2025年大學《化學》專業(yè)題庫——化學氣體分析技術(shù)研究考試時間：______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后的括號內(nèi)）1.下列哪種氣體分析技術(shù)主要基于氣體分子對特定波長紅外輻射的吸收進行檢測？（）A.紫外吸收光譜法B.氣相色譜法C.紅外氣體分析法D.質(zhì)譜分析法2.在氣相色譜分析中，用于分離不同組分的關(guān)鍵因素是？（）A.檢測器B.載氣流量C.固定相的性質(zhì)D.柱溫3.下列哪種儀器通常不作為化學氣體分析中的分離手段？（）A.紅外氣體分析儀B.氣相色譜儀C.質(zhì)譜儀D.離心機4.檢測限（LOD）通常指能被儀器可靠檢測到的最低濃度，它主要受哪種因素的限制？（）A.儀器精度B.儀器靈敏度C.樣品純度D.分析時間5.電化學法氣體分析傳感器通?；谙铝心姆N效應(yīng)？（）A.氣體在固體表面的催化氧化還原B.氣體對紫外光的吸收C.氣體在溶液中的離子化D.氣體分子與原子發(fā)生彈性碰撞6.在環(huán)境監(jiān)測中，用于在線、連續(xù)監(jiān)測某固定地點空氣污染物濃度的技術(shù)通常是？（）A.氣相色譜法B.紅外氣體分析儀C.質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)D.離子色譜法7.原子吸收光譜法主要用于測定哪種元素？（）A.鹵素B.氮氧化物C.金屬元素D.碳水化合物8.在進行氣相色譜分析時，采用程序升溫的目的是？（）A.提高分離效率B.縮短分析時間C.增加檢測器響應(yīng)D.改善峰形對稱性9.下列哪種技術(shù)常用于對復(fù)雜混合氣體中的痕量組分進行鑒定和定量？（）A.紅外光譜法B.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）C.離子選擇性電極法D.原子熒光光譜法10.化學傳感器的主要特點通常不包括？（）A.響應(yīng)速度快B.選擇性好C.操作簡便D.通常需要復(fù)雜的樣品前處理二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題中的橫線上）1.紅外氣體分析法的理論基礎(chǔ)是__________。2.氣相色譜法中，分離機制主要是基于樣品組分在__________和__________之間分配系數(shù)的差異。3.質(zhì)譜儀的主要功能之一是提供物質(zhì)的__________信息。4.影響氣體分析儀器測量準確度的因素包括__________、__________和操作不當?shù)取?.氣體傳感器按檢測原理可分為__________型、__________型和電化學型等。6.在環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中，常見的在線監(jiān)測指標包括SO?、NOx、CO、O?和__________等。7.選擇化學氣體分析方法時，需要考慮的因素有分析物的__________、樣品的__________、所需的分析速度和__________等。8.氣相色譜分析中，進樣量過大可能導(dǎo)致色譜峰__________，進樣量過小可能導(dǎo)致靈敏度__________。9.紅外氣體分析儀的測量通?；诶什?比爾定律，該定律描述了輻射強度通過氣體介質(zhì)后的衰減與__________和__________成正比的關(guān)系。10.檢測限（LOD）和定量限（LOQ）是評價分析方法__________的重要指標。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述紅外氣體分析法的原理及其主要優(yōu)點。2.簡述氣相色譜法中，選擇固定相和流動相時需要考慮的主要原則。3.簡述影響化學傳感器響應(yīng)選擇性的主要因素。4.簡述環(huán)境監(jiān)測中，使用化學氣體分析技術(shù)進行空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測的意義。四、論述題（10分）結(jié)合具體實例，論述化學氣體分析技術(shù)在工業(yè)安全與過程控制方面的重要作用，并分析其面臨的挑戰(zhàn)及可能的解決方案。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.B5.A6.B7.C8.A9.B10.D二、填空題1.分子對特定波長紅外輻射的吸收2.固定相氣相3.結(jié)構(gòu)4.儀器誤差樣品污染5.光學光電6.PM2.57.種類狀態(tài)精度8.變寬降低9.濃度氣體厚度10.靈敏度三、簡答題1.簡述紅外氣體分析法的原理及其主要優(yōu)點。解析思路：紅外氣體分析法基于不同氣體分子對特定波長紅外光的吸收特性。每種氣體分子都有其獨特的紅外吸收光譜（一組特征吸收峰），當一束連續(xù)的紅外光通過待測氣體時，氣體分子會吸收與其振動或轉(zhuǎn)動頻率對應(yīng)的特定波長的紅外光，導(dǎo)致透射光強度減弱。通過測量透射光強度或吸收光強度，可以利用朗伯-比爾定律計算氣體的濃度。主要優(yōu)點包括：選擇性好（每種氣體有其獨特光譜）、非破壞性檢測、測量相對快速、可實現(xiàn)對特定氣體的連續(xù)監(jiān)測。2.簡述氣相色譜法中，選擇固定相和流動相時需要考慮的主要原則。解析思路：選擇合適的固定相和流動相是氣相色譜分離成功的關(guān)鍵。選擇固定相主要依據(jù)“相似相溶”原則和選擇性要求，即固定相的性質(zhì)應(yīng)能與待分離組分有較強的相互作用，而對不同組分的作用力有差異。通常根據(jù)待分析物的極性、沸點范圍選擇相應(yīng)極性或非極性的固定相（如極性固定相分離極性組分，非極性固定相分離非極性組分）。選擇流動相（載氣）需考慮其與固定相、待分析物的相容性，以及所需的分析速度和壓力窗口。通常選擇惰性氣體（如N?,H?,He）作為載氣。原則是固定相和流動相的組合能產(chǎn)生足夠的分離因子，使目標組分得到有效分離。3.簡述影響化學傳感器響應(yīng)選擇性的主要因素。解析思路：傳感器選擇性是指傳感器對目標分析物響應(yīng)的靈敏程度相對于其他干擾物響應(yīng)的區(qū)分能力。影響選擇性的因素主要包括：①傳感材料的化學結(jié)構(gòu)與目標分析物分子的相互作用（如化學吸附、催化反應(yīng)的特異性）；②傳感材料的物理特性（如半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)與目標物電子狀態(tài)）；③傳感界面的性質(zhì)；④分析物的濃度和環(huán)境條件（溫度、濕度等）。高選擇性意味著傳感器對目標物非常敏感，而對干擾物不敏感或響應(yīng)很小。4.簡述環(huán)境監(jiān)測中，使用化學氣體分析技術(shù)進行空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測的意義。解析思路：意義在于能夠?qū)崟r、動態(tài)地掌握特定區(qū)域空氣中有害或特征污染物的濃度變化情況。這為及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警空氣污染事件、評估污染源影響、制定有效的污染控制策略和應(yīng)急預(yù)案提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。同時，連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)是評價環(huán)境空氣質(zhì)量狀況、評估治理措施效果以及進行空氣質(zhì)量模型研究的基礎(chǔ)。四、論述題結(jié)合具體實例，論述化學氣體分析技術(shù)在工業(yè)安全與過程控制方面的重要作用，并分析其面臨的挑戰(zhàn)及可能的解決方案。解析思路：論述題需結(jié)合實例，系統(tǒng)闡述兩方面內(nèi)容。首先，論述重要作用：①工業(yè)安全方面，通過在線監(jiān)測可實時檢測易燃易爆氣體（如甲烷、氫氣）、有毒有害氣體（如一氧化碳、氨氣、硫化氫）的泄漏，及時發(fā)出警報，防止爆炸、中毒事故發(fā)生。例如，煤礦瓦斯（甲烷）監(jiān)測、石油化工廠可燃有毒氣體監(jiān)測。②過程控制方面，通過監(jiān)測反應(yīng)過程中的關(guān)鍵氣體組分（如原料氣純度、反應(yīng)生成物濃度、殘余物濃度），可判斷反應(yīng)是否正常進行，及時調(diào)整工藝參數(shù)（如溫度、壓力、流量），保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和原料利用率。例如，合成氨工業(yè)中氨濃度的在線監(jiān)測。其次，分析面臨的挑戰(zhàn)：①復(fù)雜工況干擾（高溫、高壓、腐蝕性、粉塵、水汽等）；②高濃度與痕