干燥空气中CO2占体积的0.033%，水在25℃时蒸汽压为0.0313atm，而25℃时CO2的亨利常数KHA是3.36×10-7mol・L-1・Pa-1。

CO2的一级离解平衡常数Kc1是4.45×10-7

（3）到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm，问大气中NO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键断裂？

（已知此N-O键的键能为3.01´105J/mol。

）

参考答案：

解：

（1）Pco2=（1.0000-0.0313）´330´10-6

　　=3.20´10-4（atm）

=32.42（Pa）

［CO2（aq）］=KHCPco2

　　　　　　=3.36´10-7´32.42

　　　　　=1.089´10-5（mol/L）

（2）根据CO2溶于水中部分离解，产生相等浓度的H+和HCO3-，求出pH值：

  CO2（aq）+H2OÛH++HCO3-

      pH=5.65

（3）使用Einstein公式可求得相应于290nm波长的光子能量。

根据E=NAhn=NAhc/l

E=（6.022´1023´6.626´10-34´2.9979´1010´107）/l

　　若λ=290nm　　　　　

E=（6.022´1023´6.626´10-34´2.9979´1010´107）/290

=4.12´105J/mol

因为290nm波长的光子能量（4.12´105J/mol）大于N-O键的键能（3.01´105J/mol），所以，290nm波长的光能引起N-O键断裂。

答：

（1）CO2浓度为：

[CO2（aq）]=1.089´10-5（mol/L）;

（2）pH=5.65;（3）290nm波长的光能引起N-O键断裂。

1：

[论述题] 

（1）废水水样在20oC条件下测得BOD5=200mg/L，求BODu值。

已知耗氧速率k1=0.23/天。

（2）上述废水水样的BOD1值是多少？

参考答案：

解：

（1）BODu=BOD5/（1?

e?

5k1）

=293（mg/L）

（2）BOD1=BODu（1?

e?

k1）

=60（mg/L）

答：

（1） BODu值为293mg/L;

（2）BOD1值为60mg/L.

2：

[论述题]

（1）在pH=8.0的天然水中，当总碱度[Alk]=1.00×10-3mol[H+]/L，温度为25℃时，碳酸氢根离子浓度是多少？

（在25℃时，CO2在水中的一级和二级电离平衡常数KC1和KC2分别为4.45×10-7和4.09×10-11）

（2）在上述天然水中，碳酸根离子浓度是多少？

（3）在上述同样条件下，水中二氧化碳浓度是多少？

参考答案：

解：

[Alk]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]

（1）在pH=8.0时，[Alk]≈[HCO3-]

[HCO3-]=1.00×10-3（mol/L）

（2）根据：

KC2=[H+][CO32-]/[HCO3-]

[CO32-]=[HCO3-]×KC2/[H+]

=（1.00×10-3×4.69×10-11）/（1.00×10-8）

=4.69×10-6（mol]/L）

（3）根据：

KC1=[H+][HCO3-]/[CO2]

[CO2]=[H+][HCO3-]/KC1

=（1.00×10-8×1.00×10-3）/（4.45×10-7）

=2.25×10-5（mol]/L）

答：

（1）碳酸氢根离子浓度是1.00×10-3mol/L；

（2）碳酸根离子浓度是4.69×10-6mol]/L；

（3）水中二氧化碳浓度是2.25×10-5mol]/L。

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