环境化学课后作业

第一章一、思考题1 . 什么是地球环境? 其所及空间范围包含地球的哪些部分? 什么是环境要素?化学物质释入环境后, 与之相遇并发生作用的最主要的环境要素有哪些? 可能发生的作用又有哪些?2 . 用文字简要描述到达地球表面的太阳辐射的状况。

地球表面接收到的太阳能如何在地表和生物圈内进一步流动?3 . 由自然因素或人为因素引发的环境问题各有哪些特点? 考虑到当前由人为因素引起的环境污染问题日益严重, 是否应该在今后实施极端严厉的环境控制政策? 为什么?4 . 什么是污染物? 什么是沾染物? 两者间有何区别? 什么是毒物? 什么是毒剂? 两者间有何区别?5 . 消化道中大肠杆菌对人是无害的, 但进入水体后, 为何说水被污染了?6 . 空气中乙烯浓度为1×10 - 9 ( 体积分数) 时, 对兰花的干萼有损害作用, 但对极大多数其他生物无害, 也不触发人的嗅觉, 当浓度达到0 .1%时, 对水果有催熟作用; 含2 .7%乙烯的混合空气有爆炸性。

此外, 处于天然成熟过程的水果能释出乙烯; 内燃机排气中也含乙烯。

综合以上情况, 是否可以断言乙烯是一种空气污染物? 根据是什么?7 . 二氧化碳在人体中是一种正常的代谢产物。

如果因控制失当使潜艇座舱空气中CO2 浓度达到20% , 则会引起工作人员中毒身亡的后果。

试问这种“毒性”缘何而起? 另外, 对植物来说, 是否可认为超常高浓度的氧气是一种污染物乃至是一种毒剂?8 . 引起水体、大气、土壤污染的主要化学物质各有哪些?9 . 怎样理解我们对环境化学学科所下的定义? 从实用观点看, 它的主要任务和内容有哪些? 其研究方法有何特点?二、计算题1 . 将表1 -2中生物圈内各元素的质量组成百分数换算成原子组成百分数。

2 . 甲硫醇(CH3 SH) 在t1 = - 34 .8℃时的蒸气压p1 = 13 .33 kPa , t2= - 7 .9℃时的p2 = 53 .32 kPa。

求它的正常沸点T b 值。

3 . 求温度为25℃时氯仿的饱和蒸气压。

已知蒸气压计算公式p = 133 .3×10( A - B/ T) ( Pa) , 式中A、B 是由化合物本身性质决定的常数, 包括氯仿在内的各种化合物的A、B 值可从书后参考资料2中查获。

4 . 已知气体黏度计算公式μ=T1 .5/m(T + b)×10 - 6[g/ ( cm·s) ] , 其中T 为绝对温度, m 和b 为常数。

又已知CO2的m 和b 值分别为0 .065 和14 .7 , 求其在0℃时的黏度。

( 读者试设计一个可用以确定m 和b 值的实验方案)5 . 在25℃, pH = 8 .4 的水溶液中, 总氰浓度c T = 10 - 3mol/ L , 求其中[ HCN]和[CN - ]浓度各为多少( 读者可从3 .6 .4 .1得到计算公式, 并试自查资料以获得解题所需HCN 离解常数的数据) ?6 . 氯仿的水解反应速率常数K h =7 .13×10 - 10 min - 1, 求其以年为单位的半衰期。

已知氯仿水解属于一级第二章一、思考题1 . 定性解释从地面到外逸层底部气温随高度变化的规律。

2 . 地面气温比对流层温度高, 举出与此相关的三个原因。

3 . 何谓“大气窗户”? 对于地球长波辐射来说, 是否也如太阳短波辐射一样存在着“大气窗户”?4 . 大气组分浓度表示法的复杂性表现在哪些方面? 大气微量组分的常用浓度单位有哪些?5 . 存在于大气中的水物质有哪些方面重要的环境意义?6 . 试述大气中颗粒物的来源和归宿。

大气颗粒物对环境产生什么不良影响? 为什么大气中0 .1μm 左右的气溶胶粒子比更小或更大颗粒物更难以消除?7 . 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过程。

为何在对流层中不能产生自由氧原子?8 . 森林、沼泽地、海面或都市大气中分别富有哪些特征性气体组分? 又发生哪些主要的大气化学反应?9 . 什么是空气污染指数? 阅读你所在城市报载的空气质量预报, 并深切理解其中内容。

10 . 大气点污染源和非点污染源在排污特点方面有何相异之处? 它们中哪一类较易控制? 举例说明之。

11 . 作为两种大气污染源, 燃煤和汽车可分别产生哪些污染物? 它们又分别通过什么化学过程产生?12 . 初生污染物和次生污染物间有何区别和联系? 举例说明之。

13 . 空气污染物量一般只占大气总物量很小比例, 为什么往往引起很严重污染问题? 一般说来, 大气污染物对环境会产生什么不良影响?14 . 污染物释入大气后, 它在大气中的浓度受哪些因素影响?15 . 何谓干沉积速度? 何谓干沉积率? 两概念间有何区别和联系?16 . 试用文字和公式表述亨利定律的内容。

在实际运用亨利定律时需注意哪些方面? 污染物在大气中湿沉积过程与亨利定律间有何联系?17 . 为什么SO2 在水中溶解度比N2 或O2 大许多倍? 如何理解像SO2 之类的能形成电解质溶液的气体溶解过程也符合亨利定律? 共存于空气中的NH3 对SO2 在大气水中的溶解产生什么影响? 为什么?18 . 详读教材2 .6 .3 .3 , 归纳出有关NO x 在水中溶解过程的若干要点。

19 . 分子吸收光子后处于激发态, 此后会有哪几种可能的退激过程? 结果如何?20 . 什么是光离解反应? 什么是光氧化反应? 两类反应各有何特点? 分别举例说明之。

21 . 一般说来, 对大气污染物的防治方法有哪些? 举例说明这些方法所依据的原理。

二、计算题1 . 0℃、1 .013×105 Pa 下的空气密度为多少? 假定空气中含N2 79% , 含O221% , 不计其他组分, 求空气的平均相对分子质量。

2 . 已知20℃时水的饱和蒸汽压为2337 Pa , 水的摩尔蒸汽热ΔH v= 4 .5×104 J/ mol , 求0℃时水的饱和蒸汽压。

3 . 25℃和1 .013×105 Pa 条件下收集12 .0 L 空气样品并干燥之, 此后精确测得其体积为11 .50 L , 问原空气样品中水的质量百分含量是多少?4 . 按法规, 对大气中SO2 的控制浓度为365μg/ m3, 这相当于以[10 - 6 ( 体积分数) ] 为单位的浓度值是多少(以0℃和1 .013×105 Pa 条件下计) ?5 . 已知地球半径为6 .4×103km, 在距地面20 km～40 km 的空间层内压力为1 317 Pa , 温度为- 20℃(平均值) , 存在O3 的总质量为2×1015g , 试计算O3 的以[10 - 6(体积分数) ] 为计量单位的平均浓度为多少?6 . 大流量空气颗粒物采样器中过滤膜重量为10 .00 g , 经过24h 采样后, 增重至10 .10 g , 在采样开始和结束时的空气流速分别为1 .8 m3/ min 和1 .0 m3/ min , 求采样点空气中的颗粒物浓度。

7 . 在25℃、1 .013×105 Pa 条件下, 有相对分子质量为M、相对密度为ρ( g/ cm3 ) 、体积为b(μL) 的某低沸点纯试剂, 将其放在容积为V( cm3 ) 的真空瓶中气化后再充入空气, 求由此制得标准试样的以[ 10 - 6( 体积分数) ]为单位的浓度表达式。

8 . 某种颗粒物在大气中的产生量为200×106t/ a , 滞留时间为2 d , 求它在大气中的浓度(已知大气总质量为5 .2×1015 t , 有关滞留时间的定义见3 .2) 。

9 . 大气中HO·自由基的主要发生反应O( g) + H2 O( g ) 2HO·( g) 是一个二级反应, 在27℃时的反应速率常数k = 2 .8×10 - 3L / (mol·s) , 反应活化能E = 77 kJ/ mol , 应用阿仑尼乌斯公式计算温度为- 4℃、高空3 km 处的速率常数。

10 . 某城市可吸入颗粒物的日平均浓度值为0 .182 mg/ m3, 求其污染分指数及空气质量等级。

11 . 已知燃煤的质量百分组成为77 .2%C, 5 .2% H , 1 .2% N , 2 .6% S, 5 .9% O,7 .9%灰分, 求经燃烧后产生烟气的气体组成。

假定N2 是烟气中唯一含氮物。

12 . 按化学计量, 气态的C x H y 烃与空气( 含N2/ O2 的摩尔比设定为3 .76) 混合燃烧, 且假定N2 不参与反应, 问1 mol 燃料完全燃烧需空气多少摩尔( 用F 表示) ? 生成的烟气又是多少摩尔( 用M 表示) ? 假定f [用10 - 6 ( 体积分数) 为单位] 是1 mol 燃料经过不完全燃烧后燃料的残余摩尔数, 则烟气中残余燃料浓度λ[用10 - 6( 体积分数) 为单位] 是F、M、f 的函数, 试写出λ的表达式。

13 . 某厂锅炉每小时耗用100 kg 含18%( 质量分数) 不可燃灰分的煤, 产出煤渣16 kg/ h , 其中含燃料成分6%( 质量分数) 。

另有从烟道中逸出的烟气, 内中烟尘部分含燃料成分2 .5% (质量分数) , 求每小时排入大气的烟尘量为多少?14 . 已知温度为273 K 时空气的黏度和密度分别为170 μg/ ( cm·s ) 和0 .001 3 g/ cm3 , 求粒径d = 1 μm 的细菌类颗粒物在空气中的沉降速度(颗粒物密度为2 .0 g/ cm3 ) 。

15 . 为测定某地区降尘量, 一名学生取一面积为40 cm2 的敞口烧杯, 放入半杯水并在烧杯口罩上滤片, 放在空地上一个月后蒸去水, 称量得残渣量为20 mg , 计算以g/ ( m2·a) 为单位的降尘量。

16 . 计算25℃、pH = 8 .0 的H2 SO3 水溶液中, SO2 -3 在[S(Ⅳ) ]总浓度中所占的浓度分数为多少?17 . 到达地球表面的太阳辐射最短波长为290 nm, 问大气中SO2 分子在吸收该波长光量子后, 能否引起分子中S—O 键断裂? 已知键能为5 .64×105J/ mol。

第三章一、思考题1 . 为什么水的分子结构特别牢固, 以致在地球环境条件下长久存在而不分解?2 . 为什么在水分子间能产生氢键缔合? 在数值上, 水的氢键键能比起共价键键能不足120 倍, 为什么氢键的存在会成为水的诸多特异性质的决定因素?3 . 水本身化学性质稳定, 构成自然循环的过程又大多是物理相变过程, 为什么说水循环有特殊的环境意义? 在自然环境和社会环境中反复循环的水为什么特别容易受到污染?4 . 对天然水体作分层研究有何实践意义?5 . 举实例阐明研究污染物在水体中存在形态的实践意义。