2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——材料熱分析化學(xué)分析技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種熱分析方法主要測量物質(zhì)在程序控制溫度下質(zhì)量隨溫度的變化？A.DSCB.TGAC.DTAD.XRD2.差示掃描量熱法（DSC）測量的是：A.樣品和參比物之間的質(zhì)量差B.樣品和參比物之間的熱焓差C.樣品和參比物之間的溫度差D.樣品和參比物之間的熱導(dǎo)率差3.在TGA曲線中，平臺區(qū)的失重通常與哪種物理過程有關(guān)？A.晶體相變B.吸附水分C.氧化分解D.熔化過程4.下列哪個(gè)參數(shù)不是描述熱分析動力學(xué)的重要指標(biāo)？A.活化能（Ea）B.吸熱峰溫度（Tp）C.反應(yīng)速率常數(shù)（k）D.升溫速率（β）5.使用TGA分析金屬樣品在高溫下的穩(wěn)定性時(shí)，通常需要在哪種氣氛下進(jìn)行？A.氮?dú)猓∟2）B.氫氣（H2）C.空氣D.氬氣（Ar）6.DTA曲線上的峰面積與哪種物質(zhì)性質(zhì)成正比？A.峰高B.峰寬C.參與相變的物質(zhì)質(zhì)量D.升溫速率7.同步熱分析（STA）同時(shí)測量的是：A.熱重和差示掃描量熱B.熱重和示差熱分析C.差示掃描量熱和示差熱分析D.熱重和熱導(dǎo)率8.為了獲得更精確的DSC或TGA結(jié)果，樣品量通常應(yīng)控制在：A.盡可能小，以減少熱慣性B.盡可能大，以提高信號強(qiáng)度C.一個(gè)特定的范圍內(nèi)，由儀器手冊推薦D.任意大小，不影響結(jié)果9.在熱分析實(shí)驗(yàn)中，選擇合適的升溫速率至關(guān)重要，其主要影響是：A.改變樣品的熔點(diǎn)B.影響熱分析曲線的形狀和峰值溫度C.改變樣品的密度D.決定實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間10.下列哪項(xiàng)不是熱分析技術(shù)通常需要滿足的要求？A.高溫穩(wěn)定性B.高靈敏度和分辨率C.精確的溫度控制和測量D.能直接進(jìn)行元素定量分析二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題干橫線上）1.熱分析是在程序控制__________下，測量物質(zhì)的__________與溫度關(guān)系的技術(shù)。2.差示掃描量熱法（DSC）的測量信號是樣品和參比物之間的__________隨溫度的變化率。3.熱重分析法（TGA）的測量信號是樣品的__________隨溫度的變化。4.DSC曲線上峰的峰值溫度（Tp）表示該溫度下物質(zhì)發(fā)生__________的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。5.TGA曲線上某階段的失重率隨溫度升高而增大，通常表明__________過程逐漸加劇。6.Arrhenius方程常用于描述熱分析動力學(xué)，其形式為k=A*exp(-Ea/RT)，其中Ea代表__________，R是__________，T是__________。7.進(jìn)行熱分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，為防止樣品氧化，有時(shí)需要在__________氣氛下保護(hù)樣品。8.選擇合適的升溫速率不僅影響測試結(jié)果，還關(guān)系到能否區(qū)分樣品的__________。9.熱分析技術(shù)在資源化學(xué)領(lǐng)域可用于分析礦石的__________、鑒定礦物的__________、研究材料的__________等。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出簡潔、準(zhǔn)確的定義）1.熱分析2.差示掃描量熱法（DSC）3.熱重分析法（TGA）4.升溫速率四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述DSC和TGA在原理上的主要區(qū)別。2.簡述選擇熱分析樣品時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。3.簡述熱分析技術(shù)在研究礦物熱穩(wěn)定性方面的應(yīng)用。4.簡述熱分析技術(shù)（如DSC）在材料合成過程監(jiān)控方面的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。五、論述題（10分。請結(jié)合資源化學(xué)領(lǐng)域的具體實(shí)例，論述選擇使用DSC或TGA技術(shù)分析某種材料（如礦石、化合物或材料）時(shí)，應(yīng)考慮哪些因素？）試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.C6.C7.A8.C9.B10.D二、填空題1.溫度，熱效應(yīng)2.熱焓3.質(zhì)量4.相變5.揮發(fā)（或脫附、氧化分解）6.活化能，氣體常數(shù)，絕對溫度7.惰性（或氮?dú)?、氬氣?.相變過程（或熱效應(yīng)差異）9.成分，物相，穩(wěn)定性（或反應(yīng)過程）三、名詞解釋1.熱分析：在程序控制溫度下，測量物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化的關(guān)系的技術(shù)。2.差示掃描量熱法（DSC）：在程序控制溫度下，測量并記錄樣品和參比物之間熱焓差隨溫度變化的技術(shù)。3.熱重分析法（TGA）：在程序控制溫度下，測量并記錄樣品質(zhì)量隨溫度變化的技術(shù)。4.升溫速率：程序控制溫度變化的速度。四、簡答題1.DSC測量的是樣品和參比物之間的熱焓差隨溫度的變化率，反映物質(zhì)在相變、化學(xué)反應(yīng)等過程中吸收或釋放的熱量；TGA測量的是樣品的質(zhì)量隨溫度的變化，反映物質(zhì)在加熱過程中發(fā)生脫水、脫附、分解、氧化等引起質(zhì)量變化的物理或化學(xué)過程。2.選擇熱分析樣品時(shí)應(yīng)考慮：①樣品的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，避免在實(shí)驗(yàn)溫度下分解或發(fā)生其他副反應(yīng)；②樣品的均勻性和粒度，應(yīng)選擇均勻、細(xì)小的樣品以減少熱慣性，獲得良好的分析結(jié)果；③樣品的量，通常需要滿足儀器的要求，既要保證足夠的信號強(qiáng)度，又要盡量減小熱慣性；④樣品的惰性，對于易與空氣反應(yīng)的樣品，需要在惰性氣氛（如氮?dú)狻鍤猓┫逻M(jìn)行測試。3.熱分析技術(shù)在研究礦物熱穩(wěn)定性方面有廣泛應(yīng)用。例如，可以通過TGA研究礦物的脫水和熱分解行為，確定礦物的穩(wěn)定溫度范圍；通過DSC可以測定礦物的熔點(diǎn)、相變溫度以及某些化學(xué)變化的放熱或吸熱峰，用于礦物的純度鑒定和物相分析；還可以通過熱分析研究礦石在冶煉過程中的分解反應(yīng)和相變過程，為優(yōu)化冶煉工藝提供依據(jù)。4.例如，在研究合成新型催化劑的過程中，可以使用DSC來監(jiān)控前驅(qū)體分解形成活性相的過程。通過DSC曲線上的吸熱峰或放熱峰，可以確定分解溫度、反應(yīng)完成的程度，并評估不同合成條件下產(chǎn)物的相純度和結(jié)晶度，從而優(yōu)化催化劑的制備工藝。五、論述題選擇使用DSC或TGA技術(shù)分析某種材料（如礦石、化合物或材料）時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：1.分析目的：明確需要獲得的信息是熱效應(yīng)（如吸熱、放熱峰位置和面積，對應(yīng)相變、化學(xué)變化）還是質(zhì)量變化（如脫水、分解、氧化導(dǎo)致的失重）。DSC更適合研究熱效應(yīng)和相變過程，TGA更適合研究質(zhì)量變化過程。2.樣品的性質(zhì)：評估樣品在測試溫度范圍內(nèi)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。如果樣品易分解或氧化，需要在惰性氣氛（如N2或Ar）下進(jìn)行，且TGA可能更直接反映質(zhì)量變化，但DSC仍能提供分解熱效應(yīng)信息。如果關(guān)注的是吸熱或放熱過程，DSC是首選。3.所需信息類型：如果需要精確測定反應(yīng)溫度、反應(yīng)熱（通過峰面積），或比較不同樣品的熱效應(yīng)強(qiáng)度，DSC（尤其是定量DSC）是更合適的選擇。如果需要確定失重溫度范圍、計(jì)算失重率、研究氧化或分解過程，TGA提供的信息更直接和關(guān)鍵。4.樣品量與形態(tài)：樣品量需滿足儀器要求，且粒度不宜過大，以減少熱響應(yīng)時(shí)間，獲得良好的峰形。小樣品量有利于TGA和DSC檢測，但信號強(qiáng)度可能較低。5.與其他技術(shù)的聯(lián)用需求：雖然題目未要求，但有時(shí)需要結(jié)合其他技術(shù)（如TGA-MS）來確認(rèn)揮發(fā)性產(chǎn)物的種類。DSC與XRD聯(lián)用可同時(shí)獲得熱效應(yīng)信息和物相變化信息。6.技術(shù)局限性：了解DSC和TGA的局限性，例如DSC對質(zhì)量變化的敏感度不高，TGA不能直接反映熱效應(yīng)。根據(jù)材料的具體變化特征選擇