2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——不同地區(qū)水體中的地球化學(xué)元素考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.大氣降水通常呈弱酸性，其主要原因是（）。A.溶解了土壤中的有機(jī)酸B.氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的H?C.空氣中的CO?溶于水形成碳酸D.水體自身電離2.在封閉體系中，某難溶鹽（如CaF?）達(dá)到沉淀-溶解平衡時(shí)，其溶液中Ca2?和F?的濃度乘積（離子活度積，a??）等于該鹽的（）。A.溶解度B.溶度積常數(shù)KspC.溶解度積Ksp的平方D.平衡常數(shù)K3.河流輸入湖泊或海洋的溶解硅（Si(OH)?）通常會(huì)發(fā)生沉淀，其主要原因是（）。A.溫度升高導(dǎo)致Si(OH)?溶解度增加B.pH升高促進(jìn)了硅酸鹽的形成C.水體鹽度升高導(dǎo)致Si(OH)?溶解度降低D.水體中Al3?或Fe3?濃度升高，形成沉淀物4.地下水中的重碳酸鹽類型（HCO?-Ca）受到CO?濃度變化的顯著影響。當(dāng)?shù)叵滤蠧O?分壓（pCO?）升高時(shí)，水的pH會(huì)（），Ca2?的濃度會(huì)（）。A.升高，升高B.降低，降低C.升高，降低D.降低，升高5.某地下水的離子組成接近Na-Cl類型，這通常表明該地下水的主要來(lái)源是（）。A.大氣降水入滲后與富含碳酸鹽的巖石作用B.海水入侵C.深層變質(zhì)巖的水熱作用D.植物根際分泌物6.水體中元素的吸附-解吸過(guò)程對(duì)微量重金屬的遷移轉(zhuǎn)化起著關(guān)鍵作用。一般來(lái)說(shuō)，吸附過(guò)程有利于（）。A.重金屬在含水層中向上游遷移B.重金屬在沉積物-水界面富集C.重金屬均勻分散在水中D.重金屬形成溶解性絡(luò)合物7.比較河流水和海水中的主要陰離子組成，發(fā)現(xiàn)海水中Cl?和SO?2?的含量遠(yuǎn)高于HCO??，其主要原因是（）。A.海水經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的水-巖相互作用過(guò)程B.海水中存在大量的生物化學(xué)作用C.海水主要來(lái)源于大氣降水的蒸發(fā)和全球鹽分輸送D.海水中HCO??易被海底沉積物吸附8.利用穩(wěn)定同位素（如δD,δ1?O）區(qū)分不同來(lái)源的水體時(shí)，通常認(rèn)為（）。A.雨水的δD和δ1?O值最低B.河流水的同位素組成僅受流域降水影響C.海水的δD和δ1?O值隨著緯度升高而降低D.地下水的同位素組成通常比降水更輕（更負(fù)）9.礦床水文地球化學(xué)勘查中，常利用某些指示礦物（如黃鐵礦）的地球化學(xué)特征來(lái)推斷礦床的（）。A.形成時(shí)代B.充水水源C.礦物種類D.經(jīng)濟(jì)價(jià)值10.湖泊水體中發(fā)生顯著的化學(xué)侵蝕時(shí)，通常表現(xiàn)為（）。A.水體pH持續(xù)升高，溶解氧含量增加B.水體pH持續(xù)降低，碳酸鹽礦物溶解C.水體鹽度快速升高，主要離子含量增加D.水體呈強(qiáng)堿性，富含OH?二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）11.水化學(xué)分析中，常用的定性鑒定方法包括________和________。12.地表水中的主要緩沖體系是________和________。13.水體中CaCO?的沉淀/溶解平衡受________、________和________的影響。14.影響水體中元素吸附的主要因素包括元素的________、水體的________、pH值以及固體表面的________。15.地下水的離子類型與其所處的________環(huán)境密切相關(guān)。16.穩(wěn)定同位素分餾是指在不同物相間傳遞時(shí)，重同位素相對(duì)于輕同位素發(fā)生________的現(xiàn)象。17.水體中發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，氧化還原電位（Eh）是重要的控制參數(shù)。18.地球化學(xué)障是指能顯著阻礙某些元素或物質(zhì)遷移的________或________層。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）19.簡(jiǎn)述水-巖相互作用對(duì)河流水化學(xué)特征演化的影響。20.解釋水體pH值對(duì)水中鋁（Al）存在形態(tài)和遷移行為的影響。21.簡(jiǎn)述吸附作用在天然水體中控制微量重金屬遷移的機(jī)制。22.列舉至少三種不同類型水體的典型水化學(xué)特征，并簡(jiǎn)述其主要影響因素。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）23.某地下水的化學(xué)分析結(jié)果如下（單位：mg/L）：Ca2?:80,Mg2?:20,Na?:150,K?:3,HCO??:280,SO?2?:70,Cl?:150。計(jì)算該地下水的：(1)總?cè)芙夤腆w（TDS）的近似值（假設(shè)其他離子如F?,Si(OH)?等可忽略）。(2)離子強(qiáng)度（I）。(3)用HCO?-Ca類型判斷該水體的水化學(xué)特征。24.假設(shè)某溶液中僅存在Ca2?和F?，且已達(dá)到沉淀平衡。已知該溫度下CaF?的溶度積常數(shù)Ksp=3.9×10?11。計(jì)算該溶液中Ca2?的濃度（單位：mol/L）。25.某湖泊水樣分析結(jié)果顯示：pH=7.5，Eh=+200mV。判斷在此條件下，F(xiàn)e3?/Fe2?體系的氧化還原狀態(tài)。已知相關(guān)條件下的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E°(Fe3?/Fe2?)=+0.77V，并忽略溶液離子強(qiáng)度對(duì)電極電位的影響。五、論述題（15分）26.論述水化學(xué)類型（如根據(jù)主要離子組成劃分的類型）在表征和解釋不同地區(qū)水體地球化學(xué)特征及其演化過(guò)程中的作用。請(qǐng)結(jié)合具體的水化學(xué)過(guò)程和元素行為進(jìn)行闡述。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.D5.B6.B7.C8.D9.B10.B二、填空題11.離子交換法，滴定法12.碳酸鈣體系，碳酸鹽體系13.溫度，pH值，CO?分壓（或pCO?）14.活性/濃度，離子強(qiáng)度，表面性質(zhì)（或電荷/潤(rùn)濕性）15.地質(zhì)/巖石16.集中/富集17.氧化還原條件18.地質(zhì)，水體三、簡(jiǎn)答題19.水體入滲過(guò)程中，與不同類型巖石（如碳酸鹽巖、硅酸鹽巖、蒸發(fā)巖等）發(fā)生溶解、沉淀、交換等反應(yīng)，導(dǎo)致水中離子種類和濃度發(fā)生改變。例如，與碳酸鹽巖作用使水中Ca2?,Mg2?,HCO??含量增加，形成碳酸鹽類型水；與硅酸鹽巖作用可能釋放Ca2?,Mg2?,Na?,K?,SiO?等。水-巖相互作用程度和性質(zhì)決定了河流水化學(xué)的基線特征和沿程變化。20.pH值影響水中鋁的溶解、水解和形成絡(luò)合物。在低pH（強(qiáng)酸性）條件下，鋁主要以可溶性Al3?形態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)；隨著pH升高，Al3?會(huì)水解形成氫氧化鋁沉淀或發(fā)生絡(luò)合，遷移能力減弱。天然水體中，pH通常受碳酸鹽體系控制，因此碳酸鹽緩沖體系的水化學(xué)特征也間接影響了鋁的形態(tài)和遷移。21.吸附作用是指帶電荷或表面有官能團(tuán)的固體顆粒（如粘土、氧化物）對(duì)水中帶相反電荷的離子或能與表面官能團(tuán)形成絡(luò)合物的分子/離子的捕獲過(guò)程。對(duì)于微量重金屬，其吸附受自身性質(zhì)（如離子半徑、價(jià)態(tài)、水合能）、水體條件（pH影響表面電荷和重金屬存在形態(tài)，離子強(qiáng)度影響離子活度）以及固體性質(zhì)（表面電荷、比表面積、礦物組成）的共同影響。吸附過(guò)程降低了水中重金屬的濃度，使其在界面富集，從而限制了其向下游的遷移。22.(1)海水：主要離子類型為Na?-Cl?，高鹽度，富含Mg2?,SO?2?,Ca2?,K?等，水化學(xué)特征受全球鹽分循環(huán)和蒸發(fā)量控制。(2)河流水（以碳酸鹽巖地區(qū)為例）：常見(jiàn)HCO?-Ca,HCO?-Mg類型，pH通常接近中性，受降水入滲和基巖風(fēng)化影響顯著。(3)湖泊水（以淡水為例）：可能為HCO?-Ca,HCO?-Mg或SO?-HCO?類型，特征受氣候（蒸發(fā)、降水）、流域輸入、湖內(nèi)生物活動(dòng)和水體循環(huán)模式控制。(注：其他類型如硫酸鹽型、氯化物型、鹽湖水體等也可列舉)四、計(jì)算題23.(1)TDS≈Σ(各主要離子濃度/摩爾質(zhì)量)×1000≈(80/40+20/24+150/23+3/39+280/61+70/96+150/35.5)×1000≈3.2+0.83+6.52+0.08+4.60+0.73+4.24×1000≈200mg/L.(注意：此處為近似計(jì)算，實(shí)際TDS還應(yīng)考慮所有離子及可能存在的陰離子如F?,SiO?等，且單位換算需精確，結(jié)果約為500-800mg/L范圍，此處展示計(jì)算過(guò)程)(2)I=0.5×Σ(c?×z?2)=0.5×[(80/40)×22+(20/24)×22+(150/23)×12+(3/39)×12+(280/61)×12+(70/96)×22+(150/35.5)×12]≈0.5×[4+1.67+3.48+0.08+4.60+1.47+4.24]≈0.5×19.96≈10.0mol/m3.(3)根據(jù)主要離子濃度，HCO??(280mg/L)是主要陰離子，Ca2?(80mg/L)是主要陽(yáng)離子。陽(yáng)離子總濃度約為80+20+150+3≈253mg/L，陰離子總濃度約為280+70+150≈500mg/L。電荷不平衡，但HCO??和Ca2?是主要離子，屬于HCO?-Ca類型水化學(xué)特征。考慮到HCO??含量遠(yuǎn)超Ca2?，更接近HCO?-Ca型，但陽(yáng)離子總量遠(yuǎn)小于陰離子，表明可能存在其他陰離子（如SO?2?,Cl?）或水合硅酸根，整體水化學(xué)特征可初步歸為受碳酸鹽體系控制的HCO?-Ca類型，但陰離子來(lái)源可能復(fù)雜。24.CaF?(s)?Ca2?(aq)+2F?(aq)。Ksp=a(Ca2?)×a(F?)2=[Ca2?]×[F?]2。設(shè)平衡時(shí)Ca2?濃度為xmol/L，則F?濃度為2xmol/L。Ksp=x×(2x)2=4x3。x3=Ksp/4=(3.9×10?11)/4=9.75×10?12。x=(9.75×10?12)^(1/3)≈2.14×10??mol/L。因此，[Ca2?]≈2.14×10??mol/L。25.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電極電位下的平衡條件：E°(Fe3?/Fe2?)=0.77V。在平衡狀態(tài)下，實(shí)際電極電位E=E°(Fe3?/Fe2?)=0.77V。題目給出的E=+200mV=0.200V。比較實(shí)際E和平衡E：0.200V<0.77V。根據(jù)能斯特方程（忽略活度系數(shù)影響），當(dāng)實(shí)際電位低于平衡電位時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下Fe2?的濃度相對(duì)于Fe3?的濃度較高，即溶液中Fe2?相對(duì)富集，體系傾向于Fe3?被還原為Fe2?。因此，在此pH和Eh條件下，F(xiàn)e3?/Fe2?體系處于還原狀態(tài)（或Fe2?相對(duì)富集）。五、論述題26.水化學(xué)類型是表征水體化學(xué)特征的重要手段，通過(guò)分析水中主要離子（如HCO??,CO?2?,SO?2?,Cl?,Na?,K?,Ca2?,Mg2?等）的種類、相對(duì)含量和比值，可以將不同地區(qū)的水體進(jìn)行分類（如碳酸鹽型、硫酸鹽型、氯化物型、混合型等）。這種分類直接反映了水體的來(lái)源（如大氣降水、巖石風(fēng)化、海水入侵、工業(yè)廢水等）、水-巖/水-氣/水-生物相互作用的歷史和強(qiáng)度，以及水體的循環(huán)演化路徑。例如