2025年大學《應(yīng)用化學》專業(yè)題庫——重金屬污染的化學降解技術(shù)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.下列哪種重金屬離子在酸性條件下最容易被鐵鹽（如FeCl?）沉淀去除？()A.Cr3?B.Cd2?C.Hg2?D.Pb2?2.在采用活性炭吸附處理含Cr(VI)廢水時，通常需要調(diào)節(jié)pH至堿性范圍，其主要目的是？()A.增加Cr(VI)的溶解度B.促進Cr(VI)的氧化C.形成Cr(OH)?沉淀D.提高活性炭的吸附容量3.下列關(guān)于化學氧化法處理含CN?廢水的說法中，錯誤的是？()A.氯氣是常用的氧化劑B.氧化過程通常在酸性條件下進行C.氧化產(chǎn)物通常是無毒的氰酸鹽D.氧化過程不消耗氧氣4.離子交換法處理重金屬廢水時，選擇離子交換樹脂的主要依據(jù)是？()A.樹脂的顏色B.樹脂的密度C.樹脂對目標重金屬離子的選擇性D.樹脂的機械強度5.影響活性炭吸附效率的主要因素不包括？()A.溶液pH值B.重金屬離子濃度C.溫度D.重金屬離子的價態(tài)6.電化學法處理重金屬廢水利用了什么原理？()A.吸附B.沉淀C.離子交換D.電解氧化或還原7.下列哪種方法屬于生物化學方法，用于處理重金屬污染？()A.化學沉淀法B.電化學法C.植物修復(fù)D.離子交換法8.在設(shè)計化學沉淀法處理含Pb2?廢水時，若選用硫化物沉淀，pH值應(yīng)控制在什么范圍較為適宜？()A.<2B.2-5C.5-8D.>89.光催化氧化法處理重金屬廢水的主要局限性是？()A.需要紫外光照射B.產(chǎn)生的催化劑難以回收C.光能利用率低D.降解成本高10.下列物質(zhì)中，最常被用作吸附劑去除水中的As(V)的是？()A.活性炭B.生物炭C.沸石D.氫氧化鋁二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上）1.化學沉淀法去除重金屬離子主要通過生成______或______來實現(xiàn)。2.吸附劑的選擇應(yīng)考慮其______、______、再生性能和成本等因素。3.離子交換樹脂再生通常采用______或______的方式。4.氧化還原法處理含氰廢水時，常用______作為氧化劑。5.影響化學降解技術(shù)處理效果的關(guān)鍵因素包括______、______和______等。6.重金屬離子在溶液中的存在形態(tài)（如游離態(tài)、絡(luò)合態(tài)）會顯著影響其______。7.電化學法處理廢水的同時可能伴隨______的產(chǎn)生。8.生物法處理重金屬污染通常具有______和______的特點。9.為提高化學沉淀法的效率，常需通過______來調(diào)節(jié)溶液的pH值。10.綠色化學在重金屬降解技術(shù)中的體現(xiàn)，例如選用______、______的化學試劑。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.重金屬污染2.化學沉淀法3.吸附等溫線4.離子交換選擇系數(shù)5.光催化氧化四、簡答題（每小題5分，共10分）1.簡述影響化學沉淀法處理效果的主要因素。2.與傳統(tǒng)吸附法相比，生物吸附法處理重金屬廢水有哪些潛在優(yōu)勢？五、論述題（10分）試論述化學氧化還原法處理含Cr(VI)廢水的原理、常用氧化劑和還原劑，并分析影響其處理效果的關(guān)鍵因素。六、計算題（10分）某含Cd2?廢水體積為1000L，初始濃度為50mg/L。采用某型號離子交換樹脂處理，該樹脂對Cd2?的交換容量為5mmol/g（以干樹脂計）。假設(shè)交換過程達到平衡且忽略體積變化。試計算：（1）完全吸附該廢水中的Cd2?需要多少克該離子交換樹脂？（2）若樹脂裝填效率為80%，則實際需要多少克該離子交換樹脂？試卷答案一、選擇題1.B2.D3.D4.C5.D6.D7.C8.C9.A10.B二、填空題1.沉淀物；氫氧化物2.吸附容量；選擇性3.鹽解；酸洗4.氯氣5.pH值；溫度；氧化還原電位6.吸附效率（或去除率）7.氣體8.環(huán)境友好；成本較低9.調(diào)節(jié)pH值10.低毒；環(huán)境友好（或可再生）三、名詞解釋1.重金屬污染：指由于人類活動將過量的重金屬排入環(huán)境，導(dǎo)致環(huán)境介質(zhì)（水、土壤、空氣等）中重金屬含量超出正常水平，并對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成危害的現(xiàn)象。2.化學沉淀法：利用化學試劑與廢水中的重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成溶解度小、不溶于水的沉淀物，然后通過沉降或過濾等物理方法將其從水中分離去除的一種化學處理技術(shù)。3.吸附等溫線：描述在恒溫條件下，吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量與其在溶液中的平衡濃度之間關(guān)系的曲線。4.離子交換選擇系數(shù)：表示離子交換樹脂對兩種不同離子的親和力差異的比值，用于衡量樹脂對特定離子的選擇性。5.光催化氧化：利用半導(dǎo)體光催化劑在光照（通常是紫外光或可見光）作用下，產(chǎn)生強氧化性的自由基（如·OH），將廢水中的有機污染物或有害無機物（如Cr(VI)）氧化分解為無害物質(zhì)的過程。四、簡答題1.簡述影響化學沉淀法處理效果的主要因素。解析思路：化學沉淀法的效果主要取決于沉淀反應(yīng)的completeness。影響沉淀反應(yīng)completeness的因素包括：反應(yīng)物濃度、溫度、pH值、沉淀劑濃度和種類。其中，pH值對沉淀反應(yīng)影響尤為顯著，特別是對于形成氫氧化物或硫化物的沉淀。此外，沉淀反應(yīng)的速率和沉淀物的性質(zhì)（如溶解度、顆粒大小、沉降性能）也影響最終的處理效果。答案要點：主要因素包括pH值、反應(yīng)物濃度、沉淀劑種類與濃度、溫度、共存離子影響。pH值是關(guān)鍵因素，需精確控制；反應(yīng)物濃度和沉淀劑濃度影響沉淀completeness；溫度影響反應(yīng)速率和沉淀物性質(zhì)；共存離子可能促進或抑制沉淀。2.與傳統(tǒng)吸附法相比，生物吸附法處理重金屬廢水有哪些潛在優(yōu)勢？解析思路：生物吸附法利用生物材料（如菌體、藻類、植物根際分泌物等）吸附重金屬。與傳統(tǒng)吸附劑（如活性炭、合成樹脂）相比，生物吸附劑來源廣泛（農(nóng)業(yè)廢棄物、工業(yè)廢渣等）、成本較低、環(huán)境友好、對重金屬具有特殊親和性（生物表面官能團）。這些特點使其在某些方面具有優(yōu)勢。答案要點：潛在優(yōu)勢包括：吸附劑來源廣泛、成本低廉；對某些重金屬具有高選擇性；環(huán)境友好，易于生物降解或堆肥處理；可在較寬的pH和溫度范圍內(nèi)有效吸附。五、論述題試論述化學氧化還原法處理含Cr(VI)廢水的原理、常用氧化劑和還原劑，并分析影響其處理效果的關(guān)鍵因素。解析思路：化學氧化還原法通過外加化學試劑改變Cr(VI)或Cr(III)的價態(tài)，達到去除目的。針對含Cr(VI)廢水，通常是將其還原為毒性較低的Cr(III)。論述需包含：1）還原反應(yīng)基本原理（Cr(VI)的還原性，Cr(III)的穩(wěn)定性）；2）列出常用氧化劑（如臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀）和還原劑（如硫酸亞鐵、二氧化硫、硫酸亞錫、三價鐵離子、金屬屑）；3）分析影響還原效果的因素，如pH值（Cr(VI)還原在酸性條件下更易進行）、氧化還原電位（需達到Cr(VI)/Cr(III)的標準電極電位）、反應(yīng)物濃度、溫度、共存離子（催化劑或抑制劑）、反應(yīng)接觸時間、氧化劑/還原劑投加量等。答案要點：原理：利用化學試劑將Cr(VI)還原為Cr(III)。常用還原劑：硫酸亞鐵、金屬屑（如鐵粉、零價鐵）、二氧化硫、三價鐵離子、硫酸亞錫等。常用氧化劑：臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等（較少用于還原Cr(VI)，但可氧化Cr(III)）。影響效果因素：pH值（影響平衡和速率）、氧化還原電位、反應(yīng)物濃度、溫度、共存離子（如氧化性或還原性物質(zhì)、配位體）、反應(yīng)接觸時間、化學藥劑投加量。六、計算題某含Cd2?廢水體積為1000L，初始濃度為50mg/L。采用某型號離子交換樹脂處理，該樹脂對Cd2?的交換容量為5mmol/g（以干樹脂計）。假設(shè)交換過程達到平衡且忽略體積變化。試計算：（1）完全吸附該廢水中的Cd2?需要多少克該離子交換樹脂？（2）若樹脂裝填效率為80%，則實際需要多少克該離子交換樹脂？解析思路：（1）計算廢水中的Cd2?總量（以摩爾計），再根據(jù)交換容量計算所需樹脂量。注意單位換算：mg/L->mol/L->mol，mmol/g->mol/g?？偭?mol)=濃度(mol/L)×體積(L)所需樹脂量(g)=總量(mol)/交換容量(mol/g)（2）考慮裝填效率，所需樹脂量是理論值的1/效率（或效率的倒數(shù)倍）。實際所需樹脂量=理論所需樹脂量/裝填效率計算步驟：（1）Cd2?總量=50mg/L×1000L/112.41g/mol=44.38mmol=0.04438mol所需樹脂量=0.04438mol/(5mmol/g/1000g/kg)=0.04438mol