2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在環(huán)境廢水處理中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填寫在答題紙上。）1.在廢水化學(xué)混凝處理中，若pH過高或過低，通常會(huì)降低混凝效果，這主要是因?yàn)橛绊懥讼铝心膫€(gè)因素？A.水的離子強(qiáng)度B.氫氧根離子濃度C.沉淀物的溶解度D.混凝劑水解產(chǎn)物的電性2.下列哪種廢水處理方法主要利用了物質(zhì)的吸附-解吸原理？A.化學(xué)沉淀法B.過濾法C.活性炭吸附法D.離子交換法3.Fenton氧化法是一種高級(jí)氧化技術(shù)，其核心優(yōu)勢(shì)在于能夠有效降解哪些類型的有機(jī)污染物？A.難以生物降解的持久性有機(jī)污染物（POPs）B.陽離子型表面活性劑C.酚類化合物D.氮氧化物4.對(duì)于含鉻（Cr(VI)）廢水，常用的化學(xué)處理方法之一是還原沉淀法，加入還原劑將Cr(VI)還原為Cr(III)，其主要反應(yīng)類型屬于：A.中和反應(yīng)B.氧化還原反應(yīng)C.酸堿沉淀反應(yīng)D.吸附反應(yīng)5.在廢水處理中使用的混凝劑，如硫酸鋁、聚合氯化鋁（PAC），其主要作用機(jī)制通常不包括：A.電性中和B.吸附架橋C.網(wǎng)捕作用D.直接分解有機(jī)污染物6.下列關(guān)于臭氧（O?）氧化法的描述，錯(cuò)誤的是：A.可以將難降解有機(jī)物礦化為CO?和H?OB.氧化產(chǎn)物通常無二次污染C.對(duì)色度和臭味有較好的去除效果D.在常溫常壓下即可高效進(jìn)行7.選擇廢水化學(xué)處理方法時(shí)，首要考慮的因素通常是：A.處理成本（運(yùn)行費(fèi)用）B.所需設(shè)備占地面積C.廢水的具體性質(zhì)（如污染物種類、濃度、pH等）D.是否能實(shí)現(xiàn)完全生物降解8.某種工業(yè)廢水含有高濃度氰化物（CN?），處理時(shí)優(yōu)先考慮采用的方法是：A.混凝沉淀B.活性炭吸附C.堿性氯化法氧化破氰D.離子交換法9.在廢水化學(xué)處理中，關(guān)于化學(xué)計(jì)量學(xué)的應(yīng)用，下列說法錯(cuò)誤的是：A.用于計(jì)算所需化學(xué)藥劑的投加量B.可以預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的最終轉(zhuǎn)化率C.必須精確知道廢水污染物的初始濃度D.藥劑投加過量一定會(huì)提高處理效果10.下列哪種技術(shù)通常不歸屬于廢水化學(xué)處理范疇？A.化學(xué)氧化法B.化學(xué)還原法C.曝氣增氧法D.化學(xué)混凝法二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.廢水化學(xué)處理中，混凝沉淀效果受水溫影響，通常溫度______，混凝效果______（填“變好”或“變差”）。2.常用于廢水處理中的氧化劑除了臭氧、過氧化氫外，還有______、______等。3.活性炭具有強(qiáng)大的吸附能力，其主要吸附機(jī)理包括物理吸附和______吸附。4.在進(jìn)行廢水化學(xué)沉淀處理時(shí)，為了使沉淀物易于沉降分離，通常需要控制其顆粒密度大于______kg/m3，并且具有合適的粒度。5.Fenton法中，常用的還原劑是______，催化劑是______。6.廢水化學(xué)處理中，pH值是影響許多化學(xué)反應(yīng)（如混凝、氧化還原）的重要因素，通常需要通過投加酸或堿來調(diào)節(jié)至最佳處理范圍。7.為了確保化學(xué)藥劑在廢水中充分反應(yīng)，除了考慮藥劑本身的溶解度外，還需關(guān)注______和______這兩個(gè)因素。8.廢水中常見的化學(xué)需氧量（COD）是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化水中______所需消耗的氧化劑的量，通常以氧的毫克數(shù)表示。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）1.簡(jiǎn)述化學(xué)混凝法處理廢水的基本原理及其主要影響因素。2.簡(jiǎn)要比較臭氧氧化法和Fenton氧化法在處理難降解有機(jī)廢水方面的主要異同點(diǎn)。3.在廢水處理中，投加混凝劑后，為何通常需要快速混合和緩慢沉淀？4.簡(jiǎn)述化學(xué)沉淀法處理含重金屬?gòu)U水的基本原理。四、計(jì)算題（每小題6分，共12分。請(qǐng)寫出計(jì)算過程和結(jié)果。）1.某城市污水廠處理水量為5000m3/d，進(jìn)水COD濃度為300mg/L，出水COD濃度為60mg/L。若采用化學(xué)氧化法預(yù)處理，預(yù)計(jì)能去除進(jìn)水COD的20%，試計(jì)算處理1000m3污水理論上需要投加多少摩爾的過氧化氫（H?O?）？已知進(jìn)水COD主要是有機(jī)物，其化學(xué)計(jì)量學(xué)耗氧量（以生成CO?計(jì)）可近似視為每摩爾有機(jī)物消耗2摩爾氧氣，且過氧化氫氧化有機(jī)物的反應(yīng)計(jì)量比為1摩爾H?O?轉(zhuǎn)移2摩爾電子。（假設(shè)轉(zhuǎn)化率100%，水的密度為1g/mL，COD的摩爾質(zhì)量以120g/mol計(jì)）2.某含磷酸鹽（以PO?3?計(jì)）的廢水，其濃度為20mg/L。現(xiàn)擬采用化學(xué)沉淀法除磷，投加硫酸鋁（Al?(SO?)?·18H?O）作為沉淀劑。已知沉淀反應(yīng)為：Al3?+PO?3?=AlPO?↓。試計(jì)算理論上處理該廢水100m3，至少需要投加多少摩爾的硫酸鋁？（假設(shè)沉淀反應(yīng)完全，硫酸鋁中Al3?的摩爾分?jǐn)?shù)為0.533，Al?(SO?)?的摩爾質(zhì)量為342g/mol）五、論述題（10分。請(qǐng)將答案填寫在答題紙上。）結(jié)合你所學(xué)的應(yīng)用化學(xué)知識(shí)，論述化學(xué)方法在處理某類特定工業(yè)廢水（如印染廢水、重金屬?gòu)U水、制藥廢水等，任選一種）中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、面臨的主要挑戰(zhàn)以及未來可能的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.A4.B5.D6.D7.C8.C9.D10.C二、填空題1.高，變好2.高錳酸鉀，氯氣3.化學(xué)鍵4.2.655.亞鐵離子（Fe2?），二氧化錳（MnO?）或三價(jià)鐵離子（Fe3?）6.最佳化學(xué)投加點(diǎn)（PAC是聚合物，調(diào)節(jié)pH和助凝）7.攪拌/混合強(qiáng)度，反應(yīng)時(shí)間8.所有可被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物和還原性無機(jī)物）三、簡(jiǎn)答題1.原理：利用藥劑水解產(chǎn)生的帶電膠體（如鋁鹽生成Al(OH)?膠體，鐵鹽生成Fe(OH)?膠體）吸附、中和廢水中的懸浮物或膠體顆粒所帶的電荷，使其失去穩(wěn)定性，相互聚集形成較大的絮凝體，從而易于沉降分離。影響因素：水溫、pH值、混凝劑種類與投加量、攪拌/混合強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間、水力條件（如絮凝池停留時(shí)間與上升流速）、原水水質(zhì)（濁度、色度、懸浮物性質(zhì)、pH等）。2.相同點(diǎn)：都是有機(jī)高級(jí)氧化技術(shù)，利用強(qiáng)氧化劑（O?或H?O?/Fe2?體系）產(chǎn)生自由基（?OH），?OH具有極強(qiáng)的氧化性，能有效降解廢水中的難降解有機(jī)污染物。不同點(diǎn)：*O?氧化：反應(yīng)條件相對(duì)溫和，適用pH范圍廣（酸性、中性、堿性），但O?本身氧化選擇性不高，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生中間產(chǎn)物或殘留，且O?是氣體，投加和余量控制較復(fù)雜。通常需要高壓設(shè)備。*Fenton氧化：在酸性條件下高效進(jìn)行，能產(chǎn)生大量?OH，對(duì)某些難降解有機(jī)物（如酚類、氰化物）的降解效率高，且H?O?是液體，易于投加。但需嚴(yán)格控制在酸性pH（<3），對(duì)pH敏感，亞鐵離子易損失和鈍化，產(chǎn)生鐵泥，運(yùn)行成本可能較高。3.快速混合：目的是使混凝劑迅速、均勻地分散到整個(gè)廢水中，確保藥劑與水中待處理物質(zhì)（如懸浮顆粒、膠體）瞬間接觸，為后續(xù)的吸附架橋和電性中和反應(yīng)提供充足的反應(yīng)基數(shù)，形成微小的、具有吸附活性的礬花。緩慢沉淀：目的是讓已經(jīng)形成的絮凝體有足夠的時(shí)間進(jìn)行碰撞、聚合，長(zhǎng)大成更大、更密實(shí)的絮體，并且使形成的絮體在水中沉降分離。如果混合過快，絮體來不及長(zhǎng)大；如果沉淀過快（水力停留時(shí)間過短），絮體可能未充分沉降就離開沉淀區(qū)，影響出水水質(zhì)和后續(xù)處理。4.原理：向含重金屬離子的廢水中投加化學(xué)沉淀劑（如石灰、氫氧化鈉、鐵鹽、鋁鹽等），使重金屬離子與沉淀劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度極低的氫氧化物、硫化物或鹽類沉淀物（如氫氧化鐵Fe(OH)?、硫化鉬MoS?、硫化鉛PbS等）。通過固液分離（如沉淀、過濾）將這些沉淀物去除，從而達(dá)到凈化廢水的目的。例如：M??+nOH?=M(OH)?↓。四、計(jì)算題1.解：*污水處理量：1000m3*進(jìn)水COD濃度：300mg/L=0.3g/L*進(jìn)水COD總量：0.3g/L*1000L=300g*COD摩爾質(zhì)量：120g/mol*進(jìn)水COD摩爾數(shù)：300g/120g/mol=2.5mol*化學(xué)計(jì)量學(xué)耗氧量（以生成CO?計(jì)）：2molO?/mol有機(jī)物*總需氧量（理論）：2.5mol*2molO?/mol=5molO?*化學(xué)氧化去除率：20%*需要化學(xué)氧化去除的COD量：300g*20%=60g*需要化學(xué)氧化的摩爾數(shù)：60g/120g/mol=0.5mol*需要轉(zhuǎn)移的電子摩爾數(shù)：0.5mol*2mole?/mol有機(jī)物=1mole?*H?O?氧化反應(yīng)計(jì)量比：1molH?O?轉(zhuǎn)移2mole?*需要投加的H?O?摩爾數(shù)：1mole?/(2mole?/molH?O?)=0.5mol*結(jié)果：處理1000m3污水，理論上需要投加0.5摩爾過氧化氫。2.解：*廢水體積：100m3=100,000L*PO?3?濃度：20mg/L=0.02g/L*PO?3?總量：0.02g/L*100,000L=2000g*PO?3?摩爾質(zhì)量：94g/mol*PO?3?摩爾數(shù)：2000g/94g/mol≈21.28mol*沉淀反應(yīng)：Al3?+PO?3?=AlPO?↓*反應(yīng)摩爾比：1:1*理論上需要的Al3?摩爾數(shù)：21.28mol*硫酸鋁化學(xué)式：Al?(SO?)?*摩爾質(zhì)量：Al?(SO?)?=2*27+3*(32+4*16)=342g/mol*硫酸鋁中Al3?的摩爾分?jǐn)?shù)：2/342≈0.533*需要投加的硫酸鋁摩爾數(shù)：21.28mol/0.533≈39.9mol*結(jié)果：處理100m3廢水，至少需要投加約39.9摩爾硫酸鋁。五、論述題（以下提供一個(gè)論述題的答題思路框架，具體內(nèi)容需根據(jù)所選廢水類型和知識(shí)儲(chǔ)備進(jìn)行填充和展開）示例：以印染廢水為例應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：1.色度去除高效：化學(xué)方法（特別是混凝沉淀和氧化法）對(duì)去除印染廢水中的染料分子（特別是陽離子染料）效果顯著，能有效降低廢水色度，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。2.處理速度快：相比生物法，化學(xué)法（如混凝）的反應(yīng)和沉淀過程通常在短時(shí)間內(nèi)完成，處理效率高，適合處理水量大或需要快速達(dá)標(biāo)的情況。3.適應(yīng)性強(qiáng)：可有效處理各種類型染料廢水，對(duì)水質(zhì)水量變化有較強(qiáng)適應(yīng)性，尤其對(duì)含鹽量較高或成分復(fù)雜的廢水有優(yōu)勢(shì)。4.可預(yù)處理或深度處理：化學(xué)方法可作為生物處理的預(yù)處理，去除部分難降解有機(jī)物和色度，減輕生物處理負(fù)荷；也可作為深度處理，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。5.技術(shù)成熟：混凝沉淀、氧化還原等化學(xué)處理技術(shù)應(yīng)用于印染廢水已有較長(zhǎng)歷史，工藝成熟，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。面臨的主要挑戰(zhàn)：1.藥劑投加成本高：染料種類繁多，混凝劑、氧化劑的選擇和投加量需要優(yōu)化，長(zhǎng)期運(yùn)行藥劑成本是主要經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。2.產(chǎn)生大量化學(xué)污泥：化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生大量含染料、金屬離子或藥劑的化學(xué)污泥，其處理處置（特別是危險(xiǎn)廢物處置）成本高、難度大，可能造成二次污染。3.可能存在二次污染：部分氧化法（如臭氧）可能產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物；若污泥處理不當(dāng)，重金屬離子可能重新釋放。4.對(duì)某些難降解染料效果有限：對(duì)于結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定、化學(xué)惰性強(qiáng)的染料（如某些雜環(huán)染料），單一化學(xué)方法去除率可能不高，需要聯(lián)合其他技術(shù)或采用高級(jí)氧化等。5.pH條件控制要求高：許多化學(xué)處理方法（如混凝、Fenton）對(duì)pH敏感，需要精確控制，增加了運(yùn)行管理的復(fù)雜性。未來可能的發(fā)展方向：1.開發(fā)高效、低成本的環(huán)保型藥劑：研究新型無機(jī)混凝劑、生物基/天然高分子混凝劑、光催化劑等，降低成本，減少污泥產(chǎn)生或提