2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣中的氣體溶解性考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內）1.下列關于氣體溶解度的描述，正確的是（）。A.氣體溶解度隨溫度升高而普遍升高B.在相同溫度下，壓力越大，氣體溶解度越小C.亨利定律表明，氣體的溶解度與其在液體上方的分壓成正比D.阿倫尼烏斯方程通常用于描述氣體溶解度與溫度的關系2.根據亨利定律，影響氣體在水中溶解度的主要因素不包括（）。A.氣體的分子量B.水的溫度C.氣體的分壓D.水的純度3.在恒定溫度下，將一個裝有水的密閉容器與充滿某氣體的容器連通，氣體會溶解到水中直至達到平衡。此時，水中該氣體的溶解度取決于（）。A.水的體積B.氣體的總壓C.水的密度D.氣體的飽和蒸汽壓4.與CO2相比，O2在大氣中的溶解度較低，這主要是因為（）。A.O2的分子量小于CO2B.O2的極性小于CO2C.大氣中O2的分壓通常低于CO2D.水對O2的亨利常數遠大于CO25.冬季相比夏季，湖泊或海洋中氣體（如O2、N2）的溶解度通常（）。A.更高B.更低C.相同D.無法確定6.下列現象中，直接體現了大氣中氣體溶解于水重要性的是（）。A.大氣溫度的日變化B.海洋表面鹽度的形成C.平流層的臭氧層形成D.地面氣壓的日變化7.已知在25°C時，某氣體的亨利常數為0.08atm·L/mol，當該氣體的分壓為1atm時，其在水中的溶解度（以mol/L為單位）約為（）。A.0.08B.1/0.08C.0.08/1D.1.258.對于物理溶解過程，升高溫度通常會導致氣體溶解度（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小9.亨利定律的表達式P=kH·C中，P代表（）。A.氣體的總壓B.氣體的分壓C.氣體的飽和蒸汽壓D.氣體的絕對壓力10.水體對大氣中CO2的吸收是大氣碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。吸收量受到（）等因素的影響。A.水體溫度B.大氣中CO2的分壓C.水體表面積D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.氣體在液體中的溶解度通常用__________來衡量，其單位可以是__________或__________。2.描述氣體溶解度與氣體分壓關系的近似定律是__________定律，其表達式為__________。3.根據亨利定律，在其他條件不變的情況下，溫度升高，氣體的溶解度通常__________（填“增大”或“減小”）。4.氣體分子量越大，通常其在大氣中的溶解度越__________（填“高”或“低”）。5.大氣中的水蒸氣是通過對流、蒸發(fā)和__________等過程實現的，其中__________是水汽從水面進入大氣的主要方式。6.溶解于水的CO2會與水反應生成碳酸，導致水體pH值降低，這一現象稱為__________。7.在計算氣體溶解度時，如果使用亨利定律，必須確保氣體分壓遠__________（填“低于”或“高于”）其飽和蒸汽壓。8.影響氣體溶解度的因素包括__________、__________、氣體性質和溶劑性質。9.氧氣在大氣中的含量約為21%，但人類賴以呼吸的氧氣主要來源于__________過程。10.水體表面積越大，其與大氣接觸面積越大，溶解氣體的__________（填“速率”或“量”）通常越快。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述亨利定律的適用條件和局限性。2.解釋溫度升高為什么會導致大多數氣體在水中的溶解度降低。3.大氣中的氧氣是如何溶解到海洋中的？這個過程對海洋生態(tài)系統(tǒng)有何意義？四、計算題（每題10分，共20分）1.已知在20°C時，甲烷（CH4）在水中的亨利常數kH=1.28atm·m3/mol。如果大氣中甲烷的分壓為0.00018atm，計算此時水中甲烷的溶解度（單位：mol/m3）。2.一個體積為5升的瓶子里裝有溫度為10°C的水，其初始溶解氧濃度為7mg/L。將該瓶子從10°C加熱到25°C，假設瓶內氧氣分壓保持不變，且忽略氧氣揮發(fā)損失。已知在10°C和25°C時，水對氧氣的亨利常數分別為kH(10°C)=0.00115atm·L/mol和kH(25°C)=0.00394atm·L/mol。計算加熱后瓶中水的溶解氧濃度（單位：mg/L）。氧氣的摩爾質量約為32g/mol，氣體常數R=0.0821L·atm/(mol·K)。---試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.D5.B6.B7.B8.B9.B10.D二、填空題1.溶解度；mol/L；mol/m32.亨利；P=kH·C3.減小4.低5.蒸發(fā)；蒸發(fā)6.酸雨7.低于8.溫度；壓力9.植物光合作用10.速率三、簡答題1.亨利定律的適用條件通常是低壓（氣體分壓遠小于其飽和蒸汽壓）和非理想溶液。其局限性包括在高壓下偏離定律、對于溶液中發(fā)生化學反應或締合作用的氣體不適用等。2.溫度升高，水分子的動能增加，更容易從液相逃逸到氣相（蒸發(fā)增強）。同時，氣體分子的動能也增加，更傾向于逃離水面。這兩個因素都導致氣體分子在水中的溶解度隨溫度升高而降低。3.大氣中的氧氣通過擴散作用接觸海洋表面，部分溶解到海水中。溶解的氧氣是海洋生物（特別是魚類）進行呼吸作用所必需的，維持了海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡和生產力。四、計算題1.解析：根據亨利定律P=kH·C，溶解度C=P/kH。注意單位換算：kH單位需與壓力單位匹配，1atm·m3/mol=1000atm·L/mol。C=0.00018atm/(1.28atm·m3/mol)=0.00018/1280mol/m3=1.406x10??mol/m3。答：水中甲烷的溶解度約為1.41x10??mol/m3。2.解析：首先計算瓶內氧氣的分壓P。初始狀態(tài)：P=kH(10°C)*C?=0.00115atm·L/mol*7mg/L。需要將C?換算為mol/L：C?=7mg/L/(32g/mol*1000mg/g)=2.19x10??mol/L。P=0.00115*2.19x10??mol/L=2.5285x10??atm。加熱后狀態(tài)：P保持不變，新溶解度C?=P/kH(25°C)=2.5285x10??atm/0.00394