环境期中复习题

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1、1一、简要说明下列概念、或术语（每小题 5 分，共 20 分） 1、环境污染环境污染：是指由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降， 从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。 2、环境污染物环境污染物：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人 类的变化物质。 3、辐射逆温的形成辐射逆温的形成：是由地面冷辐射形成的逆温。当白天地面受日照而升温时， 近地面空气的温度随之而升高。夜晚地面由于向外辐射而冷却，这便使近地 面空气的温度自下而上逐渐降低。由于上面的空气比下面的冷却较馒，结果 就形成逆温现象。 4、二次污染物二次污染物：由污染源直接排放出的污染物经过某些

2、化学变化而产生的污染 物。 5、温室效应温室效应: 大气中 CO2、O3、水蒸气、悬浮水滴和云层中冰晶以及卤代烃 等微量气体能有效吸收地面辐射中的红外线后，又以长波辐射的形式将能量 放出，这种辐射是无方向性，在其铅直向下部分因与地面辐射方向相反，被 称为 “大气逆辐射”，由于逆辐射的结果，一部分地球辐射又被返回地面， 使地面实际损失的能量比其长波辐射放出的能量要少，对地面起到了保温的 作用。故称为“温室效应”。 6、酸雨酸雨: 酸雨是指 pH 低于 5.6 的天然降水。酸雨常作为酸沉降（干、湿沉降） 的代称。 7、光化学烟雾光化学烟雾：是指碳氢化合物和 NOx 等一次污染物在强烈太阳光作用下发

3、 生反应生成一些氧化性很强的二次污染物（如 O3、PAN,硝酸等） ，这些反 应物和产物的混合物（其中有气体和颗粒物）所形成的烟雾，称为光化学烟 雾。 8、硫酸烟雾硫酸烟雾:它主要是由于燃煤而排放出来的 SO2、颗粒物以及由 SO2 氧化所 形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。硫酸烟雾型污染物，从化学上 看是属于还原性混合物，故称此烟雾为还原烟雾。而光化学烟雾是高浓度氧 化剂的混合物，因此也称为氧化烟雾。 9、大气垂直递减率大气垂直递减率: 空气块或未饱和湿空气块在绝热条件下每升高单位高度(100m)所造成的温度下降数值称为干绝热递减率，以表示d高度 绝对温度，式中：zdzdTii dK理

4、论值为 0.98k/100m，约 1k/100m。 d二、填空题（每小题 5 分，共 20 分）1.如果气温垂直递减率，大于气团的干绝热减温率时，那么上升气团在任一 高度上都比周围的空气温度高，密度小，从而能够迅速上升，显然气团处 于不稳定状态，能够在大气中得到稀释和扩散。 2.光化学烟雾是烯烃类碳氢化合物和 NOx，在光照条件下发生光化学反应后2的反应物与产物的混合物。 3.汽车尾气中主要含有烃类. CO 和 NOx 等有害物质,前两种是燃料不完全燃烧 的产物,后者则是由气缸中的高温条件所造成的. 4.随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率，用 表示，高度用 z 表示，温度用 T 表示，则

5、高度随气温变化的数学关系式为：dzdTid5.根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为对流层、平 流层、中层、热层和逃逸层。 三、问答题三、问答题 1.为什么大气中为什么大气中 CO2 浓度逐年增长？为什么浓度逐年增长？为什么 CO2 浓度冬天比夏天多？浓度冬天比夏天多？ 答：矿物燃料的燃烧是 CO2 的主要来源，一方面由于人们对能源利用量逐年增 加，从而增加了 CO2 的排放，另一方面，森林大量砍伐，降低了植物对 CO2 的吸收。 夏季植物对 CO2 吸收作用强。冬季 CO2 排放量比夏季增大。 2.如果以产生如果以产生 O3 的量作为衡量光化学烟雾的严重程度时的量作为衡量光化

6、学烟雾的严重程度时,试从反应机理角度试从反应机理角度 论述，当大气中的论述，当大气中的 CO 含量增加时含量增加时,光化学烟雾的污染程度是更加严重光化学烟雾的污染程度是更加严重?还是还是 减轻减轻? 答：在光化学烟雾中,如果没有 CO 参加时,则 NO 主要通过 O3 氧化成 NO2,即:O3 +NONO2+ O2 如果有 CO 存在时，则 CO 首先与大气中的氢氧自由基 HO 进行反应，生成 CO2 和 H,然后 H 再与 O2 反应生成 HO2，HO2 是一个氧化性很强的自由基， 它可以把 NO 氧化成 NO2，反应式如下：CO+HOCO2+HH+ O2HO2 HO2+NONO2+HO 上

7、述反应不消耗 O3,就可以把 NO 转化成 NO2,从而使 O3 积累,使光化学烟雾的 程度更加严重。 3.过多的紫外光到达地球表面过多的紫外光到达地球表面,将对生物产生有害作用将对生物产生有害作用,试通过计算说明试通过计算说明 300nm 紫外光能否断裂紫外光能否断裂 C-H 键键?已知已知 C-H 键的键能为键的键能为 344.8kJmol-1,从而进一步说从而进一步说 明臭氧层在大气层中的位置和对生物的保护作用明臭氧层在大气层中的位置和对生物的保护作用. 答：依据:E=hv=h1.196105/kJmol-1，E=1.196105/300=398.67kJ 计算结果说明 300nm 紫外

8、光的能量大于 C-H 键的键能,所以能够断裂 C-H 键. O3 层位于大气层中平流层的下部,距地面 15-35km 处,而距地面 25km 处浓度最 大。 通过上述计算可知紫外线能够破 C-H 键,所以过多的紫外线到达地球表面时,对 生物具有破坏作用,特别是对人类的皮肤.眼睛和免疫系统造成损伤,使皮肤癌患 者增多.而臭氧层中的 O3 分子能够吸收大量的紫外线,防止了过多的紫外线到达 地球表面,从而保护人类和动.植物的生存,所以臭氧层是生物圈天然的保护伞. 4.到达地球表面的太阳辐射最短波长为到达地球表面的太阳辐射最短波长为 290nm，问大气中，问大气中 NO2 分子或分子或 SO2 分子在

9、吸收该波长光量子后，能否引起分子中分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中 N-O 键或键或 S-O 键断裂？已知键断裂？已知 此两键的键能分别为此两键的键能分别为 3.01105和和 5.64105J/mol。 1：光子的能量 设光子的能量为 E，根据 Einstein 公式：3即光子的能量 E 和光的频率 V 成正比。 如果一个分子吸收一个光子，则一摩尔的分子吸收的总能量为：式中：光子波长h普朗克常数（6.62610-34焦/秒摩）C光速（2.99791010cm/s）NA阿伏加德罗常数（6.0221023/摩尔）若 =290nm E=4.12105J/moL 5.什么是自由基？它们有何特

10、性？举例说明大气中什么是自由基？它们有何特性？举例说明大气中 HO自由基的产生和消除自由基的产生和消除 过程。为何在对流层中不能产生自由氧原子？过程。为何在对流层中不能产生自由氧原子？ 答：在外电子层有未成对电子的分子，原子或基团。 自由基的特点： 1)能起强氧化剂作用。 2)有进行链式反应的倾向。1 HO自由基(1) HNO2 光解 (2) H2O2 光解(3) O3 光解生气(1D),后者与水反应生成 HO(4) 过氧自由基与 NO 反应(5) 高空大气中 H2O 的光解(6) 水溶液中 H2O2 的反应 以上诸途径中，HNO2 的光解是 HO自由基的主要来源。在近代工业城市的 大气中，人

11、们已检查出 HO自由基的存在。6.分别叙述臭氧层消失的人为原因和天然原因。分别叙述臭氧层消失的人为原因和天然原因。41.氟氯烃的破坏作用 氟氯烃类是一类化学性质稳定的人工源物质。它进入平流层后，受到强烈的紫 外线照射，就会分解产生氯游基 Cl,发生如下反应，消耗臭氧这样，一个氯氟烃分子可以消耗成千上万个臭氧分子。为保护臭氧层，必须减 少氯氟烃的排放量。 2.氮氧化物的破坏作用 NOx 消除 O3的主要催化循环反应如下：NO + O3 NO2 + O2NO2 + O NO + O2（快）N2O + hv N2 + (D)(99%)(激发单重态，即电子自旋相反)N2O + O（1） 2NO（ 目前

12、，人为活动加剧是大气中 N2O 增加的主要原因，根据最近研究，人类施用 的氮肥约有 1%以 N2O 的形成从土壤中释放到大气中；汽车尾气中 N2O 的含量 亦达 17ppm,超音速飞机排放 NOx,大气层核试验排放 NO2. 3.HO自由基对臭氧的破坏作用HO + O3 O2 + HO2HO2 + O O2 + HOH2O + O 2 HO 4、大气中氧气的过度消耗 5. 火山爆发对臭氧的影响 1989 年提出，大量的硫化物（如 SO2）进入大气层，加大了氟氯烃对臭氧的破 坏作用。 7.大气中大气中 NOx 或由或由 SOx 转成酸雨的机理。转成酸雨的机理。 酸雨的形成是一个十分复杂的过程。从

13、化学角度看，大气中酸性物质增加， 或碱性物质减少，或两者同时发生时，都将导致降水酸化。酸雨中常含有多种 无机酸和有机酸，并以无机酸为主。无机酸中又以硫酸为主。酸雨的形成一般认为包括成雨或冲刷两个过程。在成雨过程中，排入大气中的 SO2、NOx 被氧化后在云层内与雨滴作用形 成酸性雨，或者在雨滴形成的同时被直接吸收而成酸性雨。水蒸气也可冷凝在 含有硫酸盐和硝酸盐等气溶胶的凝结核上。气溶胶粒子和细小的水滴也可能在5云雾形成过程中互相碰撞合并，同时与水滴结合。尽管酸雨形成的机制很复杂， 其核心物质都是 SO2 和 NOx。 1：SO2 和 NOx 的均一气相氧化反应， 主要氧化剂：HO、HO2、RO

14、2 比较重要的是 O2 被 HO2和 HO的氧化，其中 HO氧化 SO2 的速度是 HO2的 12 倍。 (1)HO+ SO2 HOSO2* H + SO3（快）H + O2 HO2影响因素有：h， 比值，氧化剂、NO2 的影响NO2 + h NO + OSO2 + O + M SO3 + M 、光照（h）的影响(2)NO + O3 NO2 + O2NO + HO2- NO2 + HONO + RO2 NO2 + RONO2 + HO + M HNO3 + M NO 在均相气相中被氧化能力比在非均相中大。 2：SO2 和 NOx 的液相氧化 (1)SO2 液相氧化：大气中约 80%的 SO2

15、在液相中氧化。 氧化剂：O2、H2O2、O3、HO2、HO影响因素：pH、h、NH3 金属离子、pH 响 SO2 在液滴中的溶解与离解过程。 （气液溶解平衡） 、h 影响：（光催化作用）为什么 NH3 的存在可加快反应速度？ 、NH3 的影响：提高 pH 值, 有利于生成 SO32-，从而加快反应速度。 、金属离子的影响：催化作用， （不同离子，催化机理不同）例：然后 SO3-再按循环反应进行氧化。6(2)NOx 的液相氧化：（与气相比可略）NO + O3 NO2 + O23NO2 + H2O 2HNO3 + NO 8.大气中的大气中的 NO 是如何转化成是如何转化成 NO2 的？写出反应式。

16、的？写出反应式。 答：2NO + O2 2NO2NO + O + M NO2 + MNO + HO2 NO2 + HONO + RO2 NO2 + RO 9.化学反应式说明，化学反应式说明，CO 在光化学烟雾中的作用。在光化学烟雾中的作用。 答：光化学烟雾中若无 CO 存在，则 O3 + NO NO2 + O2若有 CO 参加时，则CO + HO CO2 + H H + O2 + M HO2 + MHO2 + NO NO2 + HO可见，有 CO 时，使 03 的消耗减少，使 03 积累，显然使光化学烟雾更严 重。 10. HO2 是怎样产生的？是怎样产生的？HCHO 光解(被污染大气中)HO和 CO 作用烃基光解和被 O3 氧化时RH + O3 RO + HO2