2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)分離技術(shù)與應(yīng)用研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列分離過(guò)程中，主要利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異的是（）。A.吸附B.萃取C.蒸餾D.沉淀2.在萃取過(guò)程中，為了提高萃取效率，通常需要（）。A.選擇分配系數(shù)小的萃取劑B.增大兩相接觸面積C.降低體系的溫度D.減小萃取劑與原溶劑的互溶性3.下列吸附劑中，主要用于吸附水溶液中有機(jī)污染物的是（）。A.活性炭B.氧化鋁C.分子篩D.離子交換樹脂4.膜分離技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)不包括（）。A.操作簡(jiǎn)單B.能耗低C.分離效率高D.適用于所有類型的分離5.離子交換分離的原理是（）。A.利用物質(zhì)的吸附作用B.利用物質(zhì)的揮發(fā)性的差異C.利用物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)不同D.利用離子交換樹脂與溶液中的離子發(fā)生交換反應(yīng)6.下列分離方法中，屬于物理變化的是（）。A.沉淀B.氧化還原C.蒸餾D.絡(luò)合7.從海水中提取鎂，常用的方法是（）。A.電滲析B.萃取C.吸附D.結(jié)晶8.下列物質(zhì)中，不適合用活性炭進(jìn)行吸附的是（）。A.水中的色度B.水中的異味C.水中的重金屬離子D.氣體中的氧氣9.在設(shè)計(jì)化學(xué)分離過(guò)程時(shí)，首先要考慮的因素是（）。A.分離成本B.分離原理C.分離設(shè)備D.分離效率10.選擇化學(xué)分離技術(shù)時(shí)，不需要考慮的因素是（）。A.分離對(duì)象的性質(zhì)B.分離要求C.操作條件D.分離產(chǎn)物的純度二、填空題（每空1分，共20分）1.化學(xué)分離過(guò)程通常包括______、______、______和______四個(gè)步驟。2.蒸餾根據(jù)壓力的不同，可以分為______蒸餾和______蒸餾。3.萃取過(guò)程的效率通常用______來(lái)衡量。4.吸附劑的選擇應(yīng)根據(jù)______、______和______等因素綜合考慮。5.膜分離技術(shù)根據(jù)膜的種類可以分為______膜、______膜和______膜等。6.離子交換樹脂分為______樹脂和______樹脂兩大類。7.影響萃取效率的主要因素包括______、______和______。8.吸附過(guò)程通常包括______、______和______三個(gè)步驟。9.從低品位礦石中提取金屬，常用的方法有______、______和______等。10.化學(xué)分離過(guò)程的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循______、______和______的原則。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述蒸餾和萃取這兩種分離方法的原理及其主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述吸附和離子交換這兩種分離方法的原理及其主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述膜分離技術(shù)的特點(diǎn)及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。4.簡(jiǎn)述化學(xué)分離過(guò)程設(shè)計(jì)與優(yōu)化的主要步驟。5.簡(jiǎn)述化學(xué)分離技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（10分）某溶液中含A和B兩種物質(zhì)，其初始濃度分別為CA=0.1mol/L和CB=0.2mol/L。采用萃取法分離A和B，萃取劑為有機(jī)溶劑S，在室溫下進(jìn)行單級(jí)萃取，有機(jī)相與水相的體積比為1:2，測(cè)得萃取后水相中A的濃度為0.01mol/L。試計(jì)算：（1）萃取劑S對(duì)A的選擇系數(shù)；（2）A在有機(jī)相中的分配系數(shù)。五、論述題（25分）以從煤炭中提取化工產(chǎn)品為例，論述化學(xué)分離技術(shù)在資源化學(xué)領(lǐng)域的重要性，并分析其在實(shí)際應(yīng)用中可能面臨的挑戰(zhàn)和未來(lái)的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.D5.D6.C7.B8.D9.B10.D解析1.蒸餾是利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異進(jìn)行分離；萃取是利用物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)不同進(jìn)行分離；吸附是利用物質(zhì)的吸附作用進(jìn)行分離；沉淀是利用物質(zhì)溶解度差異進(jìn)行分離。故選C。2.提高萃取效率的方法包括：選擇合適的萃取劑（分配系數(shù)大）、增大兩相接觸面積、提高溫度（對(duì)于大多數(shù)萃取過(guò)程）、增加萃取劑與原溶劑的互溶性（有利于傳質(zhì)）。故選B。3.活性炭主要用于吸附水溶液和氣體中的有機(jī)污染物；氧化鋁主要用于吸附水溶液中的無(wú)機(jī)物和某些有機(jī)物；分子篩主要用于吸附分子大小特定的物質(zhì)；離子交換樹脂主要用于分離離子。故選A。4.膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括操作簡(jiǎn)單、能耗低、分離效率高，但并非適用于所有類型的分離，其應(yīng)用受到膜的種類、分離對(duì)象的性質(zhì)等因素的限制。故選D。5.離子交換分離的原理是離子交換樹脂與溶液中的離子發(fā)生交換反應(yīng)。吸附是利用物質(zhì)的吸附作用；蒸餾是利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異；萃取是利用物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)不同。故選D。6.沉淀、氧化還原、絡(luò)合都是化學(xué)變化；蒸餾是利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異進(jìn)行分離，屬于物理變化。故選C。7.從海水中提取鎂常用的方法是電解飽和氯化鎂溶液（電解法）或采用萃取-反萃取法。電滲析主要用于海水淡化；吸附主要用于去除水中的雜質(zhì)；結(jié)晶主要用于分離固體物質(zhì)。故選B。8.活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色度、異味和重金屬離子，但氧氣是氣體，且活性炭對(duì)氧氣的吸附能力較弱。故選D。9.在設(shè)計(jì)化學(xué)分離過(guò)程時(shí)，首先要考慮的因素是分離原理，即根據(jù)分離對(duì)象的性質(zhì)和分離要求選擇合適的分離方法。分離成本、分離設(shè)備、分離效率是在確定分離原理后需要考慮的因素。故選B。10.選擇化學(xué)分離技術(shù)時(shí)需要考慮分離對(duì)象的性質(zhì)、分離要求、操作條件等因素，目的是為了選擇合適的分離方法。分離產(chǎn)物的純度是分離過(guò)程的目標(biāo)，而不是選擇技術(shù)的依據(jù)。故選D。二、填空題1.預(yù)處理；分配；分離；后處理2.常壓；加壓3.分配系數(shù)4.吸附能力；選擇性；再生性能5.微孔；中孔；大孔6.強(qiáng)酸性；強(qiáng)堿性7.萃取劑的選擇；兩相接觸條件；相比8.吸附質(zhì)吸附；吸附質(zhì)擴(kuò)散到吸附劑內(nèi)部；吸附質(zhì)在吸附劑表面脫附9.浸出；萃??；沉淀10.經(jīng)濟(jì)合理性；技術(shù)可行性；環(huán)境友好性三、簡(jiǎn)答題1.蒸餾是利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異進(jìn)行分離，通過(guò)加熱使液體混合物部分氣化，然后冷凝氣相，從而實(shí)現(xiàn)分離。萃取是利用物質(zhì)在兩相（通常是水相和有機(jī)相）中的分配系數(shù)不同進(jìn)行分離，將目標(biāo)物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)移到另一種相。主要區(qū)別在于：蒸餾是基于揮發(fā)性的差異，屬于物理變化；萃取是基于分配系數(shù)的差異，通常涉及溶質(zhì)在兩相間的轉(zhuǎn)移，可能伴隨物理或化學(xué)過(guò)程。2.吸附是利用吸附劑表面的吸附能力，將溶液或氣體中的目標(biāo)物質(zhì)吸附到吸附劑表面，從而實(shí)現(xiàn)分離。離子交換是利用離子交換樹脂上的可交換離子與溶液中的目標(biāo)離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)分離。主要區(qū)別在于：吸附是利用吸附劑表面的吸附能力，吸附質(zhì)與吸附劑之間沒有發(fā)生化學(xué)鍵的形成；離子交換是利用離子交換樹脂上的可交換離子與溶液中的目標(biāo)離子發(fā)生交換反應(yīng)，涉及離子鍵的形成和斷裂。3.膜分離技術(shù)的特點(diǎn)包括：操作簡(jiǎn)單、能耗低、分離效率高、可連續(xù)操作、占地面積小等。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：水處理（海水淡化、純水制備）、氣體分離（氫氣分離、二氧化碳分離）、化工生產(chǎn)（物質(zhì)分離與純化）、醫(yī)藥工業(yè)（藥物提純）等。4.化學(xué)分離過(guò)程設(shè)計(jì)與優(yōu)化的主要步驟包括：確定分離目標(biāo)、選擇合適的分離方法、進(jìn)行分離過(guò)程模擬、優(yōu)化操作條件、選擇合適的分離設(shè)備、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境性評(píng)估。具體步驟包括：分析分離對(duì)象的性質(zhì)和分離要求，根據(jù)這些信息選擇合適的分離原理和方法；利用分離過(guò)程模擬軟件對(duì)分離過(guò)程進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)分離效果，并初步確定操作條件；根據(jù)模擬結(jié)果選擇合適的分離設(shè)備，并進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化；對(duì)設(shè)計(jì)的分離過(guò)程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境性評(píng)估，確保其可行性和可持續(xù)性。5.化學(xué)分離技術(shù)在資源化學(xué)領(lǐng)域具有重要性，它能夠有效地從各種資源中提取有價(jià)值的物質(zhì)，提高資源利用率，減少資源浪費(fèi)。例如，從低品位礦石中提取金屬，可以從海水中提取鉀鹽、溴素等，從煤炭中提取化工產(chǎn)品等。這些技術(shù)的發(fā)展使得原本難以利用的資源得以利用，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)?；瘜W(xué)分離技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中也發(fā)揮著重要作用，例如，水污染處理、大氣污染治理、固體廢物處理等。通過(guò)化學(xué)分離技術(shù)，可以有效地去除環(huán)境中的污染物，改善環(huán)境質(zhì)量。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，化學(xué)分離技術(shù)可能面臨一些挑戰(zhàn)，例如：分離效率不高、操作成本高、對(duì)環(huán)境的影響等。未來(lái)的發(fā)展方向包括：開發(fā)高效、低成本的分離技術(shù)、提高分離效率、減少對(duì)環(huán)境的影響等。四、計(jì)算題（1）根據(jù)分配定律，A在兩相中的分配系數(shù)K=CA/Cs，其中Cs為A在有機(jī)相中的濃度。由于是單級(jí)萃取，且有機(jī)相與水相的體積比為1:2，因此Cs=2(CA-Cw)，其中Cw為A在水相中的濃度。代入數(shù)據(jù)，得到Cs=2(0.1-0.01)=0.18mol/L。因此，K=0.01/0.18=0.0556。萃取劑S對(duì)A的選擇系數(shù)β=Cs/Cw=0.18/0.01=18。（2）分配系數(shù)α=CA/Cs，其中Cs為A在有機(jī)相中的濃度。根據(jù)（1）中的計(jì)算，Cs=0.18mol/L。因此，α=0.1/0.18=0.5556。五、論述題（此處無(wú)答案，僅為提示，請(qǐng)根據(jù)試卷要求進(jìn)行論述）從煤炭中提取化工產(chǎn)品是資源化學(xué)領(lǐng)域的重要研究方向，化學(xué)分離技術(shù)在其