北京林业大学2004年环境化学期末考试试题A

北京林业大学2004年环境化学期末考试试题A一名词解释（每题2分，共30分）电子活度专属吸附作用敏化光解共代谢湿沉降可吸入颗粒物二次污染物PCBs盐基饱和度土壤酸度离子交换吸附三致效应标化分配系数B氧化途径拮抗作用二公式推导（每题5分，共10分）1写出天然水体碱度的组成，并推导碳酸盐水体的总碱度的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式（仅与H+和平衡常数有关）。2推导出与大气中CO2平衡的降水的pH计算式。三简答题（每题5分，共25分）1写出天然水体的八大离子，并解释电中性原理。简述丙酮酸的生物转化过程。大气中HO•自由基的主要来源。4简述土壤的酸碱性。5简述汞的甲基化过程。四计算题（每题10分，共20分）1含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH值为8.0，请算出水中剩余镉离子的浓度。（已知CdS的溶度积为7.9*10-27,饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L,H2S离解常数K1=8.9*10-8,k2=1.3*10-15）2计算水的氧化-还原限度，并计算在氧饱和时天然水体的pE,相应的氧化反应的pEo=+20.75。五综合题（每题15分洪15分）从环境化学角度综合分析我国酸雨的地域分布和形成过程。北京林业大学环境化学环境工程02级环境规划03级试卷A标准答案一名词解释（每题2分，共30分）决定电位：若某个单体系在氧化还原混合体系中含量远高于其他体系，则此时该单体系电位几乎等于混合复杂体系的电位，称之为决定电位。专属吸附作用：在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。用来解释吸附过程中表面电荷改变符号，甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象。敏化光解：一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子，导致接受体反应，造成水中有机污染物降解，称为敏化光解。共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源和能源时，，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。湿沉降：通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。大气颗粒物的三模态：根据大气颗粒物表面积和粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模，用它来解释大气颗粒物的来源和归宿。按照这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根模，积聚模和粗粒子模。二次污染物：大气中某些污染组分之间或这些组分与大气成分之间发生反应生成的污染物。PCBs:多氯联苯，由联苯经氯化而成，是水体中常见的有机污染物之一。盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。封闭体系：化学反应中与外界不进行物质交换只进行能量交换的体系。光化学烟雾：含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种有一次污染物和二次污染物的混合物形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾。量子产率：吸收光子过程产生的激发态分子数目与吸收光子数目的比率。标化分配系数：有机毒物在沉积物与水之间的分配比率用分配系数表示，分配系数与沉积物中有机碳的质量分数的比值称为标化分配系数。DLVO理论：把范德华吸引力和扩散双电层排斥力考虑为胶体之间仅有的作用因素，适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒是粒度均等、球体形状的理想状态。质体流动：由水或土壤颗粒或两者共同作用引起的物质流动现象。二公式推导（每题5分，共10分）1•推导出氧化还原电位E和pE的关系。Qi+ncii]H]Red如果有一个氧化还原半反应：根据能斯特方程一般式，则上述反应可以写成：E=Eo-2.303RT*lg（[Red]/[Ox]）/nF平衡时，Eo=2.303RT*lgk/nF理论上讲，K=[Red]/[Ox][e]n即[e]={[Red]/[Ox]K}1/n由定义：pE=-lg[e]={[Red]/[Ox]K}1/n=EF/2.303RT=E/0.0592•推导出与大气中CO2平衡的降水的pH计算式。在未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是二氧化碳，如果只把其作为影响天然降水pH的因素，根据其全球大气浓度330mL/m3与纯水的平CO2te)+^B0®8尹H卫衡：H++HCO亍式中，kh—CO2水合平衡常数，即亨利系数8空1,k2—分别为二元酸的一级和二级电离常数。它们的表达式为:PcOtl~\pO^Hp\酎JjO巧2~[^co~]各组分在溶液中的浓度为：\CO^Hp\=KsPcOr眄][ff+]l51-pr+]_[H+f按电中性原理，有：\H+]=㈣-]+[^COf]+2|CO31_]上述方程联立，得：MJ■I=++=Lff+]Lff+1[^+f*10码)如磅刃口=0式中：戸羽_CO2在大气中的分压Kw水的离子积三简答题（每题10分，共20分）1.简述水中主要离子组成图的意义。天然水中的主要离子组成：K+、Na+、Ca2+、Mg”、HCOj、NOj、Cl-、SO广为天然水中常见的8大离子，占天然水中离子总量的95~99%。水体中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。2•简述电子活度的定义、优点和意义。pE=—Igg将氧化剂和还原剂定义为电子给予体和电子接受体，上式中表示水溶液中电子的活度。pE是平衡状态下（假想）的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势，在还原性很强的溶液中,pEpE其趋势是给出电子。从其定义可知，越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强，反之，越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。它能够很方便的表示水溶液中电子的活度。3•大气中自由基的主要来源。对于清洁大气而言，O的光离解是大气中HO的重要来源；3+Av>O+O2——>2HO对于污染大气，如有HNO和HO存在，它们的光离解也可以产生HO：222HNO2+hv——>HO*其中，HNO的光离解是大气中HO的重要来源。2简述土壤的酸碱性。土壤中存在着各种化学和生物化学反应，使之表现出不同的酸碱度。其酸度可分为活性酸度（来源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有机酸等）和潜性酸度（来源于土壤胶体吸附的可代换性阳离子），二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤中碱度主要来源于碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度，当土壤胶体上吸附的阳离子饱和度增加到一定程度时，会引起交换性离子的水解作用，使土壤呈碱性。向某一含碳酸的水体中加入重碳酸盐，问总酸度、总碱度、酚酞碱度、无机酸度和二氧化碳酸度的变化如何？总酸度增大，无机酸度减小，CO2酸度不变，总碱度不变，酚酞碱度丕变。四计算题（每题10分，共20分）1.含镉废水通入H2S达到饱和并分别调整pH值为8.0时水中剩余镉离子的浓度。$2=[H+]2[S2-]/[H2S]=Kt*K2=1.16*10-23KSp=K]2*[H2S]=1.16*10-24pH值为8.0时，[S2-]=1.16*10-8[Cd2+]=KSP2/[S2-]=6.8*10-i9在一个pH为6.5，碱度为1.6mmol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH上升到8.0。若用NaOH强碱进行碱化，又需加多少碱？当pH值在5-9范围内，［总碱度mol/L时，值与总碱度之间存在关系：CTi=ai［总碱度］1加入碳酸钠时，由公式：［总碱度由以上两式，得变化量关系，设CT增量为X,则［总碱度］增量为2x,即C+x=a｛［总碱度］+2x｝T121代入数据，得x=1.07mmol/L加入NaOH时，q值不变，总碱度增加，设其增量为y,则有：CTi=ai｛［总碱度4代入数据，得y=1.08mmol/L五综合题（每题15分，共15分）从环境化学角度综合分析我国酸雨产生机制、形成过程和地域分布差异。酸雨现象是大气化学过程和大气物理过程的综合效应，大气中的氮氧化物和硫氧化物经氧化溶于水后形成硫酸、硝酸和亚硝酸，是造成降水pH值降低的主要原因。我国酸性降水主要是由于硫氧化物的排放引起的。其形成过程为：SOj+［O］——>SO3SO,+H3O——HjSO*SOj+h3o——HSO,+O——NO+［O］——>NOjSNOj+H3O——>^03+HNOj式中：［0］表示各种氧化剂。影响酸雨地域分布差异的主要因素有：1•酸性污染物的排放及其转化条件：我国西南地区煤中含硫量高，并且很少经过脱硫处理，直接用作燃料燃烧，二氧化硫排放量很高，再加上这个地区气温高，湿度大，有利于二氧化硫的转化，因此造成了大面积的强酸性降雨区。2•大气中的氨：主要来自于有机物分解和农田施用的含氮肥料的挥发，随pH值的上升而增大，我国北方地区土壤pH值高于南方，而且土壤偏酸性的地区，风沙扬尘的缓冲能力低，这可以解释我国酸雨多发生在南方。颗粒物酸度及缓冲能力：经实验绘制缓冲曲线发现，无酸雨地区颗粒物的pH值和缓冲能力均高于酸雨区。4•天气形势的影响：如果气象条件和地形有利于污染物的扩散，则大气中污染浓度降低，酸雨就减弱，反之就加重。重庆和贵阳一带气象条件和多山的地形不利于污染物的扩散，所以成为强酸性降雨区。