2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——化學(xué)傳感器在水資源監(jiān)測(cè)中的作用考試時(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)的代表字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種類(lèi)型的化學(xué)傳感器主要用于檢測(cè)水溶液中特定離子的活度？（）A.光纖傳感器B.壓電晶體傳感器C.離子選擇性電極（ISE）D.電化學(xué)傳感器（通用）2.在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，測(cè)量水的導(dǎo)電能力主要反映的是什么？（）A.溶解氧含量B.水中溶解性鹽類(lèi)的總濃度C.水的濁度D.水的pH值3.與傳統(tǒng)比色法相比，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)用的光學(xué)傳感器的主要優(yōu)勢(shì)之一是？（）A.成本更低B.可同時(shí)監(jiān)測(cè)多種參數(shù)C.不需要采樣和實(shí)驗(yàn)室分析D.對(duì)環(huán)境光線變化不敏感4.用于測(cè)量水樣濁度的傳感器，其核心傳感元件通常是？（）A.離子選擇性膜B.電極和參比電極C.光源和光探測(cè)器（如光電二極管）D.壓電晶體5.在使用離子選擇性電極（ISE）進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了獲得準(zhǔn)確的活度值，通常需要進(jìn)行？（）A.溫度補(bǔ)償B.使用標(biāo)準(zhǔn)加入法C.使用pH緩沖溶液D.以上都是6.以下哪種技術(shù)通常不用于提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)化學(xué)傳感器的抗干擾能力？（）A.優(yōu)化傳感器膜的選擇性B.采用信號(hào)放大電路C.進(jìn)行在線參比電極更新D.提高傳感器的響應(yīng)頻率7.將化學(xué)傳感器直接集成到小型設(shè)備中，能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)的連續(xù)或?qū)崟r(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，這體現(xiàn)了化學(xué)傳感器在水資源監(jiān)測(cè)中的什么作用？（）A.提高監(jiān)測(cè)精度B.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控C.降低人力成本D.增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力8.對(duì)于需要長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行的在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，傳感器的什么性能至關(guān)重要？（）A.靈敏度B.穩(wěn)定性C.響應(yīng)時(shí)間D.抗化學(xué)腐蝕性9.在監(jiān)測(cè)水體中痕量重金屬離子時(shí)，通常要求傳感器具有高靈敏度和低檢出限，這主要體現(xiàn)了化學(xué)傳感器應(yīng)用的什么特點(diǎn)？（）A.廣泛性B.選擇性C.微量化D.快速化10.將生物分子（如酶、抗體）固定在傳感器表面，利用其與目標(biāo)分析物間的特異性相互作用進(jìn)行檢測(cè)，這種傳感器屬于？（）A.電化學(xué)傳感器B.生物傳感器C.光學(xué)傳感器D.質(zhì)量型傳感器二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.化學(xué)傳感器通常由________、________和信號(hào)處理部分組成。2.在pH測(cè)量中，玻璃電極的測(cè)量原理基于氫離子活度與玻璃膜內(nèi)外兩側(cè)電位差之間的________關(guān)系。3.溶解氧（DO）傳感器通常利用氧分子在電極表面發(fā)生________反應(yīng)產(chǎn)生電流或電位變化來(lái)工作。4.為了減少測(cè)量誤差，離子選擇性電極（ISE）的測(cè)量通常要求在接近恒定的________條件下進(jìn)行。5.水的________是指水中懸浮物對(duì)光束的散射程度，是評(píng)價(jià)水體澄清度的指標(biāo)。6.評(píng)價(jià)化學(xué)傳感器性能的主要指標(biāo)包括靈敏度、選擇性、響應(yīng)時(shí)間、線性范圍、______和壽命等。7.針對(duì)地下水監(jiān)測(cè)，化學(xué)傳感器需要具備良好的________和在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的穩(wěn)定性。8.將化學(xué)傳感器與微加工技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合，是發(fā)展________水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要方向。9.重金屬離子離子選擇性電極的電位響應(yīng)符合能斯特（Nernst）方程，表明其響應(yīng)與目標(biāo)離子________的對(duì)數(shù)成正比。10.除了傳統(tǒng)的電化學(xué)和光學(xué)傳感器，基于原子光譜技術(shù)（如原子吸收光譜、原子熒光光譜）的在線監(jiān)測(cè)儀器也屬于廣義上的________在水資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。三、名詞解釋?zhuān)啃☆}3分，共15分）1.檢出限（DetectionLimit）2.選擇性（Selectivity）3.響應(yīng)時(shí)間（ResponseTime）4.在線監(jiān)測(cè)（OnlineMonitoring）5.生物傳感器（Biosensor）四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電化學(xué)傳感器在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的主要工作原理。2.與人工采樣送實(shí)驗(yàn)室分析相比，使用化學(xué)傳感器進(jìn)行水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)有哪些主要優(yōu)勢(shì)？3.影響離子選擇性電極（ISE）測(cè)量準(zhǔn)確性的主要因素有哪些？4.簡(jiǎn)述化學(xué)傳感器在飲用水安全監(jiān)測(cè)中的重要作用。五、論述題（10分）結(jié)合具體實(shí)例，論述化學(xué)傳感器技術(shù)在應(yīng)對(duì)突發(fā)性水污染事件（如工業(yè)事故泄漏）中的重要作用及其面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.D6.D7.B8.B9.C10.B二、填空題1.傳感元件，信號(hào)轉(zhuǎn)換器2.對(duì)數(shù)3.氧化還原4.溫度5.濁度6.穩(wěn)定性7.抗干擾能力8.智能化9.活度10.化學(xué)測(cè)量三、名詞解釋1.檢出限：指能被傳感器可靠檢測(cè)到的最低分析物濃度或量。2.選擇性：指?jìng)鞲衅鲗?duì)目標(biāo)分析物產(chǎn)生響應(yīng)，而受其他共存物質(zhì)干擾的能力。3.響應(yīng)時(shí)間：指?jìng)鞲衅鲝慕邮盏椒治鑫镄盘?hào)到產(chǎn)生穩(wěn)定輸出信號(hào)所需的時(shí)間。4.在線監(jiān)測(cè)：指?jìng)鞲衅髦苯影惭b在實(shí)際監(jiān)測(cè)環(huán)境中，對(duì)水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)或近乎實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。5.生物傳感器：利用固定化的生物敏感元件（如酶、抗體、核酸等）與目標(biāo)分析物發(fā)生特異性相互作用，并借助信號(hào)轉(zhuǎn)換器將這種相互作用轉(zhuǎn)換成可定量檢測(cè)的信號(hào)輸出的傳感器。四、簡(jiǎn)答題1.電化學(xué)傳感器利用分析物在電極表面發(fā)生的氧化還原反應(yīng)、電導(dǎo)變化、電位變化或電流變化等電化學(xué)現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)量這些電學(xué)信號(hào)（如電流、電壓、電導(dǎo)）來(lái)定量或定性分析物質(zhì)。例如，pH傳感器利用氫離子在玻璃膜上的交換反應(yīng)產(chǎn)生電位差；溶解氧傳感器利用溶解氧在電極上發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生電流。2.優(yōu)勢(shì)包括：實(shí)時(shí)性，可連續(xù)監(jiān)測(cè)；自動(dòng)化，減少人工操作；現(xiàn)場(chǎng)性，無(wú)需采樣運(yùn)輸；快速性，能及時(shí)獲得數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程傳輸能力，便于集中管理和預(yù)警。3.主要因素包括：溫度變化（影響電極電位和離子活度）；基質(zhì)效應(yīng)（樣品中其他離子或成分對(duì)測(cè)量的干擾）；電極污染或膜老化和損壞；參比電極電位不穩(wěn)定；測(cè)量條件（如pH、離子強(qiáng)度）控制不當(dāng)。4.化學(xué)傳感器在飲用水安全監(jiān)測(cè)中作用重大，能快速、連續(xù)地監(jiān)測(cè)飲用水源和管網(wǎng)中的關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)（如余氯、pH、濁度、有機(jī)物、重金屬等），及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常，保障供水安全，為水廠處理工藝提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持，并滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的飲用水標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管要求。五、論述題化學(xué)傳感器在應(yīng)對(duì)突發(fā)性水污染事件中扮演著關(guān)鍵角色。其核心優(yōu)勢(shì)在于快速響應(yīng)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)能力。當(dāng)工業(yè)事故發(fā)生導(dǎo)致有害物質(zhì)（如重金屬、氰化物、揮發(fā)性有機(jī)物等）泄漏進(jìn)入水體時(shí)，便攜式或現(xiàn)場(chǎng)固定式化學(xué)傳感器能夠迅速部署到污染現(xiàn)場(chǎng)，快速檢測(cè)出污染物的種類(lèi)和濃度，為應(yīng)急響應(yīng)決策提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，有助于確定污染范圍、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括：1）選擇性問(wèn)題，水中復(fù)雜組分眾多，傳感器需具備高選擇性以準(zhǔn)確測(cè)定目標(biāo)污染物，避免干擾；2）檢測(cè)限問(wèn)題，突發(fā)事故往往涉及痕量有害物，傳感器需具備足夠低的檢出限；3）穩(wěn)定