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文本内容:
日本排污水化学试题和答案
一、选择题（本题型共15题，每题1分，共15分）
1.日本福岛核污染水中主要的放射性核素之一是氚（³H），其原子核内的中子数为（）A.1B.2C.3D.
02.核污染水中可能含有的重金属污染物不包括（）A.铅（Pb）B.汞（Hg）C.锶-90（Sr-90）D.镉（Cd）
3.用于去除水中放射性锶离子（Sr²⁺）的常用化学方法是（）A.离子交换法B.过滤法C.蒸发法D.吸附法
4.下列哪种物质可用于中和核污染水中的酸性物质（）A.氢氧化钠（NaOH）B.盐酸（HCl）C.氯化钠（NaCl）D.硫酸（H₂SO₄）
5.核素符号⁶⁰Co中，“60”表示的是（）A.质子数B.中子数C.质量数D.电子数
6.化学沉淀法处理含铯离子（Cs⁺）的污染水时，通常加入的沉淀剂是（）A.碳酸钠（Na₂CO₃）B.氯化银（AgCl）C.硫酸钡（BaSO₄）D.氢氧化铁（FeOH₃）
7.下列关于放射性物质在水中迁移性的描述，正确的是（）A.氚（³H）因半衰期长，迁移性弱B.锶-90（Sr²⁺）可通过离子交换树脂吸附C.铯-137（¹³⁷Cs⁺）在水中主要以分子形式存在D.重金属离子在水中均以溶解态存在
8.用于检测水中微量放射性物质的仪器是（）第1页共9页A.气相色谱仪B.液相色谱仪C.质谱仪D.辐射探测器
9.核污染水中的“氚水”（超重水）化学式为（）A.H₂O B.T₂O C.D₂O D.HTO
10.下列哪种方法属于核污染水的物理处理技术（）A.中和法B.膜分离法C.氧化还原法D.生物降解法
11.锶-90（²⁹₉₀Sr）的质子数为（）A.29B.90C.61D.
6112.化学需氧量（COD）在核污染水检测中的作用是（）A.检测放射性强度B.评估有机物含量C.测定pH值D.分析重金属浓度
13.用于去除水中放射性碘离子（I⁻）的吸附剂是（）A.活性炭B.石英砂C.石灰石D.石膏
14.下列关于核素符号⁸⁷Rb的说法，错误的是（）A.质子数为37B.质量数为87C.中子数为50D.属于放射性核素
15.核污染水在进行化学处理前，通常需要先调节（）以提高后续处理效率A.温度B.压力C.pH值D.溶解氧
二、填空题（本题型共15题，每题1分，共15分）
1.日本福岛核污染水中的放射性物质主要通过______释放，其主要放射性核素包括锶-
90、铯-137和______
2.离子交换树脂按功能基团可分为阳离子交换树脂和______交换树脂，其中用于去除Sr²⁺的树脂通常为______型阳离子交换树脂
3.中和法处理酸性核污染水时，常用的碱类物质有氢氧化钠和______，反应的化学方程式为______（以HCl和该碱反应为例）第2页共9页
4.放射性物质在水中的迁移可通过______和化学吸附共同作用，其中化学吸附主要与污染物的______有关
5.膜分离技术中，可用于分离水中的离子态污染物，其分离原理基于
6.锶-90（²⁹₉₀Sr）的衰变产物为钇-90（³₉₀Y），该衰变类型为______，其衰变过程中释放的粒子符号为______
7.检测水中铯-137浓度的常用化学分析方法是______，其原理是利用铯离子与______形成沉淀进行分离测定
8.核污染水中若含有大量重金属离子，可通过加入______使其形成氢氧化物沉淀，如铅离子（Pb²⁺）与OH⁻反应生成______
9.氧化还原处理技术中，常用的氧化剂有______，可将I⁻氧化为IO₃⁻，该反应中I⁻的化合价变化为______
10.放射性核素的半衰期是指______，氚（³H）的半衰期约为
12.3年，若初始质量为10g，经过
36.9年后剩余质量为______g
11.生物降解法处理核污染水的局限性在于______，其主要适用于处理______
12.化学沉淀法中，若要沉淀Ca²⁺和Mg²⁺，可加入______，反应生成的沉淀主要成分为______
13.核污染水中的“铯-137”其核内质子数为______，中子数为______，核外电子数为______
14.吸附法处理放射性碘时，活性炭的吸附容量受______和______影响
15.膜分离中的“纳滤膜”可截留的物质为______，其孔径通常在______nm之间
三、判断题（本题型共15题，每题1分，共15分）第3页共9页
1.氚（³H）与氢（¹H）互为同位素（）
2.核污染水中的锶离子（Sr²⁺）在碱性条件下更易被沉淀去除（）
3.离子交换树脂的交换容量是指每克树脂能交换的离子数量（）
4.中和法只能处理酸性核污染水，不能处理碱性水（）
5.质谱仪可用于分析核素的质量数和同位素组成（）
6.放射性物质的化学毒性通常远大于其放射性危害（）
7.膜分离技术中，反渗透膜的截留分子量通常大于超滤膜（）
8.铯-137在水中主要以Cs⁺形式存在，可通过离子交换法去除（）
9.氧化还原反应中，氧化剂的氧化能力越强，其还原产物越稳定（）
10.活性炭对放射性碘的吸附属于物理吸附（）
11.核素符号⁶⁴Cu中的“64”表示该核素的中子数（）
12.化学需氧量（COD）可反映水中可被氧化的有机物总量（）
13.重金属离子在水中的存在形态仅为自由离子（）
14.沉淀法处理重金属离子时，沉淀剂的浓度越高，沉淀越完全（）
15.核污染水的化学处理技术中，中和法是最基础且应用最广泛的方法之一（）
四、简答题（本题型共10题，每题3分，共30分）
1.简述核污染水中放射性同位素氚（³H）的化学性质特点，并说明其在水中的主要存在形态
2.写出核素锶-90（²⁹₉₀Sr）的核素符号中各数字的含义，并解释其衰变过程中释放的粒子及其对环境的影响第4页共9页
3.离子交换法处理核污染水中的Cs⁺时，为何通常选择强酸性阳离子交换树脂？请说明其交换原理
4.化学沉淀法中，以铅离子（Pb²⁺）的去除为例，说明如何通过调节pH值提高沉淀效率，并写出相关反应的离子方程式
5.膜分离技术（如反渗透、超滤）在核污染水处理中的优势是什么？可能面临的主要问题有哪些？
6.放射性碘（如I⁻）是核污染水的重要污染物之一，比较说明活性炭吸附法和离子交换法去除I⁻的原理差异
7.简述核污染水中重金属与放射性核素在化学处理过程中的协同去除方法，并举例说明
8.若某核污染水样品中检测到较高浓度的Sr²⁺和Cs⁺，请设计一种结合化学沉淀和离子交换的处理流程，说明各步骤的作用
9.分析化学需氧量（COD）和总有机碳（TOC）在核污染水检测中的区别，并说明为何COD更常用于评估核污染水的有机物污染程度
10.长期饮用含有微量放射性物质的核污染水，可能对人体健康造成哪些化学层面的危害？请从污染物在体内的化学行为角度简述
五、实验题（本题型共10题，每题3分，共30分）
1.实验室中，若要从模拟核污染水中分离出Sr²⁺和Cs⁺，请简述利用离子交换树脂进行分离的实验步骤
2.某同学用pH计测定核污染水的pH值，操作中可能出现哪些误差？应如何避免？
3.向含有Ag⁺的模拟核污染水中滴加NaCl溶液至不再产生沉淀，描述实验现象，并写出反应的化学方程式
4.设计一个简单实验验证活性炭对放射性碘的吸附能力随温度升高而增强（假设实验条件允许），简述实验方案和预期现象第5页共9页
5.若用中和法处理酸性核污染水，用NaOH溶液调节pH至7时，如何判断溶液已达到中性？请说明方法和现象
6.简述离子交换树脂“再生”的目的，并以强酸性阳离子交换树脂吸附Sr²⁺后的再生过程为例，写出再生剂的选择依据和反应式
7.某实验小组对核污染水进行沉淀处理后，取上层清液检测重金属离子浓度，若检测结果仍超标，可能的原因是什么？（至少答两点）
8.描述用原子吸收光谱法（AAS）测定核污染水中Pb²⁺浓度的主要步骤（简要说明，无需详细仪器操作）
9.在氧化还原处理中，向含Cr₂O₇²⁻的模拟核污染水中加入FeSO₄溶液，观察到溶液颜色变化，解释颜色变化的原因及反应的氧化还原关系
10.若要评估某化学沉淀剂对Sr²⁺的沉淀效果，需测定哪些数据？如何通过数据判断沉淀效果的好坏？参考答案
一、选择题
1.A
2.C
3.A
4.A
5.C
6.A
7.B
8.D
9.B
10.B
11.A
12.B
13.A
14.D
15.C
二、填空题
1.核裂变；³H（氚）
2.阴离子；Sr型
3.氢氧化钙；2HCl+CaOH₂=CaCl₂+2H₂O
4.扩散；表面电荷
5.反渗透膜；半透膜的选择性透过
6.β⁻衰变；⁰₋₁e（电子）
7.分光光度法；磷钼酸铯第6页共9页
8.氢氧化钠；PbOH₂
9.臭氧；-1→+
510.放射性活度降至初始值一半所需的时间；
1.
2511.生物对放射性物质的耐受性低；低浓度有机物
12.碳酸钠；CaCO₃、MgCO₃
13.55；82；
5514.温度；pH值
15.离子和小分子；1-10
三、判断题
1.对
2.对
3.对
4.错
5.对
6.错
7.错
8.对
9.对
10.对
11.错
12.对
13.错
14.错
15.对
四、简答题
1.氚的化学性质与氢相似，因同位素效应，化学性质略稳定但可参与氢交换反应；在水中主要以H₂O（普通水）和HTO（氚水）形态存在，可通过水的蒸发、离子交换等过程迁移
2.“29”表示质子数，“90”表示质量数；衰变类型为β⁻衰变，释放电子（⁰₋₁e），电子可与生物体内水分子反应生成自由基，破坏细胞结构
3.强酸性阳离子交换树脂对Sr²⁺的吸附能力强，可通过离子交换反应（如R-SO₃⁻H⁺+Sr²⁺→R-SO₃₂Sr²⁺+2H⁺）选择性吸附Sr²⁺，分离效率高
4.调节pH至Pb²⁺的氢氧化物沉淀最佳pH范围（约7-10），离子方程式Pb²⁺+2OH⁻=PbOH₂↓；pH过低沉淀不完全，过高可能生成PbOH₃⁻而溶解第7页共9页
5.优势分离效率高、无二次污染；问题膜易堵塞、成本较高、需定期更换
6.活性炭吸附法利用活性炭多孔结构物理吸附I⁻；离子交换法通过树脂功能基团（如季胺基）化学吸附I⁻，选择性更强
7.协同去除可通过加入FeOH₃胶体，吸附重金属和放射性核素，如FeOH₃吸附Sr²⁺、Cs⁺形成共沉淀
8.流程
①加Na₂CO₃沉淀Ca²⁺、Mg²⁺；
②加NaOH调节pH至10，沉淀Sr²⁺（SrOH₂）；
③通过强酸性阳离子交换树脂吸附Cs⁺
9.COD检测可氧化可被重铬酸钾氧化的有机物，快速反映污染程度；TOC直接测定有机碳总量，但操作复杂，COD更适合核污染水快速评估
10.放射性物质（如Sr²⁺、Cs⁺）进入人体后，可通过食物链富集，取代天然必需元素（如钙、钾），干扰酶活性，导致细胞突变或器官损伤
五、实验题
1.
①取模拟水样；
②加入强酸性阳离子交换树脂，搅拌吸附10分钟；
③过滤分离树脂；
④用稀硝酸淋洗树脂，收集淋出液（含Cs⁺）；
⑤用NaOH再生树脂，循环使用
2.误差温度波动影响pH计读数、电极未充分清洗导致污染；避免校准pH计、用去离子水清洗电极、静置至读数稳定
3.现象生成白色沉淀；化学方程式AgNO₃+NaCl=AgCl↓+NaNO₃
4.方案取等量活性炭和模拟碘水，分别在25℃和50℃水浴中吸附，测定吸附后I⁻浓度；预期50℃时I⁻浓度更低，说明吸附能力增强第8页共9页
5.方法用pH试纸蘸取溶液，与标准比色卡对比；现象pH=7时试纸呈黄绿色，与标准色卡一致
6.目的恢复树脂交换能力；再生剂10%HCl溶液；反应式R-SO₃₂Sr²⁺+2H⁺=2R-SO₃⁻H⁺+Sr²⁺
7.原因沉淀剂用量不足、沉淀时间不够、pH未达最佳值
8.步骤
①样品消解（加HNO₃）；
②雾化进入原子化器；
③测定Pb²⁺特征吸收峰强度；
④与标准曲线对比定量
9.颜色变化橙红色（Cr₂O₇²⁻）变为浅绿色（Cr³⁺）；关系Cr₂O₇²⁻（+6价Cr）被Fe²⁺还原为Cr³⁺（还原反应），Fe²⁺被氧化为Fe³⁺（氧化反应）
10.数据Sr²⁺初始浓度、沉淀后浓度、沉淀产率；判断沉淀后浓度越低、产率越高，效果越好第9页共9页。
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