环境化学试题及答案大全(DOC 25页).doc

1、环境化学（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3.01105 J/mol故可引起NO键断裂。2、设大气压力为1.0130105Pa（25），空气中水蒸气的分压为0.03167105Pa（25），氧溶于水的亨利常数为1.26108,计算氧气在水中的溶解度。（10分）解：PO2

2、=(1.01325-0.03167)1050.21 =0.2056105(pa) O2(aq)=KHPO2=1.261050.205610-8 =2.610-4(mol/l) O2(aq)= 2.610-4321000 =8.32(mg/l)3、 具有2.0010-3mol/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 0 1 27.00 0.1834 0.8162 3.82810-4（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, = 1.224,则HCO3- = 碱度

3、 = 2.0010-3mol/l/l。H+ = OH- = 10-7 mol/l。HCO3 = H+HCO3-/K1 = 1.0010-72.0010-3/(4.5510-7) = 4.4910-4mol/l。CO3- = K2HCO3-/H+ = 4.6910-112.0010-3/(1.0010-7) = 9.3810-7 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，已知 , pE0=2.87，请计算pE和Eh（10分）解pE=pE0+1/n lg(反应物/生成物) =2.87+lgPCO20.125H+/PCH40.125=2.87+lg 0

4、.350.12510-7/0.650.125=2.87+lg 0.87710-7/0.948=2.87+lg 0.9257=4.16Eh=0.059pE=-4.160.059=0.2465、一个有毒化合物排入至pH8.4，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=4.910-7L/(d.mol), 中性水解速率常数Kn=1.6d1.请计算化合物的水解速率常数。（5分）解：Kh =Kn+w(KaH+ KbOH-) =1.6+0.1（0+4.910-710-5.6） =1.6d-16、用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶

5、液平衡浓度为3.010-3mol/L，溶液中每克悬浮固体吸附溶质为0.510-3mol/L，当平衡浓度降至1.010-3mol/L时，每克吸附剂吸附溶质为0.2510-3mol/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=0.510-3= （1）0.2510-3= （2）2=2A+6.010-3=3.0（A+1.010-3）2A+6.010-3=3.0A+3.010-3A=3.010-3G0=1.010-3（mol/Lg）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Na

6、OH强碱进行碱化，又需加多少碱？（pH=7.0时，0=0.1834，1=0.8162，2=3.82810-4，=1.224；pH=8.0时，0=0.02188，1=0.9736，2=4.56610-3，=1.018）（本小题10分）解：总碱度KW/ H+ + CT(1 + 22) - H+CT总碱度 + H+ - OH-令当pH在59范围内、碱度10-3mol/L时, H+、OH-项可以忽略不计,得到简化式：CT碱度当pH7.0时，10.8162，23.82810-4，则1.224，CT 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

7、为CO32-，则有CT + CO32-碱度 + 2CO32-解得，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：OH-1.92481.60.3248 mmol/L2.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7.910-27，H2S离解常数K1=8.910-8，K2=1.310-15，饱和水溶液中）。（本小题7分）解：H2SH+HS- Ka1=H+HS-/H2S HS-= Ka1H2S/H+HS-H+S2- Ka2=H+S2-/HS-=H+2S2-/ Ka1

8、H2SS2-= Ka1* Ka2H2S/H+2=8.910-81.310-150.1/(10-8)2=1.15710-7mol/lCdSCd2+S2- Ksp= Cd2+S2-Cd2+= Ksp/S2-=7.910-27/1.15710-7=6.810-20 mol/l3一个有毒化合物排入至pH8.4，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=4.910-7L/(d.mol), 中性水解速率常数Kn=1.6d1.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 = 4.910-

9、7Kh = KaH+ + Kn + KbKw/H+ = 0 + 1.6 + 4.910-710-5.6 = 1.6 (d-1)T1/2=0.693/Kh=0.693/1.6=0.43d2011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

10、温式有Henry型、弗莱特利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)三种等温式。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

11、？HO2?的主要来源是大气中甲醛(HCHO)的光分解：HCHO+hH?+HC?OH?+O2HO2?HC?O+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

12、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、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：pH5.55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

13、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pH8.3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

14、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、计算题有如下两个单体系，其中一个是Cu2+、Cu+（pE0=5.82，Cu2+=10-5mol/L,Cu+=10-4mol/L），另一个是Fe3+、Fe2+（pE0=13.05，Fe3+=10-3mol/L，Fe2+=0.1mol/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=5.82当Cu2+=10-5mol/L,Cu+=10-4mol/L时，pECu2+/Cu+=4.82Fe3+e=Fe2+pE0=13.05当Fe3+=10-

15、3mol/L，Fe2+=0.1mol/L时，pEFe3+/Fe2+=11.05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，则有Fe3+=（10-3-10-4）/2=4.510-4mol/LFe2+=（10-1+10-4）/2=5.00510-2mol/L混合体系的电位为：pE混合=pEFe3+/Fe2+=pE0Fe3+/Fe2+lgFe3+/Fe2+=(13.05+lg4.510-4/5.00510-2=11.00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

16、化学处理后排入水体中，排污口水中铅的含量为0.30.4mg/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

17、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）多年来国际上一直把pH值为5.6作为判断酸雨的界限，pH值小于5.6的降雨称为酸雨。（4）通过对降水多年观察，对pH值为5.6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

18、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

19、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

20、一 填空题(每空0.6分,共30分)15 向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐，总酸度_增加_、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_167.4_KJ/mol。(h = 6.626*10-34J.s/光量子, c = 2.9979*1010cm/s

21、)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_ 、 _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

22、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、氢气和二氧化碳及甲烷_。27 盐基饱和度为100%的土壤，其潜性酸度为_0_。28 丙酮酸在有氧条件下，通过_辅酶A _辅酶，转化为_乙酰辅酶A _，然后与_草酰乙酸_反应生成_柠檬酸_，进入_三羧酸_循环过程。16 物质通过生物膜的方式有_膜孔过滤_ 、 _被动扩散 、 _被动易化扩散_ 、 _主动转运_ 、_胞吞或胞饮_。17导致臭氧层耗损的典型物质有 NOx，HOx，ClOx，CFCs 。二 名词解释(每题2分,共18分)专属吸附：专属吸附现象是用来

23、解释吸附过程中表面电荷改变符号，甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象，它是指在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。b氧化途径：饱和脂肪酸与辅酶A结合，形成脂酰辅酶A，羧基的位上的碳原子经历脱氢-加羟-羰基化等氧化过程，然后与辅酶A结合，形成乙酰辅酶A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程，如下例：大气颗粒物的三模态：依据空气动力学直径Dp来分，爱根（Aitken）核模（Dp0.05m）、积聚模（ 0.05m Dp2m）DL

24、VO理论：DLVO理论把范得华吸引力和扩散层排斥力考虑为仅有的作用因素，它适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒的粒度均等、球体形状的理想状态。这种颗粒在溶液中进行热运动，其平均功能为3KT/2，两颗粒在相互作用接近时产生几种作用力，即多分子范得华力、静电排斥力和水化膜阻力。总的综合作用位能为： VT=VR+VA 式中：VA由范得华力所产生的位能； VR由静电排斥力所产生的位能；生物浓缩系数(BCF)： BCF = Cb/Ce Cb：某种元素或难降解物质在机体中的浓度; Ce：某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。 电子活度：pE是平衡状态(假想)的电子活度，它衡量溶液接

25、收或迁移电子的相对趋势，在还原性很强的溶液中，其趋势是给出电子。pE越小，电子的浓度越高，体系提供电子的倾向就越强； pE越大，电子的浓度越低，体系接受电子的倾向就越强； 积累稳定常数：络合反应中，逐级反应的稳定常数的乘积，表示所包括的逐级反应加和后的效果。 光量子产率：化学物种吸收光量子后，进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比，称为光量子产率F；F = 生成或破坏给定物种的摩尔数/体系吸收光子的摩尔数。三 公式推导(每题6分,共12分)1 推导水的氧化-还原限度，即电子活度(pE)与pH关系图中水的稳定区域界限。并计算在氧饱和时天然水体的电子活度(pE)，相应的氧化反应的pE0 = + 2

26、0.75。反应的pE0 = + 20.75。水的氧化限度 水的还原限度： pE0=0.00 氧饱和时，水中 0.21*105Pa,将H+=10-7代入氧化限度式，得， 2 分析封闭体系与开放体系中CaCO3(s)在纯水中溶解时水体的pH 计算式的差异。四 简答题(每题4分,共16分)1 大气中丙烯与HO、O3的反应特征过程。（将加成、抽氢、二元自由基等特征表示出即可得满分） 2 简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。辅酶为甲基钴氨素，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，本身变为水合钴氨素，后者由于其中的钴被辅酶FADH2还原，并失去水而转变为

27、五个氮配位的一价钴氨素，最后，辅酶甲基四叶氢酸将正甲基离子转于五配位钴氨素，并从其一价钴上取得二个电子，以负甲基离子与之络合，完成甲基钴氨素的再生，使汞的甲基化能够顺利进行。3 举例说明有些气体在水中的实际溶解量可以远高于亨利定律计算结果的原因。举溶解后发生离解反应的气体，如CO2、SO2。这些气体在液相中的分子形态可以和气相分压之间遵守亨利定律；但液相中的分子形态可以离解成离子形态，并建立平衡，增加了气体在水中的溶解量。4 简述光化学烟雾产生的条件、机理和过程条件：有引起光化学反应的紫外线；有烃类特别是烯烃的存在；有NOx参加；大气湿度低；强的阳光照射。机理和过程： A. 污染空气中NO2的

28、光解是光化学烟雾形成 的起始反应。 B. 碳氢化合物、HO 、O等自由基和O3氧化，导致醛、酮醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2 、HO2 、 RCO等自由基生成。 C. 过氧自由基引起NO向NO2转化，并导致O3和PAN等生成。在光化学污染区，烃和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻，这时NO2的浓度很低；随着太阳辐射的增强，NO2的浓度增大，在十点左右达到最大；此后，O3和醛类的浓度迅速增大，中午已达到较高浓度，它们的峰值通常比NO峰值晚出4-5h。五 计算题(每题10分,共10分)若有水A，pH为7.5，其碱度为5.38mmol.L-1，水B的pH为9.0，碱度为0.70mmol.L-1，若这两种水以V1:V2的体积比混合，问混合后pH的表达式方程(有关H+的方程)。(pH为7.5时：a0 = 0.06626、a1 = 0.9324、a2 = 0.001383、a = 1.069；pH为9.0时：a0 = 0.002142、a1 = 0.9532、a2 = 0.04470、a = 0.9592)解： 总碱度 = CT(1 +2) + Kw/H+ H+CT = 1/(1 +22)总碱度 + H+ OH-令 = 1/(1 +22)当pH值在5-9范围内，总碱度1.0mmol/L时