2022年《环境化学》戴树桂课后习题答案 .pdf

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1、绪论部分重点习题及参考答案1如何认识现代环境问题的发展过程？环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个由浅入深，逐渐完善的发展过程。a、在 20 世纪 60 年代人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。b、1972 年发表的 人类环境宣言中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭；也宣告一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展

2、中解决环境问题。 这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。然而， 它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。c、 20 世纪 80 年代人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐步形成并提出了持续发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。d、进入 20 世纪 90 年代，人们巩固和发展了持续发展思想，形成当代主导的环境意识。通过了里约环境与发展宣言 、 21 世纪议程等重要文件。它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。2.怎

3、样了解人类活动对地球环境系统的影响地球环境系统即为生物圈，生物圈有五大圈层组成：大气圈水圈生物圈土壤圈岩石圈这五大圈层受到人类影响也就影响了整个地球环境系统例如：大气圈 ,人类的工业化，是的矿物质燃料使得co2 so2等气体大量进入大气中是的大气吸收的地面的长波辐射增多，形成保温层这就是我们说的温室效应生物圈：人类的砍伐，屠杀野生动物，造成生态系统的破坏，食物链的断裂或减少，是的生态系统的物质循环，能量流动受到影响造成灾害各种生态系统的恢复力减弱抗破坏力减弱土壤圈：树木的砍伐造成水土流失，人们盲目施肥造成土壤污染水圈：水的污染就不用说了岩石圈：人类活动的原因引发酸雨，溶洞腐蚀，砍伐造成风沙肆虐

4、风化现象加剧而且五大圈层相辅相成，一个受到影响会引发其他的影响，进而造成自然灾害，造成生命财产损失，人类的活动最终的苦果还要人类自己承受精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 2你对于氧、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会？（1）氧的循环：（2）碳的循环：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 35 页 -

5、- - - - - - - - - （3）氮的循环（4）磷的循环（5）硫的循环精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 35 页 - - - - - - - - - - （6）体会：氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分，它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的主要营力。3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？（1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发

6、展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、 行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。（2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。

7、（3）我对学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 研究中需要运用现场研究、实验室研究、 实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的

8、理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。4举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。以汞为例，说明其在环境各圈层的迁移转化过程，见下图。汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大， 化学性质稳定， 容易被鱼类等生物吸收，难以代谢消除，能在食物链中逐级放大。甲基汞可进一步转化为二甲基汞。二甲基汞难溶于水，有挥发性，易散逸到大气中，容易被光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少

9、。在弱酸性水体（pH45）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。Hg22+Hg2+ Hg沉积物细菌细菌CH3Hg+(CH3)2Hg细菌Hg细菌(CH3)2HgC2H6CH3Hg+鱼HgCH4水空气图11 汞的迁移转化循环大气环境化学重点习题及参考答案精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 3大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和

10、二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下：（1）含硫化合物大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS） 、二硫化碳（ CS2） 、二甲基硫（ CH3）2S、硫化氢（ H2S） 、二氧化硫（ SO2） 、三氧化硫（ SO3） 、硫酸（ H2SO4） 、亚硫酸盐（MSO3）和硫酸盐（MSO4）等。大气中的SO2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 35 页 - - - - - - -

11、 - - - （就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的 SO2约有 50%会转化形成H2SO4或 SO42-，另外 50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H2S 主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H2S 主要的去除反应为：HO + H2S H2O + SH。（2）含氮化合物大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（N2O） 、一氧化氮（ NO）和二氧化氮（ NO2） 。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2） ，用通式 NOx表示。 NO 和 NO2是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。

12、大气中的NOx最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。（3）含碳化合物大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳 （CO） 、二氧化碳 （CO2）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。CO 的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO 的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO 的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO 可由以下两种途径去除：土壤吸收（土壤中生活的细菌能将CO 代谢为CO2和 CH4） ；与 HO 自由基反应被氧化为CO2。CO2的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然

13、来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏之外，产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中主要是通过与HO自由基反应被消除：CH4 + HOCH3 + H2O。（4）含卤素化合物大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物和氟化物。大气中常见的卤代烃以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH3Cl） 、甲基溴（ CH3Br）和甲基碘（CH3I） 。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。CH3Cl 和 CH3Br 在对流层大气中，可以和HO 自

14、由基反应。而CH3I 在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生光解，产生原子碘（I） 。许多卤代烃是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，如三氯甲烷（CHCl3） 、三氯乙烷（CH3CCl3） 、四氯化碳（CCl4）和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为源。在对流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与HO 自由基反应，转化为HCl ，然后经降水而被去除。氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷（CFC11 或 F11）和二氟二氯甲烷（CFC12 或 F12） 。它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫

15、发生剂和消防灭火剂等。大气中的氟氯烃类主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。由人类活动排放到对流层大气中的氟氯烃类化合物，不易在对流层被去除，它们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层。4. 影响大气中污染物迁移的主要因素是什么? 主要有： （1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响；（2）天气和地理地势的影响； （3）污染源本身的特性。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 6. 太阳发射光谱和地面测得的太阳光谱

16、有何不同？为什么？太阳辐射的光谱包括红外线、可见光和紫外线等， 其经过大气层被削弱了约一半，其中紫外线和红外线被极大的削弱所剩无几，但可见光却几乎都能到达地表，其比重也由47% 上升到 92% 。即光谱分布就不同了。7大气中有哪些重要的自由基？其来源如何？大气中存在的重要自由基有HO、HO2、R（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（过氧烷基）等。它们的来源如下：（1）HO 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：23OOhvOHOOHO22对于污染大气，如有HNO2和 H2O2存在，它们的光离解也可产生HO：NOHOhvHNO2HOhvOH222其中 HNO2的光离解是大气中H

17、O 的重要来源。（2）HO2的来源大气中 HO2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：HCOHhvCOH2MHOMOH22COHOOHCO22任何光解过程只要有H 或 HCO 自由基生成，它们都可与空气中的O2结合而导致生成HO2。亚硝酸酯和H2O2的光解也可导致生成HO2：NOOCHhvONOCH33COHHOOOCH2223HOhvOH222OHHOOHHO2222如体系中有CO 存在：HCOCOHO222HOOH精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 35 页 - - - - -

18、 - - - - - （3）R 的来源大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的光解：HCOCHhvCHOCH33COCHCHhvCOCHCH3333这两个反应除生成CH3外，还生成两个羰基自由基HCO 和 CH3CO。O 和 HO 与烃类发生H 摘除反应时也可生成烷基自由基：HORORHOHRHORH2（4）RO 的来源大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：NOOCHhvONOCH332323NOOCHhvONOCH（5）RO2的来源大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的O2结合而形成的：22ROOR 9. 叙述大气中NO转化为 NO2的各种途径。NO + O3

19、NO2 + O2 HO + RH R + H2O R + O2 RO2 NO + RO2 NO2 + RO RCHO + HO2 （ R 比R 少 一 个C 原子）RO + O2 NO + HO2 NO2 + HO 10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？甲烷、石油烃、萜类和芳香烃等都是大气中重要的碳氢化合物。它们可参与许多光化学反应过程。（1）烷烃的反应：与HO、O 发生 H 摘除反应，生成R 氧化成 RO2与 NO 反应RH + OH R + H2O RH + O R + HO 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载

20、名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 35 页 - - - - - - - - - - R + O2 RO2RO2 + NO RO + NO2（2）烯烃的反应：与OH 主要发生加成、脱氢或形成二元自由基加成： RCH=CH2+ OH RCH(OH)CH2RCH(OH)CH2+ O2 RCH(OH)CH2O2RCH(OH)CH2O2+ NO RCH(OH)CH2O + NO2脱氢： RCH=CH2+ HO RCHCH2+ H2O 生成二元自由基：CCR3R4R2R1O3 +COR2R1+ CR4R3OOCCR3R4R2R1OOOCR2R1OO+ OCR3R4二元自由基能

21、量很高，可进一步分解为两个自由基以及一些稳定产物。另外，它可氧化NO 和 SO2等：R1R2COO + NO R1R2CO + NO2R1R2COO + SO2 R1R2CO + SO3（3）环烃的氧化：以环己烷为例+ HO + H2O+ O2OOOO+ NO O+ NO2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 35 页 - - - - - - - - - - （4）芳香烃的氧化（a）单环芳烃：主要是与HO 发生加成反应和氢原子摘除反应。CH3+ HOCH3OHHCH3OHHCH3O

22、HHCH3OHH表示用生成的自由基可与NO2反应，生成硝基甲苯：+ NO2 CH3OHHCH3NO2+ H2O加成反应生成的自由基也可与O2作用，经氢原子摘除反应，生成HO2和甲酚：+ O2 CH3OHHCH3OH+ HO2生成过氧自由基：OHHOOH3CCH3OHOOHHCH3OHHOOHCH3OHH表示用CH3OHH+ O2OO+ NO+ NO2CH3OHHOOCH3OHHO精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 35 页 - - - - - - - - - - + O2 + C

23、H3C(O)CHOCH3OHHOHCCHCHOOHC（b）多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应的醌+ O2hvOOHH它可转变为相应的醌：OOHHOO（5）醚、醇、酮、醛的反应它们在大气中的反应主要是与HO 发生氢原子摘除反应：CH3OCH3 + HO CH3OCH2 + H2O CH3CH2OH + HO CH3CHOH + H2O CH3COCH3 + HO CH3COCH2 + H2O CH3CHO + HO CH3CO + H2O 上述四种反应所生成的自由基在有O2存在下均可生成过氧自由基，与RO2有相类似的氧化作用。11.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？OH+RH

24、H2O+R M+R+O2-RO2+M RO2+NO-RO+NO2 RO2+O2-HO2+ 羰基化合物RH 为碳氢化合物12.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与特征。（1）光化学烟雾现象：主要含有氮氧化物和碳氢化合物等一次性污染物的大气，在阳光照射下发生化学反应而产生二次污染物。这种由一次和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾。因最早 （1940年）在美国洛杉矶首先出现，又称洛杉矶型烟雾。（2）性质与特征：烟雾蓝色；具有强氧化性，能使橡胶开裂；对眼睛、呼吸道等有强烈刺激，并引起头痛、呼吸道疾病恶化， 严重可造成死亡； 对植物叶子有害，

25、能使大气能见度降低；刺激物浓度峰值出现在中午和午后；污染区域出现在污染源下风向几十到几百公里的范围内。(3)日变化曲线：白天生成夜晚消污失；染物浓度峰值出现在中午和午后；烃类和NO 发生在早上交通高峰精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 时节，此时NO2 浓度很低；随太阳辐射增强，O3 和 NO2 浓度逐渐增加，到中午已经较高。一般O3 和 NO2 浓度峰值比 NO 浓度峰值晚出现4-5 小时。推断： O3 和 NO2 主要是二次污

26、染物。傍晚虽交通繁忙，但日光较弱，不足以引起光化学反应。13说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。光化学烟雾形成过程是由多种自由基参与的一系列反应，NO2和醛的光解可引发O、H 自由基的产生，而烃类 RH 的存在又是自由基转化和增殖为数量大，种类多的根本原因。烃类在光化学烟雾形成过程中占有很重要的地位。RH + O R + HO RH + HO R + H2O H + O2 HO2R + O2 RO2RCO + O2 RC(O)OO 其中 R 为烷基、 RO2为过氧烷基， RCO 为酰基、 RC(O)OORC(O)O2为过氧酰基。 通过如上途径生成的HO2、RO2和 RC(O)O2均可将

27、NO 氧化成 NO2 。14.何谓有机物的反应活性?如何将有机物按反应活性分类? (1)有机物的反应活性：有机物的反应活性是指反应难易程度。反应中有些中间体能增加反应活性。正催化剂能产生容易反应的中间体，改变反应历程，缩短反应时间。（2）分类：按有机物所含官能团分类：烷、烯、炔、醇、酮、苯、酚、醚、羧酸、糖等。15.简述大气中S02 氧化的几种途径。（1）SO2 气相氧化： SO2 首先氧化成SO3，随后 S03 被水吸收成硫酸，形成酸雨或硫酸烟雾。硫酸与大气中的 NH4+ 等阳离子结合生成硫酸盐气溶胶。S02 的直接光氧化； SO2 被自由基氧化。（2）SO2 液相氧化：大气中存在少量水和颗

28、粒物。SO2 可溶于大气中液体水，也可被大气颗粒物吸附，并溶解在颗粒物表面所吸附的水中。于是 SO2 便可发生液相反应。S02 液相平衡；O3 对 SO2 氧化； H2O2对 SO2 氧化； 金属离子对SO2 液相氧化催化作用。17.说明酸雨形成的原因酸性降水是指通过降水，如雨、 雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。最常见的就是酸雨。这种降水过程称为湿沉降。酸雨现象是大气化学过程和大气物理过程的综合效应。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。从污染源排放出来的 SO 2 和 N O x 是形成酸雨的主要起始物，其形成过程为： SO 2 +

29、O SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 H 2 SO 3 + O H 2 SO 4 NO + O NO 2 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 2NO 2 + H 2 O HNO 3 + HNO 2 大气中的 SO 2 和 NO x 经氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亚硝酸，这是造成降水 pH 降低的主要原因。除此之外，还有许多气态或固态物质进入大气对降水的 pH 也会有影

30、响。大气颗粒物中 Mn 、 Cu 、 等是酸性气体氧化的催化剂。大气光化学反应生成的 O 2 和 HO 2 ? 等又是使 SO 2氧化的氧化剂。因此，降水的酸度是酸和碱平衡的结果。如降水中酸量大于碱量，就会形成酸雨。18确定酸雨 pH 界限的依据是什么？pH 为 5.6 作为判断酸雨的界限。依据以下过程得出：在未污染大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是 CO2，所以只把CO2作为影响天然降水pH 的因素，根据CO2的全球大气浓度330ml/m3与纯水的平衡：CO2 (g) + H2OKHCO2 + H2O CO2 + H2OK1H+ + HCO3-HCO3-K2H+ + CO32-根据电中

31、性原理：H+OH- + HCO3- + 2CO32-，将用 KH、K1、K2、H+表达的式子代入，得：H+3 (KW + KHK1pCO2) H+ 2KHK1K2pCO20 在一定温度下，KW、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，将这些已知数值带入上式，计算结果是pH5.6。论述影响酸雨形成的因素答 影响酸雨形成的因素主要有：（1） 酸性污染物的排放及其转化条件。（2）（ 2） 大气中 NH3 的含量及其对酸性物质的中和性。（3）（ 3） 大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。（4）（ 4） 天气形势的影响20什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分

32、布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根（Aitken ） 核模 （Dp0.05m ） 、 积聚模（0.05 mDp2m ） 。（1）爱根核模主要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于相互碰撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。（2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。精品资料 - - -

33、 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 35 页 - - - - - - - - - - （3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。23.何谓温室效应和温室气体? 大气中的某些微量组分，能使太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的热辐射，却被这些组分吸收，使大气增温。由于这些组分的作用在某些方面类似温室的玻璃房顶，因此这种现象被称为温室效应，这些组分被称为为温室

34、气体。主要温室气体有二氧化碳（CO2） 、甲烷（ CH4） 、二氧化氮（NO2） 、氯氟烷烃（CFCs）等。八十年代研究表明， 人为排放各种温室气体对温室效应所起作用比例不同，其中二氧化碳55，氯氟烷烃 24，甲烷 15，二氧化氮6。二氧化碳大量增加是造成温室效应加剧的主要原因。水环境化学重点习题及参考答案1请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中H2CO3、HCO3-和CO32-的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。解：（1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46 H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35 HCO3-CO32-

35、 + H+pK2=10.33 其中K1=HCO3-H+ / H2CO3* ， K2=CO32-H+ / HCO3- 用 0、1和 2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式0= H2CO3*/H2CO3* + HCO3- + CO32- 1= HCO3-/H2CO3* + HCO3- + CO32- 2= CO32- /H2CO3* + HCO3- + CO32- 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 把 K1、K2的表

36、达式代入以上三式，得0= (1 + K1/H+ + K1K2/H+2)-1 1= (1 + H+/ K1 + K2/ H+ )-1 2= (1 + H+2/ K1K2 + H+/ K2)-1设 CT = H2CO3* + HCO3- + CO32-，则有H2CO3* = CT(1 + K1/H+ + K1K2/H+2)-1HCO3- = CT(1 + H+/ K1 + K2/ H+ )-1CO32- = CT(1 + H+2/ K1K2 + H+/ K2)-1（2）开放体系中CO2在气相和液相之间平衡，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为PCO2和 pH 的函数。依亨利定律： CO2(aq)KH

37、 PCO2溶液中，碳酸化合态相应为：CT = CO2/ 0= KH PCO2/ 0 HCO3-= (1/ 0 )KH PCO2= (K1/H+)KH PCO2CO32-= ( 2/ 0 ) KH PCO2= (K1K2/H+2)KH PCO2（3）比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭体系中，H2CO3* 、HCO3-、CO32-等可随pH 值变化，但总的碳酸量 CT始终不变。而对于开放体系CT、HCO3-、CO32-均随 pH 值改变而变化，但H2CO3* 总保持与大气相平衡的固定数值。2.请导出总酸度、CO2酸度、无机酸度、总碱度、酚酞碱度和苛性碱度的表达式作为总碳酸量和分布系数（）的函数3

38、. 向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CO2酸度，是增加、减少还是不变。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 4.在一个 pH 为 6.5、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，又需加入多少碱? 解：总碱度 KW/ H+ + CT(1 + 22) - H+ CT2121 总碱度 +

39、 H+ - OH- 令 2121当 pH 在 59 范围内、 碱度 10-3mol/L 时, H+、OH-项可以忽略不计,得到简化式： CT 碱度 当 pH6.5 时，查教材P110 表得10.5845，2 8.66910-5，则 1.71，CT 碱度 1.711.62.736mmol/L 若加入碳酸钠将水的pH 升至 8.0， 查表得 1.018， 此时 CT值与碱度值均有变化。 设加入的碳酸钠量为 CO32-，则有CT + CO32- 碱度 + 2 CO32-即 2.736 + CO32-1.0181.6 + 2 CO32-解得， CO32-1.069 mmol/L 若加入氢氧化钠将水的p

40、H 升至 8.0，其 CT值并不变化，可得：碱度 CT/ 2.736/1.0182.688 mmol/L 碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量： OH-2.6881.61.088 mmol/L 8 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 9 什么叫优先污染物？我国优先控制污染物包括哪几类？10 请叙述天然水体中存在哪几类颗粒物？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - -

41、- - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 11. 什么是表面吸附作用、 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。（1）表面吸附：由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用。胶体表面积越大，吸附作用越强。（2）离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，这种作用称为离子交换吸附作用，属于物理化学吸附。该反应是可逆反应，不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和

42、吸附剂的性质有关。（3）专属吸附：指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用不但可以使表面点荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。（4）水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示。项目专属吸附非专属吸附发生吸附的表面净电荷的符号-、0、+- 金属离子所起的作用配位离子反离子吸附时所发生的反应配位体交换阳离子交换发生吸附时要求体系的pH 值任意值零电位点吸附发生的位置内层扩散层对表面电荷的影响负电荷减少，正电荷增加无动力学可逆性不可逆慢过程快速可逆?12. 请叙述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及与溶液中配合反应的区别14 请

43、说明胶体的凝聚和絮凝之间的区别。由电介质促成的聚集称为凝聚，由聚合物促成的聚集称为絮凝15 请叙述水中颗粒物可以哪些方式进行聚集？16 请叙述水环境中促成颗粒物絮凝的机理。20 请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 22 请叙述有机配体对重金属迁移的影响。23 什么是电子活度pE，以及它和 pH的区别。24 有一个垂直湖水， pE随湖的深度增加将起什么变化？34 请说明湖泊富营养化预测模型的基本

44、原理。？36 叙述有机物水环境归趋模式的基本原理精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 20 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 土壤环境化学重点习题及参考答案1土壤由哪些主要成分？它们对土壤的性质与作用有哪些影响？1)土壤矿物质：其是土壤的主要组成部分，占土壤固体总质量的90%，是土壤的骨骼和植物营养元素的重要供给来源，分为原生矿物质与次生矿物质。原生矿物质主要有硅酸盐矿物，氧化物类矿物，硫化物好磷酸盐类矿物。次生矿物质主要有高岭石、蒙脱石、伊利石类，很多重要的物理化学过程

45、和性质都和土壤所含黏土矿物种类和数量有关。2)土壤有机质：一般占土壤固相总质量的10%以下，是土壤的重要组成部分，是土壤形成的重要标志，在土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面有重要作用。3)土壤水分：是植物营养的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层迁移的的媒介。4)土壤中的空气：土壤空气使土壤具有疏松的结构。2什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。根据土壤中 H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用 pH 表示。（2）潜性酸度：土壤潜

46、性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤 pH 值降低。南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH 值减小，酸度偏高。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 21 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 3土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用

47、原理。土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：（1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。 以碳酸及其钠盐为例说明。 向土壤加入盐酸， 碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3当加入 Ca(OH)2时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O 土壤中的某些有机酸 （如氨基酸、胡敏酸等） 是两性物质，具有缓冲作用， 如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。RCHN

48、H2COOH+ HClNH3ClRCHCOOH+ NaOH+ H2ORCHNH2COOHRCHNH2COONa（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。对酸缓冲（ M盐基离子）：土壤胶体 MHCl土壤胶体 HMCl对碱缓冲：土壤胶体 HMOH土壤胶体 MH2OAl3+对碱的缓冲作用： 在 pH 小于 5 的酸性土壤中， 土壤溶液中 Al3+有 6 个水分子围绕， 当 OH增多时， Al3+周围的 6 个水分子中有一、二个水分子离解出H+，中和 OH-：2Al(H2O)63+ 2OHAl2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O 4.什么是

49、盐基饱和度？它对土壤性质有何影响？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成为土壤的盐基饱和度。盐基饱和度越高，土壤对酸的缓冲能力越大；土壤的盐基饱和度越低，土壤对碱的缓冲能力越大。5.试比较土壤阳、阴离子交换吸附的主要作用原理与特点？阳离子交换吸附作用原理：以离子价为为依据，受质量作用定律支配，土壤胶体吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子进行等价交换。阳离子交换吸附作用特点：1 离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。2 同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。3土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序：Fe3+Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+

50、Rb+NH4+K+Na+Li+精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 22 页，共 35 页 - - - - - - - - - - 阴离子交换吸附作用原理：带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子进行交换。阴离子交换吸附作用特点：（1）土壤阴离子与胶体微粒或溶液中的阳离子形成难溶性沉淀而被强烈地吸附。（2）各种阴离子被土壤胶体吸附的顺序如下：F-草酸根柠檬酸根硅酸根CH3COO-SCN-Cl- 6.土壤中重金属向植物迁移的主要方式及影响因素有哪些？土壤中重金属向植物迁移的主要方式为跨膜吸收，影