大气化学
中国气象科学研究院研究生考试复习大纲
（大气化学）
一、基本要求
掌握大气化学的基本概念和基本理论，熟悉基本的大气化学过程和反应机制，具有利用物理化学基本原理分析和解决相关问题的能力。
二、主要复习内容
1．大气的组成和结构，大气中重要温室气体、反应性气体和气溶胶的主要源和汇，及它们的全球循环过程和寿命。
2．大气光化学和化学动力学。熟悉基本的大气光化学反应机理，能根据化学方程式写出反应速率表达式，掌握光化学反应准稳态近似处理方法。
3．对流层臭氧和光化学。了解对流层臭氧主要的动力输送和光化学过程，熟悉有关对流层臭氧的光化学反应，能写出有关臭氧生成和消耗过程的关键反应方程式和速率表达式，能根据臭氧光化学机理做光化学烟雾的实例分析。
4．平流层臭氧和光化学。了解平流层臭氧的主要光化学过程，能写出最基本的平流层臭氧光化学循环反应方程式，熟悉南极臭氧洞的形成机制，能根据有关化学反应机理解释平流层臭氧损耗机制。
5．大气气溶胶及其物理化学过程。了解大气气溶胶的种类和主要来源，熟悉大气气溶胶的基本物理化学特征，特别是主要化学成分和粒径分布特征，熟悉硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶的主要生成反应，了解二次有机气溶胶的气-粒转化过程，掌握并能熟练应用气-粒平衡的基本原理和热力学定律。
6．大气液相化学。了解云雾形成的微物理过程，了解大气成分、气溶胶与云相互作用的基本概念，熟悉云滴中有关的液相化学反应，掌握有关液滴水气平衡的热力学定律，掌握水溶液酸碱度的定义。
7．大气化学研究的基本内容和方法。理解大气化学研究的内涵，了解目前世界上哪些重大环境问题与大气化学有关以及大气化学研究的重要性，了解大气化学发展的历史和趋势，了解大气化学研究的基本方法。
《大气环境化学》重点习题及参考答案 1．大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。 环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下： （1）含硫化合物 大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS 2 ）、二甲基 硫（CH 3） 2 S、硫化氢（H 2 S）、二氧化硫（SO 2 ）、三氧化硫（SO 3 ）、硫酸（H 2 SO 4 ）、 亚硫酸盐（MSO 3）和硫酸盐（MSO 4 ）等。大气中的SO 2 （就大城市及其周围地区来 说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的SO 2约有50%会转化形成H 2 SO 4 或SO 4 2-， 另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H 2 S主要来自动植物机体的腐烂， 即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H 2 S主要的 去除反应为：HO + H 2S → H 2 O + SH。 （2）含氮化合物 大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（N 2 O）、一氧化氮 （NO）和二氧化氮（NO 2）。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO 2 ），用通式 NO x 表示。NO和NO 2 是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的 燃烧。大气中的NO x 最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。 （3）含碳化合物 大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO 2 ）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。 CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO可由以下两种途径去除：土壤吸收（土 壤中生活的细菌能将CO代谢为 CO 2和 CH 4 ）；与HO自由基反应被氧化为CO 2 。 CO 2 的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋
大气化学的研究方法 现场实验研究：反应物产物关系；污染物时空分布; 源谱测定；模式验证。 实验室研究：实验条件可控，可重复结果；化学反应速率; 化学过程机理；模式参数获取。数值模拟：覆盖区域可选；反应机理全面；“一个大气”，综合空气质量模式 大气形成 地球诞生，原始大气主要。成分：氢气和氦气。地表温度非常高，氢气和氦气分子最终脱离地球进入太空。 年轻的地球：H2O, CO2, NH3。大气来自地球火山释放, CO2溶亍海水，细菌通过光照幵消耗CO2，释放O2. 现在的地球：N2,O2动植物平衡阶段。微生物活动导致O2积累，光照分解NH3生成N2和H2，而H2最终进入太空。 大气分层 ·对流层（高纬度8-9km，中纬度10-12km,低纬度17-18km）、平流层（对流层顶向上到55km）、中层（平流层顶到85km）、热层。 ·均匀层（90km以下）、非均匀层。 ·非电离层、电离层（60-500km）、磁层。 大气边界层指的是地面往上到1000-2000米高度的这一大气层。特点为昼夜温差大；风速随高度增加；陆地上空边界层昼夜高度差异大。污染物积聚在边界层中；雾发生在边界层中。 对流层特征混合时间：物质在大气中混合均匀所需要的时间。 大气停留时间：某种组分在大气储库中存在的平均时间。 准永久性气体：稀有气体、N2、O2 可变化组分：CO2、CH4、H2、N2O、O3 强可变组分：H2O、CO、NOx、SO2、H2S、HC、SPM 物质组成 1、干洁空气 干洁空气平均分子量：28.966 g/mol 2、水蒸汽（0.01～4％）来源：蒸发、蒸腾作用 （1）产生天气现象，引起湿度变化和热量转化；（2）吸收长波辐射，对地面保温。 3、各种杂质（悬浮微粒和气态物质） 水汽凝结物、大气尘埃和悬浮在空气中的其他杂质包括大气污染物 由于人类活动或自然过程排入到大气的并对人类环境产生有害影响的物质，包括气溶胶状态和气体状态污染物。 气溶胶：气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统 太阳辐射为短波辐射，最大辐射能力对应波长0.475μm，能量集中在0.17-4μm，可见光部分为0.4-0.8μm。 大气压强：大气压是作用在单位面积上的大气压力，即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。 PV=nRT P : 压强：Pa, V:体积m3，n：摩尔数mol，T: 温度：K，R:气体常数
大气物理学在线考试复习资料 一、单选题（） 1.冬季沿海地区经常形成的逆温是（ D ） A辐射逆温 B下沉逆温 C地形逆温 D平流逆温 4.台风属于（ B ）系统。 A大尺度 B中尺度 C小尺度 D微尺度 5.夏季的台风属于（ B ） A暖高压B暖低压C冷高压D冷低压 7.白贝罗的风压定律是关于在北半球，背风而立，高压在（ D ）A上 B下 C左 D右 8.根据测量结果，碘化银成冰阈温大致为，浸润冻结为（ B ）A-20～-19℃ B-9～-8℃ C-16～-13℃ D-5～-3℃ 1.大雨滴对可见光的散射属于（C ） A 瑞利散射 B 米散射 C 几何光学散射 D 大粒子散射 2.云滴对可见光的散射属于（ B） A瑞利散射 B 米散射 C 几何光学散射 D 大粒子散射
3.夏季对我国东部沿海地区影响很大的副热带高压属于（ A）A暖高压 B冷高压 C暖低压 D冷低压 4.无机冰核以（D ）代表。 A二氧化碳 B 氮气 C 丙烷 D 碘化银 5.在晴朗无云的夜间，容易形成的逆温是（A ） A 辐射逆温 B 下沉逆温 C 地形逆温 D 平流逆温 6.气体分子对可见光的散射属于（A ） A 瑞利散射 B米散射 C几何光学散射 D 大粒子散射 7.温带气旋属于（C ）系统。 A 大尺度
B 中尺度 C 小尺度 D 微尺度 8.单位时间内通过某一平面的辐射能称为（ D） A 辐亮度 B 辐射率 C 辐射通量密度 D 辐射通量 9.地转平衡条件下的水平风称为（A ） A 地转风 B 热成风 C 梯度风 D 旋衡风 10.雨滴的形成增长主要是（ C） A湍流碰并 B 布朗碰并 C 重力碰并 D 气压梯度力碰并 10.根据测量结果，碘化银成冰阈温大致为，接触冻结为（B）（4分）A -20～-19℃B -9～-8℃C
第一章绪论 4．根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程 （1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。 （2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。 （3）学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。 5、环境污染物有哪些类别当前世界范围普遍关注的污染物有哪些特征 答：环境污染物的类别：环境污染物按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态，可分为气体污染物、液体污染物和固体污染物；按污染物的性质，可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物；按污染物在环境中物理、化学性状的变化，可分为一次污染物和二次污染物（一次污染物称为原生污染物，二次污染物又称为次生污染物）。当前世界范围最关注的化学污染物主要是持久性有机污染物，具有致突变、致癌变和致畸变作用的所谓“三致”化学污染物，以及环境内分泌干扰物。 第二章大气环境化学 1大气的主要层次是如何划分的每个层次具有哪些特点 根据温度随海拔高度的变化情况划分的：对流层气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低℃、密度大；平流层温度随海拔高度的升高而明显增加、空气没有对流运动，平流运动占优势、空气比对流层稀薄得多、有厚约20km的一层臭氧层；中间层温度随海拔增加迅速降低、空气较稀薄、对流运动非常激烈；热层空气高度电离、更加稀薄、大气温度随海拔高度增加而迅速增加。
主要知识点 ?理想气体状态方程 ?绝热过程与位温 ?饱和水汽压、冰面饱和水汽压 ?饱和绝热与假绝热 ?抬升凝结高度、自由对流高度、浮力能量、对流凝结高度 ?均质核化、异质核化 ?曲率效应、溶质效应 ?临界过饱和度/临界半径 ?Kohler曲线、霾的形成 ?云滴碰并增长、末速度 ?冰云核化、贝吉隆Bergeron过程 ?气溶胶、凝结核、云凝结核 ?气溶胶分类、源、汇、寿命、分布 ?气溶胶吸湿参数 ?气溶胶对云和降水的影响 ?气溶胶直接效应、间接效应 ?短波辐射、长波辐射、温室效应与温室气体 ?大气吸收谱与大气窗区 ?云对地球辐射的影响 ?Chapman机制、催化损耗循环、南极臭氧损耗机制、北极何时出现臭氧洞 ?边界层、地表能量平衡、地表水平衡 ?静力稳定度、动力不稳定 ?边界层日变化 ?海陆风、山谷风、城市热岛效应 ?Rayleigh散射、米散射 ?对流层顶定义、对流层顶分布特征 ?热带对流层顶层 第二讲 大气科学研究手段 ?探测设备研制——研制少、技术落后、水平低 ?野外观测——试验少、国外仪器、手段单调（促进国外改进设备） ?遥感反演（卫星、飞机、地基、移动）——国外观测、反演理论与方法少、验证工作多?资料同化（同化方案、资料库）——国外模式、理论研究多、无国产品 ?诊断分析——国外资料、国外卫星资料、国外模式资料、工作众多（促进国外完善资料）?数值模拟（模式研制、运行者）——国外模式、研制改进少、运行者众多（促进国外完善模式） 关于探测的一些注意事项 1.视事未必是事实 2.精确测量未必就是测量精确 大气物理学范畴 ?大气物理学寻求从物理原理来解释大气中发生的各种时间与空间尺度的现象。大气物理学可以广泛地认为包括所有大气现象。流体力学、热力学、电磁学 ?大气科学领域传统上把大气物理学与大尺度动力学（中尺度、天气尺度、行星尺度）
第二章大气环境化学 本章重点：1 污染物在大气中迁移过程 2 光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理 第一节大气中污染物的转移 大气层简介 一、大气温度层结 对流层(troposphere) ：（0km-17km）空气具有强烈的对流（垂直），集中了大气中90.9%天气现象，污染物排放直接进入对流层 平流层（stratosphere）：17-55km气体状态稳定，垂直对流很小，大气透明度高 中间层（mesosphere）：55-85Km气温下降达-92℃，垂直运动剧烈，发生光化学反应。 热层（thermsphere）：800Km空气密度很小，温度升高到1000k，电离层 逸散层：>800Km 气体分子受地球引力极小,因而大气质点会不断向星际空间逃逸。 出示大图： 图1 大气温度的垂直分布 图2 大气密度的垂直分布 大气垂直递减率 二、辐射逆温层 三、绝热过程与干绝热过程 四、大气稳定度的判定 五、影响大气污染物迁移的因素 1、风和大气湍流的影响 风—使污染物向下风向扩散 湍流—使污染物向各风向扩散 浓度梯度—使污染物发生质量扩散 2、天气形势和地理地势的影响
第二节大气中污染物的转化 一、光化学反应基础 1、光化学反应过程 什么是光化学反应？ 分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应，大气光化学反应分为两个过程。 初级过程： A + hνA* 次级过程 举例： HCl + hνH + Cl H + HCl H2 + Cl Cl + Cl Cl2 2、量子产率（不做介绍） 3、大气中重要吸光物质的光离解 （1）氧分子和氮分子的光离解 O2 + hνO + O N2 + hνN + N （2）臭氧的光离解 O3 + hνO + O2 （3）NO2的光离解 NO2 + hν N O + O （4）亚硝酸和硝酸的光离解 HNO2 + hνHO + NO HNO2 + hνH + NO2
大气物理学与大气环境 （学科代码：070602） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展的，具有坚实的大气物理、大气环境、天气和气候动力理论基础和系统的专业知识，了解大气科学发展前沿和动态，具备从事大 气物理和大气环境、天气和气候动力研究或大学教育的高层次人才。 二、研究方向 1．天气动力学、数值模式及模拟分析、2．气候动力学及气候变化和预测、3．热带天气学、海—气相互作用和季风、4．中小尺度天气学和暴雨研究、5． 云雾物理学及气溶胶、6．卫星遥感学及其应用、7．大气光学探测及应用、8．大气边界层物理学及下垫面过程、9．污染气象学、10．雷电物理学和雷电探 测、11．中层大气物理和化学 三、学制及学分 按照研究生院有关规定。 四、课程设置 英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。
学科基础课和专业课如下所列 基础课： AE15201★高等大气动力学★（4） AE15202★高等天气学★（4） AE15203★高等大气物理学★（4） AE15204★大气遥感方法★（4） EN05211 大气化学（2） 专业课： AE15210 大气统计方法（3） AE15211 空气污染气象学（3） AE15212 全球气候变化（2） AE15213 大气科学中的数值模拟方法（4）ME25202 计算流体力学（4） AE06101 大气科学进展（2） AE16201 气溶胶、云和降水卫星遥感（3）AE16202 中层大气研究（3） AE16203 大气电学研究（3） AE16204 大气下垫面过程与边界层气象学（2） 备注：带★号课程为博士生资格考试科目。 五、科研能力要求 按照研究生院有关规定。 六、学位论文要求 按照研究生院有关规定。
大气科学基础王伟明版课后答案 ——选择题、填充题、简述题1．通常北半球各个纬度地区盛行风。 答：0°-30°低纬：东北信风； 30°-60°中纬：盛行西风（西南风）; 60°-90°高纬：极地东风（东北风） 2．地球的冷热极。 答：冷极：南极乔治峰，最低气温-90° 热极：索马里境内，最高温为63° 3．干洁大气中的成份 答：干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，简称干洁空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99%以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。（P20） 4．一天中太阳高度角变化，最小、最大。 答：变化：0°~90°最小：最大：正午 5.通常一天中相对湿度最值最有可能出现时间。 答：白天温度高，蒸发快，进入大气的水汽多，水汽压就大；夜间相反。每天有一个最高值出现在午后，一个最低值出现在清晨，在海洋上，或大陆上的冬季，多属于这种情况。但是在大陆上的夏季，水汽压有两个最大值，一个出现在9~10时，另一个出现在21~22时。在
9~10时以后，对流发展旺盛，地面蒸发的水汽被上传给上层大气，使下层水汽减少；21~22时以后，对流虽然减弱，但温度已降低，蒸发也就减弱了。与这个最大值对应的是两个最小值，一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候，另一个发生在午后对流最强的时候。而相对湿度的大小，不但取决于水汽压，还取决于温度。气温升高时，虽然地面蒸发加快，水汽压增大，但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些，使相对湿度反而减小。同样的道理，在气温降低时，水汽压减小，但是饱和水汽压随温度下降得更多些，使相对湿度反而增大。所以相对湿度在一天中有一个最大值出现在清晨，一个最小值出现在午后。 6.大冰期一般持续时间。 答：全球已出现过3次大冰期和2次大间冰期。大冰期持续时间约1,000万～2,000万年，气温和雪线下降；大间冰期持续时间约3亿年，气候变暖，冰川退缩，气温和雪线上升，中纬度温度变化幅度高达10℃。 7．我国东部的总体气候特征 答；季风性显著，大陆性强 8．地面和大气所放射的辐射类型 答：太阳辐射是短波辐射，人、地面、大气辐射是长波辐射 10.在夏季影响我国的气团中，影响范围最广的气团是哪个 答：最广的：【热带太平洋气团】（东部地区）、热带大陆气团（西部地区）、赤道气团（长江以南地区）、西伯利亚气团（长城以北、
大气物理学复习资料 第一部分名词解释 第一章大气概述 1、干洁大气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干结大气，也称干空气。 2、气溶胶：大气中悬浮着的各种固体和液体粒子。 3、气团：水平方向上物理属性比较均匀的巨大空气块。 4、气团变性：当气团移到新的下垫面时，它的性质会逐渐发生变化，在新的物理过程中获 得新的性质。 5、锋：冷暖性质不同的两种气团相对运动时，在其交界面处出现一个气象要素（温度、湿 度、风向、风速等）发生剧烈改变的过渡带称为锋。 6、冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。 7、暖锋：锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。 8、准静止锋：冷暖气团势力相当，锋面很少移动，有时冷气团占主导地位，有时暖气团占 主导地位，使锋面处于来回摆动状态。 9、锢囚锋：当三种冷暖性质不同的气团（如暖气团、较冷气团、更冷气团）相遇时，可以 产生两个锋面，前面是暖锋，后面是冷锋，如果冷锋移动速度快，追上前方的暖锋，或两条冷锋迎面相遇，并逐渐合并起来，使地面完全被冷气团所占据，原来的暖气团被迫抬离地面，锢囚到高空，这种由两条锋相遇合并所形成的锋称为锢囚锋。 10、气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升 高而降低为正值。 11、气温T：表示空气冷热程度的物理量。 12、混合比r：一定体积空气中，所含水汽质量和干空气质量之比。r=m v/m d 13、比湿q：一定体积空气中，所含水汽质量与湿空气质量之比。q=m v/(m v+m d) 14、水汽压e：大气中水汽的分压强称为水气压。 15、饱和水汽压e s：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。 16、水汽密度（即绝对湿度）ρv：单位体积湿空气中含有的水汽质量。 17、相对湿度U w：在一定的温度和压强下，水汽和饱和水汽的摩尔分数之比称为水面的相
大气物理学（大三） 第六章 大气热力学基础 一、热力学基本规律 1、空气状态的变化和大气中所进行的各种热力过程都遵循热力学的一般规律，所以热力学方法及结果被广泛地用来研究大气，称为大气热力学。 2、开放系和封闭系 (1) 开放系：一个与外界交换质量的系统 (2) 封闭系：和外界互不交换质量的系统 (3) 独立系：与外界隔绝的系统，即不交换质量也不交换能量的系统。 3、准静态过程和准静力条件 (1)准静态过程: 系统在变态过程中的每一步都处于平衡状态 (2) 准静力条件：P ≡Pe 系统内部压强p 全等于外界压强Pe 4、气块（微团）模型 气块（微团）模型是指宏观上足够小而微观上含有大量分子的空气团，其内部可包含水汽、液态水或固态水。 气块（微团）模型就是从大气中取一体微小的空气块，作为对实际空气块的近似。 5、气象上常用的热力学第一定律形式 【比定压热容cp 和比定容热容cv 的关系cp= cv+R ，（R 比气体常数）】 6、热力学第二定律讨论的是过程的自然方向和热力平衡的简明判据，它是通过态函数来完成的。 7、理解熵、焓（从平衡态x0开始而终止于另一个平衡态x 的过程，将朝着使系统与外界的总熵增加的方向进行；等焓过程: 绝热和等压；物理意义：在等压过程中,系统焓的增加值等于它所吸收的热量） 8、大气能量的基本形式：（1）内能；（2）势能；（3）动能；（4）潜热能 9、大气能量的组合形式（1）显热能：单位质量空气的显热能就是比焓。（2）温湿能：单位质量空气的温湿能是显热能和潜热能之和。（3）静力能: 对单位质量的干（湿）空气，干（湿）静力能：（4）全势能: 势能和内能之和称全势能 10、大气总能量 干空气的总能量: 湿空气的总能量: 二、大气中的干绝热过程 1、系统（如一气块）与外界无热量交换（δQ=0)的过程，称为绝热过程。（对未饱和湿空气κ= κd=R/Cp=0.286计算大气的干绝热过程）286.00 00)()(p p p p T T d ==κ例：如干空气的初态为p=1000hpa ,T0=300K ，当它绝热膨胀，气压分别降到900hpa 和800hpa 时温度分别为多少？ 2、干绝热减温率 定义：未饱和湿空气块温度随高度的变化率的负值为干绝热减温率γv ，单位°/100m dp ρ 1-dT c =αdp -dT c =δQ p p 2p k d V 21+gz +T c =E +Φ+U =E Lq +V 2 1+gz +T c =Lq +E +Φ+U =E 2p k m m C m k km K c g o pd d 100/1100/98.0/8.9≈===γ
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 《海洋大气化学》是环境科学专业知识教育层面的一门选修课程，是主要研究海洋大气污染及 化学反应过程的基础课程，涉及气象、大气物理、大气化学等方面的知识。本课程以环境科学基础 课和其他专业基础课为基础，可为学生后期从事海洋环境研究奠定基础。要求修读学生必须熟悉环 境科学基本概念、环境化学和环境监测基本原理。 2.设计思路： 大气化学本身是伴随着大气污染新问题的出现和控制需求的发展而迅速发展起来的，因此对于备受关注的大气污染问题，主要研究其产生和消失的化学反应机制、存在状态和结构以及质和量的变化等动态过程。近几十年来，国际上大气环境热点问题，包括酸雨、臭氧空洞、气候变化及气溶胶污染等，对其由来、危害和防治都有了一定的科学认识。内陆大气污染的加剧，使得传输到海洋的大气污染物质增多，海洋大气污染特别是近海的大气污染以及这些污染物质的沉降对海洋的影响也越来越受到关注。《海洋大气化学》这门课程的开设，对于提高学生对海洋大气环境问题的认识，增强学生的环境保护意识有重要的意义。 本课程共八章内容。第一章介绍了海洋大气环境方面的一些基本知识,如海洋大气的组成等。第二章讲述了大气中化学反应的反应速率、反应速率常数等。第三章介绍了导致平流层臭氧层变化的各种化学物质及变化的化学机制。第四、五、六章介绍了大气污染物在海洋大气边界层中的各种化学行为,包括形 - 2 -
成、消耗、相互作用、转化、沉降等。第七章讲述了大气化学传输模型的原理和应用等。第八章从大气化学的角度,分析海洋大气化学组成和化学过程在气候变化中的作用。 3. 课程与其他课程的关系： 先修课：《无机及分析化学》 二、课程目标 本课程目标是引导环境科学专业学生关注发生在海洋大气环境领域的热点问题，认识海洋大气 污染的现状、变化以及主要形成机制，使学生领悟到学好大气环境化学知识的重要性，并从环境专 业人士的角度思考大气环境污染对生态环境和人体健康的影响；引导学生的探究和创新能力，增强 沟通能力和团队合作意识。 在完成该课程的学习之后，要求学生理解如下知识：1）主要海洋大气污染现象及我国海洋大 气污染现状；2）海洋大气污染物的来源、输送和清除过程；3）海洋大气化学特有的机制和过程； 4）人类活动对大气包括海洋大气的影响。同时要求学生逐步培养查阅文献能力，树立严谨科学的 学习态度，为后期从事海洋环境研究奠定基础。 三、学习要求 为达到最佳的学习效果，学生需完成下列准备工作： 课前，学生按教学计划完成相应章节的预习或者网上学习。课中，学生认真听课，力争即时理 解重点知识内容，积极参与课堂小组讨论。课下，及时完成和上交课后作业，小组成员加强交流合作，利用互联网和图书资料主查询有关知识。 四、教学进度 - 2 -
气象气候学试题 一、名词解释 1、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时，称为大气污染。 2、水汽压：大气中水汽所产生的那部分压力称为水汽压。 3、气候：一个地区在太阳辐射，下垫面性质，大气环流和人类活动长时间作用下，在某一时段内大量天气过程的综合，是时间尺度较长的大气过程。 4、气团：一定范围内，水平方向上气象要素相对比较均一的大块空气。 5、辐射地面有效辐射：指地面辐射E地和地面所吸收的大气辐射E气之差。 6、光谱：太阳辐射能按波长的分布。 7、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时，称为大气污染。 8、高气压；由闭合等压线构成的高气压，水平气压梯度自中心指向外圈。 9、反气旋：是一个占有三度空间的大尺度空气涡旋，在北半球，反气旋范围内空气作顺时针方向旋转，在同一高度上，反气旋中心的气压比四周的高。 10、暖锋：是暖气团起主导作用，推动锋线向冷气团一侧移动。 11、辐射能：辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量，它们的传播速度等于光速，它们透过空间并不需要媒介物质，由辐射传播的能量称为辐射能。 12、干洁空气：大气中除去水汽和固体杂质以外的整个混合气体称为干洁空气。 13、梯度风：自由大气中作曲线运动的空气，当G、A、C这个力达到平衡时形成的风称为梯度风 14、锋：是冷暖气团之间狭窄的过渡带，是一个三度空间的天气系统。 15、气旋：是一个占有三度空间的大尺空气涡旋，在北半球，气旋范围内空气作逆时针旋转，在同一高度上气旋中心的气压比四周的低。 16、大气稳定度：是指气块受任意方向振动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。 17、雾：是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能风度小于1KM的物理现象。如果能风度在1-10KM范围内，则称为轻雾。 18、季风：大范围地区的盛行风随季节而显著改变的现象，一般地风向的改变角度达180度。 19、低气压：由闭合等压构成的低气压区，水平气压梯度自外向中心递减。 20、城市气候：是在区域气候背景上，经过城市化后，在人类活动影响下而形成的一种特殊局地气候。城市气候的特征可归纳为城市“五岛效应”即浊岛、热岛、干岛、湿岛、雨岛。 21、地转风：是气压梯度力与地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线水平运动的形式。 22、相对湿度：空气中实际具有的水汽压与同一温度下饱和水汽压的百分比。 23、冷锋：指冷气团势力比较强，向暖气团方向移动而形成的锋。 24、台风：当地面中心附近最大风速大于或等于32.6m/s的热带气旋称为台风，热带气旋
大气物理学题库 一、 选择题 1. 下列各项中属于大气常定成分的是（ ）。 A 、水汽（H2O ） B 、氧气（O2） C 、氯氟烃(CFCs) D 、臭氧（O3） 2. 用绝对温标表示的人体平均温度大约为（ ）。 A 、-236 K B 、0 K C 、100 K D 、310 K #由右图回答3-6题 3. 图上字母标在对流层的是（ ）； 4. 图上字母标在平流层顶的是（ ）； 5. 图上字母标在平流层的是（ ）； 6. 图上字母标在热层的是（ ）。 7. 有A 、B 两气柱，A 气柱的平均温度比B 气柱的高，假设地面气压都一样，则在同一高 度z 处，必有（ ）。 A 、 B A p p > B 、B A p p = C 、B A p p < 8. 通常长波辐射与短波辐射的分界线为（ ）。 A 、0.1μm B 、1μm C 、4μm D 、10μm 9. 如果地球表面没有大气层，则地面温度会比现在（ ）。 A 、暖一些 B 、冷一些 C 、一样 10. 一日的最低温度通常出现在（ ）。 A 、日出前后 B 、子夜 C 、下午 D 、傍晚 11. 晴朗的天空为蓝色的原因是（ ）。 A 、波长较短的辐射能比波长较长的更容易被散射 B 、波长较长的辐射能比波长较短的更容易被散射 C 、不同波长的辐射能散射是一样的 D 、除了蓝色以外，其它颜色的光被大气吸收了 12. 起始温度相同的一饱和气块和一干气块，均被抬升1公里后温度较高的是（ ）。 A 、饱和气块 B 、干气块 C 、温度仍相同
13.地球大气平流层(Stratosphere)里，含量最大的气体成分是（）。 A、臭氧(O3) B、氧气(O2) C、氮气(N2) D、二氧化碳(CO2) 14.在大气中垂直向上，哪一个气象要素是一直减小的？（） A、温度 B、水汽 C、气压 D、风 15.造成南极平流层臭氧洞的物质是：（） A、二氧化硫 B、甲烷 C、一氧化碳 D、氟氯碳化物 16.某气块等压降温时，下列湿度参量中随之增大的是。 A. 露点温度 B. 相对湿度 C. 混合比 17.有关气块的叙述，正确的是。 A. 上升时，因膨胀而增温 B. 上升时，因压缩而降温 C. 下降时，因膨胀而降温 D. 下降时，因压缩而增温 18.气压随高度递减率最大是在。 A. 对流层 B. 平流层 C. 中层D、热层 19.下列哪一项出现时，通常表示空气的相对湿度大？。 A. 干球温度与湿球温度的差很大 B. 干球温度与湿球温度的差很小 C. 空气中的混合比大 D. 空气中的水汽压大 20.饱和气块在绝热上升过程中，叙述正确的是：。 A. 位温保守 B. 水汽压保守 C. 假相当位温保守 D. 温度保守 由下列三图所示的干、湿绝热线和层结曲线回答8~9题： A B C 21.干气块抬升后温度高于环境温度的是图。 22.表示绝对不稳定的是图。 23.洁净大气中对红外辐射吸收能力从强到弱的正确顺序是。 A. 水汽、二氧化碳、臭氧 B. 二氧化碳、臭氧、水汽 C. 臭氧、水汽、二氧化碳 D. 水汽、臭氧、二氧化碳 E. 二氧化碳、水汽、臭氧 24.在过程中，所有的凝结物全部从气块中降落。 A. 干绝热 B. 假绝热 C. 可逆的湿绝热 D. 可逆 25.未饱和湿空气干绝热上升达到凝结高度以后，如果此饱和气块继续上升，则 气块的温度递减率将干绝热递减率 d。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 无法判断 26.逆温层指的是温度随高度的某层大气。 A. 降低 B. 升高 C. 不变 D. 视具体情况而定 27.路边孤立着一盏路灯，随着你离开越来越远，灯光渐暗，这可用解释。 A. 维恩位移定律 B. 辐射平衡原理 C. 平方反比关系 D. 斯蒂芬—玻尔兹曼定律 28.具有初始温度为27℃的干空气微团，绝热地从1000百帕上升到500百帕，它的终止温 度为多少摄氏度：（） A、-25.9℃ B、-26.9℃ C、-27.9℃ D、-28.9℃
昆明理工大学环境工程专业2008级环境化学阶段习题 （大气环境化学部分） 一、填空题 1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占80- 90%。 2、污染物在环境中的迁移主要有物理、物理化学和生物迁移三种方式。 3、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的浓度和在环境中的形态。 4、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题温室效应、酸雨、臭氧层破坏等是由大气污染 所引起的。 5、人为污染源可分为工业、农业、交通运输和生活。 6、大气中最重要的自由基为羟基自由基（OH）。 7、能引起温室效应的气体主要有CO2、CH4、N2O、CFCs。 8、根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。 9、伦敦烟雾事件是由 SO2 和颗粒物（包括由SO2氧化形成的硫酸盐）引起的。 10、大气中CH4主要来自湿地、牛群、稻田的排放。 11、降水中主要阴离子有 SO4-、NO3-、Cl-。 12、对流层和平流层中较为重要的反应有氮氧化物的转化、碳氢化物的转化、光化学烟 雾。 13、大气中的NO2可以转化成___HNO3__ 、 ___NO3___ 和__N2O5____ 。 14、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成光化学（氧化型）烟雾的主要参与者。 15、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和化学组成有关，去除方式有干沉降和湿沉 降。 16、大气的扩散能力主要受风（风速和风向）和大气稳定度的影响。 17、按污染成因分，气溶胶可分为一次颗粒物和二次颗粒物。 18、环境化学研究化学物质在大气、水体及土壤中的来 源、反应、迁移转化及归属。
二、选择题 1、五十年代日本出现的痛痛病是由 ______ 污染水体后引起的。 a) Cd b) Hg c) Pb d) As 2、辐射一定时间产生的 ______ 量可以衡量光化学烟雾的严重程度。 a) O3 b) NO2 c) 碳氢化合物 d) SO2 3、大气中还原态气体（如H2S）主要被 ______ 氧化。 a) O2 b) OH c) O3 d) 高价金属离子 4、根据Whittby的三模态模型，粒径小于 _____ μm的粒子称为爱根核模。 a) 0.05 b) 0.1 c) 1 d) 2 5、SO2的液相氧化有多种途径，其中 ______ 的效果最好。（其次是O3、催化氧化、非催化氧化） a) O3氧化 b) 催化氧化 c) H2O2氧化 d) 非催化氧化 6、气溶胶中粒径 _______ μm的颗粒，称为飘尘。 a) >10 b) <5 c) >15 d) <10 7、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到 _______ 的影响。 a) 风 b) 湍流 c) 天气形势 d) 地理地势 8、大气中HO自由基的来源有 _______ 的光离解。 a) O3 b) H2CO c) H2O2 d) HNO2 9、烷烃与大气中的HO自由基发生氢原子摘除反应，生成 _______ 。 a) RO b) R自由基 c) H2O d) HO2 10、酸雨是指pH ______ 的雨、雪或其它形式的降水。 a) <6.0 b) <7.0 c) <5.6 d) <5.0 11、大气逆温现象主要出现在 ______ 。 a) 寒冷的夜间 b) 多云的冬季 c) 寒冷而晴朗的冬天d) 寒冷而晴朗的夜间 12、大气中微粒浓度为50 μg/m3时，大气能见度约为_____ Km。
大气物理学 第六章大气热力学基础 一、热力学基本规律 1、空气状态的变化和大气中所进行的各种热力过程都遵循热力学的一般规律，所以热力学方法及结果被广泛地用来研究大气，称为大气热力学。 2、开放系和封闭系 (1) 开放系：一个与外界交换质量的系统 (2) 封闭系：和外界互不交换质量的系统 (3) 独立系：与外界隔绝的系统，即不交换质量也不交换能量的系统。 3、准静态过程和准静力条件 (1)准静态过程: 系统在变态过程中的每一步都处于平衡状态 (2) 准静力条件：P≡Pe 系统内部压强p 全等于外界压强Pe 4、气块（微团）模型 气块（微团）模型是指宏观上足够小而微观上含有大量分子的空气团，其内部可包含水汽、液态水或固态水。气块（微团）模型就是从大气中取一体微小的空气块，作为对实际空气块的近似。 5、气象上常用的热力学第一定律形式δQ=cdT -αdp=cdT-pp 【比定压热容cp和比定容热容cv的关系cp= cv+R，（R比气体常数）】6、热力学第二定律讨论的是过程的自然方向和热力平衡的简明判据，它是通过态函数来完成的。 7、理解熵、焓（从平衡态x0开始而终止于另一个平衡态x的过程，
将朝着使系统与外界的总熵增加的方向进行；等焓过程: 绝热和等压；物理意义：在等压过程中,系统焓的增加值等于它所吸收的热量）8、大气能量的基本形式：（1）内能；（2）势能；（3）动能；（4）潜热能 9、大气能量的组合形式（1）显热能：单位质量空气的显热能就是比焓。（2）温湿能：单位质量空气的温湿能是显热能和潜热能之和。（3）静力能: 对单位质量的干（湿）空气，干（湿）静力能：（4）全势能: 势能和内能之和称全势能 10、大气总能量 1干空气的总能量: Ed=U+Φ+Ek=cpT+gz+V2 212湿空气的总能量: Em=U+Φ+Ek+Lq=cpT+gz+V+Lq2二、大气中的干绝热过程 1、系统（如一气块）与外界无热量交换（δQ=0)的过程，称为绝热过程。1dpρ Tpp ()d()（对未饱和湿空气κ= κd=R/Cp=计算大气的干绝热过程）T0p0p0 例：如干空气的初态为p=1000hpa ,T0=300K，当它绝热膨胀，气压分别降到900hpa和800hpa时温度分别为多少 2、干绝热减温率 定义：未饱和湿空气块温度随高度的变化率的负值为干绝热减温率γv，单位°/100m g d km100m1oC/100m cpd 3、位温θ
干结大气：不含水汽的纯净大气。 气溶胶：悬浮在大气中的各种固体和液体粒子。 锋：当冷暖两种不同性质的气团相遇时，在两气团之间会存在一个过渡带，其间气象要素发生剧烈改变，称该过渡带为锋。 水汽压：空气中所含水汽的分压力，单位为hPa。 饱和水汽压：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。 混合比r：湿空气中所含水汽质量和干空气质量之比。 比湿q：湿空气中所含水汽质量与湿空气总质量之比。 相对湿度U：空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比。 绝对湿度ρ：单位体积湿空气中含有的水汽质量。 露点温度：湿空气中水汽含量和气压不变的条件下，气温降低到对水面而言饱和时的温度，简称露点。 气团：水平方向上物理性质比较均匀的巨大空气块。 气团变性：当气团移动到新的下垫面时，它的性质就会发生变化，在新的物理过程中获得新的物理性质。 风：指空气相对于地面的水平运动。 云：悬浮在大气中小水滴或冰晶微粒，或者是二者混合的可见聚合体，有时也包含较大的雨滴，冰晶或雪粒，它底部不接触地面，有一定厚度。 降水：从云中降落到地面的固态或液态水。 降水量：天空降落到地面上的液态或固态的降水未经蒸发，渗透，流失而积聚在水平面上的水层深度。 气象能见距：指视力正常的人，在当时的天气条件下，能从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大水平距离。 气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升高而降低为正值。 气压梯度：是个向量，它垂直于等压面，由高压指向低压。 气压梯度力：在气压梯度存在时，单位质量空气所受的力。 逆温层：在有些条件下，某些气层的温度会随高度而增加。 虚温：同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应具有的温度。 等温大气：若大气层的虚温（或温度）不随高度变化。 均质大气：假设大气密度不随高度变化，而是整层都保持其海平面值。 多元大气：气温（或虚温）随高度的线性函数的大气层。 大气标高：气压，密度随高度的变化趋势。 位温θ：气块沿干绝热过程移动到1000百帕时所具有的温度 干绝热过程：在绝热过程种，若讨论的是未保和湿空气（无相变） 位温：把空气块干绝热膨胀或压缩到标准气压时应有的温度。 湿绝热过程：可逆饱和过程，指凝结高度以上凝结出来的水滴或冰晶不脱离原气块，始终跟随气块上升或下降 焚风：气流过山后形成的干而暖的地方性风 抬升凝结高度：湿空气块因绝热抬升而达到饱和的高度。 假绝热过程：如果在饱和气块上升过程中，凝结五一但形成便全部从云块中降落。并带去一些热量，再气块下沉时必然会沿着干绝热过程变化，无法回到原来的状态。 相当温度：假设系统经过等压绝热凝结过程成为干燥空气，水汽全部凝结并放出潜热是空气升温，空气的最终温度T
光化学烟雾Last revision on 21 December 2020
光化学烟雾 一、大气中的碳氢化合物 大气中的碳氢化合物通常是指C1—C8可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。碳氢化合物在大气中CH4约占80—85％。甲烷是一种重要温室气体，碳氢化合物作为形成光化学烟雾的前体物而引起人们的广泛关注。 ⒈甲烷（CH4） 甲烷主要来源于厌氧细菌的发酵过程（牲畜），自然界的淹水土体，如水稻田底有机质的分解、原油和天然气的泄漏都会释放出相当量的CH4。这其中以水稻田的排放量为最大，按1986年有关材料报道，水稻田的年排放量为70～170×106t／a。我国水稻田面积约占全球稻田的1／3，因而是甲烷产生的很大源。 ⒉非甲烷烃 非甲烷的天然源：非甲烷烃种类很多，因来源而异。其中排放量最大的是由自然界植物释放的萜烯类化合物，约占非甲烷烃总量的65％。（资料来源，刘培桐，环境学概论） 非甲烷烃的人为源：主要来自汽车尾气、燃料燃烧、有机溶剂的挥发、石油炼制和运输等。 二、碳氢化合物在大气中的迁移转化（以烷烃为例） ⒈烷烃与OH·基和氧原子O·的反应： RH（烷）＋OH·→R·（烷基）+H2O RH（烷）＋O·→R·（烷基）+HO· R·＋O2→RO2·（过氧烷基）（NO+RO2·→RO·+NO2） RO·＋O2→HO2·＋RCHO（醛） 上述烷烃所发生的两种氧化反应中，经氢原子的摘除反应所产生的烷基R·与空气中的氧气O2结合生产RO2·，它可以将NO氧化成NO2，并产生RO·，O2还可以从RO·中再摘除一个H·，最终生成HO2·和一个相对稳定的产物醛或酮。 ⒉甲烷的氧化反应： CH4＋OH·→CH3·＋H2O CH4＋O·→CH3·＋HO· 生成的CH3·与空气中的O2结合： CH3·＋O2→CH3O2· 由于大气中的O·主要来源于O3的光解，通过上述反应CH4不断消耗O·，可导致臭氧层损耗。同时生成的CH3O2·是一种强氧化的自由基，它可将NO氧化成NO2：CH3O2·（过氧烷基）＋NO→CH3O·（烷氧基）＋NO2 CH3O·（烷氧基）＋NO2→CH3ONO2（亚硝酸酯）（不稳定，极易光解） CH3O·（烷氧基）＋O2→HO2·（超氧酸）＋HCHO（甲醛） ⒊乙烷的氧化反应： C2H6+HO·→C2H5·+H2O C2H5·+ O2→C2H5O2· C2H5O2·+ NO→C2H5O·+ NO2 C2H5O·+ O2→CH3CHO+ HO2· 进入大气的烷烃与自由基反应，生成了更多的自由基，大量高氧化性自由基可与O3的氧化反应竞争，使NO向NO2迅速转化，使得O3在大气中积累。 三、光化学烟雾
常见化学反应类型及主要反应现象 一、化合反应 1.红、白磷在空气中燃烧，放热，产生大量的白 烟，生成白色固体：4P+5O 22P2O5 2.木炭（黑色固体）燃烧：C+O 2CO2。氧气 充分时的反应现象：①木炭在空气中燃烧时持 续红热，无烟无焰；在氧气中燃烧时发出白光； ②放热；③生成能使澄清石灰水变浑浊的无色 气体。 3.木炭（黑色固体）燃烧：2C+O 22CO。氧气 不充分时的反应现象：①木炭在空气中燃烧时 持续红热，无烟无焰；②放热；③生成一种无 色、有毒气体。 4.硫在空气（氧气）中燃烧：S+O 2SO2。反 应现象：①在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火 焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；② 放热；③生成有刺激性气味的无色气体。 5.铁丝在氧气中燃烧：3Fe+2O 2Fe3O4。反应 现象：①剧烈燃烧，火星四射；②放热；③生 成一种黑色固体。 6.铝在氧气中燃烧：4Al+3O 22Al2O3 7.铝不易生锈的原因：4Al+3O2=2Al2O3 8.镁在空气中燃烧：2Mg+O 22MgO。反应现象： ①发出耀眼的强白光；②放热；③生成白色固 体。 9.铜在空气中加热：2Cu+O 22CuO。反应现象： 红色固体逐渐变成黑色固体。 10.氢气在氧气中燃烧：2H2+O 22H2O。反应现 象：①发出淡蓝色火焰（如果不纯，还会发出 尖锐的爆鸣声）；②放热；③生成能使无水硫 酸铜变蓝的液体。 11.将CO2变成CO：C+CO 22CO。 12.二氧化碳溶于水形成碳酸：CO2+H2O=H2CO3。反 应现象：生成的酸性物质能使紫色石蕊试液变 红色。 13.用生石灰制取熟石灰：CaO+H2O=Ca(OH)2反应现 象：白色块状固体变成白色粉末状固体，同时 放出大量的热。 14.一氧化碳燃烧：2CO+O 22CO2。反应现象： ①发出蓝色火焰（如果不纯，还会发出爆鸣 声）；②放热；③生成能使澄清石灰水变浑浊 的无色气体。 15.向澄清的石灰水中通入过量的二氧化碳，变浑 浊的石灰水又变澄清： CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 16.氢气在氯气中燃烧：H2+Cl 22HCl 17.钠在氯气中燃烧：2Na+Cl 22NaCl 18.镁在氮气中燃烧：3Mg+N 2Mg3N2（注意氮 元素的化合价） 19.上面三个化学方程式给我们的启示是：燃烧不 一定有氧气参与。 二、分解反应 1.汞在空气中加热：2Hg+O 22HgO。反应现象： 银白色液体变成红色粉末。 2.氧化汞加强热：2HgO2Hg+O2↑。反应现象： 红色粉末变成银白色液体，生成的无色气体能 使带火星的木条复燃。 3.①分解过氧化氢制取氧气（实验室制取氧气的 反应原理之一）：2H2O 22H2O+O2↑。反应现 象：产生大量的气泡，生成的无色气体能使带 火星的木条复燃。 ②加热高锰酸钾制取氧气（实验室制取氧气的 反应原理之二）： 2KMnO 4K2MnO4+MnO2+O2↑。反应现象：紫 黑色色固体质量减少，生成的无色气体能使带 火星的木条复燃。 ③加热氯酸钾制取氧气（实验室制取氧气的反 应原理之三）：2KClO 32KCl+3O2↑。反应 现象：白色固体质量减少，生成的无色气体能 使带火星的木条复燃。 上面三种制取氧气的方法中给我们的启示是： 分解过氧化氢制取氧气符合绿色化学的观念， 是三种方案中最安全、最节约资源的一种。 4.电解水生成氢气和氧气：2H2O2H2↑+O2↑ 反应现象：①通电后，电极上有气泡产生。通 电一段时间后，两个试管内汇集了一些气体， 与正、负极相连的试管内的气体体积比约为1： 2，质量比约为8：1。②与正极相连的试管内 的气体可以使带火星的木条复燃；与负极相连 的试管内的气体移近火焰时，气体能够燃烧， 火焰呈淡蓝色。 5.工业制取生石灰和CO2的反应原理： CaCO 3CaO+CO2↑。反应现象：白色固体质 量减少，同时生成白色固体和能使澄清石灰水 变浑浊的无色气体。 6.干粉灭火器的反应原理（碳酸氢钠受热分解）： 2NaHCO 3Na2CO3+H2O+CO2↑。反应现象：白 色固体质量减少，同时生成白色固体和能使澄 清石灰水变浑浊的无色气体。 7.碱式碳酸铜受热分解： Cu2(OH)2CO 32CuO+H2O+CO2↑。反应现象： 绿色固体质量减少，同时生成黑色固体和能使 澄清石灰水变浑浊的无色气体。 8.过氧化氢溶液不稳定，发生分解： 2H2O 22H2O+O2↑ 9.碳酸不稳定，分解成水和二氧化碳： H2CO3=H2O+CO2↑ 10.碳铵（碳酸氢铵）“消失”并发出刺激性气味： NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O 三、置换反应 1.氢气还原氧化铜：H2+CuO Cu+H2O。反应现 象：黑色固体变成红色固体，同时有水珠产生。 2.木炭还原氧化铜：C+2CuO2Cu+CO2↑。反