2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)傳感器在環(huán)境監(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.下列哪一項不屬于化學(xué)傳感器的基本組成部分？A.敏感膜B.參考電極C.信號轉(zhuǎn)換器D.數(shù)據(jù)處理軟件2.電位型pH傳感器測量溶液pH值的基本原理是依賴于其敏感膜內(nèi)外界面產(chǎn)生的電位差與溶液pH值呈定比關(guān)系。(判斷對錯)3.在化學(xué)傳感器性能指標(biāo)中，選擇性是指傳感器對目標(biāo)分析物響應(yīng)的靈敏程度，以及受其他物質(zhì)干擾的程度。(判斷對錯)4.下列哪種類型的化學(xué)傳感器主要基于敏感材料與目標(biāo)分析物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理吸附導(dǎo)致其某些物理性質(zhì)（如電阻、電容）發(fā)生變化？A.電位型傳感器B.壓電型傳感器C.質(zhì)量型傳感器D.光學(xué)型傳感器5.用于檢測水體中溶解氧的化學(xué)傳感器，其敏感材料通常能發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)，間接指示氧氣的濃度。(判斷對錯)6.與傳統(tǒng)的實驗室分析方法相比，化學(xué)傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的主要優(yōu)勢之一是能夠?qū)崿F(xiàn)實時、在線監(jiān)測。(判斷對錯)7.離子選擇性電極（ISE）屬于電化學(xué)型傳感器，其測量電位與溶液中特定離子活度的對數(shù)呈線性關(guān)系。(判斷對錯)8.在資源化學(xué)領(lǐng)域，化學(xué)傳感器可用于監(jiān)測礦山排水中的重金屬離子濃度，以評估環(huán)境污染風(fēng)險。(判斷對錯)9.下列哪種物質(zhì)不適合作為化學(xué)傳感器的敏感材料？A.離子交換樹脂B.導(dǎo)電聚合物C.金屬氧化物D.高分子絕緣體10.提高化學(xué)傳感器靈敏度的方法之一是減小其敏感膜的厚度。(判斷對錯)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.化學(xué)傳感器通常由______、______、______和信號轉(zhuǎn)換與處理單元組成。2.根據(jù)測量原理，化學(xué)傳感器可分為電化學(xué)型、______型、熱敏型、質(zhì)量型、光學(xué)型等。3.電位型pH傳感器的測量電極通常使用______作為敏感材料。4.評價化學(xué)傳感器性能的重要指標(biāo)包括靈敏度、選擇性、響應(yīng)時間、______、穩(wěn)定性、壽命等。5.在環(huán)境監(jiān)測中，用于檢測水體濁度的化學(xué)傳感器通?；赺_____原理。6.將化學(xué)傳感器集成到小型設(shè)備中，實現(xiàn)便攜式或分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)，是化學(xué)傳感器發(fā)展的重要方向，體現(xiàn)了其______的特點。7.資源化學(xué)專業(yè)關(guān)注化學(xué)傳感器在______、______等環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述化學(xué)傳感器的基本工作過程。2.與光譜分析法相比，簡述化學(xué)傳感器在環(huán)境監(jiān)測中可能具有的優(yōu)勢。3.簡述影響化學(xué)傳感器響應(yīng)時間的主要因素。4.簡述離子選擇性電極（ISE）測量過程中可能存在的誤差來源及其排除方法（至少兩種）。四、論述題（10分）試述化學(xué)傳感器在資源化學(xué)領(lǐng)域進行環(huán)境監(jiān)測（如礦山環(huán)境監(jiān)測）中的重要應(yīng)用，并分析選擇適用于特定監(jiān)測目標(biāo)（如監(jiān)測某重金屬離子）的化學(xué)傳感器時需要考慮的關(guān)鍵因素。試卷答案一、選擇題1.D2.對3.錯(選擇性是指對目標(biāo)分析物響應(yīng)的選擇性，抵抗干擾物質(zhì)的能力；靈敏度是指響應(yīng)的靈敏程度)4.C5.對6.對7.對8.對9.D10.對二、填空題1.敏感膜參考電極信號轉(zhuǎn)換器2.光學(xué)3.氫離子交換膜（或硅酸鎵鑭）4.測量范圍（或線性度）5.光散射（或光吸收）6.微型化、網(wǎng)絡(luò)化7.礦產(chǎn)開發(fā)（或選礦過程）礦山及周邊環(huán)境三、簡答題1.化學(xué)傳感器的工作過程通常包括：目標(biāo)分析物首先擴散到傳感器的敏感膜表面；然后在敏感膜內(nèi)部與敏感材料發(fā)生特定的物理或化學(xué)作用（如離子交換、氧化還原、吸附等）；該作用導(dǎo)致敏感膜兩側(cè)產(chǎn)生某種物理性質(zhì)的變化（如電位差、電阻、光學(xué)信號變化等）；最后，這個物理性質(zhì)的變化被信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為可測量或可處理的電信號（如電壓、電流、電阻值等），并通過數(shù)據(jù)處理單元最終顯示出分析物的濃度或其他信息。2.優(yōu)勢包括：通常能夠?qū)崿F(xiàn)實時、在線監(jiān)測，便于及時掌握環(huán)境狀況；操作相對簡單，無需復(fù)雜的樣品前處理過程；許多傳感器可實現(xiàn)便攜式或現(xiàn)場快速檢測；可構(gòu)建分布式監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；部分傳感器成本相對較低，適合大規(guī)模部署等。3.影響因素主要包括：敏感膜的性質(zhì)（厚度、均勻性、傳質(zhì)阻力）；目標(biāo)分析物的濃度和形態(tài)；傳感器的預(yù)處理（如清洗、激活）；環(huán)境條件（溫度、濕度、壓力、共存物質(zhì)等）；信號轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度等。通常，更薄的敏感膜、更快的傳質(zhì)速率和更快的信號轉(zhuǎn)換速度有助于縮短響應(yīng)時間。4.誤差來源及排除方法：*誤差來源：參比電極電位不穩(wěn)定或漂移；敏感膜污染、老化或損壞；溶液中存在干擾離子（共存離子效應(yīng)）；溫度變化；測量時攪拌不當(dāng)或流速不均勻；讀數(shù)時未達到平衡等。*排除方法（至少兩種）：使用高質(zhì)量的參比電極并定期檢查其狀態(tài)；定期清洗或更換敏感膜；選擇選擇性好的電極以減少干擾離子影響；進行溫度補償；確保測量時溶液充分混合并達到平衡后再讀數(shù)；進行標(biāo)準(zhǔn)加入法校正等。四、論述題化學(xué)傳感器在資源化學(xué)領(lǐng)域的環(huán)境監(jiān)測中具有重要應(yīng)用。例如，在礦山環(huán)境監(jiān)測中，可以用于實時監(jiān)測礦山排水中的重金屬離子（如Cu2?,Pb2?,Cd2?,Zn2?等）濃度，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警污染事件，評估對周邊水體和土壤的影響；監(jiān)測選礦過程中的pH值、氧化還原電位、礦物顆粒濃度等參數(shù)，優(yōu)化選礦工藝，減少環(huán)境污染；監(jiān)測礦山空氣中的有害氣體（如SO?,NO?等），保障工人健康和安全生產(chǎn)；監(jiān)測礦區(qū)土壤的理化性質(zhì)變化等。選擇適用于特定監(jiān)測目標(biāo)的化學(xué)傳感器時，需要考慮的關(guān)鍵因素包括：傳感器的選擇性，即其對目標(biāo)離子或物質(zhì)的響應(yīng)能力，以及抵抗共存物質(zhì)干擾的能力；靈敏度，即傳感器能夠檢測到目標(biāo)物質(zhì)的最小濃度；測量范圍和線性度，確保測量結(jié)果在預(yù)期濃度范圍內(nèi)準(zhǔn)確可靠；響應(yīng)時間和穩(wěn)定性，滿足實時監(jiān)測和長期穩(wěn)定運行的要求；抗干擾能