【正文】 s above 50 km, HOx cycles dominate odd oxygen loss. Probably the only continuous natural source of chlorine in the stratosphere is methyl chloride, CH3Cl. The tropospheric lifetime for CH3Cl is sufficiently long. 大氣化學(xué)作業(yè) 5 18. 為什么對流層中 NOx 排放導(dǎo)致臭氧濃度上升，而平流層 NOx 排放導(dǎo)致臭氧破壞？ 答案要點(diǎn)：分別寫出對 流層和平流層 NOx 參與的反應(yīng)式。如果某湖的容積為 5 106m3， pH=7，堿度為 ，請問多少體積的 pH= pH 下降 到 以下？ 4. 翻譯 alkalinity acidity mass balance distribution carbonate bicarbonate open system closed system 水化學(xué)作業(yè) 1 5. 亞砷酸是一種弱酸，如果在 1 升 25℃ 的蒸餾水中加入 mmol 的除莠劑 NaAsO2，問所得溶液的 pH 是多少？要求寫出具體的計算過程，可用解析法，也可以用試算法。 8. 翻譯 alkalinity 堿度 acidity 酸度 mass balance 質(zhì)量平衡 distribution 分布 carbonate 碳酸鹽（碳酸根） bicarbonate 重碳酸鹽（重碳酸根） open system 開放體系 closed system 封閉體系 水化學(xué)作業(yè) 2 1. 已知 FeCO3的 Ksp=，并且存在以下反應(yīng)平衡： 2 33 l gK = H C O Fe H C O? ? ?? 2 2 l gK = e H O F e O H H? ? ??? 2 3 3 l gK = CO H CO H??? 233 l gK = C O H C O? ? ?? 請計算 FeCO3 在純水中的溶解度以及水中各物種的濃度。在此 pH 范圍內(nèi)，沉淀均以 CdCO3為主，要滿足要求，需將 pH 調(diào)節(jié)至 附近。 為什么？ 方法一： 由題意，有 CTC＝ 2103mol/L，沉淀平衡后 [Cd2+]=(3 106)/112＝ 108mol/L 22( ) 2C d O H C d O H??? 2 2 1 42( ( ) ) [ ] [ ] 2 .2 1 0spK Cd O H Cd O H? ? ?? ? ?…… ① 2233CdCO Cd CO??? 2 2 1 233( ) [ ] [ ] 5. 2 10spK CdCO Cd CO? ? ?? ? ? …… ② 計算當(dāng) [Cd2+]＝ 108mol/L 滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時，對應(yīng)平衡 ① ② 的 pH： ? 平衡 ① ： 14 382 .2 1 0[ ] 0 .9 0 6 1 0 /2 .6 8 1 0O H m o l L?????? ? ??，即 1 14 10. 96pH pO H? ? ? ? 平衡 ② ： 12243 85 . 2 1 0[ ] 1 . 9 4 1 0 /2 . 6 8 1 0C O m o l L?????? ? ?? 又由 2 1232 2 1 1 2[] [ ] [ ]TCTC C K KC O C H K H K K?? ???? ??， 可試算得到 [H+]= 1010mol/L，即 pH2＝ 同理，可以計算出初始 [Cd2+]0=(20 106)/112＝ 107mol/L 時，平衡 ① ② 對應(yīng)的pH： pH1’=， pH2’=。12 639。 水化學(xué)作業(yè) 1 1. 亞砷酸是一種弱酸，如果在 1 升 25℃ 的蒸餾水中加入 mmol 的除莠劑 NaAsO2，問所得溶液的 pH 是多少？要求寫出具體的計算過程，可用解析法，也可以用試算法。多相成核能在比均相成核低很多的過飽和狀態(tài)下發(fā)生。因此有溶質(zhì)存在，即溶劑物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) wx 下降，溶液蒸氣壓下降。 16. 下圖是不同粒徑的氣溶膠顆粒（分別為 NaCl、硫酸銨）吸濕生長的曲線，請解釋為什么都出現(xiàn)一個最大過飽和度。 b) HOONO2途徑 NO2 和 HOO 自由基反應(yīng)生成 HOONO2， HOONO2和水中的亞硫酸根反應(yīng)： 2 2 2NO H O H O O NO?? 3 2 4 3H SO H O O NO H SO NO H? ? ? ?? ? ? ? 這部分的貢獻(xiàn)大約占 2540%。 答：反應(yīng)過程中 A、 B與 OH的反應(yīng)均為一級反應(yīng)，即 [] [ ][ ]dA k OH Adt ?? （ 1） [] [ ][ ]dB k OH Bdt ?? （ 2） 且 [OH]處于穩(wěn)態(tài)，因此以上兩式可分別積分得到： 0[]ln [] AtA ktA ?? （ 3） 0[]ln [] BtB ktB ?? （ 4） （ 3） /（ 4）可得到： 00[ ] [ ]ln ln[ ] [ ]At B tABkA k B? 所以測定反應(yīng)過程中 A、 B濃度的變化， ln[A]0/[A]t對 ln[B]0/[B]t作圖，得到一條直線，根據(jù)直線斜率和 kB就可以得到 kA。 同時可假定反應(yīng)過程中對流層中羥基自由基處于穩(wěn)態(tài)，濃度不變，為 106個分子 /。（假定為理想氣體） RH 蒸氣壓 Pa 體積濃度 ppmv 質(zhì)量濃度 mg/m3 468 1287 220100 HoHOpRH p?? 22 0 2 3 4 0 0 . 2 4 6 8100H O H ORHp p P a? ? ? ? ? 體積濃度：2 662 468[ ] 1 0 ( ) 1 0 ( ) 4 6 1 8 . 8101325HOpH O p p m v p p m v p p m vp? ? ? ? ? 質(zhì)量濃度： 222 332 468[ ] 1 8 1 0 0 0 / 3 4 5 8 . 1 /8 . 3 1 4 2 9 3HOH O H OpnH O M M m g m m g mV R T? ? ? ? ? ? ? ?? 10. 術(shù)語翻譯 Fate, transport, transformation Stratification, Troposphere, Tropopause, Stratosphere, Mesosphere, Thermosphere Atmospheric chemistry, ozone, ultraviolet, sink, wet deposition, northhemisphere, Volatile anic pounds (VOCs), nonmethane hydrocabon (NMHC) Fate— 歸宿 Transport— 傳輸 Transformation— 轉(zhuǎn)化 Stratification—— 分層，成層 Troposphere—— 對流層 Tropopause—— 對流層頂 Stratosphere—— 平流層 Mesosphere—— 中間層 Thermosphere—— 熱層 Atmospheric chemistry—— 大氣化學(xué) ozone—— 臭氧 ultraviolet—— 紫外線輻射，紫外線的 sink—— 匯 wet deposition—— 濕沉降 northhemisphere—— 北半球 volatile anic pounds (VOCs)—— 揮發(fā)性有機(jī)物 nonmethane hydrocabon (NMHC)—— 非甲烷烴類 大氣化學(xué)作業(yè) 2 1. Why is it that “highest levels of carbon monoxide tend to occur in congested urban areas at times when the maximum number of people are exposed?” 2. If a power plant burning 10,000 tons of coal per day with 10% excess air emits stack gas containing 100 ppm by volume of NO, what is the daily output of NO? Assume the coal is pure carbon. 3. 已知下列化學(xué)鍵的鍵能，請計算使得這些化學(xué)鍵光解斷裂的最大波長。 根據(jù)大氣壽命的定義，為 Ct/C=1/e時的反應(yīng)時間，代入上式，可知大氣壽命 1(298)[ ]t k OH? 所以甲烷、異戊二烯和 CO的壽命分別為 ： 反應(yīng)物質(zhì) 大氣壽命 (小時） 大氣壽命（年） 大氣壽命（月） 甲烷 異戊二烯 CO 13. 測定一個物質(zhì)與羥基自由基 OH的反應(yīng)速率常數(shù)經(jīng)常采用以下方法：將待測定物質(zhì) A和另一物質(zhì) B（物質(zhì) B與羥基自由基的反應(yīng)速率常數(shù) kB已知）放入同一個存在羥基自由基的反應(yīng)器中，通過測定物質(zhì) A和 B的濃度隨時間的變化，通過 ln[A]0/[A]t對 ln[B]0/[B]t作圖以及已知的 kB計算得到 kA。 答：氮氧化物排入到大氣對流層后， 首先發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為 HNO3，然后通過干沉降和濕沉降從大氣中去除。他研究發(fā)現(xiàn)大氣中的顆粒物具有規(guī)則的特 征分布，按照他的模型，氣溶膠粒子可以表示為三種模態(tài)，粒徑小于 微米的粒子稱為愛根模；粒徑在 微米的粒子稱為積聚模；粒徑大于 2 微米的粒子稱為粗粒子模。 21. 下圖是不同粒徑的氣溶膠顆粒（分別為 NaCl、硫酸銨）吸濕生長的曲線，請解釋為什么都出現(xiàn)一個最大過飽和度。C時水的飽和蒸氣壓（平面）為 。 at altitudes above 50 km, HOx cycles dominate odd oxygen loss. 可以預(yù)測奇氧在 3040km 范圍的損失是由 NOx 循環(huán)主導(dǎo)的，而在 50km 以上的高度則是 HOx 循環(huán)主導(dǎo)奇氧的損失。 ？ 假設(shè)酸雨下降后，碳酸鹽總量沒有發(fā)生變化，但是由于酸雨下降湖水體積發(fā)生變化，總碳酸鹽的濃度發(fā)生變化： 6339。假設(shè)污染造成的水中 Cd2+的濃度為 20ppb，現(xiàn)在我們采用投加 NaOH以沉淀去除水中的鎘，已知可能產(chǎn)生的沉淀有 Cd(OH)2和 CdCO3，請問 a) 我們應(yīng)該將 pH 值調(diào)節(jié)到多少才能達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的要求（ 3ppb），鎘是以什么形式沉淀的？ b) 需要投加多少的 NaOH？ c) 如果投加 Na2CO3，又需要多 少？ 請通過具體的計算回答上述問題。 平衡時存在以下電荷平衡（ 假定水中沒有其它帶電物種 ， NaOH 的投加只引起碳酸鹽分布及pH 值的變化 ）： 22 33[ ] [ ] 2 [ ] [ ] [ ] 2 [ ]Na H Cd O H H CO CO? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 設(shè)投加的 NaOH為 C，帶入上式，得到： 22 13[ ] 2 [ ] [ ] 2 [ ]TC H Cd O H c CO?? ? ? ?? ? ? ? ? 上式中，除 C外，其它各項已知，所以求得 NaOH的投加量為： 42. 21 4 10 /C m ol L??? （ 3）碳酸鈉投加量計算 由以上計算可以推測投加碳酸鈉時，也是以 CdCO3 的形式沉淀。 已知 Cd(OH)2 的溶度積常數(shù)為 1014， CdCO3的溶度積常數(shù)為 1012，水中碳酸鹽的總量（ H2CO HCO3和 CO32）為 2mmol/L，初始 pH 值 ， H2CO3 的離解常數(shù) pK1=，pK2=， Cd 的原子量為 112，且假定反應(yīng)過程中不考慮其它沉淀和配合物的影響。 滴定到 時所需的滴定液體積為 6ml，滴定到 時還需補(bǔ)加 8ml。 19. 請對照下圖描述南極臭氧耗損和恢復(fù)的過程，寫出必要的反應(yīng)式。 解： 1atm下 50ppbv的臭氧分壓 * 9 81 5 0 1 0 1 5 1 0p a tm??? ? ? ? ? 由亨利定律得： * 2 8 10 11 1 1 1 .1 1 0 5 1 0 5 .5 1 0c H p m o l L? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?； * 9 102 1 10 0. 5 5 10p atm??? ? ? ? ? 由亨利定律得： * 5 10 5 12 2 2 10 5 10 5 10c H p m