西南大学《环境化学》网上作业及参考答案

1 8 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 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 HO HO2 RO2 等氧化 在水相中的氧化反应 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 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 HO HO2 RO2 等氧化 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 HO HO2 等所氧化 在过渡金属离子 如 Mn2 Fe3 等 催化下被氧化 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 O2 h 2 O O O2 M O3 M O3 h O O2 O3 O 2 O2 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 HO 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 2 8 Y O3 YO O2 YO O Y O2 净结果 O3 O 2 O2 Y NOX NO NO2 HOX H HO HO2 ClOX Cl ClO 危害 危害 危害 影响人体健康影响人体健康影响人体健康 影响陆生植物影响陆生植物影响陆生植物 破坏水生生态系统破坏水生生态系统破坏水生生态系统 对材料的影响 对材料的影响 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 5 mg L 而在下流 500 m 处汞的含量只有 3 4 g 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 含汞废水的稀释 扩散 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 氧化 还原转化 各价态之间的相互转化 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 配合反应 无机配体 OH Cl CO32 HCO3 F S2 3 8 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 生物甲基化作用 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 物理因素 化学因素 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 HO 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 危害人体健康 伤害植物叶片 降低大气能见度 影响材料质量 使橡胶开 裂等 1 论述题 4 8 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 物理吸附 范德华力 London Van der walls 由于离子交换引起的静电键合 静电引力 氢键结合 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 对有机物 是因为带有羧酸根基团和其它碱性基团 对粘土矿物 A 同晶替代 B 电离 如高岭土 H 或 OH 电离 5 8 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 0313 atm 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 290 nm 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 01 105 J 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 H2O H HCO3 pH 5 65 6 8 3 使用 Einstein 公式可求得相应于 290 nm 波长的光子能量 根据 E NA h NA hc E 6 022 1023 6 626 10 34 2 9979 1010 107 若 290 nm E 6 022 1023 6 626 10 34 2 9979 1010 107 290 4 12 105 J mol 因为 290 nm 波长的光子能量 4 12 105 J mol 大于 N O 键的键能 3 01 105 J mol 所以 290 nm 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 3 290 nm 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 200 mg 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 7 8 2 BOD1 BODu 1 e k1 60 mg L 答 1 BODu值为 293 mg L 2 BOD1值为 60 mg L 2 论述题 1 在 pH 8 0 的天然水中 当总碱度 Alk 1 00 10 3 mol 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