2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——材料表面化學(xué)反應(yīng)技術(shù)探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.在材料表面化學(xué)中，描述氣相分子在固體表面單分子層吸附行為的基本模型是（）。A.Flory-Huggins模型B.B.E.T模型C.Langmuir模型D.Freundlich模型2.下列哪種表面改性方法主要利用輝光放電產(chǎn)生的等離子體轟擊材料表面，使表面元素濺射或注入新元素？（）A.溶膠-凝膠法B.化學(xué)蝕刻法C.等離子體表面處理法D.氣相沉積法3.表面自由能是描述液體表面性質(zhì)的物理量，其物理意義是（）。A.使液體體積增加單位面積所需的表面功B.使液體表面積增加單位體積所需的表面功C.液體分子間的平均吸引力D.液體分子離開表面進(jìn)入氣相所需的能量4.在材料表面化學(xué)反應(yīng)中，表面反應(yīng)速率通常受控于以下哪個(gè)環(huán)節(jié)？（）A.氣相反應(yīng)物在表面的吸附速率B.固體內(nèi)部的物質(zhì)傳輸速率C.液相反應(yīng)物在表面的擴(kuò)散速率D.產(chǎn)物從表面脫附的速率5.下列哪種技術(shù)常用于制備具有高比表面積和特定孔隙結(jié)構(gòu)的吸附材料？（）A.氣相沉積法B.噴涂熱分解法C.原位生長(zhǎng)法D.浸漬法6.在礦物加工中，通過改變礦物表面的電荷性質(zhì)來促進(jìn)或抑制礦物顆粒間的相互作用，常用的方法之一是（）。A.高溫?zé)Y(jié)B.表面活性劑改性C.激光處理D.等離子體刻蝕7.對(duì)于固-液界面上的吸附，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附劑表面吸附質(zhì)分子的濃度與其在氣相或溶液中的平衡分壓（或濃度）之比定義為（）。A.表面覆蓋率B.吸附熱C.吸附系數(shù)D.表面吉布斯自由能8.下列哪種表面處理技術(shù)屬于物理方法，通常不引入新的化學(xué)物質(zhì)到材料表面？（）A.化學(xué)鍍B.氧化還原改性C.離子注入D.等離子體刻蝕9.在催化反應(yīng)中，催化劑表面活性位點(diǎn)的作用是（）。A.降低反應(yīng)的活化能B.改變反應(yīng)的平衡常數(shù)C.增加反應(yīng)的熵變D.提高反應(yīng)的焓變10.提高材料表面潤(rùn)濕性的方法通常是為了（）。A.增大表面能B.減小表面能C.促進(jìn)液體在表面鋪展D.抑制液體在表面鋪展二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.材料表面的主要特征是其具有______和______。2.Langmuir吸附等溫線描述的是在一定溫度下，固體表面吸附質(zhì)分子數(shù)與______之間的關(guān)系。3.常用的表面分析方法包括X射線光電子能譜（______）、掃描電子顯微鏡（______）和原子力顯微鏡（______）等。4.表面改性可以通過______、______和______等途徑來改變材料的表面性質(zhì)。5.在資源化學(xué)領(lǐng)域，材料表面化學(xué)反應(yīng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于______、______和______等方面。三、簡(jiǎn)答題（每小題8分，共32分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。）1.簡(jiǎn)述表面能與表面自由能的區(qū)別與聯(lián)系。2.比較物理吸附和化學(xué)吸附在本質(zhì)、機(jī)理、特點(diǎn)及應(yīng)用上的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述等離子體表面處理技術(shù)在材料改性中有哪些主要優(yōu)勢(shì)。4.簡(jiǎn)述在礦物浮選中，通過調(diào)整pH值來控制礦物表面浮選行為的基本原理。四、論述題（每小題17分，共34分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問題。）1.論述材料表面化學(xué)原理在提高固體催化劑性能方面的作用，并舉例說明。2.結(jié)合資源化學(xué)的專業(yè)背景，論述表面化學(xué)反應(yīng)技術(shù)（如表面改性、表面涂層）在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景及面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.A5.B6.B7.C8.D9.A10.C二、填空題1.不同于體相，具有界面性；存在表面能2.平衡分壓（或濃度）3.XPS,SEM,AFM4.物理吸附改性、化學(xué)鍵合改性、表面涂層5.礦物浮選/選礦、材料表面催化、材料表面吸附與分離三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先定義表面能（宏觀，單位面積增加表面所需的功）和表面自由能（微觀，表面分子比體相分子具有的額外能量或吉布斯自由能）。然后指出兩者都與表面張力密切相關(guān)，本質(zhì)都是界面分子受力不平衡導(dǎo)致的能量狀態(tài)。區(qū)別在于描述的層次和范圍不同，表面能更宏觀，表面自由能更微觀且考慮了溫度等因素。2.解析思路：從吸附機(jī)理入手，物理吸附是范德華力作用，化學(xué)吸附是化學(xué)鍵作用。由此推導(dǎo)出特點(diǎn)差異：物理吸附是可逆、非選擇性、吸附熱較低；化學(xué)吸附是可逆或不可逆（通常不可逆）、選擇性、吸附熱較高。最后根據(jù)特點(diǎn)說明應(yīng)用差異，如物理吸附用于吸附分離，化學(xué)吸附用于催化。3.解析思路：從等離子體特性出發(fā)，具有高能粒子、活性自由基、紫外線等。逐一闡述優(yōu)勢(shì)：高能粒子可去除表面污染物、刻蝕表面；活性自由基可引發(fā)表面化學(xué)反應(yīng)、接枝新基團(tuán)；紫外線可引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)、改變表面化學(xué)鍵?？偨Y(jié)為清潔、改性、功能化能力強(qiáng)。4.解析思路：關(guān)鍵在于理解礦物表面電性。指出礦物表面在水中會(huì)發(fā)生水解，帶上電荷（通常呈電性）。根據(jù)雙電層理論，浮選劑（通常為有機(jī)物）吸附在礦物表面，改變其表面電性或形成疏水性層。通過調(diào)節(jié)pH值，改變礦物表面水解程度和電荷狀態(tài)，以及浮選劑在水中的電離度和解吸情況，從而控制礦物表面的疏水性，實(shí)現(xiàn)對(duì)有用礦物和脈石礦物的有效分離。四、論述題1.解析思路：首述催化劑性能關(guān)鍵在于活性、選擇性和穩(wěn)定性。引出表面化學(xué)原理：催化劑反應(yīng)通常在表面進(jìn)行，活性位點(diǎn)就在表面。因此，通過表面改性（如改變比表面積、引入活性組分、調(diào)節(jié)表面電子結(jié)構(gòu)）可以增加或暴露更多活性位點(diǎn)，提高反應(yīng)活性。通過表面處理（如包覆、摻雜）可以保護(hù)活性位點(diǎn)、提高抗中毒能力、改變反應(yīng)選擇性。舉例可從工業(yè)催化劑（如負(fù)載型貴金屬催化劑的載體選擇與表面改性）或特定反應(yīng)（如半導(dǎo)體催化劑表面修飾提高光催化效率）入手。2.解析思路：首論應(yīng)用前景：表面改性技術(shù)可用于制備高效吸附材料（如處理廢水中的重金屬離子、染料分子），制備高效催化劑（如處理廢氣中的CO、NOx），制備功能涂層（如自清潔、抗菌、