题目内容

太阳是银河系中极为普通的一颗恒星,剧烈的热核反应使之不断地向外辐射能量。太阳辐射的能量绝大部分集中在紫外波段,可见光波段和红外光波段,它们的能量分别占总辐射量的9%、44%和47%。地球的大气层中,基本不变的成分为氧、氮、氩等,占大气总量的99.96%,可变气体成分主要有CO2、水汽和臭氧等,这些气体的含量极小,但对大气物理状况的影响极大。大气臭氧层一般是指高度在离地面10~15Km的大气层,其中臭氧的浓度很低,将它折合成标准状况,其总累积厚度也不过0.3cm,其含量虽小,但对地球的气候和生物影响很大。

(1)大气压强P随距地面高度Z(m)的增大而减小,经验公式为PZ=,其中P0为地表的气压值,e=2.718。若臭氧层集中在24km的高空处,设在该高度处的温度为—50℃。试估算臭氧层的厚度。

(2)简要说明臭氧层对地球生物圈的意义。

(3)臭氧层的生消可以简化成如下的反应方程:高层大气中的一个重要的光化学反应是氧分子吸收太阳辐射中波长λ<0.24μm的光子,离解为氧原子,即O2+hν(λ<0.24μm)  O+O,由此可形成一系列的反应,其中最重要的是氧原子和氧分子在第三体(M)的参与下形成臭氧,其反应方程式为                                  。这里的M主要是氧分子或氮分子,它们是在反应过程中同时满足能量守恒和动量守恒所必须的。臭氧在λ<0.18μm的辐射作用下,能离解成氧分子和氧原子,其反应方程式为                       。

(4)人类的活动所产生的一些气体,能对大气中的臭氧起到破坏作用。使其含量减少,将造成严重后果,直接威胁到人类的生活和生存。近些年来,屡有在南极或北极,甚至在西藏出现臭氧空洞的报道,引起人们极大的关注。简要说明人类活动产生的那些气体对大气臭氧层能起破坏作用。

(1)5cm 

(2)适量的紫外线对人体有益,可促进骨骼的钙化,预防佝偻病,紫外线还能提高机体的抗菌能力。但过量照射紫外线会破坏生物蛋白和基因物质,造成细胞死亡;会使皮肤产生红斑、色素沉积、皮肤病发病率增加;可伤害眼睛,引起眼急性角膜炎、白内障、和失明。臭氧层对紫外线有吸收作用,能阻挡高能量的紫外线辐射到地表,对地球的生物起到保护作用,因此,臭氧层的存在对地球的生物至关重要。

(3)O2+O+M   O3+M    O3+ hν(λ<0.18μm)   O2+O

(4)人类活动中产生的气体:如喷气飞机排放大量的NO,一些农药、杀虫剂等能产生N2O,作为制冷剂在制冷系统中的广泛使用的氟里昂,这些氮氧化物和氟里昂等对臭氧层都起着破坏作用。


解析:

本题介绍了臭氧层的有关知识,给出了臭氧的生成和消耗、计算臭氧层厚度等信息,要求学生能够从题示信息中提取出与解题相关的信息,排除掉一些无关叙述。另外,还要求学生能够对复杂问题进行简化,从而进行科学的估算。由题目提供的公式:PZ=,可求得Z=24km高空处的气压PZ== = P0· e-3=0.05P0,据气态方程,又有,因为D0或D<<Z,即有:。由此可得:D=。

练习册系列答案
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利用化学反应原理研究生产、生活中的实际问题具有十分重要的意义:

(Ⅰ)氮气和氢气合成氨是化学工业中极为重要的反应,其热化学方程式可表示为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。请回答下列问题:

(1)取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量_____92 kJ(填“大于”“等于”或“小于”),原因是_______;若加入催化剂,ΔH   (填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)已知:分别破坏1 mol N≡N键、1 mol H—H键需要吸收的能量为:946 kJ、436 kJ,则破坏1 mol N—H键需要吸收的能量为______kJ。

(3)N2H4可视为:NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星用N2H4(g)为燃料,NO2为氧化剂生成N2和H2O(g)。

已知:N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)   ΔH1=+67.7 kJ·mol-1

N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)   ΔH2=-534 kJ·mol-1。

则:1 mol N2H4完全反应的热化学方程式为                                 。

(Ⅱ)某铅蓄电池的正、负极标记被磨损。试用下图装置设计实验,识别出此铅蓄电池的正负极。

 (1)若A接E,B接F,而B电极出现     ,反应式为                         ,则说明F为正极;

(2)若铅蓄电池工作时(放电),其E所在电极的电极反应式为:             ,充电时该极与外加电源的     极相连。

(3)若用该电池电解Cu(NO3)2溶液,其电解方程式为                          

若有0.2mol电子发生转移,则正极消耗的PbO2的物质的量是        ;要想CuSO4溶液恢复原样,需加入的物质是          ,质量为        

 

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则:1 mol N2H4完全反应的热化学方程式为                                 。
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若有0.2mol电子发生转移,则正极消耗的PbO2的物质的量是       ;要想CuSO4溶液恢复原样,需加入的物质是          ,质量为        

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若有0.2mol电子发生转移,则正极消耗的PbO2的物质的量是        ;要想CuSO4溶液恢复原样,需加入的物质是           ,质量为        

 

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