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环境化学试题及答案


《环境化学》 (A)
1. 环境问题是在 和过度开发
资源 工业化

过程中产生的,具体原因包括污染物 ;
协调 承载力

排放

2.可持续发展的战略思想是经济、社会和环境保护 心思想是:经济发展不能超过资源和环境的 3 在大气对流层中污染物易随空气发生 物易随地球自转发生 4.逆温层不利于污染物的 5.当Γ <Γ d 时,大气处于 6.大气中重要自由基产生于
水平 传输 稳定 光 垂直

发展,其核 ;

对流运动,在平流层中污染

运动; 。 状态。 离解。
多环芳烃

7.由若干个苯环稠和在一起的化合物称为



8.在有氮氧化物和碳氢化合物存在于大气中时可能发生光化学烟雾, 该反应机制 为:
自由基引发

、 自由基转化和增殖
吸收紫外线 光化学烟雾 硫酸型烟雾 5.0 ﹤10um 过氧乙酰硝酸酯 自养生物



自由基氧化 NO

、 链终止



9.平流层中的臭氧层能够 10.洛杉矶烟雾也称为 11.伦敦烟雾也称为 12.当降水的 pH 值 13.可吸入粒子是指粒径 14.PAN 是指大气中的 15.水中异养生物利用

从而保护生物,维持生态平衡; 。 。

时,称为酸雨。 的颗粒物; 污染物;

产生的有机物为能源及材料构成生命体;
Cd 甲基汞

16.导致痛痛病的污染物是 17.导致水俁病的污染物是

; 。

18.腐殖质分子中含有多元环状 结构, 其上联接有 -OH -COOH -CHO 等官能团; 19.非离子型有机物可通过
溶解

作用分配到土壤

有机质

中;

20.pH 值在 4.5 至 8.3 之间时,水中碳酸的主要形态分别 为
CO2



H2CO3



HCO3吸附 氧化还原

; 、
凝聚絮凝

21.水中无机污染物的迁移转化方式有
溶解沉淀



、 配合





22. 水中有机污染物的迁移转化方式有分配 、水解、光解 、挥发 、生物降解 ;

23.pE 值低表示环境为 24.标化分配系数是以 25.次生矿物由

有机碳 有机碳

性环境。 为基础表示的分配系数。
化学

物理

分化和

分化而成; 及清洁区

26.氧垂曲线可依次划分为清洁区及分解区 、腐败区 、 恢复区 27.在 S-P 模型中,溶解氧有一个最低值称为
极限溶解氧

28. 天 然水 中 的颗 粒物 聚 集的 动 力学 方 程分 别 称为 为
同向絮凝

异向絮凝





差速沉降絮凝 硅氧四面体

。 层和 石。
铝氢氧八面体

29.次生铝硅酸盐由
高岭

层构成,它们是

石、

蒙脱

石和

伊利

1.已知某土壤有机碳含量为 5%,某有机物的辛醇-水分配系数为 Kow=4×105,则 该有机物在土壤上的分配系数 Kp 为 2.气团的稳定性与
密度层结 1.26×10
4

(不考虑颗粒粒径大小的影响) 两个因素有关。 、
CFCs



温度层结

3.能引起温室气体效应的气体主要有 CO2 4.腐殖质中不能被酸和碱提取的部分称为 的部分称为
腐殖酸

、 CH4 、 CO
腐黑物



,可溶于稀碱但不溶于酸
富黑酸

,既溶于碱又溶于酸的的部分称为

。 和


5.土壤是由气、 液、 固三相组成的, 其中固相可分为
壤有机质

土壤矿物质

,两者占土壤总量的

90%以上



6.土壤及沉积物(底泥)对水中有机物的吸附作用(sorption)包括
表面吸附



分配作用


产生柱法

7.测定正辛醇-水分配系数的方法有 振荡法 8.降水中主要的阴离子有 9.CFC-11 的分子式为
SO42CFCl3

和高效液相色谱法。 、
HCO3-



NO3-



Cl-





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 ﹥0 b. Γ =0 c. Γ ﹤0 a 。

2.某一氧化-还原反应体系的标准电极电位 0.80,气 pEo 为 a.13.55 b. 13.35 c c. 13.05 d.12.80

3.测定总磷时,下例

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 5.根据 Whittby 三模态模型,粒径小于 a a.0.05 b. 0.1 c. 1 um 的粒子称为爱根核膜。 d.2 原因可能诱

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

发重金属释放 a 颗粒物聚沉 b 降低水体的 pH 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.土壤胶体吸附碱土金属粒子 a 。

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, a.总碱度 b. pH c. 酚酞碱度
?C ? —K1L+K2(Cs—C) ?x

c

不发生变化。

d.苛性碱度

7、写出 S-P 模型的两个微分方程,并说明每一个变量的意义(10 分)
u

?L ? 2 L ? —K1L ? x ?x 2

u

1. 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 Cl CFCl3+hν →CFCl2+ Cl CF2Cl2+ hν →CF2Cl+ Cl 光解产生的 Cl 可破坏 O3。其机理为 Cl+ O3→ClO+ O2 ClO+O→Cl+ O2 总反应 O3+O→2 O2

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/s。
解:E=N0

hc

?

?

6.626 ? 10 ? 34 ×3.0×108=6.85×10-19J 290 ? 10 ? 9
3

E’=NE=6.02×102 ×6.85×10-19 =4.12×105 E’>3.01×105 J/mol
5

故可引起 N—O 键断裂。

2、设大气压力为 1.0130× 10 Pa(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,计算氧气在水中的溶解度。
解:PO2=(1.01325-0.03167)×10 ×0.21 5 =0.2056×10 (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)
5

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: pH 7.00 α
0

α

1

α

2

0.1834

0.8162

3.828 ×10-4

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-] = 10-7 mol/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) = 9.38×10-7 mol/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, 1 1 1 ? C O2 ? H ? e C H 4 ? H 2 O , pE0=2.87,请计算 pE 和 已知 8 8 4 Eh
解 pE=pE0+1/n lg([反应物]/[生成物]) =2.87+lgPCO20.125[H+]/PCH40.125 =2.87+lg 0.350.125×10-7/0.650.125 =2.87+lg 0.877×10-7/0.948 =2.87+lg 0.925—7=—4.16 Eh=0.059pE=-4.16×0.059=—0.246

5、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-1.请计算化合物的水解速率常数。
解:Kh =[Kn+ ? w(Ka[H+]+ Kb[OH-])] =1.6+0.1(0+4.9×10-7×10-5.6) =1.6d-1

6、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?
G 0C A?C G 0 ? 3.0 ? 10 ? 3 0.5×10-3= A ? 3.0 ? 10 ? 3 G 0 ? 1.0 ? 10 ? 3 0.25×10-3= A ? 1.0 ? 10 ? 3 3.0 ? 10 ? 3 A ? 1.0 ? 10 ? 3 2= × A ? 3.0 ? 10 ? 3 1.0 ? 10 ? 3
解:G= 2A+6.0×10-3=3.0(A+1.0×10-3) 2A+6.0×10-3=3.0A+3.0×10-3 A=3.0×10-3 G0=1.0×10-3(mol/L·g)

(1) (2)

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? (pH=7.0 时, α 0=0.1834, α 1=0.8162, α 2=3.828×10 , α =1.224; pH=8.0 时, α 0=0.02188, α 1=0.9736,α 2=4.566×10 ,α =1.018) (本小题 10 分) 解:总碱度=KW/ [H+] + CT(α1 + 2α2) - [H+]
-3 -4

1 {[总碱度] + [H+] - [OH-]} ? 1 ? 2? 2 1 令 α= ? 1 ? 2? 2
CT= 当 pH 在 5~9 范围内、[碱度]≥10-3mol/L 时, [H+]、[OH-]项可以忽略不计,得到简化式: CT=α[碱度] 当 pH=7.0 时, α1=0.8162, α2=3.828×10-4, 则 α=1.224, CT =α[碱度]=1.9584mmol/L 若加入碳酸钠将水的 pH 升至 8.0,此时 CT 值与碱度值均有变化。设加入的碳酸钠量为 Δ[CO32-],则有 CT + Δ[CO32-]=α′{[碱度] + 2Δ[CO32-]} 解得,Δ[CO32-]=1.9248 mmol/L 若加入氢氧化钠将水的 pH 升至 8.0,其 CT 值并不变化,可得: 碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量: Δ[OH-]=1.9248-1.6=0.3248 mmol/L

2.含镉废水通入 H2S 达到饱和并调 pH 值为 8.0,请计算水中剩余镉离子浓度(已知 CdS 的 溶度积为 7.9×10-27,H2S 离解常数 K1=8.9×10 ,K2=1.3×10 ,饱和水溶液中) 。 (本小题
-8 -15

7 分) 解:H2S→H +HS Ka1=[H ] [HS ]/[H2S] [HS ]= Ka1[H2S]/[H ] + 2+ 2+ 2 2HS-→H +S Ka2=[H ] [S ]/[HS ]=[H ] [S ]/ Ka1[H2S] 2+ 2 -8 -15 -8 2 -7 [S ]= Ka1* Ka2[H2S]/[H ] =8.9×10 ×1.3×10 ×0.1/(10 ) =1.157×10 mol/l 2+ 22+ 2CdS→Cd +S Ksp= [Cd ] [S ] [Cd ]= Ksp/[S ]=7.9×10 /1.157×10 =6.8×10
2+ 2-27 -7 -20 + + +

mol/l

3.一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-1.请计算化合物的水解速率常数。 (6 分)
解:已知 Ka = 0, [H+] = 10-8.4 Kn = 1.6 Kb = 4.9×10-7 Kh = Ka[H+] + Kn + KbKw/[H+] = 0 + 1.6 + 4.9×10-7×10-5.6 = 1.6 (d-1) T1/2=0.693/Kh=0.693/1.6=0.43d


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