1 某水体pH=8.0,碱度=1.8×10-3mol/L,计算该水体中各碱度成分的浓度;若水体pH升至10.0,碱度不变,再计算该水体中各碱度成分的浓度;要使该水体pH由10.0降至6.0,应加入多少强酸?(K1= 4.45×10-7;K2=4.69×10-11;pH=10.0时,α1为0.681,α2为0.319;pH=6.0时,α1为0.308,α2为1.444×10-5)
2 某有机物分子量为186,溶解在含有悬浮物的水体中,若悬浮物的80%为细颗粒,有机碳含量为10%,其余粗颗粒的有机碳含量为4%,已知该有机物在水中的溶解度为0.08mg/L,求Kow、Koc和Kp。
3 某河水中Cl-的浓度为10-3mol/L,HgCl2(aq)的浓度为10-8mol/L(近于饮用水中可接受的Hg浓度),求水中的Hg2+、HgCl+、HgCl3-、HgCl42-的浓度各是多少?说明什么问题?(已知Hg2+和Cl-各级配合物的稳定常数为K1=5.6×106、K2=3×106、K3=7.1、K4=10)
四、分析论述题(每题10分,共10分)
1 下图是C3H6、NO、空气(O2、N2)混合物经紫外线照射后的时间成分关系图。从图中可知,随NO和C3H6等初始反应物的氧化消耗,NO2和醛量增加;当NO耗尽时,NO2出现最大值。此后,随着NO2的消耗(浓度下降),O3和其它氧化剂如过氧乙酰硝酸酯(PAN)产生了。试利用大气环境化学原理分析可能发生的环境现象,并阐述其机制。
环境化学 (18卷)
一、名词解释(每题3分,共33分) 1 环境效应 2 温室效应
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3 臭氧空洞 4 湿沉降 5 可吸入颗粒
6 Langmuir吸附等温式 7 辛醇-水分配系数 8 生物浓缩因子 9 表面配位模型 10 天然水的碱度 11 光量子产率
二、简答题(每题5分,共30分)
1 植物对重金属污染产生耐性的几种机制。 2 影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素。 3 简述影响大气污染物迁移的主要因素。 4 简述影响酸雨形成的因素。
5 简述过氧自由基HO2?的主要来源。
6 推导电子活度pE与氧化还原电位的关系,以及水的氧化还原限度。
三、计算题(每题9分,共27分)
1 已知CHCl3的蒸汽压为1.0×105Pa,25oC在水中的溶解度为4000mg/L。试分别计算出亨利定律常数KH和KH'。(CHCl3的分子量为119.4)
2 某河流 pH=8.3,碳酸化合态总浓度(CT)=3×10 -3 mol/L。有含1×10-2 mol/L硫酸的废水排入该河流。假如河流pH不得降低至6.7以下,问每升河水中可最多排入这种废水多少毫升?(已知:pH=8.3时,α =1.002;pH=6.7时,α=1.448)
+
3 假设存在如下两个单体系,其中一个是铜单体系:Cu2+、Cu(pE0=5.82,[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L);另一个是铁单体系:Fe3+、Fe2+(pE0=13.05,[Fe3+]=10-3mol/L,[Fe2+]=0.1mol/L)。若取各单体系1L,使其成为一个混合体系,并假定Fe3+被Cu+还原完全,试计算哪个体系是决定电位?
四、分析论述题(每题10分,共10分)
1 如果以产生O3的量作为衡量光化学烟雾的严重程度时,试从反应机理角度论述,当大气中的CO含量增加时,光化学烟雾的污染程度是更加严重?还是减轻?
环境化学思考题与习题
第一章 绪论
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?
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? 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:
? 如何认识现代环境问题的发展过程? 思考题:
? 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章 水环境化学
作业习题:
*?2??????HCOHCOCO? 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中?、和2333??????的表达式,并
讨论这两个体系之间的区别。
? 请导出总酸度、CO2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、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)
*?2??????HCOHCOCO? 具有2.00×10-3mol/L碱度的水,pH为7.00,请计算?、、2333??????-*?-4
?????OHHCOHCO和?的浓度各是多少?(=4.49×10mol/L、233??????=-2?-7-7
2.00×10-3mol/L、??OH??=1.00×10mol/L) ?CO3??=9.38×10mol/L和?? 若有水A,pH为7.5,其碱度为6.38 mmol/L,水B的pH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?(pH=7.58)
? 溶解1.00×10-4mol/L的Fe?NO3?3于1L具有防止发生固体Fe?OH?3沉淀作用所需最小
???H??浓度的水中,假定溶液中仅形成Fe?OH?和Fe?OH?2,而没有形成4?3??Fe?OH?2??、?Fe?OH???、?H???Fe2?OH?2。Fe请计算平衡时该溶液中?、?????2???2??和pH。{
3?-5?Fe?OH?2??=2.92×10-5mol/L、??Fe=6.24×10mol/L、?????Fe?OH???=8.47×10-6mol/L、pH =2.72}
2??? 请叙述天然水中存在哪几类颗粒物?
? 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。
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? 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/(L·g)]
? 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)。(??Cd2?-20
??=6.8×10mol/L)
? 已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下:
Fe3??H2O??Fe?OH?2??H?lgK1??2.16
Fe3??2H2O??Fe?OH?2?2H?Fe?OH?3?s???Fe3??3OH?Fe3??4H2O??Fe?OHFe3??2H2O??Fe2?OHlgK2??6.74 lgKso??38
lgK4??23 lgK4??2.91
?4??4H??2H??24?请用pc-pH图表示Fe?OH?3?s?在纯水中的溶解度与pH的关系。 {p?Fe?OH??2????1.84?2pH , p?Fe?OH????2.74?pH ,
2????4?Fe3??p?Fe?OH?4??19?pH , p?Fe2?OH?2??2pH?5.1 , p????3pH?4 } ????? 已知Hg2??2H2O?2H??Hg?OH?20??,lgK??6.3。溶液中存在?H??、
?2??Hg?OH?0?和?ClO4??等形态,且忽略?Hg?OH???和离子????OHHg、、???????2???强度效应,求1.0×10-5mol/L的?(pH=4.7) ?Hg?ClO4?2??溶液在25℃时的pH值。
??32-?HCO?1.25?10mol/L? 在pH=7.00和?的介质中。HT与固体PbCO3(s)平衡,3??其反应如下:
PbCO3?s??HT2???PbT??HCO3?,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。
K?4.06?10?2
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? 从湖水中取出深层水,其pH=7.0,含溶解氧浓度为0.32mg/L,请计算pE和Eh。(pE
=13.2,Eh=0.78V)
? 在厌氧消化池中和pH=7.0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SO42??HS?体系中(25℃),其反应为:
SO42??9H??8e??HS??4H2O?l?
已知其标准自由能Gf0值(kJ/mol)SO42?:-742.0,HS:12.6,H2O?l?:-237.2,
?水溶液中质子和电子的Gf0值为零。
(1)请给出该体系的pE0。(pE0=4.25)
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①、②、③和④和的
?2????lg?HS??4.0,lgSOlgc?pE关系式。(当pE?pE0,当当pE?pE0,4?????8pE?52;?2????lg?HS??60?8pE,lgSO4??????4.0)
? 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(d<50μm),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。(K=4.6×10)
? 一个有毒化合物排入至pH=8.4,T=25℃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Ka=0,碱性催化水解速率常数Kb=4.9×10L/(d·mol),中性水解速率常数Kh=1.6d,请计算化合物的水解速率常数。
? 某有机污染物排入pH=8.0,T=20℃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
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