2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——離子液體在綠色化學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列物質(zhì)中，不屬于離子液體典型特征的是（）。A.熔點(diǎn)低于100°CB.完全不揮發(fā)C.熱穩(wěn)定性較差D.極性可調(diào)控2.離子液體最重要的特性之一是其在不同溫度下可以（）。A.沸騰B.凝固C.揮發(fā)D.離解3.在資源化學(xué)領(lǐng)域，離子液體作為萃取劑的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.成本極低B.對(duì)目標(biāo)離子選擇性高C.來源廣泛D.易于再生回收4.下列哪項(xiàng)原則不屬于綠色化學(xué)的核心原則？（）A.原子經(jīng)濟(jì)性B.使用可再生原料C.允許使用劇毒試劑D.減少有害物質(zhì)產(chǎn)生5.離子液體在催化領(lǐng)域的應(yīng)用，通常利用其（）特性。A.高導(dǎo)電性B.低粘度C.難以燃爆D.高選擇性6.將離子液體應(yīng)用于資源分離過程，其“綠色”含義主要體現(xiàn)在（）。A.提高了產(chǎn)率B.降低了能耗和環(huán)境污染C.節(jié)約了時(shí)間D.使用了廉價(jià)溶劑7.某種離子液體在室溫下呈液態(tài)，其主要原因是（）。A.分子量較小B.正負(fù)離子電荷密度較高，相互作用強(qiáng)C.溶解了其他物質(zhì)D.密度較小8.在使用離子液體進(jìn)行資源轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)，選擇合適的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)，主要考慮其（）。A.顏色B.離子對(duì)反應(yīng)物的溶解能力C.沸點(diǎn)D.價(jià)格9.離子液體難以回收利用的主要障礙是（）。A.熱穩(wěn)定性不足B.與產(chǎn)物分離困難C.成本過高D.對(duì)設(shè)備有腐蝕性10.將離子液體引入資源化學(xué)領(lǐng)域，最根本的驅(qū)動(dòng)力是（）。A.替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑B.滿足資源日益緊張的需求C.實(shí)現(xiàn)資源利用過程的綠色化和高效化D.開發(fā)新型材料二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.離子液體通常由______、______和溶劑化介質(zhì)三部分組成。2.離子液體作為綠色溶劑，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在低______、低______和潛在______等方面。3.在金屬離子萃取中，離子液體可以與金屬離子形成______，從而提高萃取效率。4.利用離子液體催化資源轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可以顯著提高_(dá)_____和______。5.離子液體基功能材料在資源化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力主要表現(xiàn)在______和______等方面。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述離子液體具有低蒸汽壓的原因及其在資源化學(xué)過程中的意義。2.簡(jiǎn)述離子液體在實(shí)現(xiàn)資源化學(xué)過程原子經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)。3.簡(jiǎn)述離子液體在資源化學(xué)領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)之一，并說明可能的應(yīng)對(duì)策略。四、論述題（10分）結(jié)合具體的資源化學(xué)應(yīng)用實(shí)例，論述離子液體如何體現(xiàn)綠色化學(xué)的原則，并分析其在該應(yīng)用中可能存在的局限性及未來發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分）1.C*解析思路：離子液體通常具有很高的熱穩(wěn)定性，其熔點(diǎn)低但不易揮發(fā)、不易燃，這與其離子鍵或離子-偶極相互作用強(qiáng)有關(guān)。選項(xiàng)C“熱穩(wěn)定性較差”與離子液體的典型特征不符。2.B*解析思路：離子液體具有很低的熔點(diǎn)，通常在室溫或稍高溫度下即可呈液態(tài)，這是其定義性特征之一。凝固點(diǎn)即為其熔點(diǎn)。選項(xiàng)A、C、D描述的是傳統(tǒng)液態(tài)物質(zhì)的性質(zhì)。3.B*解析思路：離子液體對(duì)特定離子或分子具有很高的選擇性，這是其在萃取、分離等應(yīng)用中的核心優(yōu)勢(shì)。雖然B選項(xiàng)“成本極低”不絕對(duì)，但選擇性是相比傳統(tǒng)溶劑的突出優(yōu)點(diǎn)。易回收（D）也是優(yōu)勢(shì)之一，但選擇性更直接體現(xiàn)其“綠色”和“高效”潛力。4.C*解析思路：綠色化學(xué)的核心原則是減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，包括使用安全的溶劑和試劑。選項(xiàng)C明確違反了這一原則。5.A*解析思路：許多離子液體具有良好的導(dǎo)電性，這源于其自由移動(dòng)的離子。高導(dǎo)電性使其在電催化、電解等領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)，并可作為介質(zhì)參與某些催化反應(yīng)。6.B*解析思路：綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)環(huán)境友好和可持續(xù)性。離子液體通常低毒、低揮發(fā)、易于回收（或可設(shè)計(jì)成可回收），且在某些情況下能替代高揮發(fā)性、高毒性有機(jī)溶劑，從而降低能耗和環(huán)境污染。7.B*解析思路：離子液體在室溫下呈液態(tài)，主要是因?yàn)槠潢?yáng)離子和陰離子之間的庫(kù)侖力（離子鍵或強(qiáng)離子-偶極作用）相對(duì)較強(qiáng)，足以在常溫下維持液態(tài)，即使分子量不小或粘度較高。選項(xiàng)A、C、D不是主要原因。8.B*解析思路：選擇離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)，首要考慮的是它能否有效溶解反應(yīng)物、催化劑（如果離子液體本身不催化），并能促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，即溶解能力和反應(yīng)介質(zhì)效應(yīng)。9.B*解析思路：由于離子液體通常與反應(yīng)產(chǎn)物或雜質(zhì)互溶性較好，直接分離產(chǎn)物比較困難，這是制約其回收利用的主要技術(shù)瓶頸。熱穩(wěn)定性（A）、成本（C）、腐蝕性（D）也是挑戰(zhàn)，但分離困難最為核心。10.C*解析思路：開發(fā)和應(yīng)用離子液體的根本目的是利用其獨(dú)特性質(zhì)改進(jìn)資源化學(xué)過程，使其更加環(huán)境友好、高效和經(jīng)濟(jì)，即實(shí)現(xiàn)過程的綠色化和高效化。其他選項(xiàng)是其應(yīng)用的具體表現(xiàn)或背景。二、填空題（每空2分，共20分）1.陽(yáng)離子，陰離子*解析思路：離子液體是由陰離子和陽(yáng)離子通過離子鍵結(jié)合構(gòu)成的，通常不含或只含少量傳統(tǒng)分子溶劑。2.揮發(fā)性，毒性，環(huán)境足跡*解析思路：與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，離子液體低揮發(fā)性、低毒性、低蒸汽壓，且許多離子液體具有較好的環(huán)境相容性或可設(shè)計(jì)可降解性，減少了環(huán)境足跡。3.絡(luò)合物（或離子對(duì)）*解析思路：離子液體中的陰離子可以與目標(biāo)金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物或離子對(duì)，從而增加金屬離子在離子液體相中的活度或分配系數(shù)，提高萃取效率。4.選擇性，效率（或速率）*解析思路：離子液體作為催化劑或介質(zhì)，可以與反應(yīng)物或底物產(chǎn)生特殊的相互作用，提高反應(yīng)選擇性（生成目標(biāo)產(chǎn)物）和反應(yīng)效率（加快反應(yīng)速率）。5.儲(chǔ)能材料，傳感材料*解析思路：離子液體獨(dú)特的離子結(jié)構(gòu)和可調(diào)控性使其在電化學(xué)儲(chǔ)能（如鋰離子電池電解液）和分子/離子傳感等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述離子液體具有低蒸汽壓的原因及其在資源化學(xué)過程中的意義。*解析思路：原因：離子液體主要由帶相反電荷的離子組成，離子間的相互作用力（主要是靜電引力）遠(yuǎn)強(qiáng)于分子間作用力（如范德華力），導(dǎo)致分子（離子）難以脫離液相進(jìn)入氣相，因此蒸汽壓極低。意義：低蒸汽壓意味著離子液體不易揮發(fā)，不易造成環(huán)境污染和溶劑損失，且不易燃，安全性高，適用于密閉體系或需要揮發(fā)性溶劑的工藝，符合綠色化學(xué)要求。2.簡(jiǎn)述離子液體在實(shí)現(xiàn)資源化學(xué)過程原子經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)。*解析思路：優(yōu)勢(shì)：離子液體可以高度溶解多種極性、非極性甚至疏水性物質(zhì)，包括目標(biāo)產(chǎn)物、原料和催化劑，形成均相體系；其獨(dú)特的離子結(jié)構(gòu)可以與反應(yīng)物或中間體發(fā)生選擇性相互作用，引導(dǎo)反應(yīng)向目標(biāo)產(chǎn)物方向進(jìn)行，減少副產(chǎn)物生成；離子液體本身也可以作為催化劑或反應(yīng)介質(zhì)參與反應(yīng)，循環(huán)使用，避免原子浪費(fèi)。這些特性使得離子液體有助于提高反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率，從而提升原子經(jīng)濟(jì)性。3.簡(jiǎn)述離子液體在資源化學(xué)領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)之一，并說明可能的應(yīng)對(duì)策略。*解析思路：挑戰(zhàn)：成本高昂是離子液體面臨的最主要挑戰(zhàn)之一，包括合成成本和回收成本。應(yīng)對(duì)策略：開發(fā)低成本的合成路線，如利用可再生生物質(zhì)資源合成離子液體；設(shè)計(jì)具有高選擇性分離性能的離子液體，實(shí)現(xiàn)高效、低能耗的回收；探索與其他材料（如聚合物）混合形成離子液體膜或復(fù)合物，提高選擇性并簡(jiǎn)化回收過程；開發(fā)原位檢測(cè)和回收技術(shù)。四、論述題（10分）結(jié)合具體的資源化學(xué)應(yīng)用實(shí)例，論述離子液體如何體現(xiàn)綠色化學(xué)的原則，并分析其在該應(yīng)用中可能存在的局限性及未來發(fā)展方向。*解析思路：論述應(yīng)包含以下幾個(gè)層面：*體現(xiàn)綠色化學(xué)原則：選擇一個(gè)具體實(shí)例，如用離子液體萃取稀土元素。論述其如何體現(xiàn)綠色化學(xué)原則：*替代高毒性、高揮發(fā)性的傳統(tǒng)萃取劑（如P204、TBP），減少環(huán)境污染和操作人員健康風(fēng)險(xiǎn)（安全）。*對(duì)稀土離子具有高選擇性，減少對(duì)其他共存離子（如鈣、鎂、鐵）的夾帶，提高分離效率，減少?gòu)U液產(chǎn)生（高效、減少?gòu)U物）。*離子液體可循環(huán)使用，減少新鮮溶劑的消耗（可再生原料、減少?gòu)U物）。*低蒸汽壓，減少揮發(fā)損失和大氣污染（無害化）。*局限性分析：分析該實(shí)例中離子液體可能存在的問題：*成本高：合成成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)溶劑，回收過程也較復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性是推廣應(yīng)用的主要障礙。*可回收性：盡管可循環(huán)，但完全無損耗回收仍有挑戰(zhàn)，可能存在殘留或降解。*環(huán)境持久性：某些離子液體（如含氯離子）可能具有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需要開發(fā)更環(huán)保的離子液體。*操作條件：部分離子液體粘度較高，可能影響傳質(zhì)效率，或需要加熱。*未來發(fā)展方向：提出可能的改進(jìn)方向