工科化学第11章总结和课后答案~强亮生版

第十一章化学与环保

思考题与习题解答

1. 下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。

（1）大气中悬浮颗粒物，尤其飘尘是大气中危害最久，最严重的一种污染物。

答：正确

（2）汽车尾气中排放的NOx主要是由石油中氮化物燃烧所致。

答：错，汽车尾气中排放的NOx主要是由石油燃烧中高温条件下，空气中的氧气和氮气反应所致。

（3）家用煤气泄露后会有特殊的臭味，这是由于煤气中的CO气味所致。

答：错，CO气体无色无味，臭味是由煤气中添加的臭味指示剂所致。

（4）氟里昂之所以能破坏臭氧层，是由于氟里昂中含有氟原子。

答：错，氟里昂之所以能破坏臭氧层，是由于氟里昂中含有氯原子。

（5）通常把pH<7的雨水称为酸雨。

答：错，通常把pH<5.6的雨水称为酸雨。

（6）为控制汽车尾气污染的发生，许多国家和地区都制定了严格的汽车尾气排放标准，目前世界上排放标准要求最为严厉的是欧洲标准。

答：错，为控制汽车尾气污染的发生，许多国家和地区都制定了严格的汽车尾气排放标准，目前世界上排放标准要求最为严厉的是美国加州标准。

2. 填空题

（1）在汽车尾气净化中，普遍采用了三效催化剂，三效催化剂通常采用贵金属铂、钯和铑为组合的催化剂，它能同时能对CO、(HC)x 和NO x三种组分起催化作用。

（2）烟气脱硫方法分为两类，一类是湿法，另一类是干法。

（3）国内外采用的控制SO2污染物排放方法主要有三种，一是燃烧前脱硫，一是燃烧中脱硫，一是燃烧后脱硫。其中目前世界上大规模商业化应用的脱硫方式是烟气脱硫。

（4）根据大气的物理性质、化学组成以及与地面的垂直分布特性，可将大气分成五个层次，自下而上分别是对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层。距地面约15~４0 km 间的层区臭氧浓度较大，又称臭氧层。

（5）环境污染的污染源或污染物主要来化学方面，物理方面，生物方面三方面。（6）绿色化学的目标是寻求能够充分利用原材料和能源，且在各个环节都洁净和无污染的反应途径和工艺，国际化学界公认的绿色化学防止污染的基本原则共有12 条。

3. 区别下列概念

（1）大气与空气

大气与空气并无本质区别，一般对于某一特定场所和局部小地区供人和动植物生存的气体

常用空气一词，而以大区域或全球性的气流作为研究对象则常用大气一词

（2）水与水体

“水”和“水体”的概念是不同的，水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物，底泥及水生生物等。从自然地理的角度看，水体是指地表被水覆盖的自然综合体。

（3）化学需氧量（COD）与生化需氧量（BOD）

化学需氧量（COD）是用强氧化剂（如K2Cr2O7，KMnO4）在一定条件下氧化水中有机污染物和还原性物质的需氧量。

生化需氧量（BOD）是指水中有机污染物被好氧微生物分解时的耗氧量。

（4）生态平衡与环境自净

在生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，在一定时期内，生产者、消费者和分解者之间能保持着相对的平衡状态，也就是说系统的能量流动和物质循环能保持较长时期的稳定，这种平衡状态就叫生态平衡。在自然界的生态系统中，生态平衡还表现为生物种类和数量的相对稳定。生态系统能够保持相对的平衡主要是由于生态系统内部具有自动调节能力。对污染物而言，这种能力就是通常所说的环境自净能力。

（5）绿色化学与清洁生产

绿色化学，是利用化学的原理、方法来防止化学产品设计、合成、加工、应用等全过程中使用和产生有毒有害物质，使所设计的化学产品或生产过程更加环境友好的一门科学。其目标是寻求能够充分利用原材料和能源，且在各个环节都洁净和无污染的反应途径和工艺。清洁生产是将整体预防的环境战略应用于产品的设计、生产、服务全过程中，其目标是减少和消除污染、节能、降耗。

（6）环境问题与环境污染

环境问题是指由环境受破坏所引起的后果，或是引起环境破坏的原因。

在环境中发生有害物质或能量积聚的状态称为环境污染。

4. 说明下述情况可能产生的结果。

（1）空气中颗粒物质浓度增加；

①对光产生吸收和散射，降低空气的可见度；②危害人体健康，引起尘肺、癌症、呼吸道疾病和心脏病等；③引起其它污染反应的发生，导致“二次污染”。

（2）降低高层大气中O3分子浓度；

高空中臭氧层能吸收来自太阳的99%紫外辐射，若降低高层大气中O3分子浓度，过量紫外线将到达地表层，对地球生物造成危害。

（3）用氧化物矿而不是从硫化物矿提炼金属（例如用Zn0代替ZnS）；

减少SO x污染。

（4）发电厂由燃煤改为使用天然气。

减少粉尘及SO x污染。

5．解释下列现象：

（1）空气中硫的氧化物使大理石雕像遭到破坏；

空气中SO 2在光照以及有固体颗粒物作催化剂的情况下，能转变为SO 3，SO 3遇水转变成硫酸，硫酸能与大理石CaCO 3发生化学反应。

（2）在污水中加入聚丙烯酰胺或聚合硫酸铁，能使污水迅速分层澄清。

向污水中投入聚丙烯酰胺或聚合硫酸铁，可以使污水中难以沉淀的胶体颗粒迅速“脱稳”而相互聚合，增大到自然沉淀的程度，使污水迅速分层澄清。

6．一氧化碳进入人体内，能与血液中的血红蛋白化合生成配合物

CO(g)+ 血红蛋白·O 2(1) O 2+ × 血红蛋白·CO(1)

其平衡常数为210，根据空气中氧气浓度为8.2×10–3mol ·L –

1，计算当血液中有10%的血红蛋白转化为羰基配合物时，CO 浓度为多少mol ·L –1？

解： 2101.0102.8(CO)

3)O ((CO)CO)((O 2)2=⨯⨯=⨯⨯=-∙∙C C C C C K 血红蛋白血红蛋白 C (CO) = 3.9×10–6 mol ·L –

1 答：CO 浓度为3.9×10–6 mol ·L –

7．假定空气与尿素反应为

H 2N – C – NH 2 + 4O 2 = CO 2 + 2NO 3–

+ 2H + + H 2O 计算100 L 含1g 尿素的水的BOD 总（以mg ·L –1表示）

解：尿素相对分子质量为60，水中尿素的浓度为0.01 g ·L –1, 则

021.060

43201.0=⨯⨯ g ·L –1 = 21 m g ·L –1 答：100 L 含1g 尿素的水的BOD 总为21 m g ·L –

1。 8．工业废水的排放标准规定Cd 2+降到0.10mg ·L –1以下即可排放。若用加消石灰中和

沉淀法除去Cd 2+，按理论值计算，废水溶液中pH 值至少应为多少？Mg(OH)2被认为是替代消石灰等的绿色水处理剂，若采用Mg(OH)2替代消石灰处理Cd 2+，欲使5mg ·L –1 Cd 2+达到工业废水的排放标准，每升废水至少加入多少克Mg(OH)2？

解：(1) Cd (OH)2 2OH –

+ Cd 2+ spCd(OH)K = c (Cd 2+) [c (OH –)]2=2.5×10–14

c (C

d 2+) = 0.1×10–3/112.4 = 8.9×10–7 mol ·L –

1 c (OH –) =1.67×10–4 mol ·L –

1 pH = 10.22

(2) c (Cd 2+) = 5×10–3/112.4 = 4.45×10–5 mol ·L –

1 Cd 2++ Mg(OH)

2 Cd (OH)2↓+Mg 2+

K =2Cd 2Mg (OH)][(OH)][22c c c c ⋅⋅++）（）

（=Cd(OH)2sp spMg(OH 2K K ）=214--11102.7105.2108.1⨯=⨯⨯

‖ O