水环境化学计算题

《环境化学计算题》

P15页 （半衰期和生存期）（ 例25、26、27）

例25、 空气中甲烷和OH自由基反应属于二级反应，其速率常数k2＝8.4×10-15[cm3 ·个数/s]，又如自由基初始浓度[OH]=5×10[个/ cm],求CH4的生存期。

例26、1，3，5-三甲基苯在大气中被OH自由基和O3氧化属于二级反应，并已知大气中[OH]=1×10mol/L，[O3]=1.6×10mol/ cm，两速率常数分别为kOH=31×10L/(mol·s)，k O3=4.2×103 cm3/(mol·s)，求该化学物质在大气中的生存期。

例27、有一名受镉中毒的“骨疼病”病人，得病时体内含镉5000ppm，经2.6年死时含镉4350ppm，若镉在人体内代谢以一级反应方式进行，求镉在人体中的生物半减期 P17页（1－23、1－24、1－25）

1－23、 过氧乙酰硝酸酯（PAN）在大气中热分解反应为一级反应，其速率常数k1=3.6×10-4s-1，求PAN在大气中的半减期和生存期。

1－24、某放射性核素经过5个或10个半衰期后，残存的质量百分数各为多少？ 1－25、已知放射性

131

-15

-12

3

9

5

3

I的半衰期t1/2=8.0d，一份含

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《环境化学计算题》

P15页 （半衰期和生存期）（ 例25、26、27）

例25、 空气中甲烷和OH自由基反应属于二级反应，其速率常数k2＝8.4×10-15[cm3 ·个数/s]，又如自由基初始浓度[OH]=5×10[个/ cm],求CH4的生存期。

例26、1，3，5-三甲基苯在大气中被OH自由基和O3氧化属于二级反应，并已知大气中[OH]=1×10mol/L，[O3]=1.6×10mol/ cm，两速率常数分别为kOH=31×10L/(mol·s)，k O3=4.2×103 cm3/(mol·s)，求该化学物质在大气中的生存期。

例27、有一名受镉中毒的“骨疼病”病人，得病时体内含镉5000ppm，经2.6年死时含镉4350ppm，若镉在人体内代谢以一级反应方式进行，求镉在人体中的生物半减期 P17页（1－23、1－24、1－25）

1－23、 过氧乙酰硝酸酯（PAN）在大气中热分解反应为一级反应，其速率常数k1=3.6×10-4s-1，求PAN在大气中的半减期和生存期。

1－24、某放射性核素经过5个或10个半衰期后，残存的质量百分数各为多少？ 1－25、已知放射性

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-15

-12

3

9

5

3

I的半衰期t1/2=8.0d，一份含

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化学计算题

无机化学

1、高纯锡可在600 K温度下炼铸，这时反应 Sn(l) + O2(g) SnO2(s) 的 = - 418.4 kJ·mol-1。炼铸时常用氩作为保护气体，然而其中常包含分压力为1.0 ? 10-6 标准压力（ =100kPa）的氧。 试回答在此环境中锡是否会受到氧化？

答：用式Δr G m = + RT ln (1/) = -349.4 kJ·mol-1，表明锡在氩中能被氧化。

2、已知4NH4ClO4(s) 2N2(g) + 4HCl(g) + 5O2(g) + 6H2O = -639 kJ·mol-1用固体NH4ClO4

=

=

和铝粉混合成固体推进剂。估算高氯酸铵和铝粉的质量比。 (相对原子质量：N 14，Cl 35.5，Al 27.0)

答：4NH4ClO4 2N2 + 4HCl + 5O2 + 6H2O 2Al + O2 Al2O3

470 160 54 48 y = 71 24 27 x = 24 NH4ClO4和Al的质

计算题 ( 附答案 )

1. 5 分

用透射电子显微镜摄取某化合物的选区电子衍射图，加速电压为200？kV，计算电子加

速后运动时的波长。

2. 10 分

限制在一个平面中运动的两个质量分别为m1和m2的质点 ， 用长为R的、没有质量

的棒连接着， 构成一个刚性转子。 (1) 建立此转子的Schr?dinger方程， 并求能量的本征值和归一化的本征函数；

(2) 求该转子基态的角动量平均值。

?=M?z=-ih已知角动量算符 M?。

2???

3. 10 分

分子CH2CHCHCHCHCHCHCH2中的?电子可视为在长为8Rc-c的一维势箱中运动的自

由粒子。分子的最低激发能是多少？它从白色光中吸收什么颜色的光；它在白光中显示什么颜色？ (已知 Rc-c=140 pm)

4. 10 分

试证

【1.6】对一个运动速度??c（光速）的自由粒子，有

mv?①p?②h③h?④E⑤1人进行了如下推导：??v?v?2mv

结果得出mv=1/2mv的结论。上述推导错在何处？请说

明理由。

解：微观粒子具有波性和粒性，两者的对立和相互制约可由下列关系式表达：E=hν p=h/λ 式中，等号左边的物理量体现了粒性，等号右边的物理量体现了波性，而联系波性和粒性的纽带是Planck常数。根据上述两式及早为人们所熟知的力学公式：p=mv 知 ①，②，④和⑤四步都是正确的。 微粒波的波长λ服从下式：??u/v

式中，u是微粒的传播速度，它不等于微粒的运动速度υ ，但③中用了??u/v，显然是错的。

在④中，E?hv无疑是正确的，这里的E是微粒的总能量。若计及E中的势能，则⑤也不正确。

?d222?xe?4ax?【1.11】??ax2是算符?dx2???的本征函数，求其本征值。

解：应用量子力学基本假设Ⅱ（算符）和Ⅲ（本征函数，本征值和本征方程）得：

??d2?d222?dx2?4ax???????dx2?4a2x2???ax2?xe ?d2ax22?22xe??4ax2xe?axdx?

?d?e?ax2?2ax2e?ax2??4a2x3e?

误差

1测定铁矿石中铁的质量分数（以WFe2O3表示），5次结果分别为：67.48%，67.37%，67.47%，67.43%和67.40%。 计算：（1）平均偏差（2）相对平均偏差 （3）标准偏差；（4）相对标准偏差；（5）极差。 解：（1）x?67.48%?67.37%?67.47%?67.43%?67.407%?67.43%

5?10.05%?0.06%?0.04%?0.03%?0.04% d??|di|?n5?（2）dr??d0.04%?100%??100%?0.06% x67.43%?S?（3）

（4）Sr??dSx?2in?1?(0.05%)2?(0.06%)2?(0.04%)2?(0.03%)2?0.05%

5?1?100%?0.05%?100%?0.07%

67.43%（5）Xm=X大-X小=67.48%-67.37%=0.11%

酸碱滴定

1欲配制100 mL氨基乙酸缓冲溶液，其总浓度c=0.10 mol·L-1，pH=2.00，需氨基乙酸多少克？还需加多少毫升1.0 mol·L-1酸或碱？已知氨基乙酸的摩尔质量M=75.07g·mol-1。 解：1）设需氨基乙酸x g，由题意可知

m?c MVx?0.

环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？

解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。

2.6某一段河流上游流量为36000m3/d，河水中污染物的浓度为3.0mg/L。有一支流流量为10000 m3/d，其中污染物浓度为30mg/L。假设完全混合。

（1）求下游的污染物浓度

（2）求每天有多少kg污染物质通过下游某一监测点。 解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为

?m??1qV1??2qV2qV1?qV2?3.0?36000?30?10000mg/L?8.87mg/L

36000?10000（2）每天通过下游测量点的污染物的质量为

?m?(qV1?qV2)?8.87?(36000?10000)?10?3kg/d?408.02kg/d

2.7某

大气环境影响评价计算题

1、某城市远郊区有一高架源，烟囱几何高度100m，实际排烟率为20m3/s，烟气出口温度200℃，求在有

风不稳定条件下，环境温度10℃，大气压力1000hPa，10高度处风速2.0m/s的情况下，烟囱的有效源高。

解：已知条件为： 项目 地表状况 大气稳定度 烟囱几何高度H 实际排烟率Qv 单位 m m3/s 赋值 城市远郊区 不稳定B 100 20 项目 烟气出口温度Ts 环境大气温度Ta 大气压力Pa 10m高空处风速U10 单位 K K hPa m/s 赋值 473 283 1000 2 （1）烟气温度与环境温度的差值△T

△T＝Ts－Ta＝190＞35K

（2）烟气热释放率Qh

Qh＝0.35PaQv△T／Ts＝0.35×1000×20×190／473＝2811.84kJ/s＞2100 kJ/s （3）查得，城市远郊区不稳定条件下的P＝0.15 （4）烟囱几何高度100m处的风速U

U＝U10（H／10）P＝U10×（100／10）0.15＝2.825 m/s

（5）由于Qh＞2100kJ/s，且△T＞35K，查得，n0、n1、n2分别为0.332，0.6，0.4 （6）烟气抬升高度△H

△H＝n0Qhn1

【1.6】对一个运动速度??c（光速）的自由粒子，有

mv?①p?②h③h?④E⑤1人进行了如下推导：??v?v?2mv

结果得出mv=1/2mv的结论。上述推导错在何处？请说

明理由。

解：微观粒子具有波性和粒性，两者的对立和相互制约可由下列关系式表达：E=hν p=h/λ 式中，等号左边的物理量体现了粒性，等号右边的物理量体现了波性，而联系波性和粒性的纽带是Planck常数。根据上述两式及早为人们所熟知的力学公式：p=mv 知 ①，②，④和⑤四步都是正确的。 微粒波的波长λ服从下式：??u/v

式中，u是微粒的传播速度，它不等于微粒的运动速度υ ，但③中用了??u/v，显然是错的。

在④中，E?hv无疑是正确的，这里的E是微粒的总能量。若计及E中的势能，则⑤也不正确。

?d222?xe?4ax?【1.11】??ax2是算符?dx2???的本征函数，求其本征值。

解：应用量子力学基本假设Ⅱ（算符）和Ⅲ（本征函数，本征值和本征方程）得：

??d2?d222?dx2?4ax???????dx2?4a2x2???ax2?xe ?d2ax22?22xe??4ax2xe?axdx?

?d?e?ax2?2ax2e?ax2??4a2x3e?

大气环境影响评价计算题

1、某城市远郊区有一高架源，烟囱几何高度100m，实际排烟率为20m3/s，烟气出口温度200℃，求在有

风不稳定条件下，环境温度10℃，大气压力1000hPa，10高度处风速2.0m/s的情况下，烟囱的有效源高。

解：已知条件为： 项目 地表状况 大气稳定度 烟囱几何高度H 实际排烟率Qv 单位 m m3/s 赋值 城市远郊区 不稳定B 100 20 项目 烟气出口温度Ts 环境大气温度Ta 大气压力Pa 10m高空处风速U10 单位 K K hPa m/s 赋值 473 283 1000 2 （1）烟气温度与环境温度的差值△T

△T＝Ts－Ta＝190＞35K

（2）烟气热释放率Qh

Qh＝0.35PaQv△T／Ts＝0.35×1000×20×190／473＝2811.84kJ/s＞2100 kJ/s （3）查得，城市远郊区不稳定条件下的P＝0.15 （4）烟囱几何高度100m处的风速U

U＝U10（H／10）P＝U10×（100／10）0.15＝2.825 m/s

（5）由于Qh＞2100kJ/s，且△T＞35K，查得，n0、n1、n2分别为0.332，0.6，0.4 （6）烟气抬升高度△H

△H＝n0Qhn1