2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——化學(xué)測量技術(shù)在地表水質(zhì)檢測中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填入括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.在使用分光光度法測定水樣中某吸光物質(zhì)濃度時(shí)，若其他成分對測量波長有吸收，可能引起的誤差屬于（）。A.系統(tǒng)誤差B.隨機(jī)誤差C.儀器誤差D.方法誤差2.下列哪種化學(xué)測量技術(shù)主要基于物質(zhì)對特定波長光的選擇性吸收來進(jìn)行分析？（）A.原子發(fā)射光譜法B.電化學(xué)分析法C.離子選擇性電極法D.紫外-可見分光光度法3.測定河流水樣中的溶解氧時(shí)，常用的化學(xué)測量方法是（）。A.紫外分光光度法B.原子吸收光譜法C.堿性高錳酸鉀滴定法（基于氧化還原）D.熒光分光光度法4.為提高水中濁度測定的準(zhǔn)確性，采集水樣后通常需要立即加入（）進(jìn)行穩(wěn)定處理。A.混凝劑B.脫色劑C.抑制劑D.穩(wěn)定劑（如六偏磷酸鈉）5.用原子吸收光譜法測定水中鈣離子時(shí)，選擇空氣-乙炔火焰，主要原因是（）。A.火焰溫度高，適用于所有金屬元素B.火焰對鈣的原子化效率高C.空氣-乙炔火焰成本低廉D.火焰燃燒穩(wěn)定，易于控制6.電化學(xué)分析法中，使用離子選擇性電極測量離子活度時(shí)，其響應(yīng)信號通常與（）有關(guān)。A.電極電位B.氫離子濃度C.被測離子濃度D.電極面積7.在進(jìn)行水質(zhì)樣品預(yù)處理時(shí)，過濾的主要目的是（）。A.去除色度B.減少溶解性固體C.去除懸浮物和膠體，防止干擾D.提高樣品pH值8.與色譜法相比，光譜法在地表水質(zhì)常規(guī)參數(shù)（如COD、氨氮）連續(xù)在線監(jiān)測方面通常具有（）優(yōu)勢。A.更高的選擇性和靈敏度B.更簡便的樣品預(yù)處理C.更強(qiáng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性D.更低的運(yùn)行成本和維護(hù)要求9.測定水樣中總磷時(shí)，通常采用過硫酸鉀氧化消解的方法，其目的是（）。A.脫色B.去除干擾離子C.將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為可測定的五價(jià)磷形式D.減少樣品體積10.下列哪種技術(shù)更適合用于檢測水樣中痕量（ppb或ppt級別）的有機(jī)污染物？（）A.紫外可見分光光度法B.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）C.離子色譜法D.電導(dǎo)率法二、填空題（請將答案填入橫線上，每空2分，共20分）1.根據(jù)測量原理不同，化學(xué)測量技術(shù)可分為光譜法、__________法、電化學(xué)法、色譜法等主要類型。2.在進(jìn)行水質(zhì)檢測時(shí)，為了保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)__________，并正確進(jìn)行樣品的采集和保存。3.離子選擇性電極法是一種重要的電位分析法，其測量原理基于能斯特方程，電極電位與被測離子活度的__________關(guān)系。4.測定水樣pH值最常用的是玻璃電極法，其工作原理是基于玻璃膜兩側(cè)存在__________而產(chǎn)生的電位差。5.原子吸收光譜法測定金屬離子時(shí)，通常使用銳線光源，這是為了減小__________對測量的干擾。6.水樣的預(yù)處理是水質(zhì)檢測中不可或缺的一步，常用的方法包括過濾、沉淀、萃取、__________等。7.在水質(zhì)監(jiān)測中，選擇合適的化學(xué)測量技術(shù)時(shí)，需要考慮測定的__________、樣品特性、靈敏度要求、成本以及操作便捷性等多種因素。8.電化學(xué)分析法具有靈敏度高、選擇性好、儀器相對__________等優(yōu)點(diǎn)。9.水中濁度的測量通常采用散射光法或__________法。10.為了消除或減少化學(xué)測量過程中的干擾，常采用__________（如加入掩蔽劑、使用分離技術(shù)）等手段。三、名詞解釋（請給出下列名詞的準(zhǔn)確定義，每題3分，共15分）1.校準(zhǔn)曲線2.選擇性系數(shù)3.吸光系數(shù)4.水樣預(yù)處理5.靈敏度四、簡答題（請簡明扼要地回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述分光光度法測定水樣吸光物質(zhì)濃度的基本原理。2.與直接測定法相比，說明測定水樣中總磷時(shí)采用間接法（如過硫酸鉀氧化后分光光度法）的必要性和優(yōu)點(diǎn)。3.簡述電化學(xué)分析法中，測量過程中可能存在的主要干擾類型及其可能的消除方法。4.在使用原子吸收光譜法測定水樣中痕量重金屬時(shí)，為什么通常需要采用火焰原子化法或石墨爐原子化法？它們各有什么主要特點(diǎn)？五、論述題（請圍繞下列問題展開論述，不少于150字，每題10分，共20分）1.論述紫外-可見分光光度法在地表水質(zhì)常規(guī)參數(shù)測定（如COD、氨氮、總磷等）中的應(yīng)用及其局限性。2.針對一個(gè)特定的地表水體（如城市河流、水庫），請選擇三種不同的化學(xué)測量技術(shù)，分別說明它們可以用來檢測哪些重要的水質(zhì)參數(shù)，并簡述選擇這些技術(shù)的原因。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.C4.D5.B6.C7.C8.C9.C10.B二、填空題1.電化學(xué)2.標(biāo)準(zhǔn)3.對數(shù)4.溶度5.基線6.消解7.參數(shù)8.小9.吸收10.控制條件三、名詞解釋1.校準(zhǔn)曲線：在特定條件下，用一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以測量響應(yīng)信號（如吸光度）對濃度作圖得到的曲線，用于定量分析未知樣品。2.選擇性系數(shù)：表示離子選擇性電極對特定離子響應(yīng)的選擇性程度，定義為電極對干擾離子響應(yīng)的電位與對目標(biāo)離子響應(yīng)的電位之比的對數(shù)。3.吸光系數(shù)：當(dāng)光通過濃度為1mol/L的某物質(zhì)溶液，在特定波長下的吸光度值，是物質(zhì)本身特性及入射光波長的一個(gè)參數(shù)，表示物質(zhì)的吸光能力。4.水樣預(yù)處理：指在正式化學(xué)測量前，對采集到的原始水樣進(jìn)行處理，其目的是去除干擾物質(zhì)、將目標(biāo)分析物轉(zhuǎn)化為適合測定的形態(tài)、濃縮目標(biāo)物質(zhì)或富集待測物，以提高測定的準(zhǔn)確性、選擇性和可行性。5.靈敏度：指測量系統(tǒng)對被測量微小變化的響應(yīng)能力，常用能引起單位響應(yīng)信號（如吸光度變化1個(gè)單位）的被測量變化量來表示，通常靈敏度越高越好。四、簡答題1.簡述分光光度法測定水樣吸光物質(zhì)濃度的基本原理。解析思路：分光光度法基于朗伯-比爾定律。首先，光源發(fā)出的復(fù)合光通過單色器被分解為特定波長的單色光。然后，單色光穿過裝有水樣溶液的比色皿。水樣中的吸光物質(zhì)會吸收特定波長的光。最后，透射光通過檢測器（光電倍增管）轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大后顯示為吸光度。根據(jù)朗伯-比爾定律A=εbc，在特定波長、特定溶劑和比色皿厚度不變的情況下，吸光度（A）與吸光物質(zhì)濃度（c）成正比。因此，通過測定水樣的吸光度，利用預(yù)先制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線（已知濃度溶液的吸光度），即可推算出水樣中吸光物質(zhì)的濃度。2.與直接測定法相比，說明測定水樣中總磷時(shí)采用間接法（如過硫酸鉀氧化后分光光度法）的必要性和優(yōu)點(diǎn)。解析思路：水樣中的磷通常以多種形態(tài)存在（如有機(jī)磷、正磷酸鹽、聚磷酸鹽等），且常與各種干擾物質(zhì)（如有機(jī)物、懸浮物）共存。直接測定法難以同時(shí)將所有形態(tài)的磷完全轉(zhuǎn)化為單一、穩(wěn)定且易于測定的形式（五價(jià)磷）。采用間接法（如過硫酸鉀氧化法），通過在高溫高壓下用過硫酸鉀將樣品中所有形態(tài)的磷（包括有機(jī)磷）氧化分解，并轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、易溶于水的正磷酸鹽形態(tài)，然后加入顯色劑（如鉬酸銨）生成磷鉬雜多酸，最后用硫酸亞鐵還原其中的鉬藍(lán)，在特定波長（如830nm）處進(jìn)行分光光度測定。此方法的必要性在于能將復(fù)雜混合物中的總磷轉(zhuǎn)化為均一、穩(wěn)定的測定形式，優(yōu)點(diǎn)是操作相對標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果代表樣品的總磷含量，避免了因形態(tài)轉(zhuǎn)化不完全或干擾未消除導(dǎo)致的測定誤差。3.簡述電化學(xué)分析法中，測量過程中可能存在的主要干擾類型及其可能的消除方法。解析思路：電化學(xué)分析法的干擾主要分為兩大類：電位干擾和電流干擾。電位干擾主要指溶液中其他離子（干擾離子）的存在，根據(jù)能斯特方程，會改變測量電極的電位，從而影響測量結(jié)果。消除方法包括：選擇高選擇性電極（選擇性系數(shù)?。?、加入足夠量的掩蔽劑使干擾離子生成不電離的絡(luò)合物、采用控制電位滴定法使終點(diǎn)電位不受干擾離子影響、進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕㄈ缡褂脴?biāo)準(zhǔn)加入法）。電流干擾主要指溶液中存在的其他能參與電極反應(yīng)的物質(zhì)或條件，導(dǎo)致測得的電流（如電解電流、極化電流）中包含了對目標(biāo)離子響應(yīng)以外的成分，從而影響測量結(jié)果。消除方法包括：優(yōu)化電極預(yù)處理和條件（如電位掃描速度、滴定速率）、選擇合適的電極體系、加入支持電解質(zhì)增加溶液電導(dǎo)率、控制溫度、進(jìn)行背景電流扣除、采用富集技術(shù)提高目標(biāo)物濃度等。4.在使用原子吸收光譜法測定水樣中痕量重金屬時(shí)，為什么通常需要采用火焰原子化法或石墨爐原子化法？它們各有什么主要特點(diǎn)？解析思路：原子吸收光譜法（AAS）測定金屬離子是基于氣態(tài)基態(tài)原子對特定波長輻射的吸收。痕量重金屬離子濃度極低，需要將其轉(zhuǎn)化為足夠數(shù)量的基態(tài)原子才能被檢測到?；鹧嬖踊ㄍㄟ^將樣品溶液噴入高溫（通常2400-2900K）的火焰中，利用火焰的熱能和惰性氣體（如空氣-乙炔）的還原性將金屬離子轉(zhuǎn)化為原子。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、快速、樣品消耗少、穩(wěn)定性好、適用于大量樣品的常規(guī)分析。缺點(diǎn)是原子化效率相對較低（通常為10-30%），對于極痕量分析，靈敏度可能不夠高，且高溫火焰可能破壞某些易分解的元素。石墨爐原子化法通過將樣品溶液涂在石墨管內(nèi)壁，程序控制高功率電流加熱石墨管，使樣品干燥、灰化（去除基體）、原子化（高溫約2000-3000K使金屬原子蒸氣化）。其優(yōu)點(diǎn)是原子化效率高（可達(dá)70-90%），靈敏度高，樣品用量少（微升級別），適用于極痕量分析、固體樣品分析和同一樣品中多種元素的同時(shí)測定。缺點(diǎn)是操作相對復(fù)雜、分析速度慢、成本較高、易受石墨管和樣品引入物的影響導(dǎo)致重現(xiàn)性較差。五、論述題1.論述紫外-可見分光光度法在地表水質(zhì)常規(guī)參數(shù)測定中的應(yīng)用及其局限性。解析思路：紫外-可見分光光度法（UV-Vis）基于物質(zhì)對波長200-800nm紫外和可見光范圍的吸收特性進(jìn)行定量分析。在地表水質(zhì)常規(guī)參數(shù)測定中，該方法被廣泛應(yīng)用于測定多種參數(shù)，例如：通過測定水樣對紫外光的吸收，可以估算水中總有機(jī)碳（TOC，間接）或測定特定有機(jī)物；利用重鉻酸鉀氧化法測定水樣消解后溶液的吸光度，可計(jì)算化學(xué)需氧量（COD）；通過堿性高錳酸鉀氧化法測定消耗的氧化劑，可計(jì)算高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）；測定水樣在特定波長（如680nm）的吸光度，可估算總氮（TN，間接，基于硝酸鹽）或總磷（TP，間接，基于磷鉬藍(lán)）。其應(yīng)用廣泛是因?yàn)樵摲椒▋x器相對簡單、成本不高、操作簡便、速度快，能滿足許多常規(guī)參數(shù)的快速篩查和監(jiān)控需求。然而，UV-Vis方法的局限性也很明顯：它屬于間接測定法，通常需要復(fù)雜的化學(xué)預(yù)處理步驟（如消解、萃取），這些步驟可能引入誤差，且預(yù)處理過程本身可能不徹底或?qū)δ承┬螒B(tài)的污染物無效；該方法的選擇性相對較差，水中存在的其他吸光物質(zhì)（色度、濁度、腐殖質(zhì)等）會干擾測定，常需要預(yù)先脫色或進(jìn)行校正；對于痕量或低濃度參數(shù)的測定，其靈敏度可能不足；且通常只能進(jìn)行相對含量或間接指標(biāo)的測定，難以直接、準(zhǔn)確地測定多種復(fù)雜有機(jī)物的種類和總量。2.針對一個(gè)特定的地表水體（如城市河流、水庫），請選擇三種不同的化學(xué)測量技術(shù)，分別說明它們可以用來檢測哪些重要的水質(zhì)參數(shù)，并簡述選擇這些技術(shù)的原因。解析思路：選擇技術(shù)時(shí)需考慮參數(shù)的重要性、水體特點(diǎn)（如城市河流可能有機(jī)污染、富營養(yǎng)化較嚴(yán)重，水庫可能涉及藻類爆發(fā)、重金屬積累等）以及技術(shù)的適用性。選擇技術(shù)1：原子吸收光譜法（AAS）。原因：AAS是測定水體中痕量重金屬元素（如鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、鉻Cr、銅Cu、鋅Zn等）的常用且可靠的方法。城市河流沿岸工業(yè)排放、交通尾氣等可能導(dǎo)致重金屬污染，這些重金屬對環(huán)境和人體健康危害大，需要準(zhǔn)確監(jiān)控。AAS具有較高靈敏度和選擇性好，能夠滿足痕量重金屬的測定要求。選擇技術(shù)2：離子色譜法（IC）。原因：IC特別適用于同時(shí)測定水體中多種無機(jī)陰離子（如F?,Cl?,Br?,SO?2?,NO??,PO?3?）和陽離子（如Na?,K?,Ca2?,Mg2?）。城市河流水樣中可能含有來自污水排放、工業(yè)廢水、大氣沉降等的各種無機(jī)鹽類，離子色譜法可以快速、同時(shí)測定這些主要離子成分，有助于評估水體的礦化度、salinity變化以及潛在的污染來源。選擇技術(shù)3：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）。原因：GC-MS是一種高靈敏度、高選擇性的分離和檢測技術(shù)，特別適用于分析水樣中種類繁多的揮發(fā)性有