2025年大学《化学测量学与技术》专业题库- 智慧城市中的化学测量技术应用

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——智慧城市中的化学测量技术应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.在智慧城市环境空气质量监测中，用于实时监测PM2.5浓度的微型传感器，其主要技术原理通常涉及（）。A.光散射法B.电化学氧化还原C.原子吸收光谱法D.质谱法2.智慧城市建设中对水体进行重金属（如铅、汞）监测时，选择原子吸收光谱法（AAS）而不是红外光谱法（IR）的主要原因是（）。A.AAS仪器成本更低B.AAS具有更高的选择性和灵敏度C.IR方法更适合现场快速检测D.AAS可以检测所有金属元素3.用于智慧城市公共安全领域，进行隐蔽危险品快速筛查的拉曼光谱仪，其主要的优点在于（）。A.可以进行无损检测B.可同时检测多种物质C.操作极为简单D.需要高真空环境4.在智慧城市的供水系统中，在线监测余氯含量的化学测量方法中，通常不采用（）。A.比色法B.电化学法（如极谱法）C.质谱法D.催化比色法5.智慧城市交通管理中，需要快速、连续监测道路两侧挥发性有机化合物（VOCs）浓度，最适合的技术是（）。A.离子色谱法B.顶空固相微萃取结合气相色谱法C.在线傅立叶变换红外光谱法D.热导检测器6.对于智慧城市土壤重金属污染监测，采集土壤样品后，常采用原子吸收光谱法进行测定。为减少样品前处理的复杂性和提高准确性，常采用的方法是（）。A.直接进样技术B.矿酸消解法C.使用化学形态分析技术D.采用非色散红外法7.智慧医疗领域使用的便携式血糖仪，其核心传感单元主要是基于（）。A.电化学氧化还原B.光纤传感C.质子交换膜技术D.原子吸收原理8.在智慧城市能源管理中，用于监测锂离子电池状态的化学测量技术，通常关注的关键参数是（）。A.溶解氧浓度B.电解液pH值C.电池内部电压和电流D.离子选择性电极电位9.为了确保智慧城市环境监测数据的准确可靠，对于使用的化学测量仪器进行校准时，通常需要使用（）。A.标准溶液B.空白溶液C.混合溶液D.去离子水10.下列哪种化学测量技术最适合用于智慧城市中空气中的一氧化碳（CO）进行长期、连续的自动监测？（）A.气相色谱法B.傅立叶变换红外光谱法C.紫外吸收光谱法D.电化学传感器法二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.智慧城市中的化学测量技术应用广泛，例如，利用______技术可以实时监测交通流量产生的氮氧化物（NOx）污染；利用______技术可以对城市水源地和水体进行自动、连续的pH值监测。2.传感器是化学测量技术在智慧城市中实现快速、便携监测的关键。根据敏感材料的不同，化学传感器可分为______传感器和______传感器两大类。3.在进行智慧城市水样化学需氧量（COD）的化学测量时，常用的标准方法是重铬酸钾法，该方法属于______分析，其测定原理基于水样中可氧化物质的______。4.为了减少环境因素（如温度、湿度）对智慧城市化学测量系统（如在线监测仪）测量结果的影响，通常需要采取______措施，并通过______技术对测量信号进行补偿。5.智慧城市建设中，处理和分析海量的化学测量数据至关重要。常用的数据处理方法包括______（例如用于去除噪声）和______（例如用于识别峰位）等。6.评价一个用于智慧城市环境监测的化学测量技术或设备时，需要考虑多个性能指标，除了灵敏度、选择性外，还包括______、______和______等。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述化学测量技术在智慧城市环境监测（如空气质量、水质监测）中的重要作用。2.与传统的实验室化学测量方法相比，化学测量技术在智慧城市公共安全领域的应用有哪些显著优势？3.解释什么是化学测量中的测量不确定度？在进行智慧城市环境监测数据发布时，评定和报告测量不确定度的重要性是什么？4.智慧城市的发展对化学测量技术提出了哪些新的需求和挑战？四、综合应用题（每题10分，共20分。请结合所学知识，分析并回答下列问题）1.某智慧城市新区计划建设一套基于紫外吸收光谱法的在线监测系统，用于实时监测空气中PM2.5浓度。请简述该系统的基本工作原理，并分析在系统设计、安装和运行过程中可能遇到的主要技术挑战及相应的解决方案。2.假设你需要为一个智慧社区设计一套小型化的化学测量方案，用于监测室内空气中的主要污染物（如甲醛、CO2、PM2.5）。请列出你选择的技术（或传感器类型），并说明选择理由，同时简述该测量方案如何能够为社区居民提供健康相关的信息或建议。试卷答案一、选择题1.A2.B3.A4.C5.C6.A7.A8.C9.A10.D二、填空题1.傅立叶变换红外光谱法；电化学法2.化学分子识别；酶或生物分子识别3.容量；氧化反应4.遮光或恒温；软件校正5.滤波；峰寻址6.稳定性；寿命；成本三、简答题1.解析思路：从监测内容（空气、水、土壤等）、实时性、广度、数据获取、预警等方面阐述。强调其能够提供动态、全面的环境信息，支持城市管理者及时了解环境状况，快速响应污染事件，为制定环保政策、改善人居环境提供科学依据。2.解析思路：从快速性、便携性、灵敏度、现场性、隐蔽性等方面回答。例如，快速检测可以及时发现安全隐患，便携设备可以深入现场或危险区域，高灵敏度可以检测痕量危险物质，现场分析无需样品送检，隐蔽性好可以用于安保检查等。3.解析思路：首先定义不确定度（测量结果的可信赖程度或分散性）。然后说明重要性：①保证测量结果的质量和可比性；②评估测量风险；③使决策者了解结果的可靠性；④满足法规和标准要求；⑤便于数据交流和共享。4.解析思路：需求：更高的灵敏度（检测痕量污染物）、选择性（排除干扰）、实时性（快速响应）、自动化（无人值守）、低成本（大规模部署）、网络化（数据共享与远程监控）、微型化（便携和隐蔽）等。挑战：复杂环境下的干扰问题、长期稳定性与漂移、小体积/低成本下的性能平衡、海量数据的处理与解读、标准化与数据兼容性等。四、综合应用题1.解析思路：*工作原理：简述基本原理：利用特定波长的紫外光照射PM2.5颗粒物，颗粒物对紫外光产生吸收，吸收量与颗粒物浓度在一定范围内成正比（朗伯-比尔定律）。通过测量透射光强度或吸收光强度，计算PM2.5浓度。*技术挑战与解决方案：*挑战1：气溶胶成分复杂，非目标颗粒物干扰。解决方案：选择与PM2.5吸收特性差异大的紫外波长；优化光学路径设计，减少散射干扰；可能需要预分离或在线清洗采样口。*挑战2：传感器易受湿度、温度影响。解决方案：在仪器内部增加温湿度补偿模块；选用耐温湿性能好的光学元件和探测器；定期校准。*挑战3：长期运行稳定性与漂移。解决方案：选用高质量、高稳定性的光学元件和电子元件；建立完善的预防性维护计划，定期清洁、校准和更换部件。*挑战4：准确度保证。解决方案：使用标准气体或标准样品进行定期校准和核查；与其它测量方法进行比对；建立数据质控体系。*挑战5：现场安装环境（如振动、灰尘）。解决方案：选择坚固耐用的外壳；良好的密封和防尘设计；安装减震装置。2.解析思路：*技术选择与理由：*甲醛：选择电化学传感器或半导体传感器，理由：响应较快，可测低浓度，技术成熟，成本相对适中。*CO2：选择非色散红外（NDIR）传感器，理由：测量原理稳定可靠，灵敏度高，抗干扰能力强，适合室内长期监测。*PM2.5：选择光散射型电化学或光电传感器，理由：可同时监测颗粒物浓度，技术成熟，有成熟的产品和应用方案。*测量方案与健康信息：*方案描述：部署集成上述传感器的便携式或固定式监测设备，