2025年大學《應(yīng)用化學》專業(yè)題庫——環(huán)境化學在水污染治理中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項，請將正確選項的字母填入括號內(nèi)。多選、錯選、漏選均不得分。）1.下列物質(zhì)中，屬于水體中常見重金屬污染物的是（）A.鉻（Cr）B.鉛（Pb）C.鎳（Ni）D.汞（Hg）E.硫酸根（SO?2?）2.影響化學沉淀反應(yīng)速率的因素包括（）A.溶度積常數(shù)（Ksp）B.反應(yīng)物濃度C.溫度D.攪拌速度E.存在絡(luò)合劑3.混凝法處理水污染的主要原理是利用混凝劑使水中的（）形成絮體并沉淀。A.溶解性有機物B.膠體顆粒C.懸浮物D.重金屬離子E.陽離子4.吸附法用于水處理時，選擇吸附劑的主要考慮因素有（）A.吸附劑的比表面積B.吸附劑的孔徑分布C.吸附劑的成本D.吸附劑的熱穩(wěn)定性E.污染物的性質(zhì)5.光催化氧化技術(shù)（AOPs）在水污染治理中的優(yōu)勢在于（）A.反應(yīng)條件溫和（常溫常壓）B.降解效率高，可處理難降解有機物C.產(chǎn)物通常是無害的二氧化碳和水D.可利用太陽能等廉價能源E.設(shè)備簡單，操作方便6.水中氮磷污染物的主要來源包括（）A.生活污水B.工業(yè)廢水C.農(nóng)業(yè)面源污染（化肥、農(nóng)藥流失）D.自然侵蝕E.大氣沉降7.化學氧化法處理水中的氰化物時，常用的氧化劑有（）A.高錳酸鉀（KMnO?）B.氯氣（Cl?）C.臭氧（O?）D.過硫酸鉀（K?S?O?）E.漂白粉8.水污染治理過程中，選擇治理技術(shù)的依據(jù)通常包括（）A.污染物的種類和濃度B.水體的用途C.治理技術(shù)的效率和經(jīng)濟性D.現(xiàn)場環(huán)境條件（如pH、溫度）E.治理產(chǎn)生的二次污染9.下列關(guān)于環(huán)境容量的說法正確的是（）A.指某個環(huán)境介質(zhì)（如水體）能容納污染物的最大負荷量而不造成危害B.環(huán)境容量是固定不變的C.環(huán)境容量的大小與污染物的性質(zhì)、環(huán)境自凈能力有關(guān)D.超過環(huán)境容量排放污染物必然導致環(huán)境質(zhì)量惡化E.環(huán)境容量可以進行人工調(diào)節(jié)10.水中COD（化學需氧量）的測定方法主要基于（）A.氧化劑氧化水中有機物所消耗的氧化劑的量B.燃燒法測定水中有機物的碳含量C.微生物分解水中有機物消耗的氧氣量D.使用特定催化劑進行氧化E.測定水樣對標準氧化劑的電位差變化二、填空題（每空2分，共20分。）1.水污染按污染物的性質(zhì)可分為______污染和______污染。2.沉淀反應(yīng)達到平衡時，溶液中離子濃度冪的乘積稱為______，其值越小，該沉淀物的溶解度越______。3.混凝劑在水中通常通過______和______兩個過程形成礬花，從而去除水中的懸浮物和膠體。4.吸附等溫線描述了在一定溫度下，吸附劑表面吸附質(zhì)的量與______之間的函數(shù)關(guān)系。5.臭氧（O?）是一種強氧化劑，其氧化還原電位比氧氣（O?）______，因此在水處理中能有效氧化多種有機和無機污染物。6.水體富營養(yǎng)化是指水體中______和______含量過高，導致藻類等水生生物異常繁殖的現(xiàn)象。7.化學沉淀法去除水中重金屬離子通常需要調(diào)節(jié)水的______，使其超過該離子的______，從而形成沉淀物析出。8.環(huán)境化學研究污染物在環(huán)境介質(zhì)中的______、______及其對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響。9.在水處理中，高級氧化技術(shù)（AOPs）通過產(chǎn)生______等活性物種來氧化分解難降解有機污染物。10.評價水處理技術(shù)效果的主要指標包括處理效率、______、______和二次污染等。三、名詞解釋（每小題4分，共20分。）1.生物有效性2.環(huán)境容量3.吸附等溫線4.化學氧化法5.水體自凈四、簡答題（每小題6分，共18分。）1.簡述pH值對水中重金屬離子形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化有何影響。2.與傳統(tǒng)化學沉淀法相比，膜分離技術(shù)（如反滲透、納濾）在水處理中有何優(yōu)點？3.簡述高級氧化技術(shù)（AOPs）的基本原理，并列舉至少兩種常用的AOPs方法。五、論述題（12分。）某城市污水處理廠出水中仍含有一定濃度的難降解有機物A（COD較高），且出水總磷超標。請結(jié)合環(huán)境化學原理和水處理技術(shù)知識，設(shè)計一個至少包含兩種不同類型水處理單元的組合工藝方案，用于去除有機物A和總磷，并簡述各單元的主要作用及選擇該組合方案的依據(jù)。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項，請將正確選項的字母填入括號內(nèi)。多選、錯選、漏選均不得分。）1.（ABCDE）*解析：鉻、鉛、鎳、汞均為重金屬元素，易在環(huán)境中累積，毒性較高，屬于常見的水體重金屬污染物。硫酸根是陰離子，通常不屬于重金屬污染物范疇，雖然高濃度時也可能造成問題，但分類上不屬于重金屬。2.（BCDE）*解析：沉淀反應(yīng)速率受反應(yīng)物濃度（B）影響，遵循質(zhì)量作用定律。溫度（C）升高通常加快反應(yīng)速率。攪拌速度（D）加快可促進顆粒碰撞，提高速率。若涉及沉淀溶解平衡，存在絡(luò)合劑（E）會改變離子濃度，影響沉淀速率。溶度積常數(shù)（Ksp）是平衡常數(shù)，決定沉淀能否發(fā)生及溶解度，但不直接決定反應(yīng)速率。3.（BCD）*解析：混凝法主要通過混凝劑水解生成膠體狀物質(zhì)，吸附架橋或電性中和，使水中的懸浮物（C）和膠體顆粒（B）脫穩(wěn)、聚集形成較大的絮體（礬花），從而易于沉降分離。雖然混凝也能去除部分溶解性有機物和重金屬離子（AD），但其主要作用對象是膠體和懸浮物。4.（ABCE）*解析：選擇吸附劑時，需要考慮其與污染物之間有強的相互作用，這通常與吸附劑的比表面積（A）大、孔徑分布（B）適宜（能與污染物分子大小匹配）有關(guān)。污染物性質(zhì)（E）是決定能否有效吸附的關(guān)鍵因素。成本（C）和熱穩(wěn)定性（D）雖然重要，但不是選擇吸附劑的首要化學性能指標。5.（ABCDE）*解析：光催化氧化技術(shù)利用半導體光催化劑在光照下產(chǎn)生強氧化性的自由基（如·OH），能夠高效降解多種有機污染物（B），包括難降解有機物（A）。反應(yīng)條件溫和（A），可在常溫常壓下進行。產(chǎn)物通常是無害的CO?和H?O（C）?？衫锰柲艿攘畠r能源（D）。設(shè)備相對簡單（E）。6.（ABCE）*解析：生活污水（A）、工業(yè)廢水（B）和農(nóng)業(yè)面源污染（化肥、農(nóng)藥流失）（C）是氮磷污染物的主要人為來源。自然侵蝕（D）貢獻相對較小且通常是礦物質(zhì)形式。大氣沉降（E）包括硝酸鹽和磷酸鹽等，也是氮磷的來源之一。7.（BCD）*解析：氯氣（Cl?）（B）具有強氧化性，可將CN?氧化。臭氧（O?）（C）是更強的氧化劑，能有效氧化氰化物。過硫酸鉀（K?S?O?）（D）在酸性條件下是強氧化劑。高錳酸鉀（KMnO?）（A）在特定條件下也可氧化氰化物，但氯氣、臭氧、過硫酸鉀是更常用的選擇。8.（ABCDE）*解析：選擇治理技術(shù)必須綜合考慮污染物特性（A）、水體用途（B）、技術(shù)本身（效率C、經(jīng)濟性D）以及現(xiàn)場條件（D）如pH、溫度等。同時要考慮可能產(chǎn)生的二次污染（E），如污泥處理、化學藥劑殘留等。9.（ACD）*解析：環(huán)境容量是指環(huán)境對污染物的最大容納量，超過此量將造成危害（A）。環(huán)境容量不是固定不變的，會受環(huán)境自凈能力變化、人類活動影響等因素影響（B錯誤）。它與污染物性質(zhì)、環(huán)境自凈能力（C）有關(guān)。超過容量排放可能導致環(huán)境惡化（D）。環(huán)境容量主要反映自然凈化能力上限，人工調(diào)節(jié)很困難（E錯誤）。10.（ABD）*解析：COD測定的是水樣中能被強氧化劑（如重鉻酸鉀法中的K?Cr?O?）氧化所消耗的量，這反映了水中有機物的綜合氧化程度（A）。燃燒法測定的是水中碳元素的含量（B），是TOC（總有機碳）的測定方法。微生物分解有機物測定的是BOD（生化需氧量）（C）。COD測定通常不使用特定催化劑（D），而是依賴氧化劑本身的強氧化性。測定原理與氧化劑消耗量或碳含量直接相關(guān)，而非電位差變化（E）。二、填空題（每空2分，共20分。）1.物質(zhì)化學物質(zhì)*解析：水污染按污染物性質(zhì)可分為物理污染（如溫度、顏色）、化學污染（如無機物、有機物）和生物污染（如微生物）。2.溶度積常數(shù)小*解析：溶度積常數(shù)（Ksp）是沉淀平衡的表達式，其值越小，表示該沉淀物在水中溶解度越小。3.水解聚沉*解析：混凝劑（如鋁鹽、鐵鹽）在水中首先發(fā)生水解，生成帶電的膠體微粒，然后這些膠體微粒通過電性中和、吸附架橋等作用相互聚沉，形成較大的絮體。4.溶質(zhì)分壓（或濃度）*解析：吸附等溫線描述的是在一定溫度下，吸附平衡時吸附質(zhì)在吸附劑表面的濃度（通常用分壓或摩爾分數(shù)表示）與在氣相或溶液中的平衡濃度（或分壓）之間的關(guān)系。5.高*解析：臭氧分子的氧化還原電位（E?≈+2.07V）比氧氣分子（E?≈+0.34V）高得多，因此表現(xiàn)出更強的氧化能力。6.氮磷*解析：水體富營養(yǎng)化主要是由于氮（N）和磷（P）兩種營養(yǎng)元素含量過高，刺激藻類等浮游植物過度繁殖。7.pH溶度積（積）*解析：許多重金屬離子（如Pb2?,Cd2?,Hg2?）的氫氧化物溶解度受pH影響很大。通過調(diào)節(jié)pH值，使溶液的pH超過該金屬氫氧化物的溶度積（Ksp），金屬離子就會以氫氧化物形式沉淀出來。8.遷移轉(zhuǎn)化*解析：環(huán)境化學的核心研究內(nèi)容是污染物如何在不同環(huán)境介質(zhì)（水、氣、土）之間遷移（Movement）以及發(fā)生化學或生物變化（Transformation）的過程，以及這些過程對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響。9.自由基（如·OH）*解析：AOPs的核心在于利用光、電、化學等方法產(chǎn)生氧化性極強的自由基（特別是羥基自由基·OH），其氧化還原電位非常高，能高效氧化分解水體中的有機污染物。10.污泥產(chǎn)量運行成本*解析：評價水處理技術(shù)效果需要綜合多個指標，除了處理效率（如COD、濁度去除率），還需考慮產(chǎn)生的污泥量（污泥產(chǎn)量），以及建設(shè)和運行維護的費用（運行成本）等。三、名詞解釋（每小題4分，共20分。）1.生物有效性：指污染物能夠被生物體吸收、進入生物體內(nèi)部或在其體內(nèi)發(fā)生化學反應(yīng)，并產(chǎn)生毒害效應(yīng)的程度。生物有效性高的污染物對生態(tài)環(huán)境和人類健康危害更大。2.環(huán)境容量：指在保證環(huán)境質(zhì)量符合規(guī)定標準的前提下，特定環(huán)境介質(zhì)（如水體、大氣）能容納污染物的最大負荷量。超過環(huán)境容量排放污染物，環(huán)境質(zhì)量將無法維持達標。3.吸附等溫線：在恒定溫度下，吸附劑表面吸附質(zhì)的量（或分壓）與吸附質(zhì)在氣相或溶液中的平衡濃度（或分壓）之間關(guān)系的曲線。它反映了吸附劑對吸附質(zhì)的吸附能力。4.化學氧化法：利用化學氧化劑的強氧化性，將水中的可溶性有機污染物或還原性無機污染物轉(zhuǎn)化為毒性較低或無害的物質(zhì)（如CO?、H?O）的過程。常用的氧化劑有臭氧、氯、高錳酸鉀等。5.水體自凈：指水體依靠自身的物理、化學和生物作用，使受污染的水體逐漸恢復到清潔或接近清潔狀態(tài)的過程。主要途徑包括稀釋、擴散、揮發(fā)、化學沉淀、氧化還原和生物降解等。四、簡答題（每小題6分，共18分。）1.簡述pH值對水中重金屬離子形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化有何影響。*解析：pH值通過影響水中氫離子（H?）濃度，進而影響重金屬離子的存在形態(tài)和溶解度。大多數(shù)重金屬離子在較低pH（高H?濃度）下以高價陽離子形式存在，溶解度較高，遷移能力強。隨著pH升高（H?濃度降低），重金屬離子易與水中的OH?結(jié)合生成氫氧化物沉淀，或形成溶解度更小的含氧酸鹽沉淀，從而降低其溶解度和遷移能力。同時，pH也影響重金屬離子的吸附，高pH通常有利于吸附。此外，pH還會影響水中配位體的濃度，進而影響重金屬離子的絡(luò)合形態(tài)和遷移行為。2.與傳統(tǒng)化學沉淀法相比，膜分離技術(shù)（如反滲透、納濾）在水處理中有何優(yōu)點？*解析：膜分離技術(shù)優(yōu)點在于：1）能去除更小尺寸的顆粒和溶解性物質(zhì)，截留率通常很高；2）通常不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少的污泥，對環(huán)境更友好；3）處理過程通常在常溫常壓下進行，能耗相對較低（相比加熱沉淀等）；4）操作相對簡單，易于自動化控制；5）可連續(xù)運行，處理效率穩(wěn)定。3.簡述高級氧化技術(shù)（AOPs）的基本原理，并列舉至少兩種常用的AOPs方法。*解析：高級氧化技術(shù)（AOPs）的基本原理是利用物理（如光、電、聲）或化學方法（如催化劑、氧化劑）產(chǎn)生具有強氧化能力的自由基（主要是·OH），這些自由基能夠快速、高效地氧化分解水中的難降解有機污染物，將其礦化為無害的CO?和H?O。常用的AOPs方法包括：1）芬頓（Fenton）/類芬頓（類Fenton）法，利用Fe2?催化H?O?分解產(chǎn)生·OH；2）臭氧氧化法，利用臭氧直接或間接產(chǎn)生·OH；3）光催化氧化法，利用半導體光催化劑在光照下產(chǎn)生·OH；4）電化學氧化法，利用電極反應(yīng)產(chǎn)生·OH或其他活性物種。五、論述題（12分。）某城市污水處理廠出水中仍含有一定濃度的難降解有機物A（COD較高），且出水總磷超標。請結(jié)合環(huán)境化學原理和水處理技術(shù)知識，設(shè)計一個至少包含兩種不同類型水處理單元的組合工藝方案，用于去除有機物A和總磷，并簡述各單元的主要作用及選擇該組合方案的依據(jù)。*方案設(shè)計：預處理+常規(guī)生物處理+深度處理（高級氧化或膜分離）*各單元