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1、北京林业大学2004 年环境化学期末考试试题A 一 名词解释 (每题 2 分,共 30 分) 电子活度专属吸附作用敏化光解共代谢湿沉降可吸入颗粒 物二次污染物 PCBs 盐基饱和度土壤酸度离子交换吸 附三致效应 标化分配系数氧化途径拮抗作用 二 公式推导 (每题 5 分,共 10 分) 1 写出天然水体碱度的组成， 并推导碳酸盐水体的总碱度的表达式(仅与 H+和平 衡常数有关 )。 2 推导出与大气中 CO2平衡的降水的 pH 计算式。 三 简答题 (每题 5 分,共 25 分) 1 写出天然水体的八大离子，并解释电中性原理。 2 简述丙酮酸的生物转化过程。 3 大气中 HO 自由基的主要来源
2、。 4 简述土壤的酸碱性。 5 简述汞的甲基化过程。 四 计算题 (每题 10 分,共 20 分) 1 含镉废水通入 H2S 达到饱和并调整pH 值为 8.0，请算出水中剩余镉离子的浓 度。(已知 CdS 的溶度积为 7.9*10 -27， 饱和水溶液中 H 2S 浓度保持在 0.1mol/L ， H2S 离解常数 K1=8.9*10 -8，K2=1.3*10-15 ) 2 计算水的氧化 -还原限度，并计算在氧饱和时天然水体的pE，相应的氧化反应 的 pE0= + 20.75 。 五 综合题 (每题 15 分,共 15 分) 从环境化学角度综合分析我国酸雨的地域分布和形成过程。 北京林业大学环
3、境化学环境工程 02 级 环境规划 03 级试卷 A 标准答案 一 名词解释 (每题 2 分,共 30 分) 决定电位：若某个单体系在氧化还原混合体系中含量远高于其他体系，则此时该单体系电位几乎等于混合 复杂体系的电位，称之为决定电位。 专属吸附作用：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。用来 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。 敏化光解：一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子，导致接受体反应，造成水中有机 污染物降解，称为敏化光解。 共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须有另外的化合
4、物存在提供微生物碳源和 能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。 湿沉降：通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。 大气颗粒物的三模态：根据大气颗粒物表面积和粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模，用它来解 释大气颗粒物的来源和归宿。按照这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根模，积聚模和粗 粒子模。 二次污染物：大气中某些污染组分之间或这些组分与大气成分之间发生反应生成的污染物。 PCBs：多氯联苯，由联苯经氯化而成，是水体中常见的有机污染物之一。 盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。 封闭体系：化学反应中与外界不进行物质交换只
5、进行能量交换的体系。 光化学烟雾：含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污 染物，这种有一次污染物和二次污染物的混合物形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾。量子产率：吸收光 子过程产生的激发态分子数目与吸收光子数目的比率。 标化分配系数：有机毒物在沉积物与水之间的分配比率用分配系数表示，分配系数与沉积物中有机碳的质 量分数的比值称为标化分配系数。 DLVO 理论：把范德华吸引力和扩散双电层排斥力考虑为胶体之间仅有的作用因素，适用于没有化学专属 吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒是粒度均等、球体形状的理想状态。 质体流动：由水或土壤颗粒或两者共同作用引起的物
6、质流动现象。 二 公式推导 (每题 5 分,共 10 分) 1.推导出氧化还原电位E和 pE 的关系。 如果有一个氧化还原半反应： 根据能斯特方程一般式，则上述反应可以写成： E=E0-2.303RT*lg(Red/Ox)/nF 平衡时， E0=2.303RT*lgk/nF 理论上讲， K=Red/Oxe n 即e= Red/OxK 1/n 由定义： pE=-lge= Red/OxK 1/n =EF/2.303RT=E/0.059 2.推导出与大气中CO2平衡的降水的 pH 计算式。 在未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是二氧化碳，如果只把其作为影响天然降水pH 的因素，根据其全
7、球大气浓度330mL/m 3与纯水的平 衡： 式中， KHCO2水合平衡常数，即亨利系数 K1，K2分别为二元酸 的一级和二级电离常数。 它们的表达式为： 各组分在溶液中的浓度为： 按电中性原理，有： 上述方程联立，得： 式中：_ CO2在大气中的分压 Kw 水的离子积 三 简答题 (每题 10 分,共 20 分) 1. 简述水中主要离子组成图的意义。 天然水中的主要离子组成：K +、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO 3 -、NO 3 -、Cl- 、SO4 2- 为天然水中常见的8 大离子，占天 然水中离子总量的95 99% 。水体中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。
8、 2. 简述电子活度的定义、优点和意义。 将氧化剂和还原剂定义为电子给予体和电子接受体，上式中表示水溶液中电子的活度。 是平衡状态下 （假想） 的电子活度， 它衡量溶液接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。从其定义可知，越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强，反之， 越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。它能够很方便的表示水溶液中电子的活度。 3. 大气中自由基的主要来源。 对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO的重要来源； 对于污染大气，如有HNO2和 H2O2存在，它们的光离解也可以产生HO ： 其中， HNO 2的光离解是大气中HO的重要来
9、源。 4. 简述土壤的酸碱性。 土壤中存在着各种化学和生物化学反应，使之表现出不同的酸碱度。其酸度可分为活性酸度（来源于土壤 中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有机酸等）和潜性酸度（来源于土壤胶体吸附的可代换性阳离子），二者 可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤中碱度主要来源于碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度，当 土壤胶体上吸附的阳离子饱和度增加到一定程度时，会引起交换性离子的水解作用，使土壤呈碱性。 5，向某一含碳酸的水体中加入重碳酸盐，问总酸度、总碱度、酚酞碱度、无机酸度和二氧化碳酸度的变化 如何？ 总酸度增大，无机酸度减小，CO2酸度不变，总碱度不变，酚酞碱度不变。 四 计算题 (每题 1
10、0 分,共 20 分) 1. 含镉废水通入H2S 达到饱和并分别调整pH 值为 8.0 时水中剩余镉离子的浓度。 K1，2=H +2S2- /H2S=K1*K2=1.16*10 -23 KSP= K1，2*H2S= 1.16*10 -24 pH 值为 8.0 时， S 2-=1.16*10-8 Cd2+= KSP2/S 2-=6.8*10-19 2.在一个 pH 为 6.5 ，碱度为 1.6m mol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少m mol/L的碳 酸钠才能使水体pH 上升到 8.0 。若用 NaOH 强碱进行碱化，又需加多少碱？ 当 pH 值在 5-9 范围内， 总碱度 1m
11、 mol/L 时， CT值与总碱度之间存在关系： C T1=1总碱度 1 加入碳酸钠时，由公式： 由以上两式，得变化量关系，设CT增量为 x，则 总碱度 增量为 2x, 即 CT1+x=2 总碱度 1+2x 代入数据，得x=1.07 m mol/L 加入 NaOH 时， CT值不变，总碱度增加，设其增量为y, 则有： CT1=1 总碱度 1+y 代入数据，得y=1.08 m mol/L 五 综合题 (每题 15 分,共 15 分) 从环境化学角度综合分析我国酸雨产生机制、形成过程和地域分布差异。 酸雨现象是大气化学过程和大气物理过程的综合效应，大气中的氮氧化物和硫氧化物经氧化溶于水后形成 硫酸
12、、硝酸和亚硝酸，是造成降水pH 值降低的主要原因。 我国酸性降水主要是由于硫氧化物的排放引起的。其形成过程为： 式中： O 表示各种氧化剂。 影响酸雨地域分布差异的主要因素有： 1.酸性污染物的排放及其转化条件：我国西南地区煤中含硫量高，并且很少经过脱硫处理，直接用作燃料 燃烧，二氧化硫排放量很高，再加上这个地区气温高，湿度大，有利于二氧化硫的转化，因此造成了大面 积的强酸性降雨区。 2.大气中的氨：主要来自于有机物分解和农田施用的含氮肥料的挥发，随pH 值的上升而增大，我国北方 地区土壤 pH 值高于南方，而且土壤偏酸性的地区，风沙扬尘的缓冲能力低，这可以解释我国酸雨多发生 在南方。 3.颗粒物酸度及缓冲能力：经实验绘制缓冲曲线发现，无酸雨地区颗粒物的pH 值和缓冲能力均高于酸雨 区。 4.天气形势的影响：如果气象条件和地形有利于污染物的扩散，则大气中污染浓度降低，酸雨就减弱，反 之就加重。重庆和贵阳一带气象条件和多山的地形不利于污染物的扩散，所以成为强酸性降雨区。