2011年環(huán)境化學(xué)專業(yè)考研測(cè)試題及參考答案二

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一 名詞解釋(每題2分,共30分)

電子活度

專屬吸附作用

敏化光解

共代謝

濕沉降

可吸入顆粒物

二次污染物

PCBs

鹽基飽和度

土壤酸度

離子交換吸附

三致效應(yīng)

標(biāo)化分配系數(shù)

b氧化途徑

拮抗作用

二 公式推導(dǎo)(每題5分,共10分)

1 寫(xiě)出天然水體堿度的組成，并推導(dǎo)碳酸鹽水體的總堿度的表達(dá)式(僅與H+和平衡常數(shù)有關(guān))。

2 推導(dǎo)出與大氣中CO2平衡的降水的pH計(jì)算式。

三 簡(jiǎn)答題(每題5分,共25分)

1 寫(xiě)出天然水體的八大離子，并解釋電中性原理。

2 簡(jiǎn)述丙酮酸的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。

3 大氣中HO·自由基的主要來(lái)源。

4 簡(jiǎn)述土壤的酸堿性。

5 簡(jiǎn)述汞的甲基化過(guò)程。

四 計(jì)算題(每題10分,共20分)

1含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并調(diào)整pH值為8.0，請(qǐng)算出水中剩余鎘離子的濃度。(已知CdS的溶度積為7.9*10-27，飽和水溶液中H2S濃度保持在0.1mol/L，H2S離解常數(shù)K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15)

2計(jì)算水的氧化-還原限度，并計(jì)算在氧飽和時(shí)天然水體的pE，相應(yīng)的氧化反應(yīng)的pE0=+ 20.75。

五 綜合題(每題15分,共15分)

從環(huán)境化學(xué)角度綜合分析我國(guó)酸雨的地域分布和形成過(guò)程。

測(cè)試題答案

一 名詞解釋(每題2分,共30分)

電子活度： 將氧化劑和還原劑定義為電子給予體和電子接受體，上式中 表示水溶液中電子的活度。 是平衡狀態(tài)下(假想)的電子活度，它衡量溶液接收或遷移電子的相對(duì)趨勢(shì)，在還原性很強(qiáng)的溶液中，其趨勢(shì)是給出電子。

專屬吸附作用：在吸附過(guò)程中，除了化學(xué)鍵的作用，尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。用來(lái)解釋吸附過(guò)程中表面電荷改變符號(hào)，甚至使離子化合物吸附在同號(hào)電荷表面的現(xiàn)象。

敏化光解：一個(gè)光吸收分子可能將它的過(guò)剩能量轉(zhuǎn)移到一個(gè)接受體分子，導(dǎo)致接受體反應(yīng)，造成水中有機(jī)污染物降解，稱為敏化光解。

共代謝：某些有機(jī)污染物不能作為微生物的唯一碳源和能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源和能源時(shí)，，該有機(jī)物才能被降解，這種現(xiàn)象稱為共代謝。

濕沉降：通過(guò)降雨降雪等使大氣中的顆粒物從大氣中去除的過(guò)程。

可吸入顆粒物：易于通過(guò)呼吸進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議將其定義為

≦ 二次污染物：大氣中某些污染組分之間或這些組分與大氣成分之間發(fā)生反應(yīng)生成的污染物。

PCBs：多氯聯(lián)苯，由聯(lián)苯經(jīng)氯化而成，是水體中常見(jiàn)的有機(jī)污染物之一。

鹽基飽和度：在土壤交換性陽(yáng)離子中鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度。

土壤酸度：酸度可分為活性酸度(來(lái)源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有機(jī)酸等)和潛性酸度(來(lái)源于土壤膠體吸附的可代換性陽(yáng)離子)，二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于暫時(shí)平衡狀態(tài)。

離子交換吸附：在吸附過(guò)程中，帶負(fù)電荷的膠體每吸附一部分陽(yáng)離子，同時(shí)也放出等量的其它陽(yáng)離子，因此把這種吸附稱為離子交換吸附。

三致效應(yīng)：包括致畸作用(使生物體發(fā)生先天性畸形的過(guò)程);致突變作用(指生物細(xì)胞內(nèi)DNA改變，引起的遺傳特性突變的作用)和致癌作用(使細(xì)胞不受控制增長(zhǎng)的作用)。

標(biāo)化分配系數(shù)：有機(jī)毒物在沉積物與水之間的分配比率用分配系數(shù)表示，分配系數(shù)與沉積物中有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值稱為標(biāo)化分配系數(shù)。

β氧化途徑：指有機(jī)物在輔酶的作用下，β位上的煙原子被氧化的現(xiàn)象。

拮抗作用：指聯(lián)合毒物的毒性小余氣中各毒物成分單獨(dú)作用毒性的總和。

二 公式推導(dǎo)(每題5分,共10分)

1.寫(xiě)出天然水體堿度的組成，并推導(dǎo)碳酸鹽水體的總堿度的表達(dá)式。

在水體中存在著各種能與強(qiáng)酸發(fā)生中和反應(yīng)的全部物質(zhì)，包括強(qiáng)堿、弱堿和各種碳酸鹽等強(qiáng)堿弱酸鹽。

碳酸鹽水體中，含有化學(xué)反應(yīng)及平衡常數(shù)如下所示：

pK0=1.46

依據(jù)亨利定律及平衡常數(shù)可知：

依據(jù)電中性原理，有：

聯(lián)立，得：

2.推導(dǎo)出與大氣中CO2平衡的降水的pH計(jì)算式。

在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是二氧化碳，如果只把其作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)其全球大氣濃度330mL/m3與純水的平衡： 式中，KH—CO2水合平衡常數(shù)，即亨利系數(shù)

K1，K2—分別為二元酸 的一級(jí)和二級(jí)電離常數(shù)。

它們的表達(dá)式為：

各組分在溶液中的濃度為：

按電中性原理，有：

上述方程聯(lián)立，得：

式中： _ CO2 在大氣中的分壓

Kw 水的離子積

三 簡(jiǎn)答題(每題5分,共25分)

1.寫(xiě)出天然水體的八大離子，并解釋電中性原理。

天然水中的主要離子組成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42- 為天然水中常見(jiàn)的8大離子，占天然水中離子總量的95~99%。

在所有溶液或其他體系中，陽(yáng)離子所帶正電荷與陰離子所帶負(fù)電荷總量相等，代數(shù)和為0，體系對(duì)外呈電中性。

2.簡(jiǎn)述丙酮酸的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。

在有氧氧化條件下，丙酮酸通過(guò)酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，它與草酰乙酸經(jīng)酶促反應(yīng)生成丙酮酸，再經(jīng)酶促反應(yīng)生成草酰乙酸，與上述丙酮酸持續(xù)轉(zhuǎn)變成的乙酰輔酶A生成檸檬酸，再進(jìn)行新一輪的轉(zhuǎn)化，稱為T(mén)CA循環(huán)。在無(wú)氧條件下丙酮酸通過(guò)酶促反應(yīng)，往往以其自身作為受氫體被還原為乳酸，或以其轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物做受氫體，發(fā)生不完全氧化生成低級(jí)的有機(jī)酸、醇及二氧化碳等。

3.大氣中 自由基的主要來(lái)源。

對(duì)于清潔大氣而言，O3的光離解是大氣中HO的重要來(lái)源;

對(duì)于污染大氣，如有HNO2和H2O2存在，它們的光離解也可以產(chǎn)生HO：

其中，HNO2的光離解是大氣中HO的重要來(lái)源。

4.簡(jiǎn)述土壤的酸堿性。

土壤中存在著各種化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，使之表現(xiàn)出不同的酸堿度。其酸度可分為活性酸度(來(lái)源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有機(jī)酸等)和潛性酸度(來(lái)源于土壤膠體吸附的可代換性陽(yáng)離子)，二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于暫時(shí)平衡狀態(tài)。土壤中堿度主要來(lái)源于碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度，當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子飽和度增加到一定程度時(shí)，會(huì)引起交換性離子的水解作用，使土壤呈堿性。

5.簡(jiǎn)述汞的甲基化過(guò)程。

輔酶為甲基鈷銨素，此輔酶把負(fù)甲基離子傳遞給汞離子形成甲基汞，本身變?yōu)樗�合鈷氨素，后者由于其中的鈷被輔酶FADH2還原，并失去水而轉(zhuǎn)變?yōu)槲鍌�(gè)氨配位的一價(jià)鈷氨素，最后，輔酶甲基四葉氫酸將正甲基離子轉(zhuǎn)于五配位鈷氨素，并從其一價(jià)鈷上取得二個(gè)電子，以負(fù)甲基離子與之絡(luò)合，完成甲基鈷銨素的再生，使汞的甲基化能夠順利進(jìn)行。

四 計(jì)算題(每題10分,共20分)

1. 含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并分別調(diào)整pH 值為8.0時(shí)水中剩余鎘離子的濃度。

K1，2=[H+]2[S2-]/[H2S]=K1*K2=1.16*10-23

KSP= K1，2*[H2S]= 1.16*10-24

pH 值為8.0時(shí)，[S2-]=1.16*10-8

[Cd2+]= KSP2/[S2-]=6.8*10-19

2.計(jì)算水的氧化還原限度，并計(jì)算在氧飽和時(shí)天然水體的pE，相應(yīng)的氧化反應(yīng)的pE0=+20.75

水的氧化限度

水的還原限度：

pE0=0.00

氧飽和時(shí)，水中 0.21*105Pa,將[H+]=10-7代入氧化限度式，得， 五 綜合題 (每題15分,共15分)

從環(huán)境化學(xué)角度綜合分析我國(guó)酸雨的地域分布和形成過(guò)程。

我國(guó)酸性降水主要是由于硫氧化物的排放引起的。其形成過(guò)程為：

式中：[O]表示各種氧化劑。

影響酸雨地域分布差異的主要因素有：

1.酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件：我國(guó)西南地區(qū)煤中含硫量高，并且很少經(jīng)過(guò)脫硫處理，直接用作燃料燃燒，二氧化硫排放量很高，再加上這個(gè)地區(qū)氣溫高，濕度大，有利于二氧化硫的轉(zhuǎn)化，因此造成了大面積的強(qiáng)酸性降雨區(qū)。

2.大氣中的氨：主要來(lái)自于有機(jī)物分解和農(nóng)田施用的含氮肥料的揮發(fā)，隨pH值的上升而增大，我國(guó)北方地區(qū)土壤pH值高于南方，而且土壤偏酸性的地區(qū)，風(fēng)沙揚(yáng)塵的緩沖能力低，這可以解釋我國(guó)酸雨多發(fā)生在南方。

3.顆粒物酸度及緩沖能力：經(jīng)實(shí)驗(yàn)繪制緩沖曲線發(fā)現(xiàn)，無(wú)酸雨地區(qū)顆粒物的pH值和緩沖能力均高于酸雨區(qū)。

4.天氣形勢(shì)的影響：如果氣象條件和地形有利于污染物的擴(kuò)散，則大氣中污染濃度降低，酸雨就減弱，反之就加重。重慶和貴陽(yáng)一帶氣象條件和多山的地形不利于污染物的擴(kuò)散，所以成為強(qiáng)酸性降雨區(qū)。