环境化学试题及答案大全-副本.pdf
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1、环境化学环境化学 (A A)一.填空(每空 1 分)1.环境问题是在工业化过程中产生的,具体原因包括污染物排放和过度开发资源;2.可持续发展的战略思想是经济、社会和环境保护协调发展,其核心思想是:经济发展不能超过资源和环境的承载力;3 在大气对流层中污染物易随空气发生垂直对流运动,在平流层中污染物易随地球自转发生水平运动;4.逆温层不利于污染物的传输。5.当10 J/mol55故可引起 NO 键断裂。2、设大气压力为105Pa(25) ,空气中水蒸气的分压为105Pa(25) ,氧溶于水的亨利常数为108,计算氧气在水中的溶解度。 (10 分)解:PO2= =10 (pa) O2(aq)=KH
2、PO2=10 10 =10 (mol/l) O2(aq)= 10 321000 =(mg/l)-4-45-853、 具有10-3mol/L 碱度的水,pH 为, 请计算H2CO3*、HCO3-、CO32-的浓度各是多少已知下表数据:pH01210-4(10 分)解:当 pH = 时,CO3的浓度与 HCO3的浓度相比可以忽略,查表 pH = 时, = ,则HCO3 = 碱度 = 10 mol/l/l。H = OH = 10 mol/l。HCO3 = H HCO3/K1 = 10 10 /10 ) = 10 mol/l。CO3 = K2HCO3/H = 10 10 /10 ) = 10 mol/
3、l。-+-11-3-7-7+-7-3-7-4+-7-3-4、在厌氧消化池中,和 pH 值的水接触的气体含 65的 CH4和 35的 CO2,已知1CO2H e8110CH4H2O, pE =,请计算 pE 和 Eh(1084分)解 pE=pE +1/n lg(反应物/生成物) =+H /=+lg10 /=+lg 7=Eh=-7+05、一个有毒化合物排入至 pH,T25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=10-7L/, 中性水解速率常数 Kn=1.请计算化合物的水解速率常数。 (5 分)解:Kh =Kn+w(KaH + KbOH )+
4、- =+(0+10 ) =-76、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10-3mol/L,溶液中每克悬浮固体吸附溶质为 10-3mol/L,当平衡浓度降至10-3mol/L 时,每克吸附剂吸附溶质为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)得分解:G=G0CAC-3G03.010310 =(1)A3.0103-3G01.010310 =(2)A1.01033.0103A1.01032=A3.01031.01032A+10 =(A+10 )2A+10 =+10A=100-3-3-3-3-3G =10 (mol/Lg)-31.在一个
5、pH 为,总碱度为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 上升至如用 NaOH 强碱进行碱化,又需加多少碱( pH=时,0=,1=,2=10 ,=;pH=时,0=,1=,2=10 ,=) (本小题 10 分)-4-3+解:总碱度KW/ H + CT(1 + 22) - H 1+-总碱度 + H - OH 1 221令 1 22CT当 pH 在 59 范围内、 碱度10 mol/L 时, H 、 OH 项可以忽略不计,得到简化式:CT碱度当 pH时,1,210 ,则 ,CT碱度L若加入碳酸钠将水的 pH 升至, 此时 CT值与碱度值均有变化。 设加入
6、的碳酸钠量为 CO3,则有CT + CO3碱度 + 2CO3解得,CO3 mmol/L若加入氢氧化钠将水的 pH 升至,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:2-2-2-2-4-3+-OH mmol/L-2.含镉废水通入 H2S 达到饱和并调 pH 值为,请计算水中剩余镉离子浓度(已知CdS 的溶度积为10 ,H2S 离解常数 K1=10 ,K2=10 ,饱和水溶液中) 。 (本小题 7 分)解:H2SH +HS Ka1=H HS /H2SHS = Ka1H2S/H HS-H +S Ka2=H S /HS =H S / Ka1H2SS = Ka1* Ka2H2S/H
7、=10 10 (10 ) =10 mol/lCdSCd +S Ksp= Cd S Cd = Ksp/S =10 /10 =10 mol/l2+2-27-7-202+2-2+2-2-+2-8-15-82-7+2-+2-+22-+-+-+-27-8-153一个有毒化合物排入至 pH,T25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=10-7L/, 中性水解速率常数 Kn=1.请计算化合物的水解速率常数。 (6 分)解:已知 Ka= 0, H = Kn = Kb = 10Kh = KaH + Kn + KbKw/H = 0 + + 10 = (d
8、 )T1/2=Kh=+-7-1+-720112011 环境化学专业考研测试题及答案环境化学专业考研测试题及答案一、名词解释1 气温垂直递减率:气温随高度的变化通常以气温垂直递减率()表示,即每垂直升高100m,气温的变化值:T绝对温度,K;Z高度。2 光化学反应:光化学反应:一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应,称为光化学反应。3 吸附等温线:在恒温等条件下,吸附量 Q 与吸附物平衡浓度 c 的关系曲线称为吸附等温线,其相应的数学方程式称为吸附等温式。适用于水体颗粒物对污染物的吸附等温式有 Henry 型、弗莱特利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)三种等温
9、式。4 盐基饱和度:盐基饱和度()交换性盐基总量/阳离子交换量 X1005 生物放大:同一食物链上的高营养级生物,通过吞噬低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质,使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象6 天然水的碱度:指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,亦即能接受质子H+的物质总量。7Kow:辛醇-水分配系数,既化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度的比例。8 标化分配系数:表示有机毒物在沉积物(或土壤)与水之间的分配系数,以有机碳为基础。Koc=Kp/Xoc。二、回答下列问题1 过氧自由基 HO2 的主要来源有哪些?HO2 的主要来源是大气中甲醛(HCHO)的光分解:HCHO+hH+HCOH
10、+O2HO2?HCO+O2CO+HO2?2 简述大气污染物的汇的机制重力沉降,与植物、建筑物或地面(土壤)相碰撞而被捕获(被表面吸附或吸收)的过程,统称为干沉降。大气中的物质通过降水而落到地面的过程称为湿沉降。污染物在大气中通过化学反应生成其他气体或粒子而使原污染物在大气中消失的过程,称为化学去除3 简述环境污染物的三致作用。三致作用定义;致突变作用;致癌作用;致畸作用。4 简述土壤的缓冲性能及其原理。答:定义:土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力,它可以保持土壤反应的相对稳定,为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境。溶液的缓冲作用:无机酸(碳酸等)+有机酸(腐殖酸
11、、其他)酸酸和碱胶体的缓冲作用:对酸的缓冲作用:胶体-M+HCl 胶体-H+MCl对碱的缓冲作用:胶体-H+MOH 胶体-M+H2OAl 离子对碱的缓冲作用:5 水中有机污染程度的指标是什么并分别加以说明。答:水体中有机污染物的种类繁多、组成复杂,现代分析技术难以分别测定它们的含量。因此,只能利用它们共同的特点,用一些指标间接反映水体中有机物的污染程度。常见的指标有:溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量。6 简要回答河流中的泥沙对重金属的迁移转化的影响,并举例加以说明。答:(1)河流泥沙中主要有蒙脱石、高岭石、伊利石等,其中粒径小于50m的占 82%;研究表明,泥沙的粒径越小,比
12、表面越大,吸附重金属的量也越大;当重金属浓度不变时,随着河流泥沙量增大,对重金属的吸附量增大;河流泥沙对重金属离子的吸附符合弗莱特利希等温线;(2)泥沙对重金属离子的吸附量随 pH 的升高而增大;河水左右,重金属离子在此条件下有不同程度的水解、沉淀、配合和被悬浮物吸附,控制了河水中可溶性重金属离子的浓度;(3)泥沙中有机质含量随季节而变化,悬浮物中有机质大于沉积物中有机质的含量,泥沙中重金属的吸附量与有机质的含量呈正相关;重金属在河水、悬浮物、沉积物中的分配比是:悬浮物大于沉积物,而沉积物和悬浮物远远大于河水中重金属含量。由此可见,河流中泥沙对重金属的迁移转化有很大的影响。三、计算题有 如 下
13、 两 个 单 体 系 , 其 中 一 个 是Cu2+ 、 Cu+ ( pE0= ,Cu2+=10-5mol/L,Cu+=10-4mol/L ) , 另 一 个 是Fe3+ 、 Fe2+ ( pE0= ,Fe3+=10-3mol/L, Fe2+=L) 。 如果各取 1 升, 将其成为一个混合体系, 并假定 Fe3+被 Cu+还原完全,试计算哪个体系是决定电位?解:有两个单体系Cu2+e=Cu+pE0=当Cu2+=10-5mol/L,Cu+=10-4mol/L 时,pECu2+/Cu+=Fe3+e=Fe2+pE0=当Fe3+=10-3mol/L,Fe2+=L 时,pEFe3+/Fe2+=如果各取
14、1 升,将其成为一个混合体系,并假定 Fe3+被 Cu+还原完全,则有Fe3+=(10-3-10-4)/2=10-4mol/LFe2+=(10-1+10-4)/2=10-2mol/L混合体系的电位为:pE 混合=pEFe3+/Fe2+=pE0Fe3+/Fe2+lgFe3+/Fe2+=+10-4/10-2=由上可知,混合体系的 pE 处在铜单体系与铁单体系电位之间, 并与含量较高的铁单体系的电位相近。所以铁体系为决定电位。四、分析论述题1某市一家铅锌冶炼厂的含铅废水经化学处理后排入水体中, 排污口水中铅的含量为L,而在下流 500m 处水中铅的含量只有 34g/L,试分析其原因?(1)含铅废水的
15、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:(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2确定酸雨 pH 界限的依据是什麽?(1)酸雨是最常见酸性降水,酸性降水是指通过降水,如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。这种降水过程称湿沉降。(2)降水 pH 主要推导方程式。(3)多年来国际上一
16、直把pH 值为作为判断酸雨的界限,pH 值小于的降雨称为酸雨。(4)通过对降水多年观察,对 pH 值为作为酸性降水的界限以及判别人为污染界限有了不同观点,主要因为:a,在清洁大气中,除有CO2 外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质,它们通过成云和降水冲刷进入雨水中,降水酸度是各物质综合作用的结果;b,硝酸和硫酸并不都是人为源;天然源产生的 SO2 等都可进入雨水;c,空气中碱性物质中和用,使得空气中酸性污染严重的地区并不表现出来酸d,其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性。3下图是 C3H6、NO、空气(O2、N2)混合物经紫外线照射后的时间成分关系图。从图中可知,随NO 和 C3H6 等初
17、始反应物的氧化消耗,NO2 和醛量增加;当NO 耗尽时,NO2 出现最大值。此后,随着 NO2 的消耗(浓度下降),O3 和其他氧化剂如过氧乙酰硝酸酯(PAN)产生了。 试利用大气环境化学原理分析可能发生的环境现象, 并阐述其机制。答:光化学烟雾:汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在阳光中紫外线照射下发生光化学反应生成一些氧化性很强的O3、醛类、PAN、HNO3 等二次污染物。人们把参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体和颗粒物)所形成的烟雾,称为光化学烟雾。可以认为上述反应是大大简化了的光化学烟雾形成的基本反应。1986 年
18、Seinfeld 用 12 个化学反应概括了光化学烟雾形成的整个过程:引发反应:NO2+hNO+OO+O2+MO3+MNO+O3NO2+O2链传递反应:RH+OHRO2+H2ORCHO+OHRC(O)O2+H2ORCHO+hRO2+HO2+COHO2+NONO2+OHRO2+NONO2+RCHO+HO2?RC(O)O2+NONO2+RO2+CO2终止反应:OH+NO2HNO3RC(O)O2+NO2RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O2+NO2参考答案参考答案一一 填空题填空题( (每空分每空分, ,共共 3030 分分) )15 向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐,总酸度_增加_、
19、无机酸度_减少_、CO2酸度_不变_、总碱度_增加_、酚酞碱度_不变_和苛性碱度_减少_。16 硝化细菌为_化能自养型_型细菌,严格要求_高水平的_氧;反硝化的重要条件是_氧分压较低,为兼_氧。17 水环境中污染物的光解过程可分为_直接光解_ 、 _敏化光解 、 _氧化反应_ 三类。18 光子能量公式为_E=hc/_ ,通常波长大于_700_nm 的光就不能引起光化学离解,此时对应的化学键能是 mol。(h = *光量子, c = *1010cm/s)19 土壤碱化度为_ Na+离子饱和度,其产生过程为 _交换性阳离子的水解作用_作用 。20 受氢体包括_分子氧_ 、 _有机物转化的中间产物_
20、 、 _某些无机含氧化合物_ 。21 有机磷农药的降解途径一般有_吸附催化水解_、_生物降解_、_光降解_。22 我国酸雨的关键性离子组分为_ SO42-,Ca2+,NH4+_。23 毒作用的生物化学机制包括_酶活性的抑制_ 、 _致突变作用_ 、 _致癌作用_ 、 _致畸作用_。24 有毒有机物的生物转化反应的主要类型有_氧化_ 、 _还原_ 、 _水解_ 、_结合_。25 大气颗粒物的去除过程可分为_干沉降_ 、 _湿沉降_。26 含碳化合物的厌氧分解过程中,在_产酸_细菌的作用下,生成_有机酸、醇等_中间产物,然后在_产氢菌、产乙酸菌及产甲烷细菌_细菌的作用下,生成_乙酸、甲酸、氢气和二
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