2016年西南大学网络学院[0128]《环境化学》.doc

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(1)有一股20oC的生活污水，其耗氧速率常数k1= 0.23/天，求经过3、5、20天后水中有机物的剩余百分数各为多少？
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：经过3、5、20天后水中有机物的剩余百分数各为50%，31.6%，1.0%。
(2)有一股20oC的生活污水，其耗氧速率常数k1= 0.23/天，测得五日生化需氧量BOD5= 200 mg/L，求最终生化需氧量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：最终生化需氧量BODu为293 mg/L和七日生化需氧量BOD7为234mg/L。
(3) 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？在上述平衡状态下，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浓度为[CO2aq)] 为1.089×10-5 mol/L，水中pH 值是5.65。
（4）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）
解：[Alk] = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]- [H+] 
   在pH = 8.0 时，[Alk] ≈[HCO3- ]
          [HCO3-] = 1.00 × 10-3(mol/L) 
答：碳酸氢根离子浓度是1.00 × 10-3mol/L。 

（5）在上述天然水中，碳酸根离子浓度是多少？
解： 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）
答：碳酸根离子浓度是4.69 × 10-6mol/L。
（6）在上述同样条件下，水中二氧化碳浓度是多少？
解：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：水中二氧化碳浓度是2.25 × 10-5mol/L。
(7)已知 NO2的离解能为301.0千焦/摩，相当于多少纳米的光能？
解：使用Einstein公式可求得相应于301.0千焦/摩相当于多少纳米的光能。 
  根据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的离解能为301.0千焦/摩，相当于397nm的光能。
(8)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NO2的离解能为301.0千焦/摩；普朗克常数h = 6.626´10-34焦·秒）
 解：使用Einstein公式可求得相应于290 nm波长的光子能量
          根据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
  因为290​nm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，290 nm波长的光能引起N-O键断裂。

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(1) 有机物好氧降解的最终产物有哪些？
答:CO2、H2O、SO42-、NO3- 等。
(2) 有机物厌氧降解的最终产物有哪些？
答：有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等.
(3) 构成土壤的成分有哪些？指出引起土壤污染的主要化学物质。
答：土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的，土壤污染的主要化学物质农药、化肥和重金属等。
(4) 土壤对农药吸附的作用力有哪些？
答：① 物理吸附：范德华力（ London-Van der walls) 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) 农药在土壤中的降解有哪几种方式？
答：化学降解；光化学降解；生物降解。
(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。
答：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) 试分析土壤中有机物质和粘土矿物能交换阳离子的原因。
答：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。
(8)试分析二恶英（PCDDs）污染物的来源有哪些途径? 这类化合物具有怎样的化学结构？指出这类化合物对生物有何危害？
答：（1）PCDDs 污染物来源： ①垃圾焚烧； ②农药生产过程中的副产物； ③纸浆漂白过程中形成。 （2）这类化合物的化学结构： 其母核为二苯并-对二恶英，具有经两个氧原子联结的二苯环结构。 在两个苯环上的 1，2，3，4，6，7，8，9 位置上可有 1―8 个取代氯原子，由氯原子数和所在 位置的不同，可能组合成 75 种异构体。 （3）PCDDs 污染物的危害 ①毒性大、 ②致癌性、③致糖尿病、 ④致婴儿发育残缺、 ⑤引起皮肤 ⑦抑制免疫功能病​⑥致生殖障碍（生殖毒性）。
(9)   试分析环境激素的危害.
答：环境激素系指外因性干扰生物体内分泌的化学物质,这些物质可模拟体内的天然荷尔蒙，与荷尔蒙的受体结合，影响本来身体内荷尔蒙的量，以及使身体产生对体内荷尔蒙的过度作用；或直接刺激，或抑制内分泌系统，使内分泌系统失调，进而阻碍生殖、发育等机能，甚至有引发恶性肿瘤与生物绝种的危害。
(10)    大气中NOx通过哪些途径转化成硝酸？
答：（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HO·、HO2·、RO2·等氧化；  
   （2）在水溶液中的氧化反应：  

  （3）在固体粒子表面的吸附和氧化：NOx吸附在颗粒物表面后再化学氧化。
(11)说明在光化学烟雾中，臭氧（O3）是如何形成的？
答：NO2的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应，并生成O3：
NO2 + hν → NO + O （1）
O + O2 + M → O3 + M （2）
O3 + NO → NO2 + O2 （3）
所产生的O3要消耗在NO的氧化上而无剩余，所以要产生光化学烟雾必需有碳氢化合物存在。

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 (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？
答：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) 试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。
答：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。
(3)  酸雨主要是由氮氧化物和二氧化硫在大气中氧化产生的。试分析大气中氮氧化物和二氧化硫通过哪些途径转化成硝酸和硫酸？
答：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HO・、HO2・、RO2・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、HO·、HO2・等所氧化；在过渡金属离子（如Mn 2+、Fe 3+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。
(4) 试分析大气中HO・自由基的主要来源。
答：对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO・的重要来源；对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在它们的光离解也可以产生HO；其中HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。
(5)    试写出臭氧在平流层中的产生和消除的主要反应。
答：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：
                    ① O2+ hν→2 O；
                    ② O+ O2+ M →O3+ M*;

                    ③ O3+ hν→O+ O2；
                    ④ O3+ O →2 O2
(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。
答：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。
其中的主要反应有：
                    ① O2+ hν→2 O；
                    ② O+ O2+ M →O3+ M*;
                    ③ O3+ hν→O+ O2；
                    ④ O3+ O →2 O2
                  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。
(7)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。
答：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。
(8) 光化学烟雾有何危害？
答：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。

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）