光盘14-3环境化学.doc

第十四章 环境化学基础1、什么是大气污染，它主要来自哪些方面？答：大气污染是指大气中某些物质的含量超过正常含量，引起空气质量恶化，从而造成对人体健康和动植物生长的危害。来源一是大量的SO2排入大气形成酸雨，二是NOx、CO、SO2、碳氢化合物等产生的光化学烟雾，三是过量CO2排放引起的温室效应，四是NO的排放及大量使用氯氟甲烷类化合物，破坏臭氧层。2、什么是酸雨？形成的主要原因及危害，如何防治？答：当雨水的pH值小于5.6时，即被认为是酸雨。形成的主要原因是含硫燃煤产生的SO2被Mn2+、Fe3+等离子催化及光化学反应产生的羟自由基OH氧化，将SO2SO3 ， SO3 + H2O H2SO4。酸雨使所有露天材料遭受腐蚀，对农业生产造成灾难性的危害，会抑制植物的发育生长、使土壤贫瘠化。要减少酸雨的形成，首先要降低SO2的排放量，如用化学方法除掉SO2。3、什么是光化学烟雾？一次污染物和二次污染物是什么？如何防止光化学烟雾的产生？人们将参与光化学反应的一次污染物和二次污染物混合所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾。一次污染物：排入大气的汽车废气及燃烧产生的氮氧化物NOx、碳氢化合物CHx、CO、SO2。、烟尘。二次污染物：一次污染物在太阳紫外线照射下发生光化学反应，形成了一种毒性很大的臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等，其中臭氧占90%。防治光化学烟雾，首先要减少来自煤、重油、汽车尾气NO的排放，采用清洁的燃料，另外是在汽车上使用催化净化器，使2NO + 2CO N2 + 2CO2反应快速进行4、试述温室效应的产生及危害答：由于燃料用量不断增加及森林砍伐，使得大气中的CO2浓度不断增加，产生温室效应。温室效应将使大气平均气温升高，冰川融化，海平面上升，对沿海平原及低洼地造成严重危险，还将使耕地减少，农、渔及水资源的损失。5、臭氧层有何作用，引起臭氧层破坏的物质有哪些？如何防止臭氧层损耗？答：臭氧层能吸收掉太阳辐射的紫外线，使地球上生物及人类免遭紫外线辐射伤害。对臭氧层破坏的主要物质是NO及氯氟甲烷类化合物。要防止臭氧层损耗，就要限制对氯氟甲烷类的排放。6、试述氯氟甲烷（CF2Cl2）破坏臭氧层的反应机理。解：CF2Cl2 + h CF2Cl+ClCF2Cl + h CF2+ClCl+O3ClO+O2ClO+OCl+O27、水体的污染物分为哪几类？答： 水体污染物主要分为无机污染物、有机污染物及植物营养素。8、什么是水体的富营养化？其成因及危害，如何防治？对植物有益的N、P等物质，因浓度太大，变为有害物质。大量排入水体，使水体过分肥沃，水生植物生长繁茂，这种现象称为“富营养化”如生活污水、土壤施肥、工业废水排放、使用含磷洗衣粉大量排入水体造成“富营养化”。在富营养化的水体中，藻类及其浮游生物迅速繁殖。藻类代谢产生有毒物质，对鱼类有毒杀作用。藻类大量死亡之后，分解过程要大量消耗水体中的溶解氧，使水体发臭，从而破坏了水生生态系统，导致水生生物的种群逐渐变化，鱼类减少，甚至绝迹。推广使用镀膜的尿素、碳胺减小其在水中的溶解度；使用无磷洗涤剂，都可以一定程度上缓解水体富营养化。9、区别下列概念：（1）大气与空气（2）水与水体 （3）化学需氧量（COD）与生化需氧量（BOD）答：（1）一般对于某一特定场所和局部小地区供人和动植物生存的气体常用“空气”一词，而以大区域或全球性的气流作为研究对象则常用“大气”一词。（2）水体一般是河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等“地表贮水体”的总称。水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物、底泥及水生生物等。（3）生化需氧量（BOD）是指水中耗氧有机物生化分解过程所消耗的氧量；而化学需氧量（COD）则指用强氧化剂在一定条件下氧化水中有机污染物和还原性物质的需氧量。10、重金属污染物有哪些特点？采取哪些措施控制重金属污染？答：重金属污染物特点在于它不能被微生物所降解，相反可通过食物链成千上万倍地富集。重金属进入人体后不易排泄，使人体慢性中毒，且又极难治疗。目前对重金属污染的控制只能是制定排放标准，使用立法手段对重金属污染源采取对策。11、为什么吸收红外光通常不能引起化学反应答：根据E = hc/ 波长越长，能量越小，红外光的波长大于780nm，因此能量低，不足以断裂化学键或产生使物质活性增加的电子激发状态。12、土壤的污染物主要有哪些？答：(1) 物理污染物 垦荒，修房修路和来自工厂、矿山的废石、粉煤灰和工业垃圾等。(2) 化学污染物 农药、重金属(3) 生物污染物含有大量的病原微生物（病原菌、病毒和霉菌）、寄生虫(4) 各类污染物通过大气、水体、生物又形成二次污染物。13、解释空气中硫的氧化物使大理石雕像遭到破坏现象。答：空气中的SO2在大气中的铁盐、镁盐等悬浮颗粒作用下易转化为SO3，或在300400nm的太阳紫外光下也较易转化为SO3，SO3极易与水生成硫酸雾或硫酸雨，从而腐蚀大理石雕像，使其遭受破坏。14、日本发生的水俣病和痛痛病与水中的什么污染有关？答：水俣病与水中的汞污染有关，而痛痛病（骨痛病）与水中的镉污染有关。15、“痛痛病”病人的体内，含镉量平均为5 000 mgKg-1，若镉在体内的半衰期为13年，试计算当体内含镉量代谢衰减至美国正常人的平均值4 mgKg-1时，需多长时间（污染物在体内代谢过程是一级反应，公式为c = co(0.5)t/ t*，t*=t1/2）解：设所需时间为t（y），代入公式得4 = 5 000(0.5) t /13，t =13lg（4/5 000）/lg（0.5）=133.7（y）答：所需时间133.7年16、若煤的含硫量为5%，则需燃烧多少吨煤才能产生在100 km2面积上降3cm、pH值为2.00的酸雨所需要的H2SO4？解：设所需这种煤为x（t），根据题意有：5% x 106g/（32g mol-1）= （100106m20.03m103Lm-3）10-2molL-1/2x = 9600（t）17、京都议定书是控制什么的？蒙特利尔议定书是控制什么的？答：京都议定书，明确规定了发达国家减少温室气体排放的具体指标和时间表。蒙特利尔议定书明确规定了破坏臭氧层的物质和这些物质淘汰的时间表。18、Consider the reaction 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)，for which the rate expression is= kc2（NO）c(O2)，where k = 2.5107 L2mol-2h-1(1) What is the rate of this reaction at the peak NO concentration in smog formation, 1.710-8 molL-1? The concentration of O2 in the air is 8.810-3 molL-1.(2) At this rate, how long would it take for the concentration of O2 in the air is 8.810-3 molL-1.解：(1)= kc2（NO）c(O2) = 2.5107 L2mol-2h-1(1.710-8 molL-1)28.810-3 molL-1.= 6.410-11 molL-1h-1(2) t = c / = 8.810-3 molL-1 / 6.410-11 molL-1h-1 = 1.4108 h 。19、Nitrogen oxide, NO, is an air pollutant formed by the reaction:N2(g) + O2(g) 2NO(g), taking place in automobile engines at light temperatures. Suppose the mechanism of this reaction were:O2(g) 2O(g) fastN2 (g) + O (g) NO (g) + N(g) slowN (g) + O (g) NO(g) fast What would be the order of the reaction with respect to N2? O2?解：根据第二步慢反应这一速率控制步骤写出速率方程式：= k2c（N2）c(O) 对第一步快反应，迅速达到平衡，有平衡常数K1K1 = c2(O)/c(O2) c(O) = K11/