2011年环境化学专业考研测试题及参考答案二
一 名词解释(每题2分,共30分)
电子活度
专属吸附作用
敏化光解
共代谢
湿沉降
可吸入颗粒物
二次污染物
PCBs
盐基饱和度
土壤酸度
离子交换吸附
三致效应
标化分配系数
b氧化途径
拮抗作用
二 公式推导(每题5分,共10分)
1 写出天然水体碱度的组成，并推导碳酸盐水体的总碱度的表达式(仅与H+和平衡常数有关)。
2 推导出与大气中CO2平衡的降水的pH计算式。
三 简答题(每题5分,共25分)
1 写出天然水体的八大离子，并解释电中性原理。
2 简述丙酮酸的生物转化过程。
3 大气中HO·自由基的主要来源。
4 简述土壤的酸碱性。
5 简述汞的甲基化过程。
四 计算题(每题10分,共20分)
1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的浓度。(已知CdS的溶度积为7.9*10-27，饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L，H2S离解常数K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15)
2计算水的氧化-还原限度，并计算在氧饱和时天然水体的pE，相应的氧化反应的pE0=+ 20.75。
五 综合题(每题15分,共15分)
从环境化学角度综合分析我国酸雨的地域分布和形成过程。
测试题答案
一 名词解释(每题2分,共30分)
电子活度： 将氧化剂和还原剂定义为电子给予体和电子接受体，上式中 表示水溶液中电子的活度。 是平衡状态下(假想)的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势，在还原性很强的溶液中，其趋势是给出电子。
专属吸附作用：在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。用来解释吸附过程中表面电荷改变符号，甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象。
敏化光解：一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子，导致接受体反应，造成水中有机污染物降解，称为敏化光解。
共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源和能源时，，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。
湿沉降：通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。
可吸入颗粒物：易于通过呼吸进入呼吸道的粒子。目前国际标准化组织建议将其定义为
≦ 二次污染物：大气中某些污染组分之间或这些组分与大气成分之间发生反应生成的污染物。
PCBs：多氯联苯，由联苯经氯化而成，是水体中常见的有机污染物之一。
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称为土壤盐基饱和度。
土壤酸度：酸度可分为活性酸度(来源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有机酸等)和潜性酸度(来源于土壤胶体吸附的可代换性阳离子)，二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。
离子交换吸附：在吸附过程中，带负电荷的胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其它阳离子，因此把这种吸附称为离子交换吸附。
三致效应：包括致畸作用(使生物体发生先天性畸形的过程);致突变作用(指生物细胞内DNA改变，引起的遗传特性突变的作用)和致癌作用(使细胞不受控制增长的作用)。
标化分配系数：有机毒物在沉积物与水之间的分配比率用分配系数表示，分配系数与沉积物中有机碳的质量分数的比值称为标化分配系数。
β氧化途径：指有机物在辅酶的作用下，β位上的烟原子被氧化的现象。
拮抗作用：指联合毒物的毒性小余气中各毒物成分单独作用毒性的总和。
二 公式推导(每题5分,共10分)
1.写出天然水体碱度的组成，并推导碳酸盐水体的总碱度的表达式。
在水体中存在着各种能与强酸发生中和反应的全部物质，包括强碱、弱碱和各种碳酸盐等强碱弱酸盐。
碳酸盐水体中，含有化学反应及平衡常数如下所示：
pK0=1.46
依据亨利定律及平衡常数可知：
依据电中性原理，有：
联立，得：
2.推导出与大气中CO2平衡的降水的pH计算式。
在未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是二氧化碳，如果只把其作为影响天然降水pH的因素，根据其全球大气浓度330mL/m3与纯水的平衡： 式中，KH—CO2水合平衡常数，即亨利系数
K1，K2—分别为二元酸 的一级和二级电离常数。
它们的表达式为：
各组分在溶液中的浓度为：
按电中性原理，有：
上述方程联立，得：
式中： _ CO2 在大气中的分压
Kw 水的离子积
三 简答题(每题5分,共25分)
1.写出天然水体的八大离子，并解释电中性原理。
天然水中的主要离子组成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42- 为天然水中常见的8大离子，占天然水中离子总量的95~99%。
在所有溶液或其他体系中，阳离子所带正电荷与阴离子所带负电荷总量相等，代数和为0，体系对外呈电中性。
2.简述丙酮酸的生物转化过程。
在有氧氧化条件下，丙酮酸通过酶促反应转化为乙酰辅酶A，它与草酰乙酸经酶促反应生成丙酮酸，再经酶促反应生成草酰乙酸，与上述丙酮酸持续转变成的乙酰辅酶A生成柠檬酸，再进行新一轮的转化，称为TCA循环。在无氧条件下丙酮酸通过酶促反应，往往以其自身作为受氢体被还原为乳酸，或以其转化的中间产物做受氢体，发生不完全氧化生成低级的有机酸、醇及二氧化碳等。
3.大气中 自由基的主要来源。
对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO的重要来源;
对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可以产生HO：
其中，HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。
4.简述土壤的酸碱性。
土壤中存在着各种化学和生物化学反应，使之表现出不同的酸碱度。其酸度可分为活性酸度(来源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有机酸等)和潜性酸度(来源于土壤胶体吸附的可代换性阳离子)，二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤中碱度主要来源于碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度，当土壤胶体上吸附的阳离子饱和度增加到一定程度时，会引起交换性离子的水解作用，使土壤呈碱性。
5.简述汞的甲基化过程。
辅酶为甲基钴铵素，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，本身变为水合钴氨素，后者由于其中的钴被辅酶FADH2还原，并失去水而转变为五个氨配位的一价钴氨素，最后，辅酶甲基四叶氢酸将正甲基离子转于五配位钴氨素，并从其一价钴上取得二个电子，以负甲基离子与之络合，完成甲基钴铵素的再生，使汞的甲基化能够顺利进行。
四 计算题(每题10分,共20分)
1. 含镉废水通入H2S达到饱和并分别调整pH 值为8.0时水中剩余镉离子的浓度。
K1，2=[H+]2[S2-]/[H2S]=K1*K2=1.16*10-23
KSP= K1，2*[H2S]= 1.16*10-24
pH 值为8.0时，[S2-]=1.16*10-8
[Cd2+]= KSP2/[S2-]=6.8*10-19
2.计算水的氧化还原限度，并计算在氧饱和时天然水体的pE，相应的氧化反应的pE0=+20.75
水的氧化限度
水的还原限度：
pE0=0.00
氧饱和时，水中 0.21*105Pa,将[H+]=10-7代入氧化限度式，得， 五 综合题 (每题15分,共15分)
从环境化学角度综合分析我国酸雨的地域分布和形成过程。
我国酸性降水主要是由于硫氧化物的排放引起的。其形成过程为：
式中：[O]表示各种氧化剂。
影响酸雨地域分布差异的主要因素有：
1.酸性污染物的排放及其转化条件：我国西南地区煤中含硫量高，并且很少经过脱硫处理，直接用作燃料燃烧，二氧化硫排放量很高，再加上这个地区气温高，湿度大，有利于二氧化硫的转化，因此造成了大面积的强酸性降雨区。
2.大气中的氨：主要来自于有机物分解和农田施用的含氮肥料的挥发，随pH值的上升而增大，我国北方地区土壤pH值高于南方，而且土壤偏酸性的地区，风沙扬尘的缓冲能力低，这可以解释我国酸雨多发生在南方。
3.颗粒物酸度及缓冲能力：经实验绘制缓冲曲线发现，无酸雨地区颗粒物的pH值和缓冲能力均高于酸雨区。
4.天气形势的影响：如果气象条件和地形有利于污染物的扩散，则大气中污染浓度降低，酸雨就减弱，反之就加重。重庆和贵阳一带气象条件和多山的地形不利于污染物的扩散，所以成为强酸性降雨区。
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