2022年《环境化学》第二版戴树桂知识点总结和部分课后习题答案 .pdf
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1、青岛科技大学20XX 年研究生入学考试试题(A)考试科目:环境化学(答案全部写在答题纸上 )一、填空(每空2 分,共 40 分)1.循环经济中3R 原则的三个英文单词是, , 。2.环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果称为。3.产生氧化性光化学烟雾的两种主要物质是,。4.全球变暖问题除CO2外,还应考虑具有温室效应的和的作用。5.水环境中胶体颗粒的吸附作用大体可分为表面吸附、和。6.水环境中促成颗粒物相互碰撞产生凝聚作用的三种机理分别是, 。7.如果土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子,则这种土壤为土壤。8. 污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括和两种。9. 物质在生物作用下经受的
2、化学变化,称为。10. 受氢体如果为细胞内的分子氧,则生物氧化中有机物的氧化类型为,若为非分子氧的化合物就是。11.毒理学把毒物剂量(浓度 )与引起个体生物学的变化,如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为;二、回答下列问题(每题6 分,共 30 分)1.影响大气中污染物质迁移的主要因素是什么?2.什么是电子活度pE?它和 pH 的区别是什么?3.影响重金属在土壤-植物体系中转移的主要因素是什么?举例说明。4.请详细说明污染物质在肌体内有哪些转运过程。5.1953 年发生在日本熊本县的水俣病的致病的烷基汞物质有哪些?从化合物结构看,有什么特征?三、下列是光化学烟雾形成的一个简化机制,按
3、序号分别写出哪几个属于引发反应、自由基传递反应和终止反应,在该机制中,控制光化学烟雾形成速率的是哪一类?(15 分) 序号反应速率常数( min-1)1 NO2 + hvNO+O 0.533(假设)2 NO + O3NO2 + O22.65910-53 RC(O)O2NO2RC(O)O2 + NO22.14310-84 OHROHORHO2223.77510-35 OHOORCHORCHOO22)(22.34110-26 O + O2 +M O3 + M 2.18310-117 HO2 + NO NO2 + HO 1.21410-28 COHOROhvRHCOO22221.9110-109 2
4、222HOCHORNONOROO1.12710-210 22222)(CORONONOOORCO1.12710-211 HO + NO2HNO31.61310-212 RC(O)O2 + NO2RC(O)O2NO26.89310-2四、下图是水解速率与pH 的关系, Mabey 等把水解速率归纳为由酸性或碱性催化和中性过程,因而水解速率 可 表 示 为 :cOHKKHKcKBNAh在以一种催化为主时,其它两种催化可忽略不计,试证明:(a)lgKh=lgKApH;(b)lgKh=lgKN;(c)lgKh=lgKBKW+Ph 。 (15 分)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - -
5、- - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 式中: Kh某一 pH 值下准一级水解速率常数;KA、KN、KB分别为酸性催化、中性过程和碱性催化的二级反应水解速率常数;KW水的离子积;c 反应物浓度。五、下图是烷烃末端氧化降解过程,把括号内应填的符号或文字按顺序写在答题纸上。(16 分)六、下面是甲基钴氨素结构式,指出该结构式中错误的地方。(12 分)二甲基苯并咪唑精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -
6、第 2 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 七、 某城市污水排放量为1.33m3/s, 受纳河流的流量为8.50m3/s, 流速为 3.2km/h 。 污水和河水的温度分别为20和 15;BOD5分别为 200mg/L 和 1.0mg/L ;溶解氧的饱和度分别为0 和 90% ;又已知20时耗氧反应速率常数k1=0.3d-1, 复氧速率常数k2=0.7d-1。求受纳点到极限亏氧点的距离及此处的亏氧量。(22 分)其它条件: 14、 15、 16、 17、 20时的饱和溶解氧分别为:10.29 、10.07 、9.85 、 9.65 、9.07mg/L; )135.1(20
7、201111TTkk)()()024. 1(20202211TTkk)()(临界亏氧量发生时间的算式:)(1log1011201212LkkkDkkkktc临界亏氧量的算式:ctkcLkkD1100212011 环境化学专业考研试题参考答案万学海文一 填空题 ( 每空 0.6 分, 共 30分) 1向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐,总酸度_增加_、无机酸度 _减少_、CO2酸度 _不变_、总碱度_增加_、酚酞碱度 _不变_和苛性碱度 _减少_。2硝化细菌为 _化能自养型 _型细菌,严格要求 _高水平的 _氧;反硝化的重要条件是_氧分压较低,为兼 _氧。3水环境中污染物的光解过程可分为_直接光解
8、_ 、 _ 敏化光解、 _ 氧化反应 _ 三类。4光子能量公式为 _E=hc/_ ,通常波长大于 _700_nm的光就不能引起光化学离解,此时对应的化学键能是 _167.4_KJ/mol 。(h = 6.626*10-34J.s/ 光量子 , c = 2.9979*1010cm/s) 5土壤碱化度为 _ Na+离子饱和度,其产生过程为 _ 交换性阳离子的水解作用_ 作用 。6受氢体包括 _分子氧 _ 、 _ 有机物转化的中间产物 _ 、 _ 某些无机含氧化合物 _ 。7有机磷农药的降解途径一般有_吸附催化水解 _、_生物降解 _、_光降解_。8我国酸雨的关键性离子组分为_ SO42-,Ca2+
9、,NH4+_。9毒作用的生物化学机制包括_酶活性的抑制 _ 、 _ 致突变作用 _ 、 _ 致癌作用 _ 、 _ 致畸作用_。10 有毒有机物的生物转化反应的主要类型有_氧化_ 、 _ 还原_ 、 _ 水解_ 、_结合_。11 大气颗粒物的去除过程可分为_干沉降 _ 、 _ 湿沉降 _。12 含碳化合物的厌氧分解过程中,在_产酸_细菌的作用下,生成 _有机酸、醇等 _中间产物,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 然后在_产氢菌、产乙
10、酸菌及产甲烷细菌_细菌的作用下,生成 _乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳及甲烷_。13 盐基饱和度为 100% 的土壤,其潜性酸度为 _0_。14 丙酮酸在有氧条件下,通过_辅酶 A _辅酶,转化为 _乙酰辅酶 A _,然后与 _草酰乙酸 _反应生成_柠檬酸 _,进入 _三羧酸 _循环过程。16 物质通过生物膜的方式有_膜孔过滤 _ 、 _ 被动扩散、 _ 被动易化扩散 _ 、 _ 主动转运 _ 、_胞吞或胞饮 _。17 导致臭氧层耗损的典型物质有 NOx ,HOx ,ClOx,CFCs 。二 名词解释 ( 每题 2 分, 共 18分) 专属吸附:专属吸附现象是用来解释吸附过程中表面电荷改变符号,甚
11、至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象,它是指在吸附过程中,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。共代谢:某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源,必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时,该有机物才能被降解,这种现象称为共代谢。氧化途径:饱和脂肪酸与辅酶A 结合,形成脂酰辅酶A,羧基的位上的碳原子经历脱氢- 加羟-羰基化等氧化过程, 然后与辅酶 A结合,形成乙酰辅酶 A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程,如下例:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 37
12、 页 - - - - - - - - - - 大气颗粒物的三模态:依据空气动力学直径Dp来分,爱根( Aitken )核模( Dp0.05m ) 、积聚模( 0.05 m Dp2m )DLVO理论: DLVO理论把范得华吸引力和扩散层排斥力考虑为仅有的作用因素,它适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中,而且假设颗粒的粒度均等、球体形状的理想状态。这种颗粒在溶液中进行热运动,其平均功能为3KT/2,两颗粒在相互作用接近时产生几种作用力,即多分子范得华力、静电排斥力和水化膜阻力。总的综合作用位能为: VT=VR+VA 式中: VA 由范得华力所产生的位能; VR由静电排斥力所产生的位能;生物浓缩
13、系数 (BCF): BCF = Cb/Ce Cb:某种元素或难降解物质在机体中的浓度; Ce:某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。电子活度: pE是平衡状态 (假想) 的电子活度,它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势,在还原性很精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 强的溶液中,其趋势是给出电子。pE越小,电子的浓度越高,体系提供电子的倾向就越强; pE 越大,电子的浓度越低,体系接受电子的倾向就越强;积累稳定常数:络合反应中,逐
14、级反应的稳定常数的乘积,表示所包括的逐级反应加和后的效果。光量子产率:化学物种吸收光量子后,进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比,称为光量子产率; = 生成或破坏给定物种的摩尔数/ 体系吸收光子的摩尔数。三 公式推导 ( 每题 6 分, 共 12分) 1 推导水的氧化 -还原限度,即电子活度 (pE) 与 pH关系图中水的稳定区域界限。并计算在氧饱和时天然水体的电子活度 (pE) ,相应的氧化反应的pE0 = + 20.75。反应的 pE0 = + 20.75。水的氧化限度20211OHeH O pE =+20.7421042pEpElgpOHpEpH+20.75水的还原限度:21HeH2
15、pE0=0.00 0pEpElgHpEpH氧饱和时,水中2Op0.21*105Pa,将H+=10-7代入氧化限度式,得,pE13.582 分析封闭体系与开放体系中CaCO3(s) 在纯水中溶解时水体的pH 计算式的差异。四 简答题 ( 每题 4 分, 共 16 分) 1 大气中丙烯与 HO ?、O3的反应特征过程。(将加成、抽氢、二元自由基等特征表示出即可得满精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 分)精品资料 - - - 欢迎下载 -
16、 - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 2 简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。辅酶为甲基钴氨素,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氮配位的一价钴氨素,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,完成甲基钴氨素的再生,使汞的甲基化能够顺利进行。3 举例说明有些气体在水中的实际溶解量
17、可以远高于亨利定律计算结果的原因。举溶解后发生离解反应的气体,如CO2、SO2。这些气体在液相中的分子形态可以和气相分压之间遵守亨利定律; 但液相中的分子形态可以离解成离子形态,并建立平衡, 增加了气体在水中的溶解量。4 简述光化学烟雾产生的条件、机理和过程精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 37 页 - - - - - - - - - - 条件:有引起光化学反应的紫外线;有烃类特别是烯烃的存在;有NOx参加;大气湿度低;强的阳光照射。机理和过程: A. 污染空气中 NO2的光解是
18、光化学烟雾形成的起始反应。 B. 碳氢化合物、 HO 、O等自由基和 O3氧化,导致醛、酮醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2 、HO2 、 RCO 等自由基生成。 C. 过氧自由基引起NO向 NO2转化,并导致 O3和 PAN等生成。在光化学污染区,烃和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻,这时NO2的浓度很低;随着太阳辐射的增强,NO2的浓度增大, 在十点左右达到最大; 此后,O3和醛类的浓度迅速增大, 中午已达到较高浓度,它们的峰值通常比NO峰值晚出 4-5h。五 计算题 ( 每题 10 分, 共 10 分) 若有水 A,pH为 7.5 ,其碱度为 5.38mmol.L-1,水 B的 pH
19、为 9.0 ,碱度为 0.70mmol.L-1,若这两种水以 V1:V2的体积比混合,问混合后pH的表达式方程 ( 有关 H+的方程 )。(pH 为 7.5 时:0 = 0.06626 、1 = 0.9324 、2 = 0.001383 、 = 1.069 ;pH为 9.0 时:0 = 0.002142 、1 = 0.9532 、2 = 0.04470 、 = 0.9592) 解: 总碱度 = CT( 1 +2) + Kw/H+ H+ CT = 1/(1 +22) 总碱度 + H+ OH-令 = 1/(1 +22) 当 pH值在 5-9 范围内, 总碱度 1.0mmol/L 时,H+ 、OH-
20、 项可以忽略不计, CT值与总碱度之间存在简化关系: CT = 总碱度 依据题意,这两种水以V1:V2的体积比混合时,总碱度和碳酸盐总量不变 总碱度 混合 = (V1 总碱度 pH=7.5 + V2 总碱度 pH=9.0)/( V1+ V2) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 37 页 - - - - - - - - - - CT混合= (V1CT pH=7.5 + V2CT pH=7.5)/( V1+ V2) 表示出 总碱度 混合和 CT混合 总碱度 混合 = CT 混合( 1
21、 混合+2 混合) + Kw/H+混合H+混合将1 混合和2 混合用 H+的方程表示,即最终的表达式也就可以表示出来。另一种考虑:如果该体系比较单纯,主要是以碳酸类组分为主,则可以考虑用电荷平衡( 电中性原理) 来计算,譬如体系混合后: 无机阳离子 + H+混合 = HCO3-混合+ 2CO32-混合+OH-混合 = CT混合( 1 混合+22 混合) + Kw/H+混合这里, 无机阳离子 实际上为混合后的碱度。六 综合题 ( 每题 7 分, 共 14 分)1 讨论水体颗粒的分配、吸附、絮凝作用的特征与区别。分配作用:水溶液中,土壤有机质对有机化合物的溶解作用,而且在溶质的整个溶解范围内,吸附
22、等温线都是线性的,与表面吸附位无关,只与有机化合物的溶解度相关,因而放出的吸附热量小。吸附作用:在非极性有机溶剂中,土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用活干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用,其吸附等温线是非线性的,并且存在着竞争吸附,同时,在吸附过程中往往要放出大量的热来补偿反应中熵的损失。絮凝作用:胶体颗粒的聚集叫凝聚或絮凝作用。主要涉及双电层的库仑作用力、多分子范德华力、水化膜阻力及空间位阻等作用。一般自然界颗粒聚集主要为异体絮凝作用,作用方式和机制很复杂。区别:相互作用对象不同,涉及环境化学机理不同,产生效果不同,即它们涉及的污染物的环境化学行为也有不同之处。(同学需要具体分析一下)
23、在目前的环境化学研究中,絮体也可以作为一种颗粒物而发生吸附或分配作用。2 讨论 pc-pH 图、pc-pE 图、pE-pH图的含义、画法以及区别。pc-pH 图:描述水环境物质浓度随pH的变化,可以看出在不同pH值下水环境中物质的浓度情况;一般是针对某一在不同pH下可以互相转化的系列物质,列出每一种成分与pH值的关系式,然后按照这些方程式画图。在涉及沉淀反应时可以确定沉淀区域及其边界。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 37 页 - - - - - - - - - - pc-pE
24、 图:描述水环境物质浓度随pE的变化,可以看出在不同pE值下水环境中物质的浓度情况;一般是针对某一在不同pE下可以互相转化(发生氧化还原反应)的系列物质,列出每一种成分与pE值的关系式,然后按照这些方程式画图。pE-pH图:描述水环境中溶液的pE值随 pH的变化,可以看出在不同pH值下溶液的 pE(即氧化还原状态)情况;一般是针对某一在不同pE 下可以互相转化(发生氧化还原反应)的系列物质,保持总浓度一定,列出每一种成分的pE与 pH值的关系式,然后按照这些方程式画图,就会出现不同氧化还原区域及其边界。此图为优势区域图。区别:参数关系不同,针对反应不同,含义不同,使用范围和限制条件不同。(同学
25、需要具体分析一下)2011 环境化学专业考研试题及答案来源:万学教育一、名词解释1PTS2 环境效应 3 标化分配系数 ( )4 放射性活度5 有害废物6 土壤盐基饱和度7 阈剂量 (浓度) 8Bioaccumulation 二、简答题1 什么是环境问题 ?请简述当今人类面临的环境问题。2Describe the major soil components and their significances in environmental chemistry 3 什么是毒物的联合作用及其主要分为哪几类? 4 大气中有哪些重要的吸光物质,其吸光特征是什么? 5 叙述大气中含氮化合物、含卤素化合物的
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