2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——分散系統(tǒng)的表征與應(yīng)用探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列分散體系中，屬于熱力學(xué)穩(wěn)定、動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的是（）。A.溶液B.膠體C.懸浮液D.乳液2.能夠使膠體發(fā)生聚沉，但作用較弱的是（）。A.加入帶相反電荷的膠體B.加入大量電解質(zhì)C.蒸發(fā)溶劑D.加入與膠體同電荷的膠體3.丁達(dá)爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于（）。A.膠體粒子對(duì)光的吸收B.膠體粒子對(duì)光的散射C.膠體粒子對(duì)光的反射D.膠體粒子對(duì)光的透射4.在膠體穩(wěn)定的原因中，起主要作用的是（）。A.溶劑化作用B.膠體粒子大小C.DLVO作用D.膠體粒子形狀5.下列哪種方法主要用于測定膠體粒子的Zeta電位？（）A.沉降分析B.激光衍射C.電泳D.光散射6.在礦物浮選中，常用硫酸銅作為（）。A.捕收劑B.起泡劑C.抑制劑D.消泡劑7.影響礦物浮選過程中礦物/脈石選擇性分散的關(guān)鍵因素是（）。A.氣泡的性質(zhì)B.捕收劑與礦物表面的作用C.溶液pH值D.脈石礦物的種類8.催化劑載體（如SiO?）通常具有多孔結(jié)構(gòu)，這有利于（）。A.提高催化劑的密度B.降低催化劑的成本C.增大催化劑的比表面積，提高分散度D.減少催化劑的活性9.水處理中，向含有細(xì)小懸浮物和膠體污染物的廢水中投加混凝劑，主要是利用（）。A.膠體的布朗運(yùn)動(dòng)B.膠體的電泳現(xiàn)象C.膠體的聚沉作用D.膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)10.動(dòng)態(tài)光散射（DLS）技術(shù)主要用于測量（）。A.膠體粒子的Zeta電位B.膠體粒子的尺寸分布C.膠體粒子的表面電荷D.膠體粒子的形貌二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.分散體系是指______以______狀態(tài)分散于______中形成的體系。2.膠體粒子之所以能夠穩(wěn)定存在，主要是由于______力和______力的共同作用（或平衡）。3.當(dāng)膠體粒子的Zeta電位為正值時(shí)，通常表明粒子帶______電，粒子之間傾向于______。4.礦物浮選過程中，捕收劑分子一端通常具有______性，可以吸附在礦物表面，另一端則伸入水中。5.在多相催化反應(yīng)中，催化劑的活性不僅與其化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，還與其______和______密切相關(guān)。6.沉降分析可以根據(jù)______的規(guī)律來估算膠體粒子的粒徑或密度。7.對(duì)于以離子鍵為主的固體表面，膠體粒子通常通過______或______的方式帶有電荷。三、名詞解釋（每小題3分，共12分。請(qǐng)將答案寫在題后的橫線上）1.布朗運(yùn)動(dòng)2.膠體3.Zeta電位4.浮選四、簡答題（每小題5分，共10分。請(qǐng)將答案寫在題后的橫線上）1.簡述電解質(zhì)對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響。2.簡述影響礦物浮選效果的主要因素。五、計(jì)算題（6分。請(qǐng)將答案寫在題后的橫線上）某水處理實(shí)驗(yàn)中，向1000mL含有0.01mol/LFeCl?的溶液中加入1.0L去離子水，假設(shè)Fe(OH)?膠體粒子在稀釋后開始聚沉，且聚沉值（臨界電解質(zhì)濃度）為0.001mol/LNaCl。試計(jì)算該體系中Fe(OH)?膠體粒子的初始Zeta電位大約是多少？（已知Fe3?的水解產(chǎn)物可視為膠體核心，不考慮粒子間的相互作用，只考慮Na?的作用。提示：聚沉值與反離子價(jià)數(shù)的六次方成反比，聚沉值越大，Zeta電位絕對(duì)值越小，可近似認(rèn)為Zeta電位與聚沉值成反比關(guān)系。）六、論述題（共17分。請(qǐng)將答案寫在題后的橫線上）論述分散系統(tǒng)的表征方法在資源化學(xué)領(lǐng)域（例如礦物加工或催化劑制備與應(yīng)用）中的重要性，并舉例說明如何利用這些表征方法解決實(shí)際問題或指導(dǎo)工藝優(yōu)化。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.C6.A7.B8.C9.C10.B二、填空題1.固體或液體，液體或氣體，液體或氣體2.結(jié)合，排斥3.正，排斥4.親水5.比表面積，分散度6.斯托克斯定律7.選擇性吸附，離子解離三、名詞解釋1.布朗運(yùn)動(dòng)：指分散相粒子在分散介質(zhì)中永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。2.膠體：指分散質(zhì)粒子直徑在1-100nm之間的分散體系。3.Zeta電位：指膠體粒子在電場中做電泳運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的阻礙其運(yùn)動(dòng)的有效電勢梯度，是衡量膠體穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。4.浮選：利用礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，使有用礦物附著在氣泡上，隨氣泡上浮至礦漿表面形成礦泡，從而與脈石礦物分離的選礦方法。四、簡答題1.電解質(zhì)對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響：電解質(zhì)通過其離子可以降低分散介質(zhì)中膠體粒子的有效電雙層厚度，減小粒子間的斥力。當(dāng)電解質(zhì)濃度足夠高時(shí)，可以壓縮電雙層，使帶相反電荷的粒子接近到斥力不足以阻止它們碰撞聚結(jié)的程度，從而導(dǎo)致膠體聚沉。通常，價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)（聚沉值越?。５邇r(jià)離子對(duì)低價(jià)離子的聚沉也有影響，符合舒爾策-哈迪規(guī)則。2.影響礦物浮選效果的主要因素：①礦物表面性質(zhì)：包括礦物的可浮性、表面電荷、表面潤濕性等，這些性質(zhì)決定了礦物能否吸附捕收劑并附著在氣泡上。②捕收劑：其種類、用量、性質(zhì)（如親水性、離子性）直接影響其對(duì)目標(biāo)礦物的吸附能力和浮選效果。③起泡劑：其種類、用量、性質(zhì)（如發(fā)泡能力、穩(wěn)泡能力）決定了氣泡的大小、數(shù)量和穩(wěn)定性，影響礦粒與氣泡的接觸概率。④抑制劑：其種類、用量可以抑制脈石礦物的可浮性，提高有用礦物的選擇浮選。⑤pH值：影響礦物表面電荷、捕收劑、抑制劑的作用效果，是調(diào)控浮選過程的關(guān)鍵參數(shù)。⑥礦漿其他因素：如礦物粒度、粒度分布、礦漿濃度、溫度、攪拌強(qiáng)度、充氣量等，都會(huì)影響氣泡的穩(wěn)定性、礦粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和附著機(jī)會(huì)。五、計(jì)算題解：設(shè)稀釋后Fe(OH)?膠體粒子的初始Zeta電位為ζ。根據(jù)題意，稀釋后溶液中FeCl?濃度為0.01mol/L/11=0.00091mol/L。假設(shè)Fe3?水解形成的Fe(OH)?膠體粒子表面電荷主要來自Fe3?的水解。聚沉值與反離子價(jià)數(shù)的六次方成反比，即C(Na?)∝1/z?。稀釋前NaCl濃度為0.001mol/L，z=1；稀釋后總Na?濃度仍為0.001mol/L，但有效濃度降低，設(shè)新的聚沉值為C'，則有C'/0.001=(1/1)?/((0.00091/11)/(0.1))?≈(1/1)?/(0.0000826)?≈1.21×101?。由于聚沉值與Zeta電位絕對(duì)值成反比，則稀釋后Zeta電位絕對(duì)值|ζ'|≈|ζ|×C/C'≈|ζ|×0.001/(0.001×1.21×101?)≈|ζ|×8.27×10?1?。稀釋前體系可能處于臨界狀態(tài)或接近臨界狀態(tài)，假設(shè)初始Zeta電位ζ約為30mV（典型值），則稀釋后Zeta電位|ζ'|≈30mV×8.27×10?1?≈2.5×10?1?mV。此值極小，說明稀釋極大地降低了體系的穩(wěn)定性，Zeta電位接近于零，表明粒子趨于聚沉。根據(jù)反比關(guān)系估算，初始Zeta電位大致為30mV。（注：此計(jì)算為簡化估算，實(shí)際值受多種因素影響，且假設(shè)單一因素主導(dǎo)，真實(shí)情況可能更復(fù)雜。）六、論述題分散系統(tǒng)的表征方法在資源化學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要。資源化學(xué)涉及多種分散體系，如礦物加工中的礦物漿料（固-液分散體系）、浮選過程中的氣泡-礦粒-捕收劑-水體系、催化劑制備中的溶膠-凝膠或沉淀法制備的固-液分散體系、催化劑應(yīng)用中的反應(yīng)物-催化劑-產(chǎn)物體系（可能涉及多相催化中的液-固分散或氣-固分散）以及環(huán)境處理中的懸浮物或膠體污染物（水-固或水-液分散體系）等。對(duì)這些分散體系的表征，有助于深入理解其行為、優(yōu)化工藝和開發(fā)新材料。例如，在礦物加工領(lǐng)域，通過粒度分析（如激光衍射、沉降分析）可以了解礦物的粒度分布，這對(duì)于確定磨礦細(xì)度、優(yōu)化浮選藥劑制度和評(píng)估磨礦效率至關(guān)重要。通過Zeta電位測定可以了解礦物表面的電性，這對(duì)于解釋礦物之間的相互作用（如吸附、絮凝、凝聚）、預(yù)測礦物浮選行為、選擇合適的捕收劑和調(diào)整礦漿pH值以調(diào)控礦物表面電性、實(shí)現(xiàn)礦物與脈石的有效分離具有指導(dǎo)意義。光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡（SEM）可以觀察礦物的形貌、嵌布特征和表面結(jié)構(gòu)，這對(duì)于理解礦物可浮性和優(yōu)化磨礦工藝有直接幫助。在催化劑領(lǐng)域，表征方法同樣關(guān)鍵。比表面積及孔徑分布分析（如BET法）可以評(píng)價(jià)催化劑載體的