西南大学《环境化学》2016年网上作业及参考答案

1、1：论述题 (1)    汽车尾气中主要含有哪几种污染物质？(2)    目前计入空气污染指数的项目暂定为哪些？(3)    大气中NOx通过哪些途径转化成硝酸？(4)    大气中二氧化硫通过哪些途径转化成三氧化硫或硫酸？(5)    试写出臭氧在平流层中的产生和消除的主要反应。 (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。

2、  参考答案： (1) CO、氮氧化物，碳氢化合物等。(2)暂定为SO2 、 NO2和可吸入颗粒物。(3) 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O3、HOû、HO2û、RO2û等氧化；在水相中的氧化反应；在固体表面的吸附和氧化：NOx吸附在颗粒物表面后再化学氧化。(4) SO2在大气中通过以下三类反应途径转化：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HOû、HO2û、RO2û等氧化；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

3、51;、HO2û等所氧化；在过渡金属离子（如Mn2+、Fe3+等）催化下被氧化。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。(5) 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： O2+ hn ¾® 2 O； O + O2 + M ¾® O3+ M*; O3+ hn ¾® O + O2； O3+ O ¾® 2 O2（6） 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、HOû的破坏作用;火山爆发对臭氧的影

4、响; 大气中氧气的过度消耗。反应式：Y + O3 YO + O2 YO+ O Y + O2 净结果: O3 + O 2 O2Y: NOX(NO, NO2), HOX (H, HO, HO2), ClOX (Cl, ClO) 危害：影响人体健康, 影响陆生植物; 破坏水生生态系统; 对材料的影响。1：论述题 (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？(2) 某化工厂的含汞废水经化学处理后排入黄浦江中，排污口附近水中汞的含量为0.40.5 mg/L，而在下流500 m处汞的含量只有34 g/L，试分析原因？(3) 试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。 

5、60;参考答案： （1）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) 含汞废水的稀释、扩散；水体中胶体物质对重金属的吸附作用 ：无机胶体：次生黏土矿物；铁、铝、硅、锰等水合氧化物；有机胶体：蛋白质、腐殖质。 氧化还原转化：各价态之间的相互转化； 溶解和沉淀反应：汞与水中的阴离子生成HgCO3、HgSO4、Hg(OH)2等难溶物； 配合反应：无机配体：OH- 、Cl- 、 CO

6、32- 、HCO3- 、 F- 、S2-；有机配体：氨基酸、糖、腐殖酸、生活废水中的洗涤剂、清洁剂、NTA、EDTA 、农药等; 生物甲基化作用; 生物富集作用。所以自工厂排放出来的汞主要集中在排污口附近的底泥中，有可能成为次生污染源。（3） 概括起来有三类： 物理因素； 化学因素； 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。2：论述题(1) 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HOû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

7、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。(2) 光化学烟雾有何危害？  参考答案： (1) 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。   (2)   危害人体健康；伤害植物叶片；降低大气能见度；影响材料质量：使橡胶开裂等。 1：论述题 (1) 有机物好氧降解的最终产物有哪些？(2) 有机物厌氧降解的最终产物有哪些？(3) 指出

8、引起土壤污染的主要化学物质。(4) 土壤对农药吸附的机理是什么？(5) 农药在土壤中的降解有哪几种方式？(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。(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。  参考答案：  (1) CO2、H2O、SO42-、NO3- 等。(2) 有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等。(3) 农药、化肥和重金属等。(4) 物理吸附：（范德华力（London-Van der walls) 由于离子交换引起的静电键合：静电引力 氢

9、键结合作土壤矿物中金属的配体：共同键合、配位键(5) 化学降解；光化学降解；生物降解。(6) 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) 对有机物：是因为带有羧酸根基团和其它碱性基团。对粘土矿物： A：同晶替代。B：电离，如高岭土H或OH电离。2：论述题 (1) 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？ (2) 在上述平衡状态下，水中的pH值是多少？(已知干燥空气中CO2占体积的0.033%，水在25时蒸汽压为0.0313 atm，而25时CO2的亨利常数KHA是3.36×10-7molL-1 Pa-1。

10、CO2的一级离解平衡常数Kc1是4.45×10-7 (3) 到达地球表面的太阳辐射最短波长为290 nm，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？（已知此N-O键的键能为3.01 ´ 105 J/mol。）  参考答案：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 ´

11、; 10-5（mol/L)（2）根据CO2溶于水中部分离解，产生相等浓度的H+ 和HCO3-，求出pH值：   CO2 (aq) + H2O Û H+ + HCO3-       pH = 5.65 (3) 使用Einstein公式可求得相应于290 nm波长的光子能量。根据 E= NA hn = NA hc/lE = (6.022 ´ 1023 ´ 6.626´10-34´2.9979´1010´107) /l 若 = 290 nmE

12、 = (6.022 ´ 1023 ´ 6.626´10-34´2.9979´1010´107) /290= 4.12 ´ 105 J/mol因为290 nm波长的光子能量（4.12 ´ 105 J/mol）大于N-O键的键能（3.01 ´ 105 J/mol），所以，290 nm波长的光能引起N-O键断裂。答：(1) CO2浓度为： CO2(aq) = 1.089 ´ 10-5 （mol/L) ; (2) pH = 5.65; (3)290 nm波长的光能引起N-O键断裂。1：论述题 

13、（1）废水水样在20oC条件下测得BOD5 = 200 mg/L，求BODu值。已知耗氧速率k1 = 0.23/天。(2) 上述废水水样的BOD1值是多少？   参考答案： 解：（1）BODu = BOD5/(1? e?5k1) =293 （mg/L） (2) BOD1 = BODu (1? e? k1) = 60 （mg/L） 答：(1)  BODu值为293 mg/L; (2) BOD1值为60 mg/L.2：论述题（1）在pH = 8.0的天然水中，当总碱度Alk = 1.00 × 10-3 molH+/L，温度为25时，碳酸氢根离子浓度

14、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） （2）在上述天然水中，碳酸根离子浓度是多少？（3）在上述同样条件下，水中二氧化碳浓度是多少？  参考答案：解：Alk = HCO3-+2CO32-+OH- H+（1）在pH = 8.0 时，Alk HCO3-HCO3- = 1.00 × 10-3（mol/L)（2） 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）（3）根据：KC1 = H+ HCO3- /CO2 CO2