2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——離子液體在資源化學(xué)中的應(yīng)用前景考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不是離子液體通常作為綠色溶劑的主要優(yōu)勢？A.低蒸氣壓，環(huán)境友好B.易于回收，循環(huán)使用C.對(duì)多種有機(jī)物和離子具有優(yōu)異的溶解性D.熔點(diǎn)高，能耗大2.在資源化學(xué)中，離子液體主要用于以下哪個(gè)方面錯(cuò)誤？A.提高金屬離子在分析分離中的效率B.作為反應(yīng)介質(zhì)促進(jìn)資源轉(zhuǎn)化反應(yīng)C.直接作為最終能源產(chǎn)品D.提供一種溫和、可控的反應(yīng)環(huán)境3.利用離子液體對(duì)金屬礦石進(jìn)行浸出，其優(yōu)勢不包括：A.可能提高浸出速率和金屬收率B.可處理一些傳統(tǒng)方法難以處理的礦物C.對(duì)環(huán)境的影響通常小于傳統(tǒng)硫酸或氰化法D.設(shè)備投資成本通常低于傳統(tǒng)方法4.下列哪種類型的離子液體，在資源化學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用中最為廣泛？A.磷酸三丁酯類B.羧酸類C.羥乙基咪唑類D.腈類5.離子液體在金屬離子分離純化中，最主要的應(yīng)用形式不是：A.高效液相色譜固定相B.溶劑萃取劑C.離子交換介質(zhì)D.直接沉淀劑6.下列關(guān)于離子液體用于生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化說法錯(cuò)誤的是：A.可有效溶解纖維素、木質(zhì)素等B.有助于實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的高效降解和化學(xué)改性C.通常成本高昂，阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用D.能在較溫和條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)7.在電化學(xué)沉積（用于資源回收或制備功能材料）中，離子液體作為電解液的主要優(yōu)勢不包括：A.提供寬電化學(xué)窗口，允許使用更高電壓B.高電導(dǎo)率，降低電池內(nèi)阻C.對(duì)金屬離子具有良好的電化學(xué)活性D.成本低廉，易于大規(guī)模制備8.為了改善離子液體的特定性能（如降低粘度、提高選擇性），通常采用的策略不包括：A.引入共離子B.添加有機(jī)或無機(jī)小分子添加劑C.選擇具有特定官能團(tuán)的離子液體組分D.提高離子濃度至飽和9.離子液體在資源化學(xué)應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)不包括：A.合成成本較高B.長期穩(wěn)定性和熱分解問題C.大規(guī)模分離和回收技術(shù)的缺乏D.對(duì)所有資源都表現(xiàn)出極高的親和力10.預(yù)計(jì)未來離子液體在資源化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展方向不包括：A.開發(fā)低成本、易合成的離子液體B.發(fā)展高效、綠色的離子液體回收技術(shù)C.拓展在更多種類資源（如電子廢棄物、海洋資源）中的應(yīng)用D.完全取代所有傳統(tǒng)化學(xué)溶劑和介質(zhì)二、簡答題（請(qǐng)簡明扼要地回答下列問題，每題5分，共25分）1.請(qǐng)簡述離子液體作為溶劑在資源化學(xué)中體現(xiàn)的“綠色化學(xué)”原則。2.離子液體在高效液相色譜（HILIC）分離金屬離子時(shí)，相較于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，有何獨(dú)特優(yōu)勢？3.簡述離子液體在生物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化過程中，可能如何促進(jìn)木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的解離。4.提出至少三種離子液體性質(zhì)的可調(diào)控方法，并簡述其調(diào)控思路。5.分析離子液體用于金屬離子萃取分離時(shí)，可能遇到的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。三、論述題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)下列問題進(jìn)行深入分析和論述，每題10分，共20分）1.論述離子液體在促進(jìn)化石資源（如重油）高效轉(zhuǎn)化或升級(jí)方面，相較于傳統(tǒng)溶劑或介質(zhì)，具有哪些潛在的應(yīng)用優(yōu)勢和可能面臨的技術(shù)瓶頸。2.選擇一種具體的資源化學(xué)應(yīng)用場景（例如，某類稀有金屬的提取分離，或某種廢棄資源的綜合利用），詳細(xì)闡述離子液體在該場景下的應(yīng)用原理、關(guān)鍵影響因素以及未來的發(fā)展方向。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.C5.D6.D7.D8.D9.D10.D二、簡答題1.離子液體作為溶劑在資源化學(xué)中體現(xiàn)的“綠色化學(xué)”原則主要體現(xiàn)在：低蒸氣壓減少揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放，易于回收和循環(huán)利用減少廢物產(chǎn)生和資源消耗，其獨(dú)特的離子性質(zhì)可提供高效、選擇性分離或反應(yīng)環(huán)境，減少化學(xué)品使用量和對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。2.離子液體在HILIC分離金屬離子時(shí)的優(yōu)勢在于：其陰離子通常帶有強(qiáng)極性官能團(tuán)（如醚氧、酯氧、磺酸基等），能與水形成氫鍵，使離子液體具有類似極性有機(jī)溶劑的性質(zhì)；同時(shí)，其陽離子體積較大、極化率較低，對(duì)金屬離子的溶解能力獨(dú)特，有助于在保留金屬離子（基于離子相互作用）和洗脫流動(dòng)相（基于氫鍵相互作用）之間實(shí)現(xiàn)良好的分離控制，尤其適用于分離性質(zhì)相似的金屬離子或形成特殊保留機(jī)制。3.離子液體促進(jìn)木質(zhì)纖維素降解轉(zhuǎn)化可能通過以下方式：離子液體獨(dú)特的離子-偶極、離子-氫鍵相互作用，能夠有效破壞木質(zhì)纖維素中糖苷鍵的C-O-C骨架，使其溶解；其高極性、高反應(yīng)活性以及一定的催化或協(xié)同作用，可能有助于在單一體系中同時(shí)實(shí)現(xiàn)纖維素解聚成單體糖和木質(zhì)素解聚或改性的過程。4.離子液體性質(zhì)的可調(diào)控方法及思路：*引入共離子：通過加入一種與原始陽離子或陰離子電荷相同但結(jié)構(gòu)不同的離子，可以調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度、粘度、密度和介電常數(shù)。*添加劑：加入小分子有機(jī)物（如醇、醛、酮）或無機(jī)鹽，可以改變離子液體的粘度、表面張力、溶解度或催化活性。*結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：合成具有特定官能團(tuán)（如酸性、堿性、配位能力）或特定尺寸的陽離子和陰離子，可以調(diào)控離子液體的選擇性（如對(duì)特定金屬離子的萃取選擇性）、催化性能或與其他物質(zhì)的相互作用。5.離子液體用于金屬離子萃取分離的主要技術(shù)挑戰(zhàn)：一是成本問題，許多高性能離子液體合成成本高；二是回收技術(shù)，高效、低成本、環(huán)境友好的分離回收方法（如蒸餾、結(jié)晶、膜分離等）有待發(fā)展；三是大規(guī)模應(yīng)用，工業(yè)規(guī)模應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)境影響評(píng)估及長周期穩(wěn)定性需進(jìn)一步驗(yàn)證；四是潛在的毒性及環(huán)境影響，盡管是綠色溶劑，但其長期生態(tài)行為和生物累積性等仍需深入研究。三、論述題1.離子液體在促進(jìn)化石資源（如重油）高效轉(zhuǎn)化或升級(jí)方面的優(yōu)勢：首先，其高溶解性可溶解重油中大分子、高粘度的烴類，為后續(xù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供均相或接近均相的反應(yīng)環(huán)境，提高反應(yīng)物接觸效率；其次，其可設(shè)計(jì)性允許選擇具有特定極性、酸堿性或配位能力的離子液體，作為反應(yīng)介質(zhì)或催化劑/催化劑載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)路徑的選擇性控制，例如促進(jìn)裂化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化等目標(biāo)反應(yīng)；此外，離子液體的高熱容和熱穩(wěn)定性有助于維持反應(yīng)溫度的穩(wěn)定。面臨的瓶頸：一是離子液體的高成本及其回收問題，限制了其在大型工業(yè)裝置中的應(yīng)用；二是重油成分極其復(fù)雜，如何設(shè)計(jì)離子液體實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的高選擇性分離和提純?nèi)允请y題；三是高溫高壓重油轉(zhuǎn)化過程與離子液體相互作用機(jī)理復(fù)雜，可能影響離子液體性質(zhì)和穩(wěn)定性；四是規(guī)?；瘧?yīng)用的技術(shù)集成和工程化挑戰(zhàn)。2.（以下選取稀土元素萃取分離為例進(jìn)行闡述，考生可自行選擇其他場景）選擇稀土元素萃取分離場景。離子液體在稀土元素萃取分離中的應(yīng)用原理主要基于其獨(dú)特的離子性質(zhì)和可調(diào)控性。稀土元素離子具有較大的離子半徑和不成對(duì)電子，易形成水合離子。離子液體中的陰離子（如PCBM、TfO等）具有強(qiáng)配位能力或能破壞稀土離子的水合層，與稀土離子發(fā)生強(qiáng)烈的離子相互作用或形成配合物，從而將稀土元素從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相。陽離子的大小和電荷也能影響萃取平衡和選擇性。通過調(diào)節(jié)離子液體的組成（陰陽離子選擇）或添加萃取添加劑（如胺類、醚類），可以顯著調(diào)控其對(duì)不同稀土元素（如鑭系元素之間、稀土與其