2022年《环境化学》课后部分习题解答和重要知识点.docx
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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -环境化学 (戴树桂其次版)课后部分习题解答和重要学问点第一章绪论2、依据环境化学的任务、内容和特点以及进展动向,你认为怎样才能学好环境化学这门课?环境化学是一门讨论有害化学物质在环境介质中的存在、化学特点、行为和效应及其掌握的化学原理和方法的 科学;环境化学以化学物质在环境中显现而引起环境问题为讨论对象,以解决环境问题为目标的一门新型科学;其 内容主要涉及:有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形状,潜在有害物质的来源,他们在个别环境介质中和不 同介质间的环境化学行为;有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效
2、用的机制和风险性;有害物质已造成影 响的缓解和排除以及防止产生危害的方法和途径;环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来讨论宏观的环 境现象与变化的化学机制及其防治途径,其核心是讨论化学污染物在环境中的化学转化和效应;目前,国界上较为 重视元素(特殊是碳、氮、硫和磷)的生物地球化学循环及其相互偶合的讨论;重视化学品安全评判、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题;当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学亲密相关的是: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;工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染;3、环境污染物有哪些类别?主要的化学污染物有哪些?按环境要素可分
3、为:大气污染物、水体污染物和工业污染物;按污染物的形状可分为:气态污染物、液态污染物和固体污染物;按污染物的性质可分为:化学污染物、物理污染物和生物污染物;主要化学污染物有:1.元素 :如铅、镉、准金属等;2.无机物:氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等 PAH 等;3.有机化合物及烃类:烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、4.金属有机和准金属有机化合物:如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等;5.含氧有机化合物:如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等;6.含氮有机化合物:胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等;7.有机卤化物:四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛;8. 有机硫化物 : 硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯
4、等;9. 有机磷化合物 : 磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等;其次章:大气环境化学 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;7.大气中有哪些重要自由基 .其来源如何 . (3)污染源本身的特性;大气中主要自由基有:HO 、HO 2、R、RO2 第 1 页,共 42 页 - - - - - - - - - HO 的来源: O3的光解: O3 r 2O+H 2O 2HO HNO 2 的光解:HNO 2 +r HO +NO H 2O2 的光解:H 2O2 +r 2HO HO 2的来源:主要来自醛特殊是甲醛
5、的光解H 2CO + r H + HCO H + O2 + M HO 2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M 亚硝酸酯的光解: CH 3ONO + r CH3O + NO CH3O + O2HO 2 + H 2CO H2O2 的光解: H2O2 +r 2HO HO + H2O2HO 2 + H 2O R的来源: RH + O R + HO RH + HO R + H2O CH3 的来源: CH3CHO的光解 CH3CHO +r CH3 + CHO CH3COCH 3 的光解 CH3COCH 3 + r CH3 + CH 3CO 细心整理归纳 精选学习资料 - - - -
6、- - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -CH3O 的来源:甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO +r CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO 2 + r CH3O + NO2RO2的来源: R + O2 RO2 9.表达大气中 NO 转化为 NO2 的各种途径; NO + O3 NO 2 + O2 HO + RH R + H 2O R + O2 RO2 NO + RO2 NO 2 + RO RO + O 2 RCHO + HO 2 (R比 R 少一个 C 原子)NO + HO 2 NO 2 + HO
7、 13.说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用;烷烃可与大气中的 HO 和 O 发生摘氢反应;RH + HO R + H 2O RH + O R + HO R + O2 RO 2 RO 2 + NO RO + NO 2RO + O2 RCHO + HO 2 RO + NO 2 RONO2另外:RO2 + HO 2 ROOH + O 2ROOH + r RO + HO 稀烃可与 HO发生加成反应,从而生成带有羟基的自由基;它可与空气中的 O2 结合成相应的过氧自由基,由于它有强氧化性,可将 NO 氧化成 NO 2,自身分解为一个醛和 CH 2OH ;如乙烯和丙稀;CH = CH + HO CH
8、 2CH 2OH CH 3CH = CH2 CH 3CHCH 2OH + CH 3CHOHCH 2CH 2CH 2OH + O2 CH 2O2CH 2OH CH 2O 2CH 2OH + NO CH2OCH 2OH + NO 2CH 2OCH 2OH CH 2O + CH 2OH CH 2OCH 2OH + O2 HCOCH 2OH + HO 2CH 2OH + O2 H 2CO + HO 2稀烃仍可与 O3 发生反应,生成二元自由基,该自由基氧化性强,可氧化 NO 和 SO2 等生成相应的醛和酮;光化学反应的链引发反应主要是 NO 2 的光解,而烷烃和稀烃均能使 NO 转化为 NO 2,因此
9、烃类物质在光化学反应中占有很重要的位置;19 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)大气中 NH 3 的含量及其对酸性物质的中和性;( 3)大气颗粒物的碱度及其缓冲才能;( 4)天气形势的影响;20 答 (1)依据大气颗粒物按表面积与粒径分布关系得到了三种不同类型的粒度模,并用它来说明大气颗粒物的来源与归宿,即爱根核模,积聚模,粗粒子模;爱根模: Dp 0.05 M积聚模: 0.05Dp 2 M 粗粒子模: Dp2 M;第三章 水环境化学( P195)4. 1 查表知 pH = 6.5 时 , = 1.710 CT = 碱度 = 1.6 1.710 mmo
10、l/l = 2.736mmol/l ;设加入的 Na2CO 3 为 n mmol/l 查表知:当pH = 8.0 时, = 1.018 第 2 页,共 42 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -CT = CT + n -1 CT = 碱度 -2 碱度 = 1.6 +2 n -3 由 1 、(2)和( 3)解得: n = 1.07 mmol/l ;(2)加入 NaOH 后 CT 不变碱度 CT 2 . 7362 . 68
11、8 mm ol / L1 . 028碱度的增加值就应是加入的 NaOH的量; A = 碱度 碱度 = 2.688 1.6 = 1.088mmol/l 5. 解 : 当 pH = 7.00 时,CO3-的浓度与 HCO3- 的浓度相比可以忽视 , 查表 pH = 7.00 时, = 1.224, 就 HCO3- = 碱度 = 2.00 10-3mol/l/l;H + = OH- = 10-7 mol/l;HCO3 = H +HCO 3-/K 1 = 1.00 10-7 2.00 10-3 /4.55 10-7 = 4.49 10-4mol/l ;CO3- = K 2HCO3- /H + = 4.
12、69 10-11 2.00 10-3/1.00 10-7 = 9.38 10-7 mol/l;6. 解: 查表 pH = 7.5 时, 1 = 1.069, pH = 9.0 时, 2 = 0.9592; CT1 = 碱度 1 = 6.38 1.069 = 6.82 mmol/l CT2 = 碱度 2 = 0.80 0.959 = 0.767 mmol/l; 混合后 C T C T 1 C T 2 6 . 82 0 . 77 3 . 79 mmol / L2 26 . 38 0 . 80碱度 3 . 59 mmol / L2C T 3 . 791 . 005 查表知 pH = 7.58 碱度
13、3 . 597.解:由题意知 Fe 3+ + FeOH 2+ + FeOH 2 + = 1.00 10-4 mol/l ;(1)FeOH 2+H +/Fe 3+ = 8.9 10-42 FeOH 2 +H + 2/Fe 3+ = 4.9 10-73 33 3 3 K W Fe OH Fe 3 K SP H -38查表知 FeOH 3 的 K SP = 3.2 10代入 1得H + = 1.9 10-3mol/l pH =2.72 Fe 3+ = 3.2 10 4H + 3 = 3.2 10 4 1.9 10-33 = 6.24 10-5 mol/l ;FeOH 2 + = 4.9 10-7Fe
14、 3+/H + 2 = 4.9 10-7 K SPH +/ K W 3 = 15.68 10-3 1.9 10-3 = 8.47 10-6mol/l ;FeOH 2+ = 8.9 10-4Fe 3+/H + = 8.9 10-4 K SPH + 2/ K W 3 = 28.48 1.9 10-3 2 = 2.92 10-5mol/l ;19.解: Hg 2+ +2H 2O = 2H + + HgOH 2 lg K= -6.3 得: K = 10-6.32 0 .6 3 2K H Hg2 OH 2得 H 2 10 Hg0 (1) Hg Hg OH 2 由物料守恒得:Hg 2+ + HgOH 2
15、0 = 1.0 10-5 mol/l 2 由电荷守恒得:H + + 2Hg 2+ = ClO 4- + OH- Hg 2+水解体系显酸性 ,OH-10-7,与ClO 4- 的浓度相比可忽视不计;可得: H + + 2Hg 2+ClO 4- = 2 10-5(3)( 1)、(2)、(3)联立求解得:H + = 10-4.7;就 pH = -lgH + = -lg10-4.7 = 4.7;21.解:已知 PbCO3S + HT 2- = PbT- + HCO 3-K = 4.06 10-22可得 : K PbT HCO2 3 (1);由( 1)可得: HT HCO 3 (2) HT PbT K细心
16、整理归纳 精选学习资料 第 3 页,共 42 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -由(2)得:HT22KHCO33.4 06.1251031032 . 99 %PbTHTHCO1021 . 2525.解:水中的溶解氧为:0.32mg/l, 故其 pO2 = 0.32 10 5 Pa 自然水的 pE = 20.75 + lg pO2/1.103 10 5 0.25 H + = 20.75 + lg0.32 10 5/1.103 10 5 0.25
17、1.0 10-7 = 20.75 + -0.54 7 = 13.21;氧化仍原式: 1/2O2 + 2H + 10-7mol/l+ 2e = H 2O E 0 = 0.815V 依据 Nernst 方程式,上述反应可写成:EhE02.303RTlgRed1;nFOx在湖中 H 2O 可看作是常量 ,lgRed/Ox, 在方程中为依据lgK2nE0FnE0. 303RT0.069得: F = 2.303RT/0.059,将 E 0 = 0.815 和 F = 2.303RT/0.059代入 Nernst方程式得 : Eh = E 0 0.059/2 = 0.815 0.03 = 0.785V 2
18、7.解:(1)SO4 2- + 9H + + 8e = HS- + 4H2O(t) G 0 = 12.6 237.2 4 + 742.0 = 194.2 kj 又 G 0 = 2.303nRTpE 0 pE02 .G02 . 303194.22984 .254303nRT88. 314K2 SO 4HS9e 8H lgK = lgHS- lgSO42- lgH+9lge8又 lgK = npE08 pE0 = lgHS- lgSO 42- + 9 10.0 + 8pE lgHS- lgSO 4 2- + 8pE = 8 4.25 90 = 56 1HS- + SO 4 2- = 1.0 10-
19、40 当 pE pE 0 时,溶液给出电子的倾向很高; HS- C 总 = 1.0 10-4 mol/l ; lgHS- = 4.0 由1得 lgSO 4 2- = 52 + 8 pE ;2 0 当 pE pE 0 时, 溶液接受电子的倾向很强; SO42- C 总 = 1.0 10-4 mol/l ; lgSO 4 2- = 4.0 由1得 lgHS- = -60 pE;29.解:已知苯并 a 芘 Kow = 106Koc = 0.63Kow = 0.63 106 = 6.3 105Kp = Koc0.21 fXS OC + fXfOC = 6.3 0.21 0.7 0.05 + 0.70
20、0.10 = 4.6 1030.解:已知K a = 0, H+ = 10-8.4 K n = 1.6 K b = 4.9 10-7K h = K aH+ + K n + K bKw/H+ = 0 + 1.6 + 4.9 10-7 10-5.6 = 1.6 d-1 32.解: Koc = 0.63Kow C WKp = Koc0.21 fXS OC + fXfOC = 0.63 3.0 1050.21 0.70 0.02 + 0.70 0.05 = 6.84 103 第 4 页,共 42 页 C T1KPCP细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -
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