2024年-西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院《環(huán)境化學(xué)》

CABBEACBCDACBAA(1)有一股20oC的生活污水，其耗氧速率常數(shù)k1=0.23/天，求經(jīng)過3、5、20天后水中有機(jī)物的剩余百分?jǐn)?shù)各為多少？解：

Lt=Lo

e-k1t

Lt

/

Lo

=e-

k1t

(1)

L3

/

Lo

=e-

k13

=

50%

(2)

L5

/

Lo

=e-

k15

=

31.6%

(3)

L20

/

Lo

=e-

k120

=1.0

%

答：經(jīng)過3、5、20天后水中有機(jī)物的剩余百分?jǐn)?shù)各為50%，31.6%，1.0%。(2)有一股20oC的生活污水，其耗氧速率常數(shù)k1=0.23/天，測得五日生化需氧量BOD5=200mg/L，求最終生化需氧量BODu和七日生化需氧量BOD7。解：

（1）BODu

=

BOD5/(1-e-5k1)

=

200/(1-e-5×0.23)

=293

（mg/L）

（2）BODu

=

BOD7/(1-e-7k1)

BOD7=BODu×(1-e-7k1)=293×(1-e-7k1)=234（mg/L）答：最終生化需氧量BODu為293

mg/L和七日生化需氧量BOD7為234mg/L。(3)假設(shè)可使純空氣與25℃純水達(dá)到平衡，那么，在這種水中CO2的濃度為多少？在上述平衡狀態(tài)下，水中的pH值是多少？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.CO2

(aq)+H2O====H+

+HCO3

-

pH=5.65

答：水中CO2濃度為[CO2aq)]為1.089×10-5

mol/L，水中pH值是5.65。（4）在pH=8.0的天然水中，當(dāng)總堿度[Alk]=1.00×10-3mol[H+]/L，溫度為25℃時(shí)，碳酸氫根離子濃度是多少？（在25℃時(shí)，CO2在水中的一級(jí)和二級(jí)電離平衡常數(shù)KC1和KC2分別為4.45×10-7和4.09×10-11）解：[Alk]

=

[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-

[H+]

在pH

=

8.0

時(shí)，[Alk]

≈[HCO3-]

[HCO3-]

=

1.00

×

10-3(mol/L)

答：碳酸氫根離子濃度是1.00

×

10-3mol/L。

（5）在上述天然水中，碳酸根離子濃度是多少？解：

根據(jù)：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）答：碳酸根離子濃度是4.69

×

10-6mol/L。（6）在上述同樣條件下，水中二氧化碳濃度是多少？解：根據(jù)：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：水中二氧化碳濃度是2.25

×

10-5mol/L。(7)已知NO2的離解能為301.0千焦/摩，相當(dāng)于多少納米的光能？解：使用Einstein公式可求得相應(yīng)于301.0千焦/摩相當(dāng)于多少納米的光能。

根據(jù)E=NAhν=NAhc/λ

=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ

若E=301.0×103J/mol

301.0×103=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ

λ=397nm答：NO2的離解能為301.0千焦/摩，相當(dāng)于397nm的光能。(8)到達(dá)地球表面的太陽輻射最短波長為290nm，問大氣中NO2分子在吸收該波長光量子后，能否引起分子中N-O鍵斷裂？(已知NO2的離解能為301.0千焦/摩；普朗克常數(shù)h=6.626′10-34焦·秒）

解：使用Einstein公式可求得相應(yīng)于290nm波長的光子能量

根據(jù)E=NAhν=NAhc/λ

=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ

若λ=290nm

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

=4.12×105J/mol

因?yàn)?90?nm波長的光子能量（4.12×105J/mol）大于N-O鍵的鍵能（3.01×105J/mol），所以，290nm波長的光能引起N-O鍵斷裂。ACBDAACACBCABC(1)有機(jī)物好氧降解的最終產(chǎn)物有哪些？答:CO2、H2O、SO42-、NO3-等。(2)有機(jī)物厭氧降解的最終產(chǎn)物有哪些？答：有機(jī)酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等.(3)構(gòu)成土壤的成分有哪些？指出引起土壤污染的主要化學(xué)物質(zhì)。答：土壤是由固體、液體和氣體三類物質(zhì)組成的，土壤污染的主要化學(xué)物質(zhì)農(nóng)藥、化肥和重金屬等。(4)土壤對(duì)農(nóng)藥吸附的作用力有哪些？答：①物理吸附：范德華力（London-Vanderwalls)②由于離子交換引起的靜電鍵合：靜電引力③氫鍵結(jié)合④作土壤礦物中金屬的配體：共同鍵合、配位鍵。(5)農(nóng)藥在土壤中的降解有哪幾種方式？答：化學(xué)降解；光化學(xué)降解；生物降解。(6)過量施用NH4NO3肥料，對(duì)于翻耕情況良好，且富有好氧細(xì)菌的土壤的酸度會(huì)有什么影響？試說明這種影響的原因。答：酸度增加。因?yàn)楹醚跫?xì)菌在有氧的情況下將NH4+氧化為NO3-時(shí)會(huì)產(chǎn)生H+。(7)試分析土壤中有機(jī)物質(zhì)和粘土礦物能交換陽離子的原因。答：①對(duì)有機(jī)物：是因?yàn)閹в恤人岣鶊F(tuán)和其它堿性基團(tuán)。①對(duì)粘土礦物：A：同晶替代。B：電離，如高嶺土H或OH電離。(8)試分析二惡英（PCDDs）污染物的來源有哪些途徑?這類化合物具有怎樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)？指出這類化合物對(duì)生物有何危害？答：（1）PCDDs污染物來源：①垃圾焚燒；②農(nóng)藥生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物；③紙漿漂白過程中形成。（2）這類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)：其母核為二苯并-對(duì)二惡英，具有經(jīng)兩個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)的二苯環(huán)結(jié)構(gòu)。在兩個(gè)苯環(huán)上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有1―8個(gè)取代氯原子，由氯原子數(shù)和所在位置的不同，可能組合成75種異構(gòu)體。（3）PCDDs污染物的危害①毒性大、②致癌性、③致糖尿病、④致嬰兒發(fā)育殘缺、⑤引起皮膚⑦抑制免疫功能病?⑥致生殖障礙（生殖毒性）。(9)

試分析環(huán)境激素的危害.答：環(huán)境激素系指外因性干擾生物體內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì),這些物質(zhì)可模擬體內(nèi)的天然荷爾蒙，與荷爾蒙的受體結(jié)合，影響本來身體內(nèi)荷爾蒙的量，以及使身體產(chǎn)生對(duì)體內(nèi)荷爾蒙的過度作用；或直接刺激，或抑制內(nèi)分泌系統(tǒng)，使內(nèi)分泌系統(tǒng)失調(diào)，進(jìn)而阻礙生殖、發(fā)育等機(jī)能，甚至有引發(fā)惡性腫瘤與生物絕種的危害。(10)

大氣中NOx通過哪些途徑轉(zhuǎn)化成硝酸？答：（1）均一氣相氧化反應(yīng)：對(duì)流層中的NOx直接光氧化或被大氣中的HO·、HO2·、RO2·等氧化；

（2）在水溶液中的氧化反應(yīng)：

（3）在固體粒子表面的吸附和氧化：NOx吸附在顆粒物表面后再化學(xué)氧化。(11)說明在光化學(xué)煙霧中，臭氧（O3）是如何形成的？答：NO2的光解是光化學(xué)煙霧形成的主要起始反應(yīng)，并生成O3：

NO2+hν→NO+O（1）

O+O2+M→O3+M（2）

O3+NO→NO2+O2（3）

所產(chǎn)生的O3要消耗在NO的氧化上而無剩余，所以要產(chǎn)生光化學(xué)煙霧必需有碳?xì)浠衔锎嬖?。BBACACBDAADBADB

(1)評(píng)價(jià)水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)有哪些？水體富營養(yǎng)化有何危害？答：評(píng)價(jià)水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)有：總磷，總氮，葉綠素a，透明度,

BOD5

和CODcr

等。水體富營養(yǎng)化的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：消耗水體的DO；向水體釋放有毒物質(zhì)；破壞水體生態(tài)平衡；使水味腥臭難聞；降低水的透明度；增加制水成本；使湖泊死亡，水體消失。(2)試述影響污染物在水體中遷移轉(zhuǎn)化的因素。答：概括起來有三類：①物理因素；②化學(xué)因素；③生物因素。具體的遷移轉(zhuǎn)化過程主要有：沉積、吸附、水解和光分解、配合、氧化還原、生物降解等。(3)

酸雨主要是由氮氧化物和二氧化硫在大氣中氧化產(chǎn)生的。試分析大氣中氮氧化物和二氧化硫通過哪些途徑轉(zhuǎn)化成硝酸和硫酸？答：SO2在大氣中通過以下三類反應(yīng)途徑轉(zhuǎn)化：①均一氣相氧化反應(yīng)：對(duì)流層中的SO2直接光氧化或被大氣中的HO?、HO2?、RO2?等氧化；②在水溶液中的氧化反應(yīng)：SO2可溶于云、霧、水滴中，然后被O2、O3、H2O2、HO·、HO2?等所氧化；在過渡金屬離子（如Mn2+、Fe3+等）催化下被氧化。③在固體粒子表面的氧化反應(yīng)：SO2吸附在顆粒物表面后再化學(xué)氧化。(4)試分析大氣中HO?自由基的主要來源。答：對(duì)于清潔大氣而言，O3的光離解是大氣中HO?的重要來源；對(duì)于污染大氣，如有HNO2和H2O2存在它們的光離解也可以產(chǎn)生HO；其中HNO2的光離解是大氣中HO的重要來源。(5)

試寫出臭氧在平流層中的產(chǎn)生和消除的主要反應(yīng)。答：臭氧在平流層中的產(chǎn)生和消除都是通過光化學(xué)過程進(jìn)行的，其中的主要反應(yīng)有：

①O2+hν→2O；

②O+O2+M→O3+M*;

③O3+hν→O+O2；

④O3+O

→2O2(6)

說明大氣中臭氧層的位置，臭氧的作用，臭氧層變薄或出現(xiàn)空洞的原因（并寫出主要的反應(yīng)式）以及臭氧濃度降低產(chǎn)生的危害。答：位置：平流層中。

作用：阻止過量的紫外線到達(dá)地球表面；使平流層中溫度上升。

原因：氟氯烴、氮氧化物、HO·的破壞作用;火山爆發(fā)對(duì)臭氧的影響；大氣中氧氣的過度消耗。其中的主要反應(yīng)有：

①O2+hν→2O；

②O+O2+M→O3+M*;

③O3+hν→O+O2；

④O3+O

→2O2

Y:NOX(NO,

NO2),

HOX

(H,

HO,

HO2),

ClOX

(Cl,

ClO)

危害：

（1）影響人體健康,

（2）影響陸生植物;

（3）破壞水生生態(tài)系統(tǒng);

（4）對(duì)材料的影響。(7)向煙霧反應(yīng)器中引入空氣、NO、RCH=CHR′（如CH3CH=CHCH3），然后用紫外光照射，CH3CH=CHCH3的雙鍵被空氣中HO·自由基進(jìn)攻引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，隨后在與O2、