大气环境化学讨论题解北京大学谷宇辰00646079戊子年二月十七.doc

大气环境化学讨论题解 北京大学 谷宇辰戊子年二月十七 收集25℃、1.00atm处12.0L空气样并干燥，干燥后体积正好是11.50L，原始空气样中含水的重量百分数是多少？ 题解：解法一：在25℃，1.00atm下空气密度为1.1691g/L， 则12.0L空气质量为1.1691g/L×12.0L=14.02g(计算过程中多保留一位有效数字) 原始空气中有25℃、1.00atm下水蒸气0.50L，用克拉伯龙方程计算： pV=nRT故有：n=pV/RT== m=M·n==0.3636g 故原空气样品中含水质量百分数为：=2.59% 解法二：ω%==2.59% 用激光-荧光法测定大气中HO自由基浓度，方法的检测限为5×106[个/cm3]，这相当于多少[10-12（V/V）]浓度单位（以25℃和1.013×105Pa条件下计）？ 题解：由《环境化学教程》P22公式：ppm=mg/m3× 而：在大气压为1.013×105Pa，温度为25℃时有1ppm相当于个/ 故5×106[个/cm3]相当于，即 ，也即0.203ppt 烟草燃烟中CO浓度可高达400×10-6（V/V）（25℃和1.013×105Pa条件下），这相当于以“％（V/V）”和“mg/m3”为单位的浓度值各是多少？ 题解：400×10-6（V/V）=0.04%（V/V） 又根据ppm=mg/m3×故有 以mg/m3为单位的浓度C=400×28.01÷22.4=500.2 mg/m3=500 mg/m3 大流量空气颗粒物采样器中过滤膜重量为10.00g，经过24h采样后，增重至10.10g，在采样开始和结束时的空气流速分别为1.8和1.0m3/min，求采样点空气中的颗粒物浓度。 题解：由题意有=10.10g-10.00g=0.10g 不妨设空气流速均匀衰减，则有= =1.4 m3/min，则有穿过采样器空气体积为： V= ·t= ,故C= = = 某种颗粒物在大气中的产生量为200×106t/a，滞留时间为2d，求它在大气中的浓度（已知大气总质量为5.2×1015t）。 题解：由知，=2d·200×106t/a×a/365d= 故有 为了减轻温室效应，有关专家提出可用人工方法多量繁殖海洋藻类，以通过其光合作用来摄取大气中CO2。如果在光照条件下生物固碳的速率是10g[C]/（m2·d），那么要将1985年全年释入大气的CO2（4979×106t/a）从大气中全部除去，需要培育多少以受光面积计的高效能藻类？ 题解： 7. 在大气臭氧层中，在有NO作催化剂的条件下，O3的气相消除反应为： （快） (慢) （总反应） 以上总反应速率取决于两反应中慢的一步，其速率常数为5.4×109L/（mol·s）。无催化剂时总反应的速率常数为5.0×106L/（mol·s）。如果这两种过程中O3被消除速率之比为4：1，那么臭氧层中的浓度比是多少？ 题解：在没有催化剂的条件下，反应为二级反应，速率方程为 在有催化剂条件下，决速步的速率方程为 两式相比得== 8.已知燃煤的重量百分组成为77.2％C，5.2％H，1.2％N，2.6％S，5.9％O，7.9％灰分，求经燃烧后产生烟气的组成。假定N2是烟气中唯一含氮物。 题解：各元素摩尔比为：C:H:N:S:O=6.43:5.2:0.08571:0.08125 假设充分燃烧，则C转变为CO2，H转变为H2O，S转变为SO2，N转变为N2 假设有100g煤，则含C 77.2g，H5.2g，1.2gN，2.6gS，5.9gO，7.9g灰分，空气由21%的O2和78%N2组成， CO2： H2O： SO2： ，灰分：7.9g 消耗空气中的O2： 故空气中N2 的量为： 总气体质量是1129.8g气体和7.9g的灰 由于是烟气，故认为灰分悬浮在烟气中，从而总质量为1137.7g 灰分为：0.70% 9. 1975年美国燃煤总量为550×106t，如煤中平均含硫2％，且燃烧后全部转为SO2，又用催化氧化法将这些SO2全部转为H2SO4，则全年可产浓度为98％的硫酸多少吨？美国化工行业当年产出硫酸总量为25百万吨，试将此值与计算结果比较，并对比较结果提出你的见解。 题解：t=34.375百万吨25百万吨 根据上题计算结果，每年燃烧煤中硫排17.1％（CO2），6.9％（H2O）0.22％（SO2），75.8％（N2） 对于饱和溶液：根据数据得在20℃、1atm下SO2在水中溶解度为1体积水溶解56.7体积SO2，或100g水中溶解11.3g SO2,而的标准解离常数分别为，，故1.00L水的质量为，可以溶解二氧化硫113g，即，从而，有文献说明计