环境化学试题

二．选择题（共20分，每小题2分）1.随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率（Γ），对于逆温气层的大气垂直递减率c。a．Γ﹥0b.Γ=0c.Γ﹤02.某一氧化-还原反应体系的标准电极电位0.80，气pEo为a。a．13.55b.13.35c.13.05d.12.803．测定总磷时，下例c组物质均会产生干扰，是测定结果偏低？a．亚砷酸盐、Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、亚硝酸盐b.砷酸盐、Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、硝酸盐c.砷酸盐、Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、亚硝酸盐d.亚砷酸盐、Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、硝酸盐4．五十年代日本出现的痛痛病是由d污染水体后引起的。a．Asb.Hgc.Pbd.Cr5.根据Whittby三模态模型，粒径小于aum的粒子称为爱根核膜。a．0.05b.0.1c.1d.26．在氨氮的测定中，氨与b生产黄色的络合物，可在425nm波长下比色测定。a．盐酸萘乙二胺显色剂b.纳氏试剂c.混合试剂d.二磺酸酚试剂7.重金属从悬浮物或沉积物中重新释放属于二次污染问题，下例b原因可能诱发重金属释放。a．颗粒物聚沉b.降低水体的pH值c.水流速度加快d.富营养化加重8.下例吸附现象属于离子交换吸附的有a。a．土壤胶体吸附碱土金属粒子b.土壤颗粒吸附非离子有机化合物c.金属水和氧化物吸附过渡金属离子d.腐殖质吸附非离子型农药9.下例说法正确的是c。a．代换性酸度和水解性酸度属于活性酸度b．潜性酸度是指土壤胶体吸附的可代换性Al3+c．土壤潜性酸度往往比活性酸度大得多10.在一封闭的碳酸体系中加入重碳酸盐，其中，c不发生变化。a．总碱度b.pHc.酚酞碱度d.苛性碱度2、属于环境化学效应的是____C____。A热岛效应B温室效应C土壤的盐碱化D噪声3、以下A、B、C、D__因素可以诱发重金属从沉积物中释放出来？A盐度升高BpH降低C增加水中配合剂的含量D改变氧化还原条件4、五十年代日本出现的水俣病是由___B___污染水体后引起的。ACdBHgCPbDAs5、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到__A、B、C、D_的影响。A风B湍流C天气形式D地理地势6、大气中HO自由基的来源有__A、C、D__的光离解。AO3BH2COCH2O2DHNO27、烷烃与大气中的HO自由基发生氢原子摘除反应，生成___B、C___。AROBR自由基CH2ODHO28、两种毒物死亡率分别是M1和M2,其联合作用的死亡率M<M1+M2,这种联合作用属于____D___。A协同作用B相加作用C独立作用D拮抗作用9、根据Whitby的三模态模型，粒径___D__μm的粒子称为粗粒子模。A<0.05B>0.10C>1.00D>2.0010、气溶胶中粒径____A____μm的颗粒，称为降尘。A>10B<5C>15D<10属于环境化学效应的是_____C_______。A热岛效应B温室效应C土壤的盐碱化D噪声7、酸雨是指pH___C___的雨、雪或其它形式的降水。A<6.0B<7.0C<5.6D<5.08、在土壤中，下列离子____C____的交换吸附能力最强。ACa2+BNa+CFe3+DH+9、气溶胶中粒径____D____μm的颗粒，称为飘尘。A>10B<5C>15D<1010、以下__A、B、C、D__因素可以诱发重金属从沉积物中释放出来。A盐度升高BpH降低C增加水中配合剂的含量D改变氧化还原条件三．名词解释1.光化学烟雾:含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象2.酸性降水:指通过降水，如雨，雪，雾，冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。3.生长代谢:当微生物代谢时，某些有机污染物作为食物源提供能量和提供细胞生长所需的碳，该有机物被降解，这种现象称为生长代谢。4.次生矿物:次生矿物是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构却有所改变5.质体流动:由水或土壤微粒或两者共同作用引起的物质流动优先污染物：在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象，称之为优先污染物。3、分配系数：颗粒物从水中吸着有机物的量，与颗粒物中有机质的含量密切相关，而有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数(Kp)。土壤阳离子交换量：每千克干土中所含全部阳离子总量，称阳离子交换量，以（cmol/kg土）表示。环境污染：是指由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。环境污染物：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化物质。辐射逆温的形成：是由地面冷辐射形成的逆温。当白天地面受日照而升温时，近地面空气的温度随之而升高。夜晚地面由于向外辐射而冷却，这便使近地面空气的温度自下而上逐渐降低。由于上面的空气比下面的冷却较馒，结果就形成逆温现象。二次污染物：由污染源直接排放出的污染物经过某些化学变化而产生的污染物。温室效应:大气中CO2、O3、水蒸气、悬浮水滴和云层中冰晶以及卤代烃等微量气体能有效吸收地面辐射中的红外线后，又以长波辐射的形式将能量放出，这种辐射是无方向性，在其铅直向下部分因与地面辐射方向相反，被称为“大气逆辐射”，由于逆辐射的结果，一部分地球辐射又被返回地面，使地面实际损失的能量比其长波辐射放出的能量要少，对地面起到了保温的作用。故称为“温室效应”。酸雨:酸雨是指pH低于5.6的天然降水。酸雨常作为酸沉降（干、湿沉降）的代称。硫酸烟雾:它主要是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。硫酸烟雾型污染物，从化学上看是属于还原性混合物，故称此烟雾为还原烟雾。而光化学烟雾是高浓度氧化剂的混合物，因此也称为氧化烟雾。二.简答题1、画图简要说明大气温度层结及其特点、产生的原因。（10分）静大气在垂直方向上的温度分布称为大气温度层结。可分为：对流层：由于受到地面长波辐射的影响，下热上冷，空气垂直对流运动剧烈，污染物质传输容易平流层：在其上中部有一臭氧层，它吸收来自太阳的紫外线后放出能量，该层上热下冷。污染物不易传输扩散，只能随地球自转而平流而遍布全球中间层：由于平流层中臭氧层放热的影响，下热上冷，空气垂直对流强热层：由于受太阳辐射的影响，上热下冷。空气稀薄，处于电离状态。2、简要说明温室效应产生的机理及大气温度升高的原因，京都议定书的目标是是么？（10分）答：温室效益产生的机理：大气中的温室气体主要是CO2吸收了来自地面的长波辐射将能量截面于大气中，使地球温度升高大气温度升高的原因：（1）过度利用化石燃料（2）植被大量减少京都议定书的目标：限制CO2的排放，特别是发达国家CO2的排放，以控制大气温度升高。3、试述伦敦烟雾的类型、起因和发生条件。（5分）答：伦敦烟雾事件属于煤烟型污染。伦敦烟雾事件的直接原因是燃煤产生的二氧化硫和粉尘污染，间接原因是开始于逆温层所造成的大气污染物蓄积。燃煤产生的粉尘表面会大量吸附水，成为形成烟雾的凝聚核，这样便形成了浓雾。另外燃煤粉尘中含有三氧化二铁成分，可以催化另一种来自燃煤的污染物二氧化硫氧化生成三氧化硫，进而与吸附在粉尘表面的水化合生成硫酸雾滴。形成的环境条件：因为潮湿有雾的空气在城市上空停滞不动，温度逆增，逆温层在40米～150米低空，大量的烟喷入其中，使烟雾不断积聚。4、．试述水体富营养化产生的机理。（5分）答:工业废水及生活污水排放水体，使水中氮磷等营养物增多。引起藻类繁殖，由于死藻在分解时消耗溶解氧，使水质恶化。5、试述DDT的主要特性和在环境中迁移、转化与归趋的主要途径（10分）答：①热稳定性高，挥发性小，不溶于水，易溶于有机溶剂和脂肪;②在植物叶片中积累大，通过食物链进入人体;③易被土壤胶体吸附，在土壤中移动难;④可发生生物降解，可分为还原氧化和脱氯化氢，在紫外光的照射下发生光解。和光降解;6、请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用（10分）答：腐殖质可分为腐殖酸、富里酸、腐黑物。在环境中的作用：①对河流中的汞有显著的流出效应②抑制金属从水中沉降③减弱重金属毒性④在给水消毒中产生THMs⑤遇Ca2+、Mg2+产生沉淀。8、写出大气平流层中臭氧层吸收太阳辐射紫外线的化学反应式及臭氧层被大气污染物破坏的催化反应式。（10分）1O3﹢hv→O﹢O2O﹢O2﹢M→O3﹢M2Y﹢O3→YO﹢O2YO﹢O→Y﹢O2总O3﹢O→2O29、将下列农药的商品名和化学名联线。（5分）DDTP,P’-二氯二苯基三氯乙烷林丹硫代磷酸酯敌敌畏磷酸酯乐果六氯环己烷敌百虫膦酸酯1对a2对d3对c4对b5对e10、简要说明碳氢化合物在光化学烟雾中所起的作用。答：碳氢化合物与自由基反应，发生一系列自由基转化和增殖的链反应，在此过程中产生的氧化性自由基将NO氧化成NO2，替代了O3使之越积越多，同时产生许多污染物如过氧乙酰硝酸脂。在“在硝酸盐氮的测定”实验中，试说明氯化物和亚硝酸盐氮如何影响实验结果，怎样去除氯化物和亚硝酸盐氮的干扰？（1）少量氯化物能引起硝酸盐的损失，使结果偏低;加入硫酸银使其生成氯化银沉淀，过滤去除，可消除氯化物的干扰（2）亚硝酸盐氮含量超过0.2ūg/ml，使结果偏高；加入高锰酸钾将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，可消除亚硝酸盐氮的干扰，从测定结果中减去眼硝酸盐的含量即可2.为什么排放到大气中的CFCs能破坏臭氧层，写出有关化学反应式并举例说明。因为CFCs可催化O3分解，使O3转变成O2，如F-11(CFCl3)和F-12(CF2Cl2),它们在波长为75-220nm紫外光照射下会产生ClCFCl3+hν→CFCl2+ClCF2Cl2+hν→CF2Cl+Cl光解产生的Cl可破坏O3。其机理为Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2总反应O3+O→2O23.试述有机磷农药在土壤中迁移转化的主要过程。主要过程包括（1）有机磷农药的非生物降解过程a吸附催化水解b光降解（2）有机农药的生物降解4.影响沉积物中重金属释放的主要因素有哪些？主要因素有（1）盐浓度（2）氧化还原条件（3）pH值(4)水中配位剂含量(5)生物化学过程1、光化学烟雾形成的反应机制可概况为如下12反应来描述，请完成该链反应方程式：引发反应自由基传递反应终止反应简述光化学烟雾的形成过程

光化学烟雾的形成可以定性地表述如下：光化学反应是由链式反应形成的。它以NO2光解生成原子氧的反应为引发，O的产生导致了O3的生成。由于碳氢化合物参与了这一链反应，造成了NO向NO2的转化。在此过程中HO·和HO2·.自由基起了主要作用，以致基本上不需消耗O3就能使大气中NO转化成NO2；NO2又继续光解产生O3，从而使臭氧不断积累，同时产生醛类和新的自由基又继续与烃类反应，生成过氧烷基硝酸酯等有机过氧化物和更多的自由基，如此循环往复，直至NO和碳氢化合物耗尽为此。所产生的醛类、O3、PAN等二次污染物是最终产物。已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下：请用pc—pH的公式表示Fe(OH)3(s)在纯水中溶解产生的各种形态Fe(III)含量与pH的关系。解：由反应方程式(3)，得：p[Fe3+]=3pH-4由反应方程式(3)和(1)，得：p[Fe(OH)2+]=2pH-1.84由反应方程式(3)和(2)，得：p[Fe(OH)2+]=pH+2.74由反应方程式(3)和(4)，得：p[Fe(OH)4-]=19-pH由反应方程式(3)和(5)，得：p[Fe(OH)24+]=2pH-5.1大气中NOx或由SOx转成酸雨的机理。酸雨的形成是一个十分复杂的过程。从化学角度看，大气中酸性物质增加，或碱性物质减少，或两者同时发生时，都将导致降水酸化。酸雨中常含有多种无机酸和有机酸，并以无机酸为主。无机酸中又以硫酸为主。

酸雨的形成一般认为包括成雨或冲刷两个过程。

在成雨过程中，排入大气中的SO2、NOx被氧化后在云层内与雨滴作用形成酸性雨，或者在雨滴形成的同时被直接吸收而成酸性雨。水蒸气也可冷凝在含有硫酸盐和硝酸盐等气溶胶的凝结核上。气溶胶粒子和细小的水滴也可能在云雾形成过程中互相碰撞合并，同时与水滴结合。尽管酸雨形成的机制很复杂，其核心物质都是SO2和NOx。

1：SO2和NOx的均一气相氧化反应，

主要氧化剂：HO·、HO2·、RO2·

比较重要的是O2被HO2·和HO·的氧化，其中HO·氧化SO2的速度是HO2·的12倍。

(1)HO·+SO2→HOSO2*→H+SO3（快）

H+O2→HO2·

影响因素有：hγ，比值，氧化剂

①、NO2的影响

NO2+hγ→NO+O

SO2+O+M→SO3+M②、光照（hγ）的影响

(2)NO+O3→NO2+O2

NO+HO2·-→NO2+HO·

NO+RO2·→NO2+RO·

NO2+HO·+M→HNO3+M

NO在均相气相中被氧化能力比在非均相中大。

2：SO2和NOx的液相氧化(1)SO2液相氧化：大气中约80%的SO2在液相中氧化。

氧化剂：O2、H2O2、O3、HO2·、HO·影响因素：pH、hγ、NH3金属离子

①、pH响SO2在液滴中的溶解与离解过程。（气—液溶解平衡）

②、hγ影响：（光催化作用）

为什么NH3的存在可加快反应速度？

③、NH3的影响：

提高pH值,有利于生成SO32-，从而加快反应速度。

④、金属离子的影响：催化作用，（不同离子，催化机理不同）

例：然后SO3-再按循环反应进行氧化。

(2)NOx的液相氧化：（与气相比可略）

NO+O3→NO2+O2

3NO2+H2O→2HNO3+NO试述酸雨的主要成分和成因，写出有关化学反应式。答：酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主，从污染源排放出来的SO2和NOx是形成酸雨的主要起始物（3分），其形成过程为（4分）大气中的SO2和NOx经氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亚硝酸，这是造成降水pH降低的主要原因。除此之外，还有许多气态或固体物质进入大气对降水的pH也会有影响。降水的酸度是大气中酸性物质和碱性物质发生酸碱中和反应后平衡的结果。如果降水中酸量大于碱量，就会形成酸雨。述酸雨的危害（一）、使土壤酸化，导致生物的生产量下降。（二）、使河湖水酸化。抑制水生生物的生长和繁殖，它可以直接杀死水中的浮游生物，减少鱼类的食物来源，使水生生态系统破坏，水生生态平衡失调，使水中的生物比例和种类失衡。（三）、对森林的影响。酸雨对植物表面的茎叶淋浴和冲洗，它可直接或间接伤害植物，使森林衰亡，并诱发各种病虫灾害频繁发生，从而造成森林大片死亡。（四）、腐蚀建筑物和文物古迹。酸雨容易腐蚀水泥、大理石等建筑材料，并且容易使铁金属表面生锈，建筑物受损。（五）、对人体的健康的影响。一方面是通过食物链的作用，使汞、铅等重金属直接进入人体内，通过多年的观测和发现，酸雨可诱发癌症的发生和老年痴呆症的出现。另一方面是酸雾可进入人休的肺部，诱发肺部各种疾病的发生，比如水肿，严重时可使人体枯竭，甚至导致死亡；第三个方面，如果人们长期生活在含酸性物质的环境中，能使人体内产生过多的氧化脂，这种物质可导致动脉硬化、心脏病等疾病的概率的增加。防治措施防止酸雨的最根本措施是改进能源的利用技术，发展洁净新能源，以减少硫氧化物、氮氧化物的等酸性气体的排放，大力进行对煤炭的洗选加工，综合开发煤、硫资源，对于高硫煤和低硫煤实行分产分行，合理使用，在燃烧煤炭过程中，采取排烟脱硫技术，回收二氧化硫，生产硫酸，发展脱硫煤、成型煤供民使用，有计划地进行城市煤气化。我国是以煤为主要能源的国家，其中二氧化硫排放量的90%是由于燃烧煤引起的。为此，我国政府已经采取了措施，比如，大力发展洁净煤技术和清洁燃料煤的技术，有效减少大气的污染，从而卓有成效地控制酸雨的形成，确保我们有一个健康、和谐的生态系统，相对稳定的生态平衡，可持续发展的生存空间，使我们人类朝着一个灿烂而又光辉的明天大踏步前进，进一步推动人类社会的文明和进步。2、影响农药在土壤中进行扩散的因素有哪些？举例说明。答：（1）土壤水分的含量：Shearer等对林丹在粉砂壤土中的扩散研究表明：干燥土壤中无扩散；含水4%总扩散系数和气态扩散系数最大；含水4-20%气态扩散>50%；含水>30%非气态扩散系数最大；含水<4%随水分的增加，两种扩散系数都增加；含水>4%随水分的增加，总扩散系数下降；含水4-16%随水分的增加，非气体扩散系数下降；含水>16%随水分的增加，非气体扩散系数增加。（2）土壤吸附的影响：吸附作用是农药与土壤固相之间相互作用的主要过程，直接影响其他过程的发生。如土壤对除草剂2,4－D的化学吸附，使其有效扩散系数降低。（3）土壤的紧实度：是影响土壤孔隙率和界面性质的参数，紧实度高，土壤的充气孔隙率降低，扩散系数也降低。（4）温度：温度升高，有机物的蒸汽密度升高，总的效应是扩散系数增大，如林丹的扩散系数随温度的升高而呈指数增大。（5）气流速度（6）农药种类。如果以产生O3的量作为衡量光化学烟雾的严重程度时,试从反应机理角度论述，当大气中的CO含量增加时,光化学烟雾的污染程度是更加严重?还是减轻?答：在光化学烟雾中,如果没有CO参加时,则NO主要通过O3氧化成NO2,即:O3+NO→NO2+O2如果有CO存在时，则CO首先与大气中的氢氧自由基HO进行反应，生成CO2和H,然后H再与O2反应生成HO2，HO2是一个氧化性很强的自由基，它可以把NO氧化成NO2，反应式如下：CO+HO→CO2+HH+O2→HO2HO2+NO→NO2+HO上述反应不消耗O3,就可以把NO转化成NO2,从而使O3积累,使光化学烟雾的程度更加严重。三、计算题1、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N-O的键能为3.01×105J/mol，Planck常数为6.626×10-34J.s，光速为3.0×108m解：E=N0×3.0×108=6.85×10-19JE’=NE=6.02×1023×6.85×10-19=4.12×105E’>3.01×105J/mol故可引起N—O键断裂。2、设大气压力为1.0130×105Pa（25℃），空气中水蒸气的分压为0.03167×105Pa（25℃），氧溶于水的亨利常数为1.26×108解：PO2=(1.01325-0.03167)×105×0.21=0.2056×105(pa)O2(aq)=KH×PO2=1.26×105×0.2056×10-8=2.6×10-4(mol/l)O2(aq)=2.6×10-4×32×1000=8.32(mg/l)3、具有2.00×10-3mol/L碱度的水，pH为7.0,请计算[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]的浓度各是多少？已知下表数据：pHα0α1α27.000.18340.81623.828×10-4（10分）解:当pH=7.00时,CO3-的浓度与HCO3-的浓度相比可以忽略,查表pH=7.00时,α=1.224,则[HCO3-]=[碱度]=2.00×10-3mol/l/l。[H+]=[OH-]=10-7mol/l。[HCO3※]=[H+][HCO3-]/K1=1.00×10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7)=4.49×10-4mol/l。[CO3-]=K2[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7)=9.38×10-7mol/l。4、在厌氧消化池中，和pH值7.0的水接触的气体含65％的CH4和35％的CO2，已知,pE0=2.87，请计算pE和Eh（10分）解pE=pE0+1/nlg([反应物]/[生成物]=2.87+lgPCO20.125[H+]/PCH40.125=2.87+lg0.350.125×10-7/0.650.125=2.87+lg0.877×10-7/0.948=2.87+lg0.925—7=—4.16Eh=0.059pE=-4.16×0.059=—0.2465、一个有毒化合物排入至pH＝8.4，T＝25℃的水体中，90％的有毒化合物被悬浮物所吸着，已知酸性水解速率常数Ka=0，碱性水解速率常数Kb=4.9×10-7L/(d.mol),中性水解速率常数Kn=1.6d解：Kh=[Kn+w(Ka[H+]+Kb[OH-])]=1.6+0.1（0+4.9×10-7×10-5.6）=1.6d-16、用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为3.0×10-3mol/L，溶液中每克悬浮固体吸附溶质为0.5×10-3mol/L，当平衡浓度降至1.0×10-3mol/L时，每克吸附剂吸附溶质为0.25×10-3mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的吸附限量是多少？（5分）解：G=0.5×10-3=（1）0.25×10-3=（2）2=×2A+6.0×10-3=3.0（A+1.0×10-3）2A+6.0×10-3=3.0A+3.0×10-3A=3.0×10-3G0=1.0×10-3（mol/L·g）1.在一个pH为7.0，总碱度为1.6mmol/L的水体中，如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上升至8.0？如用NaOH强碱进行碱化，又需加多少碱