环境化学课后答案(戴树桂)主编_第二版(1-7章)完整版(2)

RCH(OH)CH2O2 + NO → RCH(OH)CH2O + NO2 脱氢：RCH=CH2 + HO → RCHCH2 + H2O 生成二元自由基：

O

R

O3

+

R

2

CR4

3

R1O R2

OCR

4

3

RR2

O

+

OOC

R3

R4

R1 R2

O

O+

C

3R4

二元自由基能量很高，可进一步分解为两个自由基以及一些稳定产物。另外，它可氧化NO和SO2等：

R1R2COO + NO → R1R2CO + NO2

R1R2COO + SO2 → R1

R2CO + SO3（3）环烃的氧化：以环己烷为例

+ HO

+ H2O

OO

+ O2

OO

+ NO

O

+ NO2

（4）芳香烃的氧化

（a）单环芳烃：主要是与HO发生加成反应和氢原子摘除反应。

H

H

+ HO

H

用

H

3

H

表示

生成的自由基可与NO2反应，生成硝基甲苯：

H+ NO2

NO

2

+ H2O

CH3

加成反应生成的自由基也可与O2作用，经氢原子摘除反应，生成HO2和甲酚：

H+ O2

CH3

OH

+ HO2

生成过氧自由基：

CH3

OHHHOO

H+ O2

CH3

OH

OO

H

H3C

OO

OHH

用

H3

OHHO

表示

CH3

OH

CH3

OHHOO

CH3

OHH

O

+ O2

OHC

HC

+ NO

H+ NO2

CHCHO

+ CH3C(O)CHO

H

（b）多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应的醌

+ O2

它可转变为相应的醌：

H

O

（5）醚、醇、酮、醛的反应

它们在大气中的反应主要是与HO发生氢原子摘除反应：

CH3OCH3 + HO → CH3OCH2 + H2O CH3CH2OH + HO → CH3CHOH + H2O

CH3COCH3 + HO → CH3COCH2 + H2O CH3CHO + HO → CH3CO + H2O

上述四种反应所生成的自由基在有O2存在下均可生成过氧自由基，与RO2有相类似的氧化作用。

4．说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。

光化学烟雾形成过程是由多种自由基参与的一系列反应，NO2和醛的光解可引发O、H自由基的产生，而烃类RH的存在又是自由基转化和增殖为数量大，种类多的根本原因。烃类在光化学烟雾形成过程中占有很重要的地位。

RH + O → R + HO RH + HO → R + H2O H + O2 → HO2 R + O2 → RO2 RCO + O2 → RC(O)OO

其中R为烷基、RO2为过氧烷基，RCO为酰基、RC(O)OO[RC(O)O2]为过氧酰基。通过如上途径生成的HO2、RO2和RC(O)O2均可将NO氧化成NO2 。

5．确定酸雨pH界限的依据是什么？

pH为5.6作为判断酸雨的界限。依据以下过程得出：在未污染大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是CO2，所以只把CO2作为影响天然降水pH的因素，根据CO2的全球大气浓度330ml/m3与纯水的平衡：

CO2 (g) + H2OCO2 + H2OHCO3

-CO2 + H2O H + HCO3

+

-

+2- H + CO3 +

--2-+

根据电中性原理：[H]＝[OH] + [HCO3] + 2[CO3]，将用KH、K1、K2、[H]表达的式子代入，得：

[H] – (KW + KHK1pCO2) [H] – 2KHK1K2pCO2＝0

在一定温度下，KW、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，将这些已知数值带入

+3

+

上式，计算结果是pH＝5.6。

6．什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？

Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根（Aitken）核模（Dp<0.05μm）、积聚模（0.05μm<Dp<2μm）和粗粒子模（Dp>2μm）。

（1）爱根核模主要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于相互碰撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。

（2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。

（3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。

第三章 水环境化学

1、 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式，并讨论这

两个体系之间的区别。 解

:

2、 请导出总酸度、CO2酸度、无机酸度、总碱度、酚酞碱度和苛性碱度的表达式作为总

碳酸量和分布系数（α）的函数。

3、 向一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、③无机酸度、④酚酞

碱度和⑤CO2酸度，是增加、减少还是不变。

4、 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,又需加入多少碱 解:总碱度=KW/ [H+] + CT(α1 + 2α2) - [H+]

CT={[总碱度] + [H+] - [OH-]} 令α=

当pH在5～9范围内,[碱度]≥10-3mol/L时, [H+],[OH-]项可以忽略不计,得到简化式:CT=α[碱度]

当pH=6.5时,查教材P110表得α1=0.5845,α2=8.669×10-5,则α=1.71,CT =α[碱度]=1.71×1.6=2.736mmol/L 若加入碳酸钠将水的pH升至8.0,查表得α′=1.018,此时CT值与碱度值均有变化.设加入的碳酸钠量为Δ[CO32-],则有

CT + Δ[CO32-]=α′{[碱度] + 2Δ[CO32-]} 即2.736 + Δ[CO32-]=1.018{1.6 + 2Δ[CO32-]} 解得,Δ[CO32-]=1.069 mmol/L

若加入氢氧化钠将水的pH升至8.0,其CT值并不变化,可得: [碱度] =CT/ α′=2.736/1.018=2.688 mmol/L

碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量:

Δ[OH-]=2.688-1.6=1.088 mmol/L具有2.00×10-3mol/L碱度的水，pH为7.00，请计算 [H2CO3*]、[HCO3-]、 [CO32-]和[OH-]的浓度各是多少？

5、 若有水A，pH为7.5，其碱度为6.38mmol/L，水B的pH为9.0，碱度为0.80mmol/L，

若以等体积混合，问混合后的值是多少？

6、 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Fe2(OH)2。请计算平衡时该溶液中[Fe3+]、[Fe(OH)2+]、[Fe(OH)2+]、[H+]和pH。

+

2+

+

4+

7、 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态。 8、 什么叫优先污染物？我国优先控制污染物包括哪几类？

9、 请叙述天然水体中存在哪几类颗粒物？

10、 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.

(1)表面吸附:由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能,因此固液界面存在表面吸附作用.胶体表面积越大,吸附作用越强.