Question

太陽(yáng)是銀河系中極為普通的一顆恒星，劇烈的熱核反應(yīng)使之不斷地向外輻射能量。太陽(yáng)輻射的能量絕大部分集中在紫外波段，可見(jiàn)光波段和紅外光波段，它們的能量分別占總輻射量的9%、44%和47%。地球的大氣層中，基本不變的成分為氧、氮、氬等，占大氣總量的99.96%，可變氣體成分主要有CO₂、水汽和臭氧等，這些氣體的含量極小，但對(duì)大氣物理狀況的影響極大。大氣臭氧層一般是指高度在離地面10~15Km的大氣層，其中臭氧的濃度很低，將它折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況，其總累積厚度也不過(guò)0.3cm，其含量雖小，但對(duì)地球的氣候和生物影響很大。

（1）大氣壓強(qiáng)P隨距地面高度Z（m）的增大而減小，經(jīng)驗(yàn)公式為P_Z=，其中P₀為地表的氣壓值，e=2.718。若臭氧層集中在24km的高空處，設(shè)在該高度處的溫度為—50℃。試估算臭氧層的厚度。

（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明臭氧層對(duì)地球生物圈的意義。

（3）臭氧層的生消可以簡(jiǎn)化成如下的反應(yīng)方程：高層大氣中的一個(gè)重要的光化學(xué)反應(yīng)是氧分子吸收太陽(yáng)輻射中波長(zhǎng)λ<0.24μm的光子，離解為氧原子，即O₂+hν（λ<0.24μm）  O+O，由此可形成一系列的反應(yīng)，其中最重要的是氧原子和氧分子在第三體（M）的參與下形成臭氧，其反應(yīng)方程式為                                  。這里的M主要是氧分子或氮分子，它們是在反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)滿足能量守恒和動(dòng)量守恒所必須的。臭氧在λ<0.18μm的輻射作用下，能離解成氧分子和氧原子，其反應(yīng)方程式為                       。

（4）人類的活動(dòng)所產(chǎn)生的一些氣體，能對(duì)大氣中的臭氧起到破壞作用。使其含量減少，將造成嚴(yán)重后果，直接威脅到人類的生活和生存。近些年來(lái)，屢有在南極或北極，甚至在西藏出現(xiàn)臭氧空洞的報(bào)道，引起人們極大的關(guān)注。簡(jiǎn)要說(shuō)明人類活動(dòng)產(chǎn)生的那些氣體對(duì)大氣臭氧層能起破壞作用。

Answer 1

（1）5cm 

（2）適量的紫外線對(duì)人體有益，可促進(jìn)骨骼的鈣化，預(yù)防佝僂病，紫外線還能提高機(jī)體的抗菌能力。但過(guò)量照射紫外線會(huì)破壞生物蛋白和基因物質(zhì)，造成細(xì)胞死亡；會(huì)使皮膚產(chǎn)生紅斑、色素沉積、皮膚病發(fā)病率增加；可傷害眼睛，引起眼急性角膜炎、白內(nèi)障、和失明。臭氧層對(duì)紫外線有吸收作用，能阻擋高能量的紫外線輻射到地表，對(duì)地球的生物起到保護(hù)作用，因此，臭氧層的存在對(duì)地球的生物至關(guān)重要。

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

（4）人類活動(dòng)中產(chǎn)生的氣體：如噴氣飛機(jī)排放大量的NO，一些農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑等能產(chǎn)生N₂O，作為制冷劑在制冷系統(tǒng)中的廣泛使用的氟里昂，這些氮氧化物和氟里昂等對(duì)臭氧層都起著破壞作用。

解析:

本題介紹了臭氧層的有關(guān)知識(shí)，給出了臭氧的生成和消耗、計(jì)算臭氧層厚度等信息，要求學(xué)生能夠從題示信息中提取出與解題相關(guān)的信息，排除掉一些無(wú)關(guān)敘述。另外，還要求學(xué)生能夠?qū)��?fù)雜問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而進(jìn)行科學(xué)的估算。由題目提供的公式：P_Z=，可求得Z=24km高空處的氣壓P_Z== = P₀· e^-3=0.05P₀，據(jù)氣態(tài)方程，又有，因?yàn)镈₀或D<<Z，即有：。由此可得：D=。