北京林業(yè)大學(xué)2004年環(huán)境化學(xué)期末考試試題A

1、北京林業(yè)大學(xué)2004年環(huán)境化學(xué)期末考試試題A一名詞解釋（每題2分，共30分）電子活度專屬吸附作用敏化光解共代謝濕沉降可吸入顆粒物二次污染物PCBs鹽基飽和度土壤酸度離子交換吸附三致效應(yīng)標(biāo)化分配系數(shù)B氧化途徑拮抗作用二公式推導(dǎo)（每題5分，共10分）1寫出天然水體堿度的組成，并推導(dǎo)碳酸鹽水體的總堿度的表達(dá)式（僅與H+和平衡常數(shù)有關(guān)）。2推導(dǎo)出與大氣中CO2平衡的降水的pH計(jì)算式。三簡答題（每題5分，共25分）1寫出天然水體的八大離子，并解釋電中性原理。2 簡述丙酮酸的生物轉(zhuǎn)化過程。3 大氣中HO自由基的主要來源。4簡述土壤的酸堿性。5簡述汞的甲基化過程。四計(jì)算題（每題10分，共20分）1含鎘廢水通

2、入H2S達(dá)到飽和并調(diào)整pH值為8.0，請算出水中剩余鎘離子的濃度。（已知CdS的溶度積為7.9*10-27,飽和水溶液中H2S濃度保持在0.1mol/L,H2S離解常數(shù)K1=8.9*10-8,k2=1.3*10-15）2計(jì)算水的氧化-還原限度，并計(jì)算在氧飽和時(shí)天然水體的pE,相應(yīng)的氧化反應(yīng)的pEo=+20.75。五綜合題（每題15分洪15分）從環(huán)境化學(xué)角度綜合分析我國酸雨的地域分布和形成過程。北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境化學(xué)環(huán)境工程02級環(huán)境規(guī)劃03級試卷A標(biāo)準(zhǔn)答案一名詞解釋（每題2分，共30分）決定電位：若某個(gè)單體系在氧化還原混合體系中含量遠(yuǎn)高于其他體系，則此時(shí)該單體系電位幾乎等于混合復(fù)雜體系的電位，稱

3、之為決定電位。專屬吸附作用：在吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用，尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。用來解釋吸附過程中表面電荷改變符號，甚至使離子化合物吸附在同號電荷表面的現(xiàn)象。敏化光解：一個(gè)光吸收分子可能將它的過剩能量轉(zhuǎn)移到一個(gè)接受體分子，導(dǎo)致接受體反應(yīng)，造成水中有機(jī)污染物降解，稱為敏化光解。共代謝：某些有機(jī)污染物不能作為微生物的唯一碳源和能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源和能源時(shí)，該有機(jī)物才能被降解，這種現(xiàn)象稱為共代謝。濕沉降：通過降雨降雪等使大氣中的顆粒物從大氣中去除的過程。大氣顆粒物的三模態(tài)：根據(jù)大氣顆粒物表面積和粒徑分布的關(guān)系得到了三種不同類型的粒度模，用它來解釋大氣顆粒物

4、的來源和歸宿。按照這個(gè)模型，可把大氣顆粒物表示成三種模結(jié)構(gòu)，即愛根模，積聚模和粗粒子模。二次污染物：大氣中某些污染組分之間或這些組分與大氣成分之間發(fā)生反應(yīng)生成的污染物。PCBs:多氯聯(lián)苯，由聯(lián)苯經(jīng)氯化而成，是水體中常見的有機(jī)污染物之一。鹽基飽和度：在土壤交換性陽離子中鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度。封閉體系：化學(xué)反應(yīng)中與外界不進(jìn)行物質(zhì)交換只進(jìn)行能量交換的體系。光化學(xué)煙霧：含有氮氧化物和碳?xì)浠锏纫淮挝廴疚锏拇髿?，在陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種有一次污染物和二次污染物的混合物形成的煙霧污染現(xiàn)象稱為光化學(xué)煙霧。量子產(chǎn)率：吸收光子過程產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)分子數(shù)目與吸收光子數(shù)目的比率

5、。標(biāo)化分配系數(shù)：有機(jī)毒物在沉積物與水之間的分配比率用分配系數(shù)表示，分配系數(shù)與沉積物中有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值稱為標(biāo)化分配系數(shù)。DLVO理論：把范德華吸引力和擴(kuò)散雙電層排斥力考慮為膠體之間僅有的作用因素，適用于沒有化學(xué)專屬吸附作用的電解質(zhì)溶液中，而且假設(shè)顆粒是粒度均等、球體形狀的理想狀態(tài)。質(zhì)體流動(dòng)：由水或土壤顆粒或兩者共同作用引起的物質(zhì)流動(dòng)現(xiàn)象。二公式推導(dǎo)（每題5分，共10分）1推導(dǎo)出氧化還原電位E和pE的關(guān)系。Qi+nciiHRed如果有一個(gè)氧化還原半反應(yīng)：根據(jù)能斯特方程一般式，則上述反應(yīng)可以寫成：E=Eo-2.303RT*lg（Red/Ox）/nF平衡時(shí)，Eo=2.303RT*lgk/nF理論

6、上講，K=Red/Oxen即e=Red/OxK1/n由定義：pE=-lge=Red/OxK1/n=EF/2.303RT=E/0.0592推導(dǎo)出與大氣中CO2平衡的降水的pH計(jì)算式。在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是二氧化碳，如果只把其作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)其全球大氣濃度330mL/m3與純水的平CO2te)+B0®8尹H衛(wèi)衡：H+HCO亍式中，khCO2水合平衡常數(shù)，即亨利系數(shù)8空1,k2分別為二元酸的一級和二級電離常數(shù)。它們的表達(dá)式為:PcOtlpOHp酎JjO巧2co各組分在溶液中的濃度為：COHp=KsPcOr眄ff+l51-pr+_H+f按電中性原

7、理，有：H+=-+COf+2|CO31_上述方程聯(lián)立，得：MJI=+=Lff+Lff+1+f*10碼)如磅刃口=0式中：戸羽_CO2在大氣中的分壓Kw水的離子積三簡答題（每題10分，共20分）1.簡述水中主要離子組成圖的意義。天然水中的主要離子組成：K+、Na+、Ca2+、Mg”、HCOj、NOj、Cl-、SO廣為天然水中常見的8大離子，占天然水中離子總量的9599%。水體中這些主要離子的分類，常用來作為表征水體主要化學(xué)特征性指標(biāo)。2簡述電子活度的定義、優(yōu)點(diǎn)和意義。pE=Igg將氧化劑和還原劑定義為電子給予體和電子接受體，上式中表示水溶液中電子的活度。pE是平衡狀態(tài)下（假想）的電子活度，它衡量

8、溶液接收或遷移電子的相對趨勢，在還原性很強(qiáng)的溶液中,pEpE其趨勢是給出電子。從其定義可知，越小，電子濃度越高，體系提供電子的傾向就越強(qiáng)，反之，越大，電子濃度越低，體系接受電子的傾向就越強(qiáng)。它能夠很方便的表示水溶液中電子的活度。3大氣中自由基的主要來源。對于清潔大氣而言，O的光離解是大氣中HO的重要來源；3+Av>O+O2>2HO對于污染大氣，如有HNO和HO存在，它們的光離解也可以產(chǎn)生HO：222HNO2+hv>HO*其中，HNO的光離解是大氣中HO的重要來源。24. 簡述土壤的酸堿性。土壤中存在著各種化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，使之表現(xiàn)出不同的酸堿度。其酸度可分為活性酸度（來源于

9、土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有機(jī)酸等）和潛性酸度（來源于土壤膠體吸附的可代換性陽離子），二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于暫時(shí)平衡狀態(tài)。土壤中堿度主要來源于碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度，當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子飽和度增加到一定程度時(shí)，會(huì)引起交換性離子的水解作用，使土壤呈堿性。5, 向某一含碳酸的水體中加入重碳酸鹽，問總酸度、總堿度、酚酞堿度、無機(jī)酸度和二氧化碳酸度的變化如何？總酸度增大，無機(jī)酸度減小，CO2酸度不變，總堿度不變，酚酞堿度丕變。四計(jì)算題（每題10分，共20分）1.含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并分別調(diào)整pH值為8.0時(shí)水中剩余鎘離子的濃度。$2=H+2S2-/H2S=Kt*K2=1.

10、16*10-23KSp=K2*H2S=1.16*10-24pH值為8.0時(shí)，S2-=1.16*10-8Cd2+=KSP2/S2-=6.8*10-i92. 在一個(gè)pH為6.5，堿度為1.6mmol/L的水體中，若加入碳酸鈉使其堿化，問需加多少mmol/L的碳酸鈉才能使水體pH上升到8.0。若用NaOH強(qiáng)堿進(jìn)行堿化，又需加多少堿？當(dāng)pH值在5-9范圍內(nèi)，總堿度mol/L時(shí)，值與總堿度之間存在關(guān)系：CTi=ai總堿度1加入碳酸鈉時(shí)，由公式：總堿度由以上兩式，得變化量關(guān)系，設(shè)CT增量為X,則總堿度增量為2x,即C+x=a總堿度+2xT121代入數(shù)據(jù)，得x=1.07mmol/L加入NaOH時(shí)，q值不變，

11、總堿度增加，設(shè)其增量為y,則有：CTi=ai總堿度4代入數(shù)據(jù)，得y=1.08mmol/L五綜合題（每題15分，共15分）從環(huán)境化學(xué)角度綜合分析我國酸雨產(chǎn)生機(jī)制、形成過程和地域分布差異。酸雨現(xiàn)象是大氣化學(xué)過程和大氣物理過程的綜合效應(yīng)，大氣中的氮氧化物和硫氧化物經(jīng)氧化溶于水后形成硫酸、硝酸和亞硝酸，是造成降水pH值降低的主要原因。我國酸性降水主要是由于硫氧化物的排放引起的。其形成過程為：SOj+O>SO3SO,+H3OHjSO*SOj+h3oHSO,+ONO+O>NOjSNOj+H3O>03+HNOj式中：0表示各種氧化劑。影響酸雨地域分布差異的主要因素有：1酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件：我國西南地區(qū)煤中含硫量高，并且很少經(jīng)過脫硫處理，直接用作燃料燃燒，二氧化硫排放量很高，再加上這個(gè)地區(qū)氣溫高，濕度大，有利于二氧化硫的轉(zhuǎn)化，因此造成了大面積的強(qiáng)酸性降雨區(qū)。2大氣中的氨：主要來自于有機(jī)物分解和農(nóng)田施用的含氮肥料的揮發(fā)，隨pH值的上升而增大，我國北方地區(qū)土壤pH值高