2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)與材料的界面現(xiàn)象考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.下列關(guān)于界面與本體相的說法中，正確的是（）。A.界面是指氣-液界面B.界面層的分子受力均勻C.界面現(xiàn)象是熱力學(xué)不平衡的表現(xiàn)D.本體相的化學(xué)勢總是等于界面相的化學(xué)勢2.下列物質(zhì)中，最易溶于水的是（）。A.碘單質(zhì)（I?）B.油脂C.硅橡膠D.碳酸鈣3.根據(jù)楊氏方程（Young'sequation），潤濕性好（接觸角θ<90°）的物質(zhì)表面是（）。A.高表面能、高表面張力液體在其上的接觸B.低表面能、高表面張力液體在其上的接觸C.高表面能、低表面張力液體在其上的接觸D.低表面能、低表面張力液體在其上的接觸4.朗繆爾（Langmuir）吸附等溫式主要適用于（）。A.膠體粒子的吸附B.氣體在固體表面的吸附C.液體在固體表面的吸附D.溶液中對流擴散控制的吸附5.當(dāng)溶液中某種溶質(zhì)的濃度增大時，其在該液-固界面上的吸附量（假設(shè)符合Langmuir吸附）通常表現(xiàn)為（）。A.減小B.先增大后減小C.不變D.增大6.在礦物浮選過程中，浮選劑的作用主要是（）。A.降低礦漿的粘度B.增加礦粒之間的碰撞頻率C.改變礦物表面的潤濕性，使有用礦物易于附著在氣泡上D.提高水的表面張力7.雙電層理論主要用來解釋（）。A.液體表面張力的產(chǎn)生B.固體表面吸附現(xiàn)象C.固體表面電荷的產(chǎn)生及其對膠體穩(wěn)定性的影響D.氣體在固體表面的物理吸附8.表面活性劑加入水中能顯著降低水的表面張力，其主要原因是（）。A.表面活性劑分子在水面上的排列變得非常緊密B.表面活性劑分子強烈地吸引水分子C.表面活性劑分子在水中形成了膠束D.表面活性劑分子具有不對稱的分子結(jié)構(gòu)9.溶劑萃取法在資源化學(xué)中可用于（）。A.分離沸點相近的液體混合物B.從礦石中提取金屬C.凈化水中的重金屬離子D.制備高純度的有機化合物10.下列哪項技術(shù)不屬于界面現(xiàn)象研究的基本方法？（）A.接觸角測量B.X射線衍射分析C.表面張力測定D.比表面積測定二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.界面層中，分子所處的環(huán)境與__________相中的分子環(huán)境不同，因此受力不平衡。2.表面張力是指__________沿__________方向作用在單位長度上的表面收縮力。3.吉布斯吸附等溫式表明，在一定溫度下，表面吸附質(zhì)分子的濃度與其在__________相中的平衡濃度之間存在函數(shù)關(guān)系。4.當(dāng)液體在固體表面鋪展時，接觸角θ為__________度。5.固體表面的電荷通常來源于固體表面原子或離子的__________以及吸附的離子。6.在浮選過程中，為了使有用礦物易于附著在氣泡上，通常需要添加__________和__________。7.吸附質(zhì)在固體表面上的吸附熱，化學(xué)吸附通常比物理吸附的吸附熱要__________。8.液體對固體的潤濕程度取決于液體與固體的__________、固體的__________以及液體中溶質(zhì)（如表面活性劑）的__________。9.界面反應(yīng)是指發(fā)生在__________之間的化學(xué)反應(yīng)。10.研究界面現(xiàn)象的__________方法主要基于測量表面張力、接觸角、電學(xué)性質(zhì)等參數(shù)。三、簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述表面張力產(chǎn)生的原因。2.簡述物理吸附和化學(xué)吸附的主要區(qū)別。3.簡述ξ電位在膠體穩(wěn)定中的作用。四、計算題（共10分）已知某液體在溫度為25℃時，其表面張力γ=72mN/m。現(xiàn)向該液體中加入某種表面活性劑，當(dāng)表面活性劑的濃度達到0.01mol/m3時，表面張力下降到50mN/m。假設(shè)符合蘭繆爾吸附等溫式，且吸附飽和時的表面覆蓋度（θ）為1。請計算該表面活性劑在25℃時的摩爾吸附熱（ΔH）。（提示：可近似認為ΔH≈-RT2dγ/dc，其中R為氣體常數(shù)，T為絕對溫度，dγ/dc為表面張力隨濃度的變化率，c為表面活性劑濃度）五、論述題（共15分）試結(jié)合界面化學(xué)的基本原理，論述界面現(xiàn)象（特別是吸附和潤濕）在礦物浮選工藝中的重要性，并說明浮選過程中如何通過調(diào)節(jié)藥劑（如捕收劑、起泡劑、抑制劑）來控制礦物的表面性質(zhì)，實現(xiàn)有用礦物與脈石礦物的有效分離。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.D6.C7.C8.C9.C10.B二、填空題1.本體2.表面自由能，切線3.本體4.05.電離6.捕收劑，起泡劑7.高8.界面張力，表面能，表面活性9.界面10.表面三、簡答題1.解析思路：從分子受力不平衡角度解釋。液體表面分子受周圍分子作用力不對稱，垂直于表面的分力相互抵消，平行于表面的分力相互吸引，形成使表面收縮的力。答：液體表面分子受周圍分子作用力不平衡。表面分子同時受到垂直于表面的分子作用力（相互抵消）和平行于表面的分子作用力（指向內(nèi)部）。這些平行于表面的inwardpull的合力使得液體表面有收縮的趨勢，表現(xiàn)為表面張力。2.解析思路：從吸附力、選擇性、熱效應(yīng)、可逆性等方面比較。物理吸附是范德華力，非選擇性、熱效應(yīng)小、可逆；化學(xué)吸附是化學(xué)鍵，選擇性高、熱效應(yīng)大、不可逆。答：物理吸附主要是分子間作用力（范德華力）引起的，吸附熱較低（通常<40kJ/mol），吸附過程可逆，對吸附物表面沒有選擇性，吸附層可以是多分子層。化學(xué)吸附是原子間化學(xué)鍵的形成，吸附熱較高（通常>40kJ/mol），吸附過程不可逆，對吸附物表面具有選擇性，通常形成單分子層。3.解析思路：從雙電層結(jié)構(gòu)角度解釋。ξ電位是滑動面與溶液本體之間的電勢差，它決定了膠體顆粒是否帶電以及帶電多少，從而影響顆粒間的靜電斥力。斥力越大，膠體越穩(wěn)定。答：ξ電位是固體表面與溶液本體之間電位差的度量。膠體顆粒在溶液中通常形成雙電層結(jié)構(gòu)，包括緊鄰表面的固定層和擴散層。ξ電位的大小反映了擴散層中反離子濃度相對于本體溶液中反離子濃度的差異。當(dāng)ξ電位絕對值較大時，膠體顆粒間靜電斥力強，顆粒易于相互排斥，膠體體系處于穩(wěn)定狀態(tài)。反之，ξ電位接近零時，斥力弱，膠體易發(fā)生聚沉。四、計算題解析思路：首先計算表面張力隨濃度的變化率dγ/dc。然后利用近似公式ΔH≈-RT2dγ/dc計算吸附熱。注意單位換算和常數(shù)取值（R=8.314J/(mol·K)，T=25+273=298K）。解：dγ/dc=(γ?-γ)/c=(72-50)mN/m/0.01mol/m3=2200N/m2/(mol/m3)=2200J/(mol·m2)ΔH≈-RT2dγ/dcΔH≈-(8.314J/(mol·K))*(298K)2*(2200J/(mol·m2))ΔH≈-(8.314*298*298*2200)J/molΔH≈-1.58*10?J/mol=-1580kJ/mol五、論述題解析思路：首先闡述界面現(xiàn)象（吸附、潤濕）在浮選中的作用原理。然后分別論述捕收劑（通過吸附改變礦物表面潤濕性）、起泡劑（降低表面張力，形成穩(wěn)定氣泡）和抑制劑（通過吸附或改變表面能來降低有用礦物選擇性附著）如何影響礦物表面性質(zhì)，最終實現(xiàn)分離。需結(jié)合界面化學(xué)原理，如吸附、表面能、接觸角、雙電層等。答：界面現(xiàn)象，特別是吸附和潤濕，在礦物浮選工藝中起著至關(guān)重要的作用。浮選的目的是利用有用礦物與脈石礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，通過添加浮選藥劑，使有用礦物選擇性地附著在氣泡上而上浮，實現(xiàn)與脈石礦物的分離。其作用原理主要基于界面化學(xué)。當(dāng)?shù)V物顆粒與水接觸時，根據(jù)其表面性質(zhì)，在水中有不同的潤濕性。通常，有用礦物表面易于被水潤濕（親水），而脈石礦物表面則不易被水潤濕（疏水）。為了實現(xiàn)有用礦物的浮選，需要通過添加捕收劑來改變有用礦物表面的潤濕性。捕收劑是一類表面活性物質(zhì)，其分子一端親水，一端親油（或親礦物）。當(dāng)捕收劑加入礦漿后，其親礦物端會吸附到有用礦物表面，而親水端留在水中。這種吸附作用改變了有用礦物表面的化學(xué)組成和表面能，降低了水的潤濕性，使其變得疏水，從而更容易被氣泡捕獲而上浮。起泡劑是浮選過程中必不可少的另一類藥劑。它的作用是降低水的表面張力，使空氣容易在水中分散形成大量彌散、穩(wěn)定且具有一定韌性的氣泡。這些穩(wěn)定的氣泡是承載有用礦物顆粒的載體，如果沒有起泡劑，產(chǎn)生的氣泡要么不穩(wěn)定易破裂，要么表面張力太大，氣泡難以附著礦物顆粒。抑制劑的作用則是為了抑制某