2025年大学《化学测量学与技术》专业题库- 化学传感器在水资源监测中的作用

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——化学传感器在水资源监测中的作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填入括号内）1.下列哪种类型的化学传感器主要用于检测水溶液中特定离子的活度？（）A.光纤传感器B.压电晶体传感器C.离子选择性电极（ISE）D.电化学传感器（通用）2.在水质监测中，测量水的导电能力主要反映的是什么？（）A.溶解氧含量B.水中溶解性盐类的总浓度C.水的浊度D.水的pH值3.与传统比色法相比，水质在线监测用的光学传感器的主要优势之一是？（）A.成本更低B.可同时监测多种参数C.不需要采样和实验室分析D.对环境光线变化不敏感4.用于测量水样浊度的传感器，其核心传感元件通常是？（）A.离子选择性膜B.电极和参比电极C.光源和光探测器（如光电二极管）D.压电晶体5.在使用离子选择性电极（ISE）进行测量时，为了获得准确的活度值，通常需要进行？（）A.温度补偿B.使用标准加入法C.使用pH缓冲溶液D.以上都是6.以下哪种技术通常不用于提高水质监测化学传感器的抗干扰能力？（）A.优化传感器膜的选择性B.采用信号放大电路C.进行在线参比电极更新D.提高传感器的响应频率7.将化学传感器直接集成到小型设备中，能够实现水质的连续或实时自动监测，这体现了化学传感器在水资源监测中的什么作用？（）A.提高监测精度B.实现远程监控C.降低人力成本D.增强现场适应能力8.对于需要长期、稳定运行的在线水质监测系统，传感器的什么性能至关重要？（）A.灵敏度B.稳定性C.响应时间D.抗化学腐蚀性9.在监测水体中痕量重金属离子时，通常要求传感器具有高灵敏度和低检出限，这主要体现了化学传感器应用的什么特点？（）A.广泛性B.选择性C.微量化D.快速化10.将生物分子（如酶、抗体）固定在传感器表面，利用其与目标分析物间的特异性相互作用进行检测，这种传感器属于？（）A.电化学传感器B.生物传感器C.光学传感器D.质量型传感器二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填入横线上）1.化学传感器通常由________、________和信号处理部分组成。2.在pH测量中，玻璃电极的测量原理基于氢离子活度与玻璃膜内外两侧电位差之间的________关系。3.溶解氧（DO）传感器通常利用氧分子在电极表面发生________反应产生电流或电位变化来工作。4.为了减少测量误差，离子选择性电极（ISE）的测量通常要求在接近恒定的________条件下进行。5.水的________是指水中悬浮物对光束的散射程度，是评价水体澄清度的指标。6.评价化学传感器性能的主要指标包括灵敏度、选择性、响应时间、线性范围、______和寿命等。7.针对地下水监测，化学传感器需要具备良好的________和在复杂地质环境中的稳定性。8.将化学传感器与微加工技术、无线通信技术相结合，是发展________水质监测系统的重要方向。9.重金属离子离子选择性电极的电位响应符合能斯特（Nernst）方程，表明其响应与目标离子________的对数成正比。10.除了传统的电化学和光学传感器，基于原子光谱技术（如原子吸收光谱、原子荧光光谱）的在线监测仪器也属于广义上的________在水资源监测中的应用。三、名词解释（每小题3分，共15分）1.检出限（DetectionLimit）2.选择性（Selectivity）3.响应时间（ResponseTime）4.在线监测（OnlineMonitoring）5.生物传感器（Biosensor）四、简答题（每小题5分，共20分）1.简述电化学传感器在水质监测中的主要工作原理。2.与人工采样送实验室分析相比，使用化学传感器进行水质在线监测有哪些主要优势？3.影响离子选择性电极（ISE）测量准确性的主要因素有哪些？4.简述化学传感器在饮用水安全监测中的重要作用。五、论述题（10分）结合具体实例，论述化学传感器技术在应对突发性水污染事件（如工业事故泄漏）中的重要作用及其面临的技术挑战。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.C5.D6.D7.B8.B9.C10.B二、填空题1.传感元件，信号转换器2.对数3.氧化还原4.温度5.浊度6.稳定性7.抗干扰能力8.智能化9.活度10.化学测量三、名词解释1.检出限：指能被传感器可靠检测到的最低分析物浓度或量。2.选择性：指传感器对目标分析物产生响应，而受其他共存物质干扰的能力。3.响应时间：指传感器从接收到分析物信号到产生稳定输出信号所需的时间。4.在线监测：指传感器直接安装在实际监测环境中，对水质参数进行连续或近乎实时的自动监测。5.生物传感器：利用固定化的生物敏感元件（如酶、抗体、核酸等）与目标分析物发生特异性相互作用，并借助信号转换器将这种相互作用转换成可定量检测的信号输出的传感器。四、简答题1.电化学传感器利用分析物在电极表面发生的氧化还原反应、电导变化、电位变化或电流变化等电化学现象，通过测量这些电学信号（如电流、电压、电导）来定量或定性分析物质。例如，pH传感器利用氢离子在玻璃膜上的交换反应产生电位差；溶解氧传感器利用溶解氧在电极上发生还原反应产生电流。2.优势包括：实时性，可连续监测；自动化，减少人工操作；现场性，无需采样运输；快速性，能及时获得数据；远程传输能力，便于集中管理和预警。3.主要因素包括：温度变化（影响电极电位和离子活度）；基质效应（样品中其他离子或成分对测量的干扰）；电极污染或膜老化和损坏；参比电极电位不稳定；测量条件（如pH、离子强度）控制不当。4.化学传感器在饮用水安全监测中作用重大，能快速、连续地监测饮用水源和管网中的关键水质指标（如余氯、pH、浊度、有机物、重金属等），及时发现水质异常，保障供水安全，为水厂处理工艺提供实时数据支持，并满足日益严格的饮用水标准监管要求。五、论述题化学传感器在应对突发性水污染事件中扮演着关键角色。其核心优势在于快速响应和现场检测能力。当工业事故发生导致有害物质（如重金属、氰化物、挥发性有机物等）泄漏进入水体时，便携式或现场固定式化学传感器能够迅速部署到污染现场，快速检测出污染物的种类和浓度，为应急响应决策提供及时、准确的数据支持，有助于确定污染范围、评估风险等级。面临的技术挑战主要包括：1）选择性问题，水中复杂组分众多，传感器需具备高选择性以准确测定目标污染物，避免干扰；2）检测限问题，突发事故往往涉及痕量有害物，传感器需具备足够低的检出限；3）稳定