西南大学《环境化学》2016年网上作业及参考答案.docx
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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。
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）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O3、HOû、HO2û、RO2û等氧化；②在水相中的氧化反应；③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：
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HOû、HO2û、RO2û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、HOû、HO2û等所氧化；在过渡金属离子（如Mn2+、Fe3+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。
（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：
①O2+hn¾®2O；②O+O2+M¾®O3+M*;③O3+hn¾®O+O2；④O3+O¾®2O2
（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→2O2
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。
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0.4～0.5mg/L，而在下流500m处汞的含量只有3～4μg/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。
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）①含汞废水的稀释、扩散；②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。
③氧化－还原转化：
各价态之间的相互转化；④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；⑤配合反应：
无机配体：
OH-、Cl-、CO32-、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;⑥生物甲基化作用;⑦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：
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。
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） 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。
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）①物理吸附：
（范德华力（London-Vanderwalls）
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）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）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。
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0.0313atm，而25℃时CO2的亨利常数KHA是3.36×10-7mol・L-1・Pa-1。
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？
（已知此N-O键的键能为3.01´105J/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´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）+H2OÛH++HCO3-
pH=5.65
（3）使用Einstein公式可求得相应于290nm波长的光子能量。
根据E=NAhn=NAhc/l
E=（6.022´1023´6.626´10-34´2.9979´1010´107）/l
若λ=290nm
E=（6.022´1023´6.626´10-34´2.9979´1010´107）/290
=4.12´105J/mol
因为290nm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，290nm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）290nm波长的光能引起N-O键断裂。
1：
[论述题]
（1）废水水样在20oC条件下测得BOD5=200mg/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293mg/L;
（2）BOD1值为60mg/L.
2：
[论述题]
（1）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）
（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-]+2[CO32-]+[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]=[H+][HCO3-]/KC1
=（1.00×10-8×1.00×10-3）/（4.45×10-7）
=2.25×10-5（mol]/L）
答：
（1）碳酸氢根离子浓度是1.00×10-3mol/L；
（2）碳酸根离子浓度是4.69×10-6mol]/L；
（3）水中二氧化碳浓度是2.25×10-5mol]/L。
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