2011年環(huán)境化學(xué)專業(yè)考研測(cè)試題及參考答案三

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一、名詞解釋

1氣溫垂直遞減率

2光化學(xué)反應(yīng)

3吸附等溫線

4鹽基飽和度

5生物放大

6天然水的堿度

7Kow

8標(biāo)化分配系數(shù)

二、回答下列問(wèn)題

1過(guò)氧自由基HO2·的主要來(lái)源有哪些?

2簡(jiǎn)述大氣污染物匯的機(jī)制。

3簡(jiǎn)述環(huán)境污染物的三致作用。

4簡(jiǎn)述土壤的緩沖性能及其原理。

5水中有機(jī)污染程度的指標(biāo)是什么?并分別加以說(shuō)明。

6簡(jiǎn)要回答河流中的泥沙對(duì)重金屬的遷移轉(zhuǎn)化的影響，并舉例加以說(shuō)明。

三、計(jì)算題

有如下兩個(gè)單體系，其中一個(gè)是Cu2+、Cu+(pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L)，另一個(gè)是Fe3+、Fe2+(pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，F(xiàn)e2+=0.1mol/L)。如果各取1升，將其成為一個(gè)混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，試計(jì)算哪個(gè)體系是決定電位?

四、分析論述題

1.某市一家鉛鋅冶煉廠的含鉛廢水經(jīng)化學(xué)處理后排入水體中，排污口水中鉛的含量為0.3～0.4mg/L，而在下流500m處水中鉛的含量只有3～4μg/L，試分析其原因?

2.確定酸雨pH界限的依據(jù)是什麼?

3.下圖是C3H6、NO、空氣(O2、N2)混合物經(jīng)紫外線照射后的時(shí)間成分關(guān)系圖。從圖中可知，隨NO和C3H6等初始反應(yīng)物的氧化消耗，NO2和醛量增加;當(dāng)NO耗盡時(shí)，NO2出現(xiàn)最大值。此后，隨著NO2的消耗(濃度下降)，O3和其他氧化劑如過(guò)氧乙酰硝酸酯(PAN)產(chǎn)生了。試?yán)�用大氣環(huán)境化學(xué)原理分析可能發(fā)生的環(huán)境現(xiàn)象，并闡述其機(jī)制。

參考答案

一、名詞解釋

1氣溫垂直遞減率：

氣溫隨高度的變化通常以氣溫垂直遞減率(Г)表示，即每垂直升高100m，氣溫的變化值： T-絕對(duì)溫度，K;Z-高度。

2光化學(xué)反應(yīng)：光化學(xué)反應(yīng):一個(gè)原子、分子、自由基或離子吸收一個(gè)光子所引發(fā)的反應(yīng)，稱為光化學(xué)反應(yīng)。

3吸附等溫線：在恒溫等條件下，吸附量Q與吸附物平衡濃度c的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線，其相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程式稱為吸附等溫式。適用于水體顆粒物對(duì)污染物的吸附等溫式有Henry型、弗萊特利希(Freundlich)和朗格繆爾(Langmuir)三種等溫式。

4鹽基飽和度：鹽基飽和度(%)=交換性鹽基總量/陽(yáng)離子交換量X100%

5生物放大：同一食物鏈上的高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物，通過(guò)吞噬低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)提高而增大的現(xiàn)象

6天然水的堿度：指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。

7Kow：辛醇-水分配系數(shù)，既化學(xué)物質(zhì)在辛醇中濃度和在水中濃度的比例。

8標(biāo)化分配系數(shù)：表示有機(jī)毒物在沉積物(或土壤)與水之間的分配系數(shù)，以有機(jī)碳為基礎(chǔ)。Koc=Kp/Xoc。

二、回答下列問(wèn)題

1過(guò)氧自由基HO2·的主要來(lái)源有哪些?

HO2·的主要來(lái)源是大氣中甲醛(HCHO)的光分解：

HCHO+?hν→H·+HC·O

H·+O2→HO2·

HC·O+O2→CO+HO2·

2簡(jiǎn)述大氣污染物的匯的機(jī)制

重力沉降，與植物、建筑物或地面(土壤)相碰撞而被捕獲(被表面吸附或吸收)的過(guò)程，統(tǒng)稱為干沉降。

大氣中的物質(zhì)通過(guò)降水而落到地面的過(guò)程稱為濕沉降。

污染物在大氣中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成其他氣體或粒子而使原污染物在大氣中消失的過(guò)程，稱為化學(xué)去除

3簡(jiǎn)述環(huán)境污染物的三致作用。

三致作用定義;

致突變作用;

致癌作用;

致畸作用。

4簡(jiǎn)述土壤的緩沖性能及其原理。

答：定義：土壤緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力，它可以保持土壤反應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定，為植物生長(zhǎng)和土壤生物的活動(dòng)創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境。

溶液的緩沖作用：

無(wú)機(jī)酸(碳酸等)+有機(jī)酸(腐殖酸、其他)

酸酸和堿

膠體的緩沖作用：

對(duì)酸的緩沖作用：膠體-M+HCl膠體-H+MCl

對(duì)堿的緩沖作用：膠體-H+MOH膠體-M+H2O

Al離子對(duì)堿的緩沖作用：

5水中有機(jī)污染程度的指標(biāo)是什么?并分別加以說(shuō)明。

答：水體中有機(jī)污染物的種類繁多、組成復(fù)雜，現(xiàn)代分析技術(shù)難以分別測(cè)定它們的含量。因此，只能利用它們共同的特點(diǎn)，用一些指標(biāo)間接反映水體中有機(jī)物的污染程度。

常見(jiàn)的指標(biāo)有：溶解氧、生化需氧量、化學(xué)需氧量、總有機(jī)碳和總需氧量。

6簡(jiǎn)要回答河流中的泥沙對(duì)重金屬的遷移轉(zhuǎn)化的影響，并舉例加以說(shuō)明。

答：(1)河流泥沙中主要有蒙脫石、高嶺石、伊利石等，其中粒徑小于50μm的占82%;研究表明，泥沙的粒徑越小，比表面越大，吸附重金屬的量也越大;當(dāng)重金屬濃度不變時(shí)，隨著河流泥沙量增大，對(duì)重金屬的吸附量增大;河流泥沙對(duì)重金屬離子的吸附符合弗萊特利希等溫線;

(2)泥沙對(duì)重金屬離子的吸附量隨pH的升高而增大;河水pH8.3左右，重金屬離子在此條件下有不同程度的水解、沉淀、配合和被懸浮物吸附，控制了河水中可溶性重金屬離子的濃度;

(3)泥沙中有機(jī)質(zhì)含量隨季節(jié)而變化，懸浮物中有機(jī)質(zhì)大于沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量，泥沙中重金屬的吸附量與有機(jī)質(zhì)的含量呈正相關(guān);重金屬在河水、懸浮物、沉積物中的分配比是：懸浮物大于沉積物，而沉積物和懸浮物遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于河水中重金屬含量。

由此可見(jiàn)，河流中泥沙對(duì)重金屬的遷移轉(zhuǎn)化有很大的影響。

三、計(jì)算題

有如下兩個(gè)單體系，其中一個(gè)是Cu2+、Cu+(pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L)，另一個(gè)是Fe3+、Fe2+(pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，F(xiàn)e2+=0.1mol/L)。如果各取1升，將其成為一個(gè)混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，試計(jì)算哪個(gè)體系是決定電位?

解：有兩個(gè)單體系

Cu2++e===Cu+pE0=5.82

當(dāng)[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L時(shí)，

pECu2+/Cu+=4.82

Fe3++e=Fe2+?pE0=13.05

當(dāng)[Fe3+]=10-3mol/L，F(xiàn)e2+=0.1mol/L時(shí)，

pEFe3+/Fe2+=11.05

如果各取1升，將其成為一個(gè)混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，則有

[Fe3+]=(10-3-10-4)/2=4.5×10-4mol/L

[Fe2+]=(10-1+10-4)/2=5.005×10-2mol/L

混合體系的電位為：

pE混合=pEFe3+/Fe2+=pE0Fe3+/Fe2++lg[Fe3+]/[Fe2+]

=(13.05+lg4.5×10-4/5.005×10-2=11.00

由上可知，混合體系的pE處在銅單體系與鐵單體系電位之間，并與含量較高的鐵單體系的電位相近。所以鐵體系為決定電位。

四、分析論述題

1.某市一家鉛鋅冶煉廠的含鉛廢水經(jīng)化學(xué)處理后排入水體中，排污口水中鉛的含量為0.3～0.4mg/L，而在下流500m處水中鉛的含量只有3～4μg/L，試分析其原因?

(1)含鉛廢水的稀釋、擴(kuò)散;

(2)水體中膠體物質(zhì)對(duì)重金屬的吸附作用：

無(wú)機(jī)膠體：

次生黏土礦物;鐵、鋁、硅、錳等水合氧化物;

有機(jī)膠體：蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)。

(3)氧化-還原轉(zhuǎn)化：各價(jià)態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化;

(4)溶解和沉淀反應(yīng)：

(5)配合反應(yīng):無(wú)機(jī)配體：OH-Cl-CO32-HCO3-F-S2-

有機(jī)配體:氨基酸、糖、腐殖酸

生活廢水中的洗滌劑、清潔劑、NTA、EDTA、農(nóng)藥等

(6)生物甲基化作用.

(7)生物富集作用

2.確定酸雨pH界限的依據(jù)是什麼?

(1)酸雨是最常見(jiàn)酸性降水，酸性降水是指通過(guò)降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過(guò)程。這種降水過(guò)程稱濕沉降。

(2)降水pH主要推導(dǎo)方程式。

(3)多年來(lái)國(guó)際上一直把pH值為5.6作為判斷酸雨的界限，pH值小于5.6的降雨稱為酸雨。

(4)通過(guò)對(duì)降水多年觀察，對(duì)pH值為5.6作為酸性降水的界限以及判別人為污染界限有了不同觀點(diǎn)，主要因?yàn)椋?/font>

a，在清潔大氣中，除有CO2外還存在各種酸、堿性氣態(tài)和氣溶膠物質(zhì)，它們通過(guò)成云和降水沖刷進(jìn)入雨水中，降水酸度是各物質(zhì)綜合作用的結(jié)果;

b，硝酸和硫酸并不都是人為源;天然源產(chǎn)生的SO2等都可進(jìn)入雨水;

c，空氣中堿性物質(zhì)中和用，使得空氣中酸性污染嚴(yán)重的地區(qū)并不表現(xiàn)出來(lái)酸雨;

d，其他離子污染嚴(yán)重的降水并不一定表現(xiàn)強(qiáng)酸性。

3.下圖是C3H6、NO、空氣(O2、N2)混合物經(jīng)紫外線照射后的時(shí)間成分關(guān)系圖。從圖中可知，隨NO和C3H6等初始反應(yīng)物的氧化消耗，NO2和醛量增加;當(dāng)NO耗盡時(shí)，NO2出現(xiàn)最大值。此后，隨著NO2的消耗(濃度下降)，O3和其他氧化劑如過(guò)氧乙酰硝酸酯(PAN)產(chǎn)生了。試?yán)�用大氣環(huán)境化學(xué)原理分析可能發(fā)生的環(huán)境現(xiàn)象，并闡述其機(jī)制。

答：光化學(xué)煙霧：汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠�合�?HC)和氮氧化物(NOx)等

一次污染物在陽(yáng)光中紫外線照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成一些氧化性很強(qiáng)的O3、醛類、

PAN、HNO3等二次污染物。人們把參與光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體和顆粒物)所形成的煙霧，稱為光化學(xué)煙霧。

可以認(rèn)為上述反應(yīng)是大大簡(jiǎn)化了的光化學(xué)煙霧形成的基本反應(yīng)。1986年Seinfeld用12個(gè)化學(xué)反應(yīng)概括了光化學(xué)煙霧形成的整個(gè)過(guò)程：

引發(fā)反應(yīng)：NO2+hν→NO+O

O+O2+M→O3+M

NO+O3→NO2+O2

鏈傳遞反應(yīng)：RH+·OH→RO2·+H2O

RCHO+·OH→RC(O)O2·+H2O

RCHO+hν→RO2·+HO2·+CO

HO2·+NO→NO2+·OH

RO2·+NO→NO2+R′CHO+HO2·

RC(O)O2·+NO→NO2+RO2·+CO2

終止反應(yīng)：·OH+NO2→HNO3

RC(O)O2·+NO2→RC(O)O2NO2

RC(O)O2NO2→RC(O)O2·+NO2