2025年大学《应用化学》专业题库- 应用化学在环境监测中的应用实践

2025年大学《应用化学》专业题库——应用化学在环境监测中的应用实践考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有多个正确选项，请将正确选项的字母代号填在题干后的括号内。多选、错选、漏选均不得分。）1.环境监测的主要目的包括（）。A.评价环境质量B.判断污染程度C.保护人体健康和生态系统D.为环境管理提供依据E.研发新的化学分析方法2.下列哪些属于环境监测样品采集过程中需要考虑的基本原则？（）A.代表性B.准确性C.及时性D.经济性E.采集人员个人喜好3.在进行水体pH值测定时，若采用酸碱滴定法，常用的指示剂有（）。A.酚酞B.甲基橙C.百里酚蓝D.酚红E.溴甲酚绿4.重铬酸钾法测定水中化学需氧量（COD）时，其基本原理是利用重铬酸钾在酸性条件下将水样中的有机物氧化，涉及的化学反应类型包括（）。A.氧化还原反应B.酸碱反应C.沉淀反应D.配位反应E.复分解反应5.常用于测定水中溶解氧（DO）的方法有（）。A.碘量法B.电化学法（如氧电极）C.光度法D.比色法E.膜电极法6.大气颗粒物（PM）的化学成分分析可能涉及的技术手段有（）。A.火焰原子吸收光谱法（AAS）B.X射线荧光光谱法（XRF）C.离子色谱法D.扫描电子显微镜（SEM）-能谱仪（EDS）E.气相色谱法（GC）7.下列关于环境监测样品保存的叙述，正确的是（）。A.含有Cl-的样品应使用聚四氟乙烯（PTFE）容器B.测定重金属的样品应尽快分析，否则需加入硝酸酸化冷藏保存C.测定氨氮的样品应使用玻璃瓶并尽快分析D.所有水样保存都应避免光照E.测定总磷的样品应加入硫酸酸化冷藏保存8.下列分析方法中，属于仪器分析方法的有（）。A.原子吸收光谱法（AAS）B.紫外可见分光光度法C.滴定分析法D.气相色谱法（GC）E.离子选择性电极法9.在环境监测分析中，进行空白试验的主要目的是（）。A.消除系统误差B.消除随机误差C.评估方法的灵敏度D.确定方法的检出限E.校准仪器10.下列关于环境标准体系的叙述，正确的是（）。A.环境质量标准是衡量环境优劣的依据B.污染物排放标准是控制污染源排污的依据C.环境基础标准是制定环境标准的基础D.环境方法标准规定了环境监测分析的技术要求E.环境标准分为国家、地方、行业三级二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。）1.环境监测样品的预处理目的是去除干扰物质，使待测组分转化为__________，并减少其损失。2.在进行环境监测时，为了保证数据的准确性，必须严格遵循__________和__________的原则。3.测定水样中COD时，重铬酸钾法通常使用__________酸调节溶液酸度。4.大气中主要的二次污染物包括__________、__________和臭氧（O₃）。5.环境标准中，__________是指水体中某种污染物允许的最大浓度限值。6.选择环境监测分析方法时，应考虑方法的__________、__________、选择性和操作简便性等因素。7.测定水中氟化物时，常用的化学方法有氟离子选择电极法和__________法。8.原子吸收光谱法（AAS）主要用于测定环境样品中的__________元素。9.土壤样品采集时应采用__________或__________的采样方法，以确保样品的代表性。10.现代环境监测技术的发展趋势包括自动化、__________、快速化和智能化。三、简答题（每小题5分，共20分。）1.简述酸雨的形成过程及其对环境的主要危害。2.简述水中化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）的概念及其主要区别。3.简述选择环境监测分析方法时应考虑的主要因素。4.简述环境监测过程中质控（QA/QC）的主要内容和意义。四、计算题（每小题10分，共20分。）1.某水样经重铬酸钾法测定COD，取水样20.00mL，加入重铬酸钾标准溶液20.00mL（已知重铬酸钾浓度为0.05000mol/L），酸化后加热消解，用0.02000mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定，消耗体积为18.50mL。计算该水样的COD（以CODCr计，单位：mg/L，假设重铬酸钾与有机物的摩尔比为1:1.25，水的密度为1.00g/mL）。(请写出计算过程和结果)2.某水样中氯离子的浓度测定结果如下：平行测定三次，分别为：15.8mg/L,15.6mg/L,15.9mg/L。计算该水样中氯离子的平均值、标准偏差和相对标准偏差。（请写出计算过程和结果）五、论述题（10分。）结合所学知识，论述应用化学的哪些分支学科（或技术）在现代环境监测中发挥着重要作用，并举例说明它们是如何应用于环境污染物分析或监测的。试卷答案一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有多个正确选项，请将正确选项的字母代号填在题干后的括号内。多选、错选、漏选均不得分。）1.ABCD*解析：环境监测的主要目的是获取环境信息，评价环境质量状况，判断是否存在污染及污染程度，为环境保护、环境管理和生态建设提供科学依据，最终目的是保护人体健康和生态环境。研发新分析方法属于科学研究范畴，不是监测的主要目的。2.ABCD*解析：环境监测样品采集必须保证样品能代表所采集区域或源头的实际情况，这是样品代表性的要求。监测结果要准确反映真实情况，采集过程不能引入误差，需保证准确性和及时性，同时也要考虑成本效益，选择经济合理的采集方式。3.ABCD*解析：酚酞、甲基橙、百里酚蓝、酚红都是常用的酸碱指示剂，它们在不同pH范围变色，适用于酸碱滴定法确定终点。溴甲酚绿主要用于酸碱滴定或某些金属离子的滴定，在碱性范围变色，相对不太常用作一般酸碱滴定的指示剂。4.AE*解析：重铬酸钾法测定COD是强氧化剂（重铬酸钾）在酸性条件下氧化水样中的有机物，本身被还原为三价铬。这是一个典型的氧化还原反应。虽然是在酸性条件下进行，涉及H⁺离子，但核心反应类型是氧化还原。酸碱反应、沉淀反应、配位反应、复分解反应在此过程中不是主要反应类型。5.AB*解析：碘量法是经典的测定溶解氧方法，通过氧化剂氧化水样中的溶解氧，再用硫代硫酸钠滴定剩余的氧化剂。电化学法利用氧电极直接测量溶解氧的电化学电位。这两种方法是测定DO的常用化学（或化学-物理）方法。比色法和膜电极法也是测定DO的方法，但碘量法是典型的基于化学反应的化学方法，电化学法是直接的物理化学方法，与题目“化学监测方法”关联更紧密。6.BCD*解析：X射线荧光光谱法（XRF）可以直接测定元素组成。扫描电子显微镜结合能谱仪（EDS）可以进行元素面分布和点分析。离子色谱法可以分离和测定水溶液中的阴、阳离子。AAS主要用于测定金属元素，对于非金属颗粒物成分分析能力有限。GC主要用于有机物分离分析，对无机颗粒物分析不适用。7.ABD*解析：含有Cl-的样品可能干扰后续分析（如AAS测定Ca、Mg时），应使用惰性材料（如PTFE）的容器。测定重金属样品易被氧化或吸附损失，加入硝酸酸化可抑制微生物活动、防止金属水解沉淀、增强氧化性，并冷藏保存以减少损失。测定氨氮时，为防止微生物作用分解氨，应使用玻璃瓶并尽快分析或加入保存剂。所有水样应避免光照以防止某些物质分解或转化。总磷测定通常加入硫酸酸化冷藏，但选项E与AAS测定重金属矛盾，且酸化冷藏并非唯一方法，故不选。8.ABD*解析：原子吸收光谱法（AAS）、紫外可见分光光度法（包括比色法）、气相色谱法（GC）都属于利用仪器进行测定的仪器分析方法。滴定分析法是经典的化学分析法，基于化学反应进行滴定，通常使用滴定管、指示剂等基本玻璃仪器，不依赖大型专用仪器设备。离子选择性电极法是一种电化学分析法，虽然需要电极等装置，但通常不归为大型复杂仪器分析范畴。9.A*解析：空白试验是指在不加待测样品溶液的情况下，按与测定样品完全相同的步骤和条件进行的平行试验。其结果用于扣除由试剂、溶剂、容器和环境等因素引入的系统性（固定性）误差，从而提高测定结果的准确度。随机误差无法通过空白试验完全消除。10.ABCD*解析：环境质量标准规定了环境介质（如空气、水体、土壤）中各种污染物的最高允许浓度或环境要素应达到的水平，是评价环境优劣的依据。污染物排放标准规定了排放源向环境排放污染物的最高允许浓度和总量控制要求，是控制污染源排污的依据。环境基础标准是规定环境监测中通用的术语、符号、原则、方法等基础性内容的标准，是制定其他环境标准的基础。环境方法标准规定了环境监测分析中样品的采集、保存、制备、分析步骤、质量保证措施以及结果处理等技术要求，是确保监测数据准确可靠的技术规范。我国环境标准体系确实分为国家、地方、行业三级。二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。）1.易于测定或分离2.标准化质量控制3.硫酸4.二氧化硫氮氧化物5.污染物排放标准6.准确性选择性7.离子选择电极8.金属9.五点法对角线法10.在线化三、简答题（每小题5分，共20分。）1.简述酸雨的形成过程及其对环境的主要危害。*解析：酸雨主要是由大气中的二氧化硫（SO₂）和氮氧化物（NOx）等酸性气体，经过大气化学反应（如氧化、溶解、催化转化等）生成硫酸、硝酸等强酸，后被雨水、雪、雾等形式降至地面的现象。形成过程涉及：污染物排放->大气传输->化学转化->降水。酸雨的危害：腐蚀建筑物和材料；酸化土壤和水体，危害植物生长和aquaticlife；导致森林衰退；加剧水体污染；危害人体健康（吸入酸雾刺激呼吸道）。2.简述水中化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）的概念及其主要区别。*解析：COD是指在一定条件下，用强氧化剂（如重铬酸钾）处理水样时，水中所含各种有机物氧化所需消耗的氧化剂的量，通常以氧的毫克数表示，能反映水中总有机物的含量。BOD是指在一定温度（通常是20℃）和有氧条件下，由微生物分解水中可生物降解有机物所消耗的溶解氧量。主要区别：①COD测定范围更广，几乎能氧化所有有机物（包括部分无机还原性物质），而BOD只反映可被微生物分解的有机物。②COD测定条件harsher（高温、强氧化剂），BOD测定条件模拟自然环境（常温、微生物作用）。③COD值通常远大于BOD值，COD与BOD的差值反映了水中难生物降解有机物的含量。④COD测定快速但结果较粗略，BOD测定较慢但能反映真实的生物降解耗氧情况。3.简述选择环境监测分析方法时应考虑的主要因素。*解析：选择分析方法需综合考虑：①待测物性质：浓度范围、存在形态、物理化学性质。②准确度与灵敏度：要求达到的测定准确度和检出限。③选择性：样品复杂时，方法对干扰物的抑制或分离能力。④稳定性与重现性：方法重复测定结果的可靠性。⑤分析速度与效率：满足监测时效性要求。⑥成本与设备要求：实验室现有条件、试剂与设备投入。⑦操作简便性：对操作人员技能要求。⑧安全性：分析过程对人员和环境的安全性。⑨标准化程度：是否有标准方法可供遵循。4.简述环境监测过程中质控（QA/QC）的主要内容和意义。*解析：质控（QA/QC）是保证环境监测数据质量的全过程控制。主要内容：①仪器校准与维护：定期校准仪器，确保仪器性能稳定。②试剂与标准物质：使用分析纯试剂，使用有证标准物质（CRM）或标准溶液进行标定和验证。③空白试验：扣除背景干扰。④平行样测定：评价分析精密度。⑤加标回收试验：评价方法准确度和样品保存运输是否引入误差。⑥参比实验室/能力验证：通过比对或参加能力验证来评估实验室能力。⑦数据审核：检查数据合理性，剔除异常值。⑧质量记录：规范记录所有操作和质量控制信息。意义：QA/QC是确保监测数据准确可靠、具有可比性和可用于科学决策的必要手段，能够识别和减少分析过程中的各种误差，提高数据质量，是环境监测工作的基石。四、计算题（每小题10分，共20分。）1.某水样经重铬酸钾法测定COD，取水样20.00mL，加入重铬酸钾标准溶液20.00mL（已知重铬酸钾浓度为0.05000mol/L），酸化后加热消解，用0.02000mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定，消耗体积为18.50mL。计算该水样的COD（以CODCr计，单位：mg/L，假设重铬酸钾与有机物的摩尔比为1:1.25，水的密度为1.00g/mL）。(请写出计算过程和结果)*解析：1.计算加入重铬酸钾的摩尔数：n(K₂Cr₂O₇)=C×V=0.05000mol/L×0.02000L=0.001000mol2.计算消耗硫酸亚铁铵的摩尔数：n(NH₄)₂Fe(SO₄)₂=C×V=0.02000mol/L×0.01850L=0.000370mol3.根据反应，每摩尔重铬酸钾可氧化相当于6摩尔Fe²⁺（或5摩尔(NH₄)₂Fe(SO₄)₂）的有机物。滴定消耗的Fe²⁺是未被有机物氧化的Cr₂O₇²⁻还原成的，所以实际参与氧化的Cr₂O₇²⁻摩尔数为：n(Cr₂O₇²⁻,oxidized)=n(总Cr₂O₇)-n(Fe²⁺,consumedbyCr₂O₇²⁻)n(Cr₂O₇²⁻,oxidized)=0.001000mol-0.000370mol=0.000630mol4.计算水样中有机物的量（以氧计）。根据题设，1摩尔Cr₂O₇²⁻氧化1.25摩尔有机物。n(有机物,asO)=n(Cr₂O₇²⁻,oxidized)×1.25=0.000630mol×1.25=0.0007875mol5.计算氧的质量（氧的摩尔质量为16.00g/mol）：m(O)=n(有机物,asO)×M(O)=0.0007875mol×16.00g/mol=0.01260g=12.60mg6.将氧的质量换算为CODCr值（假设水样密度为1.00g/mL，则20.00mL水样质量为20.00g）：CODCr(mg/L)=(m(O)/m(水样))×1000=(12.60mg/20.00g)×1000=630.0mg/L结果：该水样的CODCr为630.0mg/L。2.某水样中氯离子的浓度测定结果如下：平行测定三次，分别为：15.8mg/L,15.6mg/L,15.9mg/L。计算该水样中氯离子的平均值、标准偏差和相对标准偏差。（请写出计算过程和结果）*解析：1.计算平均值(x̄)：x̄=(x₁+x₂+x₃)/n=(15.8+15.6+15.9)/3=47.3/3=15.7667mg/L≈15.77mg/L2.计算标准偏差(s)：s=√[Σ(xi-x̄)²/(n-1)]=√[((15.8-15.7667)²+(15.6-15.7667)²+(15.9-15.7667)²)/(3-1)]=√[((0.0333)²+(-0.1667)²+(0.1333)²)/2]=√[(0.00111+0.02778+0.01778)/2]=√[0.04667/2]=√0.02333=0.1527mg/L≈0.153mg/L3.计算相对标准偏差(RSD)：RSD=(s/x̄)×100%=(0.1527/15.7667)×100%≈0.970%≈0.97%结果：平均值15.77mg/L；标准偏差0.153mg/L；相对标准偏差0.97%。五、论述题（10分。）结合所学知识，论述应用化学的哪些分支学科（或技术）在现代环境监测中发挥着重要作用，并举例说明它们是如何应用于环境污染物分析或监测的。*解析：应用化学的多个分支学科及其技术对现代环境监测发挥着关键作用。1.分析化学：是环境监测的基础。它提供了定性和定量分析环境样品中各种污染物的理论、方法和技术。例如，利用滴定分析法（如酸碱滴定、氧化还原滴定）测定水体中的pH、溶解氧、化学需氧量等；利用光谱分析法（紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法AAS、原子荧光光谱法AFS、红外光谱法IR）测定水、气、土壤样品中的金属离子（如Cu²⁺、Pb²⁺）、氰化