2025年大學《化學測量學與技術(shù)》專業(yè)題庫——化學測量技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測中的應(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。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在水質(zhì)監(jiān)測中，用于測定水樣中總有機碳（TOC）的方法主要基于哪種化學測量原理？（）A.原子吸收光譜法B.紫外-可見吸收光譜法C.電化學伏安法D.質(zhì)譜法2.對于水體中低濃度重金屬的測定，哪種儀器分析方法通常具有更高的靈敏度？（）A.離子選擇性電極法B.原子熒光光譜法C.分光光度法D.氣相色譜法3.在水質(zhì)監(jiān)測的分析過程中，使用空白樣品的主要目的是？（）A.評估樣品前處理的徹底性B.檢測分析過程中是否存在系統(tǒng)誤差C.確定方法的檢出限D(zhuǎn).校準儀器零點4.影響分光光度法測定水質(zhì)樣品吸光度的因素不包括？（）A.光源波長B.比色皿厚度C.樣品溶液的pH值D.樣品的溫度5.電化學分析法在水質(zhì)監(jiān)測中具有許多優(yōu)點，以下哪項不是其主要優(yōu)勢？（）A.儀器設(shè)備通常比較簡單、便攜B.可實現(xiàn)實時在線監(jiān)測C.選擇性好，干擾少D.大多數(shù)方法的測定范圍寬6.水樣采集是水質(zhì)監(jiān)測的第一步，采集時通常需要加入保存劑，加入酸的主要目的是？（）A.防止微生物活動消耗待測組分B.抑制金屬離子的水解沉淀C.增大待測組分的溶解度D.調(diào)節(jié)水樣至中性pH7.在色譜法測定水質(zhì)樣品時，選擇合適流動相的依據(jù)主要是？（）A.儀器的價格高低B.分析人員個人偏好C.待測物質(zhì)的性質(zhì)和分離需求D.實驗室是否具備該種溶劑8.水質(zhì)監(jiān)測報告中的測定結(jié)果通常表示為濃度值，常用的濃度單位不包括？（）A.mg/LB.μmol/LC.%(質(zhì)量分數(shù))D.ppm(質(zhì)量比)9.加標回收實驗是評價水質(zhì)監(jiān)測方法準確性的常用手段，回收率通常表示為？（）A.(測得量-真實量)/真實量×100%B.(測得量-加入量)/加入量×100%C.(測得量+加入量)/真實量×100%D.(加入量-測得量)/加入量×100%10.下列哪種水質(zhì)參數(shù)的測定通常不需要分離預(yù)處理步驟？（）A.水中總磷B.水中苯酚C.水中溶解氧D.水中硝酸鹽氮二、簡答題（每小題5分，共25分）1.簡述原子吸收光譜法測定水中鈣離子濃度的基本原理。2.簡述水質(zhì)監(jiān)測樣品采集過程中，為什么要進行樣品保存？常見的物理和化學保存方法有哪些？3.簡述標準曲線法在水質(zhì)化學測量中的基本步驟。4.簡述電化學分析法中，選擇合適工作電極（如電極材料）需要考慮哪些因素？5.簡述色譜法在水質(zhì)監(jiān)測中，正相色譜和反相色譜的主要區(qū)別及應(yīng)用特點。三、計算題（每小題6分，共12分）1.某水樣經(jīng)適當預(yù)處理后，用分光光度法測定其COD（化學需氧量），取10.00mL水樣，加入消化劑后定容至100.0mL，測定吸光度為0.345。同時用相同步驟測定空白試劑的吸光度為0.015。已知該波長下標準曲線的斜率為0.0125(mgCOD/mL吸光度)，求水樣中COD的濃度（mg/L）。2.為測定水樣中某重金屬Pb2?的濃度，向10.00mL水樣中加入適量濃硝酸和氯化物溶液，使Pb2?生成氯化鉛沉淀，過濾后洗滌沉淀并轉(zhuǎn)移至合適的容器中，用原子吸收光譜法測定，消耗了0.500g標準Pb溶液（含Pb2?1000mg/L）進行校準，測定得吸光度為0.250。若標準Pb溶液的最終定容體積為50.00mL，且樣品最終定容體積也為50.00mL，求水樣中Pb2?的濃度（mg/L）。（假設(shè)校準曲線線性良好，吸光度與濃度成正比）四、論述題（每小題8分，共16分）1.論述在水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)場，采用直接分光光度法測定水樣中高濃度氨氮時可能遇到的問題，并提出相應(yīng)的解決方法。2.論述將化學測量技術(shù)（如光譜法、色譜法、電化學法）應(yīng)用于水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)時，需要克服的主要技術(shù)挑戰(zhàn)及其相應(yīng)的應(yīng)對策略。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.D5.C6.B7.C8.C9.B10.C二、簡答題1.原子吸收光譜法測定水中鈣離子濃度基于空心陰極燈發(fā)射特定波長的鈣原子特征輻射，當此輻射通過含有鈣離子的原子蒸氣時，被鈣原子外層電子吸收，輻射強度減弱，根據(jù)吸光度與鈣離子濃度的關(guān)系（比爾-朗伯定律），即可計算出樣品中鈣離子的濃度。2.樣品保存是為了防止目標分析物在采集、運輸、保存過程中因化學變化（如氧化、還原、水解、沉淀、光解、生物降解等）而損失或變化，或防止基質(zhì)成分的變化影響分析結(jié)果。常見的物理保存方法有冷藏（降低化學反應(yīng)和生物活動速率）；化學保存方法有加入酸（如HNO?，抑制水解沉淀、固定金屬離子、提供H?參與反應(yīng)）、加入氧化劑或還原劑（穩(wěn)定特定價態(tài)的待測物）、加入絡(luò)合劑（絡(luò)合干擾離子）等。3.標準曲線法的步驟包括：配制一系列已知濃度（至少3-5個濃度點）的標準溶液；在相同條件下，用選定的分析方法測定各標準溶液的響應(yīng)信號（如吸光度、峰面積、峰高等）；以響應(yīng)信號為縱坐標，對應(yīng)的標準溶液濃度為橫坐標，繪制標準曲線（通常要求線性關(guān)系良好）；根據(jù)測定所得樣品的響應(yīng)信號，在標準曲線上查出或通過線性回歸方程計算出樣品中待測組分的濃度。4.選擇合適的工作電極需考慮：電極材料是否對目標分析物具有選擇性響應(yīng)（高靈敏度）；電極的響應(yīng)時間是否足夠快；電極的化學穩(wěn)定性是否好，壽命是否長；電極的制備是否簡單、重現(xiàn)性好且成本適中；電極與測量體系的兼容性等。5.正相色譜和反相色譜的主要區(qū)別在于固定相和流動相的極性。正相色譜中，固定相通常是極性的（如硅膠），流動相是非極性或弱極性的（如烷烴）。極性樣品分子因與極性固定相產(chǎn)生相互作用而被保留和分離。反相色譜中，固定相通常是非極性的（如十八烷基硅烷鍵合硅膠，ODS），流動相是極性的（如水溶液，常含有機溶劑）。極性樣品分子因與極性流動相產(chǎn)生相互作用而被保留，而非極性分子則不易被保留。正相色譜適用于分離極性化合物，反相色譜應(yīng)用更廣泛，尤其適用于分離非極性或中等極性的有機物。三、計算題1.吸光度樣品=吸光度樣品-吸光度空白=0.345-0.015=0.330樣品濃度(mgCOD/mL)=吸光度樣品/斜率=0.330/0.0125=26.4mgCOD/mL水樣原始濃度(mg/L)=樣品濃度(mgCOD/mL)×(定容體積/mL)/(取樣體積/mL)水樣原始濃度(mg/L)=26.4mgCOD/mL×(100.0mL/10.00mL)=264mg/L答案：水樣中COD的濃度為264mg/L。2.標準溶液濃度(mg/L)=1000mg/L×(50.00mL/50.00mL)=1000mg/L標準溶液對應(yīng)吸光度=0.250樣品吸光度與標準溶液吸光度之比=樣品濃度與標準溶液濃度之比樣品濃度(mg/L)=樣品吸光度/標準溶液吸光度×標準溶液濃度樣品濃度(mg/L)=0.250/0.250×1000mg/L=1000mg/L答案：水樣中Pb2?的濃度為1000mg/L。四、論述題1.高濃度氨氮水樣直接進行分光光度法測定時，可能遇到以下問題：*溶液渾濁或干擾：高濃度氨氮可能導(dǎo)致溶液渾濁，或與其他共存離子形成沉淀，干擾測定。*超出線性范圍：高濃度氨氮可能超出儀器或標準曲線的線性響應(yīng)范圍，導(dǎo)致測定結(jié)果偏低或無法測定。*空白值偏高：氨氮本身或其前處理過程可能引入較高背景值，影響相對測定結(jié)果。解決方法：*預(yù)處理稀釋：對高濃度樣品進行適當稀釋，使測定值落在標準曲線的線性范圍內(nèi)。*過濾或離心：測定前對樣品進行過濾或離心，去除懸浮物和沉淀。*選擇合適方法：對于極高濃度或干擾嚴重的樣品，可選用其他方法，如離子選擇性電極法（有時可測較高濃度）或經(jīng)過消解處理的滴定法（如納氏試劑比色法，但需注意消解過程和空白控制）。*控制空白：嚴格控制和優(yōu)化樣品預(yù)處理過程，確?？瞻字档颓曳€(wěn)定。2.將化學測量技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)時，主要面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略包括：*穩(wěn)定性與可靠性：儀器需長期穩(wěn)定運行，抗環(huán)境（溫度、濕度、壓力、電磁干擾等）影響。*策略：選用高穩(wěn)定性材料和組件；設(shè)計堅固耐用的結(jié)構(gòu)；建立完善的溫控和防干擾系統(tǒng)；定期校準和維護。*響應(yīng)速度與實時性：需能快速響應(yīng)水質(zhì)變化，提供實時數(shù)據(jù)。*策略：選用響應(yīng)時間短的分析方法（如電化學法）；優(yōu)化樣品流通系統(tǒng)和預(yù)處理步驟；采用微流控技術(shù)等。*抗干擾能力：水體成分復(fù)雜，基質(zhì)效應(yīng)和共存物干擾強。*策略：選擇選擇性好、抗干擾能力強的分析方法（如色譜法、質(zhì)譜法）；采用有效的在線預(yù)處理技術(shù)（如過濾、萃取、吹掃捕集、化學預(yù)處理）；建立干擾識別和消除算法。*標定與校準：在線系統(tǒng)需要持續(xù)準確的標定，標準物質(zhì)穩(wěn)定性、自動更換和零點漂移是難題。*策略：使用化學計量學方法建立模型；采用長期穩(wěn)定的內(nèi)標法或標準加入法；開發(fā)自動進樣