環(huán)境化學(xué)（第二版）（戴樹桂）課后作業(yè)參考答案2（部分）學(xué)習(xí)資料

第一章緒論2、根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)以及發(fā)展動(dòng)向，你認(rèn)為怎樣才能學(xué)好環(huán)境化學(xué)這門課？環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特征、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。環(huán)境化學(xué)以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問(wèn)題為目標(biāo)的一門新型科學(xué)。其內(nèi)容主要涉及：有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)，潛在有害物質(zhì)的來(lái)源，他們?cè)趥€(gè)別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效用的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)性；有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)是要從微觀的原子、分子水平上來(lái)研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑，其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。目前，國(guó)界上較為重視元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化學(xué)循環(huán)及其相互偶合的研究；重視化學(xué)品安全評(píng)價(jià)、臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)優(yōu)先考慮的環(huán)境問(wèn)題中與環(huán)境化學(xué)密切相關(guān)的是：以有機(jī)物污染為主的水質(zhì)污染、以大氣顆粒物和二氧化硫?yàn)橹鞯某鞘锌諝馕廴荆还I(yè)有毒有害廢物和城市垃圾對(duì)水題和土壤的污染。3、環(huán)境污染物有哪些類別？主要的化學(xué)污染物有哪些？按環(huán)境要素可分為：大氣污染物、水體污染物和工業(yè)污染物。按污染物的形態(tài)可分為：氣態(tài)污染物、液態(tài)污染物和固體污染物；按污染物的性質(zhì)可分為：化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。主要化學(xué)污染物有：1.元素:如鉛、鎘、準(zhǔn)金屬等。2.無(wú)機(jī)物：氧化物、一氧化碳、鹵化氫、鹵素化合物等3.有機(jī)化合物及烴類：烷烴、不飽和脂肪烴、芳香烴、PAH等；4.金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物：如,四乙基鉛、二苯基鉻、二甲基胂酸等；5.含氧有機(jī)化合物：如環(huán)氧乙烷、醚、醛、有機(jī)酸、酐、酚等；6.含氮有機(jī)化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亞硝胺等；7.有機(jī)鹵化物：四氯化碳、多氯聯(lián)苯、氯代二噁瑛；8.有機(jī)硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等；9.有機(jī)磷化合物:磷酸酯化合物、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)磷軍用毒氣等。第二章大氣環(huán)境化學(xué)4.影響大氣中污染物遷移的主要因素是什么?主要有：（1）空氣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)如風(fēng)和大氣湍流的影響；（2）天氣和地理地勢(shì)的影響；（3）污染源本身的特性。7.大氣中有哪些重要自由基?其來(lái)源如何?大氣中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2HO的來(lái)源：①O3的光解：O3＋ｈrＯ＋Ｏ2O+H2O2HO②HNO2的光解：HNO2+ｈrHO+NO③H2O2的光解：H2O2+ｈr2HOHO2的來(lái)源：①主要來(lái)自醛特別是甲醛的光解H2CO+ｈrH+HCOH+O2+MHO2+MHCO+O2+MHO2+CO+M②亞硝酸酯的光解：CH3ONO+ｈrCH3O+NOCH3O+O2HO2+H2CO③H2O2的光解：H2O2+ｈr2HOHO+H2O2HO2+H2OR的來(lái)源：RH+OR+HORH+HOR+H2OCH3的來(lái)源：CH3CHO的光解CH3CHO+ｈrCH3+CHOCH3COCH3的光解CH3COCH3+ｈrCH3+CH3COCH3O的來(lái)源：甲基亞硝酸酯的光解CH3ONO+ｈrCH3O+NO甲基硝酸酯的光解CH3ONO2+ｈrCH3O+NO2RO2的來(lái)源：R+O2RO29.敘述大氣中NO轉(zhuǎn)化為NO2的各種途徑。①NO+O3NO2+O2②HO+RHR+H2OR+O2RO2NO+RO2NO2+RORO+O2R`CHO+HO2（R`比R少一個(gè)C原子）NO+HO2NO2+HO13.說(shuō)明烴類在光化學(xué)煙霧形成過(guò)程中的重要作用。烷烴可與大氣中的HO和O發(fā)生摘?dú)浞磻?yīng)。RH+HOR+H2ORH+OR+HOR+O2RO2RO2+NORO+NO2RO+O2R`CHO+HO2RO+NO2RONO2另外：RO2+HO2ROOH+O2ROOH+ｈrRO+HO稀烴可與HO發(fā)生加成反應(yīng)，從而生成帶有羥基的自由基。它可與空氣中的O2結(jié)合成相應(yīng)的過(guò)氧自由基，由于它有強(qiáng)氧化性，可將NO氧化成NO2，自身分解為一個(gè)醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。CH=CH+HOCH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHCH2OH+CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH+O2CH2(O2)CH2OHCH2(O2)CH2OH+NOCH2(O)CH2OH+NO2CH2(O)CH2OHCH2O+CH2OHCH2(O)CH2OH+O2HCOCH2OH+HO2CH2OH+O2H2CO+HO2稀烴還可與O3發(fā)生反應(yīng)，生成二元自由基，該自由基氧化性強(qiáng)，可氧化NO和SO2等生成相應(yīng)的醛和酮。光化學(xué)反應(yīng)的鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解，而烷烴和稀烴均能使NO轉(zhuǎn)化為NO2，因此烴類物質(zhì)在光化學(xué)反應(yīng)中占有很重要的地位。19論述影響酸雨形成的因素答影響酸雨形成的因素主要有：酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件。大氣中NH3的含量及其對(duì)酸性物質(zhì)的中和性。大氣顆粒物的堿度及其緩沖能力。天氣形勢(shì)的影響。20什么是大氣的三模態(tài)？如何識(shí)別各種粒子膜？答（1）依據(jù)大氣顆粒物按表面積與粒徑分布關(guān)系得到了三種不同類型的粒度模，并用它來(lái)解釋大氣顆粒物的來(lái)源與歸宿，即愛(ài)根核模，積聚模，粗粒子模。愛(ài)根模：Dp＜0.05μM積聚模：0.05＜Dp＜2μM粗粒子模：Dp＞2μM。第三章水環(huán)境化學(xué)（P195）(1)查表知pH=6.5時(shí),α=1.710CT=[堿度]×α=1.6×1.710mmol/l=2.736mmol/l。設(shè)加入的Na2CO3為nmmol/l查表知：當(dāng)pH=8.0時(shí),α`=1.018CT`=CT+n----------(1)CT`=[堿度]`×α`--------(2)[堿度]`=1.6+2n--------(3)由(1)、（2）和（3）解得：n=1.07mmol/l。（2）∵加入NaOH后CT不變堿度的增加值就應(yīng)是加入的NaOH的量?！鰽=[堿度]`－[堿度]=2.688－1.6=1.088mmol/l解:當(dāng)pH=7.00時(shí),CO3-的濃度與HCO3-的濃度相比可以忽略,查表pH=7.00時(shí),α=1.224,則[HCO3-]=[堿度]=2.00×10-3mol/l/l。[H+]=[OH-]=10-7mol/l。[HCO3※]=[H+][HCO3-]/K1=1.00×10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7)=4.49×10-4mol/l。[CO3-]=K2[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7)=9.38×10-7mol/l。6.解:查表pH=7.5時(shí),α1=1.069,pH=9.0時(shí),α2=0.9592;CT1=[堿度]×α1=6.38×1.069=6.82mmol/lCT2=[堿度]×α2=0.80×0.959=0.767mmol/l;查表知pH=7.587.解：由題意知[Fe3+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)2+]=1.00×10-4mol/l；（1）[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9×10-4(2)[Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×10-7(3)查表知Fe(OH)3的KSP=3.2×10-38代入(1)得[H+]=1.9×10-3mol/l(∵pH=2.72)∴[Fe3+]=3.2×104[H+]3=3.2×104×1.9×10-3×3=6.24×10-5mol/l；[Fe(OH)2+]=4.9×10-7[Fe3+]/[H+]2=4.9×10-7KSP[H+]/KW3=15.68×10-3×1.9×10-3=8.47×10-6mol/l；[Fe(OH)2+]=8.9×10-4[Fe3+]/[H+]=8.9×10-4KSP[H+]2/KW3=28.48×(1.9×10-3)2=2.92×10-5mol/l。19.解：Hg2++2H2O=2H++Hg(OH)2lgK=-6.3得:K=10-6..3得（1）由物料守恒得：[Hg2+]+[Hg(OH)20]=1.0×10-5mol/l(2)由電荷守恒得：[H+]+2[Hg2+]=[ClO4-]+[OH-]∵Hg2+水解體系顯酸性,∴[OH-]＜10-7,與[ClO4-]的濃度相比可忽略不計(jì)?？傻茫篬H+]+2[Hg2+]≈[ClO4-]=2×10-5（3）（1）、（2）、（3）聯(lián)立求解得：[H+]=10-4.7；則pH=-lg[H+]=-lg10-4.7=4.7。21.解：已知PbCO3(S)+HT2-=PbT-+HCO3-K=4.06×10-2（1）；由（1）可得：（2）25.解：∵水中的溶解氧為：0.32mg/l,故其pO2=0.32×105Pa天然水的pE=20.75+lg{(pO2/1.103×105)0.25×[H+]}=20.75+lg{(0.32×105/1.103×105)0.25×1.0×10-7}=20.75+(-0.54－7)=13.21。氧化還原式：1/2O2+2H+(10-7mol/l)+2e－=H2OE0=0.815V根據(jù)Nernst方程式，上述反應(yīng)可寫成：在湖中H2O可看作是常量,lg([Red]/[Ox]),在方程中為1。得：F=2.303RT/0.059,將E0=0.815和F=2.303RT/0.059代入Nernst方程式得:Eh=E0－0.059/2=0.815－0.03=0.785V27.解：（1）SO42-+9H++8e=HS-+4H2O（t）∵▽G0=12.6－237.2×4+742.0=－194.2(kj)又∵▽G0=－2.303nRT(pE0)∵lgK=lg[HS-]－lg[SO42-]－lg[H+]9－lg[e]8又∵lgK=npE08pE0=lg[HS-]－lg[SO42-]+9×10.0+8pE∴l(xiāng)g[HS-]－lg[SO42-]+8pE=8×4.25－90=－56[HS-]+[SO42-]=1.0×10-410當(dāng)pE＜＜pE0時(shí),溶液給出電子的傾向很高?！郲HS-]≈C總=1.0×10-4mol/l?！鄉(xiāng)g[HS-]=－4.0由(1)得lg[SO42-]=52+8pE。20當(dāng)pE＞＞pE0時(shí),溶液接受電子的傾向很強(qiáng)。∴[SO42-]≈C總=1.0×10-4mol/l。∴l(xiāng)g[SO42-]=－4.0由(1)得lg[HS-]=-60－pE。29.解：已知苯并[a]芘Kow=106Koc=0.63Kow=0.63×106=6.3×105Kp=Koc[0.2(1－f)XSOC+fXfOC]=6.3×[0.2(1－0.7)×0.05+0.70×0.10]=4.6×10430.解：已知Ka=0,[H+]=10-8.4Kn=1.6Kb=4.9×10-7Kh=Ka[H+]+Kn+KbKw/[H+]=0+1.6+4.9×10-7×10-5.6=1.6(d-1)32.解：Koc=0.63KowKp=Koc[0.2(1－f)XSOC+fXfOC]=0.63×3.0×105[0.2(1－0.70)×0.02+0.70×0.05]=6.84×103Kh=Kn+αw(KA[H+]+KB[OH-])=0.05+0.42×(1.7×10-8+2.6×106×10-6)=1.14(d-1)KT=Kh+Kp+KB=1.14+24×0.02+0.2=1.82(d-1)。33.解：由Tomas模型知：L=L0exp[-（k1+k3）x/u]=22.12exp[-(0.94+0.17)×6×103/4.6×103]=19.14mg/l。查表知:13℃時(shí),C飽和=10.60mg/l；14℃時(shí)，C飽和=10.37mg/l。由間插法計(jì)算13.6℃時(shí)的C飽和。（1）10.60－(10.60－10.37)×6/10=10.46(2)10.37+(10.60－10.37)×4/10=10.46D0=C飽和－C0=10.46－8.55=1.91(mg/l)D=D0exp(-k2x/u)－[k1L0/(k1+k3-k2)][exp{-(k1+k3)x/u}－exp(-k2=1.91×exp{-(1.82×6)/46}－[(0.94×22.12)/(0.94+0.17－1.82)][exp{-(0.94+0.17)×6/46}－exp(-1.82×6/46)=3.7mg/l。第四章土壤環(huán)境化學(xué)1.土壤中兩個(gè)最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物。2.物體表面的分子與該物體內(nèi)部的分子所處的條件是不相同的。物體內(nèi)部的分子在各方面都與它相同的分子相接觸，受到的吸引力相等；而處于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，3.即合稱為雙電，決定電位層與液體間的電位差通常叫做熱力電位，在一定的膠體系統(tǒng)內(nèi)它是不變的；4.在非活動(dòng)性離子層與液體間的電位差叫電動(dòng)電位，它的大小視擴(kuò)散層厚度而定，隨擴(kuò)層厚度增大而增加。5.由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢(shì)，這就是膠體的凝聚性。在土壤溶液中，膠體常常帶負(fù)電荷，即具有負(fù)的電動(dòng)電勢(shì)，所以膠體微粒又因相同電荷而互相排斥，電動(dòng)電位越高，膠體微粒呈現(xiàn)出的分散性也越強(qiáng)。影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動(dòng)電位和擴(kuò)散層厚度，在土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱為離子交換土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，膠體具有吸附性的原因是什么？物體表面的分子與該物體內(nèi)部的分子所處的條件是不相同的。物體內(nèi)部的分子在各方面都與它相同的分子相接觸，受到的吸引力相等；而處于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，表面分子具有一定的自由能，即表面能。物質(zhì)的比表面積越大，表面能也越大。吸附性能越強(qiáng)當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子有一部分為致酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤。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：細(xì)胞壁對(duì)金屬離子的固定作用不是植物的一個(gè)普遍耐性機(jī)制植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性由植物的生態(tài)學(xué)特性、遺傳學(xué)特性和重金屬的物理化學(xué)性質(zhì)等因素所決定，土壤中污染物主要是通過(guò)植物根系根毛細(xì)胞的作用積累于植物莖、葉和果實(shí)部分。由于該遷移過(guò)程受到多種因素的影響，污染物可能停留于細(xì)胞膜外或穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。16.污染物由土壤向植物體內(nèi)遷移的方式主要包括被動(dòng)轉(zhuǎn)移和主動(dòng)轉(zhuǎn)移兩種。17.現(xiàn)已證明，MT是動(dòng)物及人體最主要的重金屬解毒劑。18.農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過(guò)擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。在這兩個(gè)過(guò)程中，農(nóng)藥的遷移運(yùn)動(dòng)可以蒸汽的和非蒸汽的形式進(jìn)行。風(fēng)速、湍流和相對(duì)濕度在造成農(nóng)藥田間的揮發(fā)損失中起著重要的作用。生物膜主要是由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)鑲嵌組成一般，脂/水分配系數(shù)越大，擴(kuò)散系數(shù)也越大，而容易擴(kuò)散通過(guò)生物膜。機(jī)體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝。生物轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化和光化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)成了污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大主要轉(zhuǎn)化類型。酶是一類由細(xì)胞制造和分泌的，以蛋白質(zhì)為主要成分的，具有催化活性的生物催化劑。在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為底物或基質(zhì)酶催化作用的三個(gè)特點(diǎn)：(1).催化具有專一性一種酶只能對(duì)一種底物或一種底物起催化作用，促進(jìn)一定的反應(yīng)，生成一定的代謝產(chǎn)物。(2).酶催化效率高一般酶催化反應(yīng)的速率比化學(xué)催化劑高107—1013倍。(3).酶催化需要溫和的外界條件如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等都能使酶催化劑失去活性。受氫體如果為細(xì)胞內(nèi)的分子氧，就是有氧氧化，而若為非分子氧的化合物就是無(wú)氧氧化。就微生物來(lái)說(shuō)，