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1、环境化学思考题与习题环境化学思考题与习题 绪论绪论 作业习题:作业习题: 根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向,你认为怎样才能学好环境化学这门课程? 环境污染物有哪些类别?主要的化学污染物有哪些? 讨论习题:讨论习题: 如何认识现代环境问题的发展过程? 思考题:思考题: 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。 水环境化学水环境化学 作业习题:作业习题: 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中* 23H CO、3HCO和2 3CO的表达式,并讨论这两个体系之间的区别。 请导出总酸度、2CO酸度、无机酸度、总酸度、酚酞酸度和苛性酸度的表达式作为总碳酸量和分布系数()的函数。 在一个pH为6.5
2、、 碱度为1.6mmol/L的水体中, 若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。若用NaOH强碱进行碱化,又需要加多少碱?(1.07mmol/L,1.08mmol/L) 具有 2.00 10-3mol/L 碱度的水,pH 为 7.00,请计算* 23H CO、3HCO、2 3CO和-OH的浓度各是多少?(* 23H CO4.49 10-4mol/L、3HCO2.00 10-3mol/L、2 3CO9.38 10-7mol/L 和-OH1.00 10-7mol/L) 若有水 A,pH 为 7.5,其碱度为 6.38 mmol/L,水 B 的 pH
3、为 9.0,碱度为 0.80 mmol/L,若以等体积混合,问混合后的 pH 值为多少?(pH7.58) 溶解 1.00 10-4mol/L 的33Fe NO于 1L 具有防止发生固体3Fe OH沉淀作用所需最小H浓 度 的 水 中 , 假 定 溶 液 中 仅 形 成2Fe OH和2Fe OH, 而 没 有 形 成4 22Fe OH。请计算平衡时该溶液中3Fe、2Fe OH、2Fe OH、H和pH。3Fe=6.24 10-5mol/L、2Fe OH=2.92 10-5mol/L、2Fe OH=8.47 10-6mol/L、pH =2.72 请叙述天然水中存在哪几类颗粒物? 什么是表面吸附作用、
4、 离子交换吸附作用和专属吸附作用?并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别。 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 3.00 10-3mol/L,溶液中每克悬浮物固体吸附溶质为 0.50 10-3mol/L,当平衡浓度降至 1.00 10-3mol/L 时,每克吸附剂吸附溶质为 0.25 10-3mol/L,问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少?1.00 10-3mol/(Lg) 请叙述水环境中促成颗粒物絮凝的机理。 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浓度(已知 CdS的溶度积为 7.9 10-27)
5、 。 (2Cd6.8 10-20mol/L) 已知 Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下: 23 21lg2.16FeH OFe OHHK 3 22222lg6.74FeH OFe OHHK 3 33lg38soFe OHsFeOHK 3 24444lg23FeH OFe OHHK 43 224222lg2.91FeH OFeOHHK 请用 pcpH 图表示 3Fe OHs在纯水中的溶解度与 pH 的关系。 21.842p Fe OHpH , 22.74p Fe OHpH, 419p Fe OHpH, 4 2225.1p FeOHpH, 334p FepH 已知02 2222,lg6
6、.3HgH OHHg OHK。 溶液中存在H、OH、2Hg、02Hg OH和4ClO等形态,且忽略Hg OH和离子强度效应,求1.0 10-5mol/L 的42Hg ClO溶液在 25时的 pH 值。 (pH4.7) 在 pH7.00 和3 31.25 10/HCOmol L 的介质中。HT2-与固体 PbCO3(s)平衡,其反应如下: 22 33,4.06 10PbCOsHTPbTHCOK 问作为 HT2-形态占 NTA 的分数。 (2.99) 请叙述有机配体对重金属迁移的影响。 什么是电子活度 pE,以及它和 pH 的区别。 从湖水中取出深层水,其 pH7.0,含溶解氧浓度为 0.32mg
7、/L,请计算 pE 和 Eh。 (pE13.2,Eh0.78V) 在厌氧消化池中和 pH7.0 的水接触的气体含 65的 CH4和 35的 CO2,请计算 pE 和Eh。 在一个 pH 为 10.0 的2 4SOHS体系中(25) ,其反应为: 2 42984SOHeHSH O l 已知其标准自由能0 fG值(kJ/mol)2 4SO:-742.0,HS:12.6, 2H O l:-237.2,水溶液中质子和电子的0 fG值为零。 (1)请给出该体系的 pE0。 (pE04.25) 如果体系化合物的总浓度为 1.0 10-4mol/L, 那么请给出下图中、 、 和和的lgcpE关系式。 (当
8、pEpE0,lg4.0,HS 2 4lg852SOpE ;当当 pEpE0,2 4lg60 8,lg4.0HSpESO) 解释下列名词:分配系数;标化分配系数;辛醇水分配系数;生物浓缩因子;亨利定律常数;水解速率;直接光解;间接光解;光量子产率;生长物质代谢和工代谢。 某水体中含有 300mg/L 的悬浮颗粒物, 其中 70为细颗粒 (d50m) , 有机碳含量为 10,其余的粗颗粒有机碳含量为 5。已知苯并a芘的 Kow为 106,请计算该有机物的分配系数。(K4.6104) 一个有毒化合物排入至 pH8.4,T25水体中,90的有毒物质被悬浮物所吸着,已知酸性水解速率常数 Ka0,碱性催化
9、水解速率常数 Kb4.910-7L/(dmol),中性水解速率常数 Kh1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。 某有机污染物排入 pH8.0,T20的江水中,该江水中含悬浮颗粒物 500mg/L,其有机碳含量为 10。 (1)若该污染物分子量为 129,溶解度为 611mg/L,饱和蒸汽压为 1.21Pa(20) ,请计算该化合物的亨利定律常数(3./Pammol) ,并判断挥发速率是受液膜控制或气膜控制。 (KH2.610-13./Pammol,受气膜控制) (2)假定 Kg3000cm/h,求该污染物在水深 1.5m 处挥发速率常数(Kv) 。 (Kv0.05d-1) 某有机污染物溶解
10、在一个含有 200mg/L 悬浮物、pH8.0 和 T20的水体中,悬浮物中细颗粒为 70,有机碳含量为 5,粗颗粒有机碳含量为 2,已知此时该污染物的中性水解速率常数 Kh0.05d-1,酸性催化水解速率常数 K a1.7L/(mold),碱性催化水解速率常数 Kb2.610-6L/(dmol),光解速率常数 K p0.02h-1,污染物的辛醇水分配系数 K ow3.0105,并从表中查到生物降解速率常数 K B0.20d-1,忽略颗粒物存在对挥发速率和生物降解速率的影响,求该有机污染物在水体中的总转化速率常数。 (KT1.76d-1) 某河段流量 Q2160000m3/d,流速为 46km
11、/d,T=13.6,耗氧系数 K 10.94d-1,复氧系数 K21.82 d-1,BOD 沉浮系数 K 30.17 d-1,起始断面排污口排放的废水约为 10104m3/d,废水中含 BOD5500mg/L,溶解氧为 0 mg/L,上游河水 BOD50 mg/L,溶解氧为 8.95 mg/L,求排污口下游 6km 处河水的 BOD5和氧亏值。 (BOD520.0mg/L,DO=3.7 mg/L) 讨论习题:讨论习题: 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐,问:总酸度、总碱度、无机酸度、酚酞碱度和2CO酸度,是增加、减少还是不变。 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态。 请叙述氧化物表面
12、吸附配合模型的基本原理以及与溶液中配合反应的区别。 请说明胶体的凝聚和絮凝之间的区别。 请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。 请叙述有机物在水环境中的迁移、转化存在哪些重要过程。 请叙述有机物水环境归趋模式的基本原理。 思考题:思考题: 什么叫优先污染物?我国优先控制污染物包括哪几类? 请叙述水中颗粒物可以哪些方式进行聚集。 有一个垂直湖水,pE 随湖的深度增加将起什么变化? 请说明湖泊富营养化预测模型的基本原理。 大气环境化学大气环境化学 作业习题:作业习题: 何谓大气温度层结? 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响? 何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率?如何用其判断大气稳定度? 大气
13、中有哪些重要的吸光物质?其吸光特征是什么? 大气中有哪些重要的自由基?其来源如何? 叙述大气中NO转化为2NO的各种途径。 大气中有哪些重要的碳氢化合物?它们可发生哪些重要的光化学反应? 说明光化学烟雾现象,解释污染物与产物的日变化曲线,并说明光化学烟雾产物的性质和特征。 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。 何谓有机物的反应活性?如何将有机物按反应活性分类? 简述大气中2SO氧化的几种途径。 说明酸雨形成的原因。 确定酸雨 pH 界限的依据是什么? 论述影响酸雨形成的因素。 什么是大气颗粒物的三模态?如何识别各种粒子模? 说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响。 大气
14、颗粒物中多环芳烃的种类,存在状态以及危害性如何? 何谓温室效应和温室气体? 讨论习题:讨论习题: 影响大气中污染物迁移的主要因素是什么? 太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同?为什么? 论述2SO液相氧化的重要性,并对各种催化氧化过程进行比较。 大气中有哪些重要含氮化合物?说明它们的天然和人为来源及对环境的污染。 思考题:思考题: 碳氢化合物参与的光化学反应对各种自由基的形成有什么贡献? 说明臭氧层破坏的原因和机理。 土壤环境化学土壤环境化学 作业习题:作业习题: 什么是土壤的活性酸度与潜性酸度?试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。 土壤的缓冲作用有哪几种?举例说明其作用原理。 什么是盐基饱和度?它对土壤性质有何影响? 试比较土壤阳、阴离子交换吸附的主要作用原理与特点。 比较 DDT 和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的主要途径,并举例说明其原理。 讨论习题:讨论习题: 土壤有哪些主要成分?并说明它们对土壤的性质与作用有哪些影响? 举例说明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的因素有哪些? 思考题:思考题: 土壤中重金属向植物体内转移的主要方式及影响因素有哪些?