2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)原理在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在水處理混凝沉淀過(guò)程中，加入明礬（Al?(SO?)?·K?SO?·24H?O）主要利用了其水解產(chǎn)生的（）來(lái)吸附和絮凝水中的懸浮物。A.Al3?的氧化性B.SO?2?的還原性C.H?離子D.Al(OH)?膠體2.對(duì)于氣相反應(yīng)2A(g)?B(g)，在恒溫恒容條件下，增加反應(yīng)物A的濃度，平衡將（）。A.向正向移動(dòng)B.向逆向移動(dòng)C.不移動(dòng)D.無(wú)法判斷3.光催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水，其核心在于利用半導(dǎo)體光催化劑（如TiO?）吸收（）能量，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的自由基（如·OH）來(lái)降解污染物。A.熱能B.化學(xué)能C.光能D.電能4.煙氣脫硫（FGD）中，石灰石-石膏法主要利用了CaCO?在高溫下分解生成的CaO與SO?和H?O反應(yīng)生成CaSO?·2H?O，該過(guò)程主要涉及（）。A.酸堿中和反應(yīng)B.氧化還原反應(yīng)C.協(xié)同反應(yīng)D.光化學(xué)反應(yīng)5.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)中，常用的催化劑載體是（）。A.活性炭B.沸石C.陶瓷D.金屬網(wǎng)6.對(duì)于吸附過(guò)程，當(dāng)吸附劑表面能與吸附質(zhì)分子間作用力增強(qiáng)時(shí)，通常表現(xiàn)為（）。A.吸附熱為負(fù)值B.吸附熱為正值C.吸附等溫線在相同壓力下吸附量更高D.吸附等溫線在相同壓力下吸附量更低7.大氣中NOx的生成主要途徑是（）。A.燃料的直接燃燒B.汽車尾氣排放C.工業(yè)廢氣排放D.以上都是8.將生活垃圾進(jìn)行焚燒處理，其主要目的是（）。A.使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物B.完全燃燒有機(jī)物，回收熱量C.減少垃圾體積D.以上都是9.在電化學(xué)法處理廢水過(guò)程中，利用電極上的氧化還原反應(yīng)直接或間接降解有機(jī)污染物，該方法通常具有（）特點(diǎn)。A.無(wú)需添加化學(xué)藥劑B.適用于處理難降解有機(jī)物C.設(shè)備投資高D.以上都是10.符合綠色化學(xué)原則的環(huán)境污染治理方法是（）。A.產(chǎn)生大量二次污染的處理方法B.需要使用大量有毒化學(xué)藥劑的方法C.從源頭上減少污染產(chǎn)生的方法D.處理效率低的方法二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填在題號(hào)后的橫線上）1.水中懸浮物通常具有較小的粒徑和較高的______，難以通過(guò)自然沉降去除，需要借助混凝劑使其脫穩(wěn)聚集形成絮體。2.根據(jù)范德華方程修正理想氣體狀態(tài)方程，引入的a項(xiàng)反映了氣體分子間的______，b項(xiàng)反映了氣體分子自身的______。3.催化劑在化學(xué)反應(yīng)中能夠______反應(yīng)的活化能，從而改變化學(xué)反應(yīng)速率，但在反應(yīng)前后自身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)______。4.顆粒物在大氣中的沉降方式主要有______沉降和______沉降。5.固體廢物根據(jù)其污染特性可分為_(kāi)_____廢物、危險(xiǎn)廢物和______廢物。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述化學(xué)吸附與物理吸附的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述煙氣脫硝SCR技術(shù)的反應(yīng)原理和基本流程。3.簡(jiǎn)述水處理中混凝沉淀的原理及其影響因素。4.簡(jiǎn)述固體廢物堆肥處理的基本原理及其對(duì)環(huán)境友好的意義。四、計(jì)算題（每題6分，共12分）1.在某水處理實(shí)驗(yàn)中，向1000mL水中加入0.01mol/L的FeCl?溶液100mL，已知Fe3?發(fā)生水解生成Fe(OH)?膠體的pH約為3.5。假設(shè)水解后溶液體積不變，計(jì)算此時(shí)溶液中Fe3?的大致濃度。（Fe3?水解平衡常數(shù)Ka≈10?3.7）2.某城市污水處理廠每日處理水量為10^5m3，進(jìn)水中BOD?濃度為20mg/L，出水BOD?濃度為5mg/L。假設(shè)BOD?的轉(zhuǎn)化遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)，試估算該處理系統(tǒng)的BOD?去除率及相應(yīng)的比去除速率常數(shù)k（單位：d?1）。五、論述題（10分）論述化學(xué)原理在解決大氣顆粒物（PM2.5）污染問(wèn)題中的重要作用，并舉例說(shuō)明幾種基于化學(xué)原理的PM2.5控制技術(shù)及其原理。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.A5.B6.C7.D8.D9.D10.C二、填空題1.表面電荷2.引力；體積3.降低；不變4.重力；慣性5.生活；農(nóng)業(yè)三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：區(qū)分吸附本質(zhì)和結(jié)果。物理吸附是分子間范德華力作用，無(wú)化學(xué)鍵生成，可逆，吸附熱較低；化學(xué)吸附類似化學(xué)反應(yīng)，有化學(xué)鍵生成，不可逆或難可逆，吸附熱較高，通常有選擇性。答案：化學(xué)吸附是吸附質(zhì)分子與吸附劑表面原子間發(fā)生化學(xué)鍵作用，通常在活化能較高的表面發(fā)生，吸附熱較高（一般在20-40kJ/mol），吸附過(guò)程可逆性差或不可逆，且有選擇性；物理吸附是吸附質(zhì)分子與吸附劑表面分子間通過(guò)范德華力作用，通常在較低能量表面發(fā)生，吸附熱較低（一般在8-17kJ/mol），吸附過(guò)程可逆，選擇性較低。2.解析思路：描述SCR原理流程。核心是催化劑促進(jìn)NO與還原劑（如NH?）反應(yīng)生成N?和H?O。流程包含煙氣混合、噴氨、通過(guò)催化劑層。答案：SCR（SelectiveCatalyticReduction）脫硝技術(shù)是利用催化劑促進(jìn)NO與還原劑（通常是氨NH?）在適宜的溫度窗口（通常200-400℃）下發(fā)生選擇性反應(yīng)，生成無(wú)害的氮?dú)猓∟?）和水（H?O）?；玖鞒贪ǎ簾煔馀c還原劑（氨）在進(jìn)入催化劑前充分混合，然后通過(guò)催化劑層，催化劑提供活性位點(diǎn)，降低反應(yīng)活化能，使NO被還原。3.解析思路：解釋混凝機(jī)理和影響因素?；炷抢没炷齽┧猱a(chǎn)生的帶電膠體（如Al(OH)?）吸附架橋，破壞水中懸浮物（膠體）的穩(wěn)定性，使其脫穩(wěn)聚集長(zhǎng)大形成絮體。影響因素包括混凝劑種類與投加量、pH值、水溫、攪拌速度、接觸時(shí)間等。答案：水中混凝沉淀的原理是投加混凝劑（如明礬、硫酸鋁、鐵鹽、鈣鹽等），混凝劑在水中水解產(chǎn)生帶電的氫氧化物膠體（如Al(OH)?、Fe(OH)?），這些膠體通過(guò)電性中和（壓縮雙電層）和吸附架橋作用，將水中的帶電或無(wú)電的細(xì)小懸浮顆粒（膠體）聚集起來(lái)，形成較大的絮體。絮體在重力作用下沉降分離。影響因素主要有混凝劑種類和投加量、水的pH值（影響混凝劑水解）、水溫（影響水解反應(yīng)速率）、攪拌速度（影響絮體形成）和接觸時(shí)間（影響絮體增長(zhǎng)）。4.解析思路：闡述堆肥原理和環(huán)境意義。核心是利用微生物（好氧為主）在適宜條件下分解有機(jī)物。意義在于資源化利用有機(jī)廢物，減少垃圾填埋量，產(chǎn)生肥料，實(shí)現(xiàn)廢物資源化。答案：固體廢物堆肥處理是利用微生物（主要是好氧細(xì)菌）在適宜的溫度、濕度、通氣條件下，將含有有機(jī)物的固體廢物（如廚余垃圾、園林廢棄物）進(jìn)行發(fā)酵分解，轉(zhuǎn)化為富含腐殖質(zhì)的穩(wěn)定腐殖質(zhì)肥料的過(guò)程。其基本原理是微生物代謝作用分解有機(jī)物，同時(shí)伴隨有生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程。其環(huán)境友好意義在于實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢棄物的資源化利用，減少了垃圾總量和填埋場(chǎng)的負(fù)擔(dān)，減少了因填埋產(chǎn)生的滲濾液和甲烷等溫室氣體，產(chǎn)生的堆肥可作為土壤改良劑，改善土壤結(jié)構(gòu)。四、計(jì)算題1.解析思路：計(jì)算水解平衡。首先計(jì)算加入FeCl?后溶液中Fe3?的初始濃度，然后根據(jù)水解平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡時(shí)Fe3?的濃度。假設(shè)水解程度較小，近似處理。答案：初始c(Fe3?)=(0.01mol/L*0.1L)/1.1L≈9.09×10??mol/L。水解平衡：Fe3?+3H?O?Fe(OH)?(s)+3H?。設(shè)平衡時(shí)c(Fe3?)=xmol/L，則c(H?)=3xmol/L。Ka=[H?]3/[Fe3?]=(3x)3/x=27x2。x=3√(Ka/27)=3√(10?3.?/27)≈3√(2.0×10??)≈5.8×10?2mol/L。則平衡時(shí)c(Fe3?)≈9.09×10??mol/L-5.8×10?2mol/L≈4.3×10?3mol/L。（注：此近似計(jì)算結(jié)果偏大，實(shí)際因水解，F(xiàn)e3?濃度應(yīng)更低，更精確計(jì)算需聯(lián)立物料衡算和平衡表達(dá)式）2.解析思路：應(yīng)用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。先計(jì)算去除率，再代入公式求k。一級(jí)動(dòng)力學(xué)：ln(C?/C)=kt。答案：去除率=(C?-C)/C?=(20-5)/20=75%。ln(C?/C)=ln(20/5)=ln(4)≈1.386。k=ln(C?/C)/t=1.386/(24*3600s)≈1.386/86400s≈1.60×10??s?1≈1.60×10?2d?1。（注：題目t未給出，按每日處理計(jì)算t=1天，若t為具體小時(shí)數(shù)需相應(yīng)換算或代入）五、論述題解析思路：從化學(xué)角度全面論述PM2.5來(lái)源、形成機(jī)理及治理技術(shù)。來(lái)源主要是燃燒過(guò)程（化石燃料、生物質(zhì)）產(chǎn)生的氣態(tài)前體物（SO?,NOx,NH?,VOCs,碳煙）通過(guò)氣溶膠轉(zhuǎn)化或直接排放，以及揚(yáng)塵、工業(yè)排放等。形成涉及物理過(guò)程（凝結(jié)、截留）和化學(xué)過(guò)程（氧化、硫酸/硝酸云凝集）。治理技術(shù)可分為源頭控制（燃燒優(yōu)化、燃料替代）、過(guò)程控制（選擇性催化還原脫硝、煙氣脫硫、揮發(fā)性有機(jī)物吸附/催化氧化、碳捕捉與封存CCS）和末端控制（顆粒物捕集，如袋式除塵、靜電除塵，涉及氣體動(dòng)力學(xué)、電荷傳遞、表面吸附/沉積等化學(xué)物理過(guò)程）。需結(jié)合實(shí)例說(shuō)明原理。答案：化學(xué)原理在解決大氣顆粒物（PM2.5）污染問(wèn)題中起著至關(guān)重要的作用。PM2.5的主要來(lái)源包括化石燃料和生物質(zhì)燃燒（如電廠、工業(yè)鍋爐、汽車尾氣、燃煤取暖、露天焚燒等），這些過(guò)程排放出大量的氣態(tài)前體物，如二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NOx）、氨（NH?）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和黑碳（碳煙）。這些前體物在大氣中通過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為細(xì)顆粒物。化學(xué)原理在PM2.5的形成過(guò)程中體現(xiàn)在：1）物理過(guò)程：水汽凝結(jié)、云滴蒸發(fā)/增長(zhǎng)、重力沉降、慣性碰撞和布朗擴(kuò)散等；2）化學(xué)過(guò)程：SO?和NOx在大氣氧化劑（如OH自由基、O?、NO?）作用下轉(zhuǎn)化為硫酸鹽（SO?2?）和硝酸鹽（NO??），它們是二次顆粒物的主要成分，可通過(guò)云凝集過(guò)程形成二次顆粒物；VOCs與NOx在光照下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧（O?）和有機(jī)氣溶膠（OA）；黑碳作為核心顆粒物，可吸附其他氣體或硫酸鹽、硝酸鹽等形成復(fù)合顆粒物。基于化學(xué)原理的PM2.5控制技術(shù)主要包括：1）源頭控制：通過(guò)改進(jìn)燃燒技術(shù)（如低氮燃燒器、流化床燃燒）減少前體物排放；使用清潔能源替代化石燃料（如天然氣、可再