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1、中学综合学科题库海洋杭州第七中学中学综合学科资源库臭氧华东师范大学 化学系 胡波华东师范大学 生物系 张映辉【阅读材料】臭氧是由三个氧原子结合而成的简单分子，它的作用与在大气层中所处的高度密切相关。在地球表面，臭氧扮演着破坏者的角色，因为臭氧具有很强的活性。极易与其他分子反应。在地球表面大量臭氧聚集的地方，生物往往受到危害。地球上90%的臭氧分布在距离地面25km的平流层，在吸收紫外线方面起着举足轻重的作用。平流层中一旦缺少臭氧，对生物有害的紫外线就会毫无遮拦地照射到地面上。最近20年来，平流层的臭氧一直在减少。南极上空平流层中的臭氧急剧减少，形成了大家熟知的臭氧洞。南极臭氧洞的面积约为9l0

2、6km2。其他地区有关臭氧减少的报道也屡见不鲜。在欧洲、北美洲和澳大利亚上空的臭氧，冬季和春季减少10%，夏季和秋季减少5。同时，研究人员发现，在北极上空也出现了臭氧洞，并且正在逐年扩大。大气层中的臭氧减少后，更多的紫外线辐射到地球上，会导致一些疾病的发生，破坏地球生态环境。根据联合国的一份调查报告，辐射到北半球的有害紫外线与10年前相比上升了5。一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区，波长在315400nm之间的紫外线称为UVA区，该区的紫外线是地表生物所必需的，它可以促进人体的固醇类转化成维生素D；波长为200280 nm的紫外线称为UVC区，这部分紫外线不会到达地表造成不良影响

3、；波长为280315 nm的紫外线称为UVB区。这一波段的紫外辐射是可能到达地表并对人类和生态系统造成最大危害的部分。正常情况下，大气平流层中的臭氧能吸收99%太阳发射的短波长紫外线，保护地球生灵免遭破坏，是地球生态系统的保护屏障。然而平流层中臭氧的减少损坏了这道屏障。导致平流层中臭氧减少的原因何在？对多年前，大多数科学家都认为，化学工业排放物会破坏大气层中的臭氧这一认识属无稽之谈。然而时至今日，事实已经证明，正是工业生产的化学物质中的氯自由基，造成了臭氧的分解，从而在平流层中形成臭氧洞。经过多年研究，科学家终于发现，这些氯自由基来源于化工产品如气溶胶、泡沫包装材料和冰箱制冷剂中的氟氯烃。早在

4、65年之前，在研制安全无毒的制冷剂时，科学家发现了氟氯烃。氟里昂就是杜邦公司研制的一种氯氟烃，它很快就取代了家用冰箱里的氨制冷液。后来它又成为汽车空调的主要制冷液。70年代初，工业上每年氯氟烃的用量已达1106t。氯氟烃的化学性质不活泼。科学家发现，当它存在于大气层较低处时，在几十年里都能保持稳定。它不受可见光的影响，不溶于水，也不易氧化。但是，当处在距离地18km的上空时，氟氯烃呈现出一定的化学活性。太阳光中高能量的紫外线直接照射到氟氯烃分子上，使之分裂为氯原子和自由基，随后发生连续反应，结果一个氯原子就能破坏数万个臭氧分子。因此，即使进入平流层的氯氟烃数量极微，也能导致臭氧层的破坏。近年来

5、，人们对含溴化合物造成臭氧层的损害也有了进一步的了解。溴原子对臭氧的破坏能力是氯原子的50倍。含溴的化学药剂除了灭火用的哈龙外，农业用的杀虫剂、消毒剂，甲基溴也成为当前关注的可能破坏臭氧层的物质。溴甲基的来源有：土壤中杀虫剂等挥发释放、有机物质焚烧、含铅汽油的汽车尾气以及海洋。另外，CH4，CO2、H2O等在平流层中对臭氧也都有不同程度的损耗。顺便指出：无论平流层臭氧减少还是对流层臭氧增加都将引起地表及低层大气温度上升，表现为温室效应（Greenhouse effect），因为在低层大气中，臭氧也是一种温室气体。随着平流层中臭氧的减少，愈来愈多的紫外线照射到地球上。科学家分析，过多的紫外线照射

6、会提高皮肤癌（它能破坏生物的蛋白质和基因物质脱氧核糖核酸）和白内障的发病率，还会影响我们的免疫系统，也能伤害植物的表皮细胞，抑制植物的光合作用和生长速度，导致粮食减产。对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环等都会造成一系列的危害。有人估计臭氧减少1，紫外线辐射量将增加2%，皮肤癌发生率将增加5。过去这些年来对臭氧和大气层艰苦探索的结果，使人们认识到了环境的危机和重要，导致了全球对氟氯烃产品的禁用。1987年以来，已经有150多个国家在“蒙特利尔认定书”上签字，目的是在1999年使排放到大气中的氟氯烃的量比1986年减少50%，并且呼吁从1996年l月起完全禁用氟氯烃。即

7、使不再排放，从氟氯烃里释放的氯原子在今后10年里也会不断积累，有些氟氯烃在大气中可以存在100多年，可能要到下世纪中叶，才能使南极上空的臭氧恢复到70年代的水平。臭氧洞在今后几十年中将继续存在，但由于问题发现得早，并且及时采取了有力措施，其危害已大大降低。【基本训练】1虽然在离地面不远处有一些臭氧它们是烟雾的成份之一，大部分臭氧出现在离地面20km至30km处，即使在那里，它也是很稀薄的，只占气体的百万分之几，如果把这部分臭氧在地表标准状态条件下集中，它的厚度为几毫米的薄层。设地球半径为R，在离地面20km至30km处平均温度为T0，压强为P0，地球表面温度为2T0，大气压强为1104 P0。

8、试写出这部分臭氧全部集中在地表的厚度h的表达式。【参考答案】hR设初始状态为离地面2030km处，末状态为地面，气体体积为一空心球壳，地心为圆心。2由于臭氧在紫外光波长200300nm的谱段有强吸收带，在300440nm谱段有弱的吸收带，在440740nm可见光区有吸收带，所以臭氧层可以大量吸收紫外线和可见光。紫外线产生的微观机理是 A 振荡电路中自由电子的运动而产生的B 原子的外层电子受到激发而产生的C 原子的内层电子受到激发而产生的D 原子核受到激发而产生的若用上述两种波长的紫外线照射银板，试通过计算说明哪个谱段的光线可能使银板产生光电效应？（银的极限频率为l.151015Hz）氢原于处于

9、基态时能量为E113.6eV，当它从n2能级向基态跃迁时，发出的紫外线波长为多少？（h6.631034JS）太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定的装置可观察太阳光谱。如右图所示是简易装置，将一加满清水的碗放在有阳光的地方，移平面镜斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱 A 此光谱线是平行于地面水平排列的B 此光谱线是垂直于地面竖直排列的C 若是平行于地面水平排列的谱线则红光在最上面D 若是垂直于地面竖直排列则从左侧看去，红光在左紫光在右【参考答案】B200300nm波段中2.61107m的紫外线均可根据光电效应

10、规律，只有当入射光频率大于金属的极限频率时，才能发生光电效应，即当波长小于极限波长方可。1.2107m根据玻尔的原子能级理论，原子在不同能级的能量大小为EnE1/n2，又根据玻尔的跃迁理论：当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放能量。A、C当阳光由空气进入水时在水面发生折射，由于水对紫光的折射率较大，所以折射光线射向镜面时，紫光的入射角较大，由反射定律可知紫光反射角也大且再次射向水面时入射角也大，同理，射出水面时偏折更大，所以为水平条纹且紫光在下，红光在上。3UVA区紫外线是地表生物所必需的，它可以促进人体的固醇类转化成维生素D。下列对于维生素的叙述正确的是 A 维生素参与构成人体细胞B 维生素

11、为人体提供能量C 人体对维生素的需要量很大D 维生素对人体的作用很大人体缺乏维生素D，会引起 A 夜盲症 B 坏血病 C 佝偻病 D 神经炎维生素D的主要功能是 A 促进人体正常发育，增强抵抗力，维持人的正常视觉B 维持人体正常的新陈代谢和神经系统的正常生理功能C 维持正常的新陈代谢，维持骨骼、肌肉和血管的正常生理作用，增强抵抗力D 促进钙、磷吸收和骨骼发育下列哪种食物是维生素D的重要来源 A 胡萝卜 B 鱼肝油 C 糙米 D 草莓【参考答案】DCDB4高空中的氧气受阳光中紫外线照射，通过下面的反应形成臭氧：O2h=2O O2O=O2写出以上反应的总方程式 。【参考答案】3O3hv2O35研究

12、资料表明：平流层中臭氧每减少l。皮肽癌患者就会增加2。皮肤的结构，外层是表皮，内层是 。表皮分为 和生发层。生发层细胞有跟强的 能力。平流层中臭氧减少，皮肤癌息者就会增加，试说明原因。【参考答案】皮肤的结构，外层是表皮；内层是真皮。表皮分为角质层和生发层。生发层细胞有很强的分裂增生能力。平流层中臭氧减少，对生命有害的紫外线辐射增加，会损害皮肤细胞中的遗传物质，诱发基因突变，导致皮肤细胞癌变。6臭氧层被大量消耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，到达地球表面的紫外线UVB的增加，导致水生生态系统中浮游生物的初级生产力明显下降，试分析由此将对水生生态系统造成的影响。（初级生产力是生产者固定能量，生产有

13、机物的速率）【参考答案】浮游生物是水生食物链的基础，水生生态系统的能量流动和物质循环都是建立在浮游生物的（同化作用）初级生产基础上。浮游生物同化作用积累的能量是进入水生生态统的初级能量，浮游生物初级生产力下降，导致进入水生生态系统的能量和有机物减少，从而引起水生食物链各级消费者数量减少。同时对水生生态系统的物质循环，尤其是碳循环造成不利影响。【综合练习】一在1994年的联合国大会上，一致通过了设立国际保护臭氧层日的提案；1999年12月2日国际保护臭氧层大会在北京开幕。1国际保护臭氧层日为每年的： A 6月5日 B 9月16日 C 4月22日 D 5月31日2臭氧层处在地球大气的： A 平流层

14、 B 对流层 C 中间层 D 暖层3臭氧层称为地球生物的天然保护屏障，是因为： A 反射了太阳光中紫外线辐射 B 散射了太阳光中紫外线辐射C 衍射了太阳光中紫外线辐射 D 吸收了太阳光中紫外线辐射4 能使臭氧层中的大气处于匀速运动状态，其所受的诸力中最主要的作用是： 水平气压梯度力 地转偏向力 大气摩擦力 地引力A B C D 【参考答案】lB2A3D4A二1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧作出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如右图：呈V型，键角116.5o。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2

15、个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键（虚线内部分）三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：1臭氧与氧气的关系是 2下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是 A H2O B CO2 C SO2 D BeCl23分子中某1原子有1对没有跟其它原子共用电子叫孤对电子，那么O3分子有 对孤对电子。4O3分子是否为极性分子 （是or否）5 O3与O2间的转化是否为氧化还原反应 （若否，请回答A小题；若是，请回答B小题）A O3具有强氧化性，它能氧化PbS为PbSO4而O2不能，试配平： PbS+ O3 PbSO4+ O2B O3在催化剂作用生成1molO2转移电子数 mol。【参考

16、答案】1同素异形体，因为氧气和臭氧是同一元素形成的不同的单质。2C354是5是A1，4，1，4B4/9电荷分布如图，反应后O原子都不带电，故每分解1molO3转移2/3mol电荷。三1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧被破坏问题的三位科学家，他们研究发现氟氯烃破坏臭氧的机理是按链反应进行的。CF2Cl2可在紫外光作用下产生Cl原子，对臭氧会产生长久的破坏作用。据统计，一个氟氯烃分子可以破坏数万个臭氧分子，这个循环包括下列三个化学方程式。请补充化学方程式2。CF2Cl2h=ClCF2Cl OClO=ClO2写出以上、反应的净结果 上述反应过程中，Cl是 A 反应物 B 生成物 C 中间产物

17、D催化剂【参考答案】O3ClO2ClO反应的净结果：OO32O2上述反应过程中，Cl是催化剂，答案选择D四1城市饮用水的消毒剂有多种：液氯、漂白粉、二氧化氯等，臭氧作为一种理想的消毒剂，杀菌能力强且不会影响水质，这是利用了臭氧的 2臭氧是一种有点腥气味的淡蓝色气体，它具有比氧气更强的氧化性。已知臭氧能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，反应中有氧气生成，则反应的化学方程式是 ；反应中氧化产物是 还原产物是 【参考答案】1臭氧作为一种理想的消毒剂，杀菌能力强，是利用了臭氧的强氧化性2O32KIH2O=O2I22KOH KOH这是一道以化学基本概念中的氧化还原反应为内容的填空题。根据题意容易得出O3KII

18、2O2这一转化关系式。显然，反应物中钾元素在生成物中以何种形式出现，是本题的难点。根据钾元素在反应前后价态未变，肯定在生成物中也是K+。那么K+结合什么阴离子呢？这是突破难点的关键。此时应从题目的字、词、句中挖掘隐含的已知条件，抓住“湿”字这个突破口，就知反应中有水参加，于是又得出：O3KIH2OO2I2KX。根据质量守恒定律和题目要求，不难推出X就是OH，因而就有KIO3H2OO2I2KOH，即第一空为O32KIH2O=O2I22KOH，根据方程式进行整体思维，由于I是还原剂，则氧化产物为I2。不能因为O3为氧化剂，就不加思索地判断O2是还原产物，因为O3和O2都是氧元素的单质，氧元素的化合

19、价都是零价，即反应前后化合价没有变。于是出现难点，解决此难点，其关键就要看O3中的氧原子获得电子而转变为什么？通过方程式，不难看出O3中两个氧原子形成O2价态没有变，另一个氧原子进入KOH，即跟水生成了OH，价态降低了。所以还原产物为KOH。五为研究青藏高原上空大气层的臭氧变化，用一容积为100m3的探空气球，充入氢气。压强为2.5atm，地面处环境温度为27。在工业上可用红热的铁粉与水蒸气反应制取氢气，为满足探空气球的需要，厂方至少需用多少铁粉与足量的水蒸气反应？现将该气球释放，升到高空，该处温度为23，大气压强为0.5atm，气球恰能处于平衡状态。那么气球的球壳及所带装置总的质量多大？气球

20、在地面处被释放时的加速度多大（地面处标准状况下空气密度为1.29kg/m，地面上大气压强为1atm）？【参考答案】地面处气球内氢气密度为0.204kg/m3；球内氢气质量m20.4kg；为满足此探空气球的需要，厂方至少要用428.4kg铁粉。气球升空后，设高空处空气密度为0.704kg/m；气球在该处排开空气的质量m70.4kg气球的球壳及所带装置的总质量为50.0kg。气球排开地面处空气的质量m117kg；地面处空气密度为1.17kg/m3；气球在地面处的释放时的加速度为a6.5m/s2。本题以探空氢气球为研究对象，综合了物理、化学两门学科的知识内容，涉及理解、推理、分析综合解决实际问题等多

21、方面能力的综合应用。氢气球受浮力而升空，是由化学反应提供物质，这里物质和能量密切相关，化学反应提供物质（能量）对物体做功。诸如此类的现象还很多，在汽油发动机中，汽油燃烧生成高温、高压的燃气，将化学能转变为内能，燃气推动活塞并带动曲轴运动，内能又转化为机械能；子弹受到火药的爆炸产生的推力从枪膛射出，等等。在这类问题中，化学与物理知识同样是密切关联的。六读南极上空臭氧总量变化示意图，回答：1有关臭氧层破坏的说法，正确的是 A 臭氧层破坏到达地面的太阳辐射增加，地表热带范围扩大B 使用冰箱、空调释放大量氟氯烃化合物，造成臭氧层空洞C 臭氧主要分布在近地面的对流层，易被破坏D 臭氧层空洞，世界各地区降

22、水和干湿状况将发生变化2在南极臭氧空洞面积最大的季节，下列说法正确的是 A 北印度洋洋流流向开始由逆时针转为顺时针B 华北平原的冬小麦返青C 北半球极昼的范围逐步扩大D 黄河、辽河、松花江等河流可能出现凌汛【参考答案】1B2D七分析下图回答：1983年10月 1985年10月 1987年10月 1989年10月图例：自转方向 大气臭氧低值范围1臭氧低值范围逐年扩大的位置在 极的上空。2造成上述现象的主要原因是：人类活动释放出的 化合物通过光化学反应使大气 层中的臭氧分解。3大气中臭氧减少使到达地面的太阳 辐射增加，其主要危害是 420世纪90年代以来，世界各国在保护臭氧层方面取得了不少科研成果

23、。如美国研制代替氟里昂做制冷剂的物质；日本发明了在水中用超声波分解氟里昂的技术；俄罗斯科学家还提出恢复臭氧层的新方法；我国也研制出不含氟氯烃的绿色冰箱、绿色空凋。这些从哲学上说明了什么？【参考答案】1南2氯氟烃（或氟氯烃、氟里昂） 平流（或臭氧层）3紫外线对人（皮肤等）、生物造成损害4人们的认识是不断深化的、发展的，人的主观能动性突出表现在创造性方面。八太阳是银河系中极为普通的一颗恒星，剧烈的热核反应使之不断地向外辐射能量。太阳辐射的能量绝大部分集中在紫外波段、可见光波段和红外波段，它们的能量分别占总辐射能的9、44和47。地球的大气层中，基本不变的成分为氧、氮、氮等，占大气总量的99.96，

24、可变气体成分主要有CO2、水汽和臭氧等，这些气体的含量极小，但对大气物理状况的影响极大。大气臭氧层一般是指高度在离地面1015km的大气层，其中臭氧的浓度很低，将它折合成标准状态，其总累积厚度也不过0.3cm，其含量虽小，但对地球上的气候和生物影响很大。1大气压强P随距地面高度Z的增大而减小，经验公式为PZP0eZ/8000，其中P0为地表的气压值，e2.718。若臭氧层集中在24km的高空处，设在该高度处的温度为50。试估算臭氧层的厚度。2简要说明臭氧层对地球生物圈的意义。3臭氧的生消可以简化成如下的反应方程：高层大气中的一个重要的光化学反应是氧分子吸收太阳辐射中波长0.24um的光子，离解

25、为氧原子，即O2hv（0.24um）OO由此可形成一系列的反应，其中最重要的是氧原子和氧分子在第三体（M）的参与下形成臭氧，其反应方程为 这里的M主要是氧分子或氮分子，它们是在反应过程中同时满足能量守恒和动量守恒所必须的。臭氧在0.18um的辐射作用下，能离解成氧分子和氧原子，其反应方程为 4人类的活动所产生的一些气体，能对大气中的臭氧起到破坏的作用。使其含量减少，将造成严重后果，直接威胁到人类的生活和生存。近些年来，屡有在南极或北极，甚至在西藏出现臭氧黑洞的报道，引起人们极大的关注。简要说明人类活动产生的哪些气体对大气臭氧层能起破坏作用。5人类大量燃烧矿物燃料放出大量的CO2，使大气中的CO

26、2浓度不断增大，这将对人类造成哪些后果？【参考答案】1D4.9cm2适量照射紫外线对人体有益，可促进骨骼的钙化，预防佝偻病，紫外线还能提高肌体的抗菌能力。但过量照射紫外线会破坏生物蛋白质和基因物质，造成细胞死亡；会使皮肤产生红斑、色素沉着、皮肤癌发病率增多；可伤害眼睛，引起眼急性角膜炎、白内障和失明。臭氧层对紫外线有吸收作用，能阻挡高能量的紫外线辐射到地表，对地球的生物起到保护作用，因此，臭氧层的存在对地球的生物至关重要。3O2OMO3MO3hv（0.18um）O2O4人类活动中产生的氮氧化物和氟利昂等气体对臭氧层起破坏作用。喷气飞机排放大量的NO，一些农药、杀虫剂等能排放N2O，作为制冷剂在

27、制冷系统中广泛使用的氟利昂等。5CO2气体对红外辐射有强烈的吸收作用，若大气中含有较多的CO2，可把大部分地表的红外辐射吸收掉，使大气的温度升高，造成“温室效应”。九材料一：据分析，臭氧层减少10，全球白内障的发病率将增加68，臭氧层浓度下降10，恶性肿瘤的发病率将增加26，对人类的健康造成严重的危害。这将使许多发展中国家本来就不好的人口健康状况更加恶化，大量疾病的发病率和严重程度都会增加。材料二：江泽民主席在出席国际保护臭氧层大会中指出：世界各国都应承担起保护地球的责任。对于保护全球环境，中国是负责任的。材料三：中国目前已编制中国逐步淘汰消耗臭氧层物质方案。在淘汰消耗臭氧层物质生产和消费方面

28、取得实质性进展。此外，我国在保护臭氧层科学研究和替代品、替代技术开发工作方面取得了一定的进展。阅读上述材料，回答下列问题：1根据大气的热力性质，在垂直方向上的差异，可将大气分为五层，臭氧层主要分布在 A 对流层 B 中间层 C 平流层 D 热层2下列属于臭氧层被破坏而产生的现象是 使人类的免疫力破坏，皮肤癌发病率增加 危及海洋生物的生存 可能导致世界气候变暖 产生酸雨A B C D 3目前臭氧层破坏最严重的地区是 A 南极上空 B 北极上空 C 西伯利亚 D 青藏高原4中国认真履行保护臭氧层公约是因为 A 主要矛盾起决定作用B 抓住重点解决矛盾C 主次矛盾是相互影响的D 次要矛盾无关紧要5我国

29、政府保护臭氧层行使了哪些国家职能？6我国政府重视“补天”的经济意义是什么？7结合上述材料说明怎样做到按规律办事？【参考答案】1C2A 3A 4C5组织和领导社会主义经济建设，搞好公共服务的职能。6保护生态环境，减少灾害带来的损失，促进经济与环境的协调发展。7按规律办事，就是要尊重规律，同时要发挥人的主观能动性，把尊重客观规律和发挥主观能动性结合起来。我国政府重视“补天”等，都是发挥人的主观能动性的表现。十臭氧是大气中的一种微量气体。臭氧的分子式是O3。地球上90的臭氧分布在距离地面18至29km的平流层（同温层）。臭氧层能大量吸收有害的太阳紫外线辐射。臭氧层空洞是指臭氧密度不到正常值一半的臭氧

30、稀薄层。专家指出，臭氧层空洞的出现对地球生态环境、人类健康和生物生长、发育、繁殖、分布都会造成危害。右图为新民晚报2000年9月 23日关于国际保护臭氧层日报导。图中文字是：“9月16日是国际保护臭氧层日。今年国际保护臭氧层的主题是拯救我们的天空，保护你自己，保护臭氧层。根据美国太空总署 8日公布的新拍的卫星照片显示，南极洲上空的臭氧层空洞正在扩大。这个空洞目前面积已达2 389万平方千米，是美国领土的 3倍。文字上方的图为去年拍摄的臭氧层空洞（中间蓝色部分）图像；左图为8日发布的臭氧层空洞图像（蓝色部分已见扩大）。”联合国所属的气象研究单位指出：如果按2000年的观察数据计算，南极臭氧层空洞恢复至少要花上 20年时间，完全恢复到原貌，则至少要50年才有可能。我国十分重视对臭氧层的保护，于1978年正式加入世界气象组织大气臭氧监测网，1989年加入了保护臭氧层维也纳公约，1991年加入了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，并不断加大宣传力度，增强全国人民保护臭氧层的共识。1臭氧层空洞处是否一点臭氧也没有？为什么出现臭氧层空洞？对地球生态环境、人类健康会造成危害？2每年国际保护臭氧层日是哪一天？今年国际保护臭氧层日的主题是什么？你如何认识？