2025年大學《化學測量學與技術》專業(yè)題庫——化學測量學與技術在光電化學中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內）1.下列哪種化學測量方法主要基于物質對特定波長光的吸收或發(fā)射特性？（）A.電位分析法B.質譜法C.光譜分析法D.色譜分析法2.在光電化學傳感器的構建中，選擇合適的修飾材料的主要目的是？（）A.提高電極的導電性B.增強待測物與電極表面的相互作用C.降低測量過程中的背景干擾D.以上都是3.光電化學電池中，發(fā)生氧化反應的電極通常被稱為？（）A.陽極B.陰極C.參比電極D.輔助電極4.下列哪項不是影響光電化學傳感器靈敏度的關鍵因素？（）A.光照強度B.電極表面修飾層的厚度C.待測物的濃度D.信號放大技術的應用5.紫外-可見分光光度法屬于哪種類型的光譜分析法？（）A.原子吸收光譜法B.原子發(fā)射光譜法C.分子吸收光譜法D.熒光光譜法6.在化學測量學中，確保測量結果準確可靠的基礎是？（）A.選擇合適的測量儀器B.進行精確的儀器校準C.保持實驗環(huán)境穩(wěn)定D.以上都是7.光電催化反應中，利用光能驅動化學反應，其核心過程是？（）A.光的吸收與能量傳遞B.電荷的分離與傳輸C.催化活性位點的生成D.反應產物的脫附8.下列哪種效應常被用于增強分子光譜信號？（）A.共振增強拉曼散射（SERS）B.塞曼效應C.法布里-珀羅干涉D.光致發(fā)光9.電化學阻抗譜（EIS）主要用于研究什么？（）A.電極表面的化學反應速率B.電荷在電極/電解液界面或內部傳輸的阻力C.電極的電位變化D.電解液的導電性10.將化學測量學中的校準曲線繪制方法應用于光電化學傳感器性能表征時，通常以什么為橫坐標？（）A.電極電位B.光照強度C.信號強度（如電流、電壓、吸光度）D.待測物濃度二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.化學測量學是研究化學物質的組成、含量和結構的及其技術的學科。2.光電化學是研究光與物質相互作用產生______或______，并利用這些效應進行化學測量的學科。3.在光電化學電池中，電子通過外部電路從______電極流向______電極。4.光電化學傳感器的選擇性通常指其對______的響應能力相對于______的響應能力的比值。5.常用于制備光電化學傳感器的半導體材料包括______、______等。6.光譜分析法依據物質對______的吸收、發(fā)射或散射特性來進行測量。7.在進行化學測量時，控制______是減少系統誤差的關鍵措施之一。8.光致變色材料在光電化學中可用于______或______。9.評價光電化學傳感器性能的指標除了靈敏度，還包括______、______和穩(wěn)定性等。10.電化學測量方法具有______、______等優(yōu)點。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述化學測量學在光電化學傳感器設計和應用中的主要作用。2.解釋什么是光電化學效應，并舉例說明其在化學測量中的具體應用。3.簡述光譜分析法的基本原理及其在環(huán)境樣品檢測中的優(yōu)勢。4.如何通過改善光電化學電極的表面性質來提高傳感器的靈敏度和選擇性？四、計算題（6分）某光電化學傳感器對特定污染物響應的信號（微安培）與污染物濃度（摩爾濃度）符合線性關系。在實驗條件下，當污染物濃度為1.0x10^-6mol/L時，傳感器輸出信號為5.0μA；當濃度為2.0x10^-6mol/L時，輸出信號為9.0μA。請計算該傳感器的靈敏度（以μA/(μmol/L)表示），并說明其物理意義。五、論述題（9分）論述化學測量學的基本原理和技術如何促進光電化學領域的發(fā)展，并舉例說明其在解決能源環(huán)境問題中的應用前景。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.A4.C5.C6.D7.B8.A9.B10.D二、填空題1.測定2.電流，光電流3.陽極，陰極4.待測物，干擾物5.二氧化鈦，氧化鋅6.電磁輻射7.系統誤差來源8.開關，開關9.選擇性，重現性10.靈敏度高，應用范圍廣三、簡答題1.化學測量學為光電化學傳感器提供了理論基礎，如傳感器的選擇、信號的產生與轉換原理。同時，它還提供了多種分析技術，如校準方法、數據處理手段、性能評價標準等，用于構建、表征和優(yōu)化光電化學傳感器，并實現對其檢測結果的準確可靠測定。2.光電化學效應是指物質吸收光能后，其內部的電子狀態(tài)發(fā)生改變（如產生光電流、產生光生伏特電勢或發(fā)生光化學反應），這種由光引發(fā)的電學或化學效應。例如，利用光電化學傳感器測量水體中某種物質的濃度，當特定波長的光照射到傳感器表面時，若存在目標analyte，會引起光電流的變化，該變化與analyte濃度相關。3.光譜分析法基于物質對特定波長電磁輻射的吸收、發(fā)射或散射特性來進行定性或定量分析。其優(yōu)勢在于選擇性好（特定波長的光只與特定物質或基團相互作用）、靈敏度高（可檢測痕量物質）、操作相對簡便、應用范圍廣（可測元素和化合物種類繁多）。在環(huán)境樣品檢測中，可利用原子吸收光譜法測金屬，利用分子吸收光譜法（如UV-Vis）測有機物，實現環(huán)境監(jiān)測。4.改善光電化學電極表面性質可通過多種途徑提高傳感器性能。例如，通過修飾導電聚合物、貴金屬納米顆?；蛄孔狱c等材料，可以增加電極的表面積和活性位點，增強待測物與電極的相互作用，從而提高靈敏度。選擇具有特定吸附性質的修飾層或進行表面功能化處理，可以提高電極對目標分析物的選擇性，減少干擾物的影響。此外，采用納米結構電極或微流控芯片技術，也能有效改善傳感能力。四、計算題斜率即為靈敏度。設線性方程為S=kC+b，其中S為信號，C為濃度，k為斜率（靈敏度），b為截距。取兩組數據：(C1,S1)=(1.0x10^-6mol/L,5.0μA)，(C2,S2)=(2.0x10^-6mol/L,9.0μA)。靈敏度k=(S2-S1)/(C2-C1)=(9.0μA-5.0μA)/(2.0x10^-6mol/L-1.0x10^-6mol/L)=4.0μA/1.0x10^-6mol/L=4000μA/(mol/L)。將單位mol/L換算為μmol/L(1mol/L=10^6μmol/L)，則靈敏度k=4000μA/(μmol/L)。物理意義：該傳感器的靈敏度表示當待測污染物濃度改變1.0μmol/L時，傳感器輸出的信號變化量為4000μA。五、論述題化學測量學為光電化學提供了核心的分析原理和技術支撐。首先，化學測量學關于物質組成、含量測定、信號轉換與處理、誤差分析等通用原理和方法，是理解和設計光電化學傳感器的基石。其次，光譜學、電化學等具體的化學測量技術被直接應用于光電化學研究，如利用光譜法表征光生電荷、研究光與物質的相互作用，利用電化學方法構建光電化學電池、研究電荷傳輸過程、制備修飾電極等。此外，化學測量學中發(fā)展的校準方法、數據分析技術（如信號處理、模式識別）以及性能評價體系（靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性等），為光電化學器件的性能優(yōu)化和應用評價提供了標準工具。這些原理和技術的融