分离化学(除判断题).pdf

一 选择题 樊晓乔 侯倩 1 在分离操作中 对摩尔分数小于 0 1 的组分 我们首先采取的操作是 B A 纯化 B 富集 C 浓缩 D 重结晶 2 辛烷与水的混合实验中 下列哪个不是对抗混合的 C A 水和辛烷的密度差 B 水分子和辛烷分子之间的疏水相互作用势能 C 熵效应 D 水分子间的亲水相互作用势能 3 已知某混合气体的大致组成 摩尔分数 为 N2 0 45 O2 0 35 H2 0 20 其摩尔分离熵为 A J mol K A 8 71 B 1 05 C 1 05 D 8 71 4 下列哪个不属于费克第一定律成立的条件 D A 溶质浓度在扩散方向上不随时间变化 B 外场和内部相互作用势能梯度为 0 C 无流存在 D 流动方向上物料守恒 5 下列说法不正确的是 A A 极化率越大 分子越不易被诱导 B 电负性越大 形成的氢键越强 C 在极性分子间 色散力是主要的 D 软酸不易与硬碱结合 6 用四氯化碳萃取水中的 I2 时 若水中含有碘离子 则下列叙述正确的是 D A 分配比 D 越大 则萃取率越小 B 相比 R 越大 则萃取率越小 C I3 的稳定常数越大 则萃取率越大 D 萃取率与 I2 的含量无关 7 磷酸三丁酯 TBP 煤油体系从硝酸水溶液种萃取硝酸铀酰 组成的萃取体系是 B A 简单分子萃取体系 B 中性络合萃取体系 C 螯合萃取体系 D 离子缔合萃取体系 8 下列哪个金属离子的盐析效应最强 A A Al3 B Na C k D Fe3 9 下列萃取器适用于有机溶剂比水重 且有机溶剂容易蒸馏的情况的是 B A 施玛尔式萃取器 B 玻筒式连续萃取器 C 储器式连续萃取器 D 赫柏林式连续萃取器 10 在解释反胶团萃取蛋白质的机理时所提出的模型中 哪个是依据蛋白质分子和胶团之 间的疏水相互作用 D A 插入模型 B 水壳模型 C 吸附模型 D 溶解模型 11 下列关于分离体系中物质自发运输方向的叙述中 不正确的是 D A 从化学作用弱的项转移到化学作用强的相 B 从分子间作用力弱的项转移到分子间作用力强的项 C 从外力场弱的相转移至外力场强的相 D 从无序状态变为有序状态 12 冠醚 穴醚萃取体系中 关于该体系特点叙述不正确的是 C A 冠醚 穴醚与金属阳离子配位后 阳离子原来配对的阴离子仍伴随在外 维持电中性 B 冠醚 穴醚的亲水杂原子向内侧 疏水基在外侧 C 该体系属于阳离子交换体系 D 穴醚比冠醚对金属阳离子的配合能力大的多 13 温度对超临界流体溶解能力的影响 B A 随温度升高 溶解能力下降 B 随温度升高 溶解能力先降低后增加 C 随温度升高 溶解能力增加 D 随温度升高 溶解能力先增加后降低 14 正相固相萃取中 被萃取物和固定相之间的相互作用不包括 C A 氢键 B 偶极间相互作用 C 疏水相互作用 D 键 15 下列属于直接 SPME 法特点的是 A A 适用于非挥发性液态样品 B 适用于液体和固体样品中的挥发 半挥发性有机化合物的萃取 C 不适用于洁净样品的萃取 D 需将纤维头置于待测样品的上空萃取 16 下列不属于微胶囊制备方法的是 D A 相分离法 B 物理 机械法 C 聚合反应法 D 膜分散法 17 以浓度差为推动力的膜分离过程是 C A 微滤 B 超滤 C 透析 D 纳滤 18 下列不属于相转化法的是 B A 浸没凝胶法 B 复合膜化法 C 热致相分离法 D 控制溶剂蒸发凝胶法 19 下列说法错误的是 A A 纳滤膜对无机盐没有截留率 B 致密膜的分离机理是溶解 扩散作用 C 多孔膜的分离机理是筛分作用 D 对称膜在工业上实用不大 主要用于在研究阶段膜性能的表征 20 在 101 325kPa 的压力下 碘在液态水与四氯化碳中的溶解已打到平衡 无固体体碘存 在 此体系的自由度为 B A 3 B 2 C 1 D 4 21 关于分子间相互作用势能 U r 与距离的关系说法错误的是 C A 随距离的减小 势能先减小后增大 B 两个分子由远接近时 开始以吸引势能为主 C U r 始终大于零 D U r 在数值上等于将两个分子从无限远处推进至相距 r 处所需做的功 22 对萃取剂的基本要求有 至少有一个萃取功能基团 有足够的疏水性 良好的选 择性 有较高的萃取容量 良好的物理性质 化学稳定性好 A A B C D 23 下列四种中性含磷萃取剂萃取金属离子时萃取能力最强的是 C A TBP B RO 2RP O C R 3P O D 磷酸三苯酯 24 下列关于氢键对物质性质的影响叙述中正确的是 B A 分子内氢键使物质的熔沸点升高 B 非极性溶剂中溶质分子形成分子内氢键会使得溶解度增大 C 分子间氢键使物质的熔沸点降低 D 邻羟基苯甲酸的酸性小于苯甲酸 25 最常用的超临界流体是 C A 乙烷 B 丙烯 C 二氧化碳 D 乙烯 26 已知碘在四氯化碳和水相中分配比为 70 相比为 1 25 则萃取率为 B A 99 6 B 98 2 C 98 9 D 97 6 27 下列哪种方法不是弯曲孔膜的制备方法 D A 相转化法 B 烧结法 C 拉伸法 D 核径迹刻蚀法 28 绝大多数超滤膜的制备方法是 A A 相转化法 B 烧结法 C 拉伸法 D 核径迹刻蚀法 29 下列叙述中 不属于错流过滤的特点的是 B A 原料液以切线方向流过膜表面 B 适用于固含量低于 0 1 的料液 C 压力作用下 颗粒被截留在膜表面形成一层污染层 D 较长时间后 污染层保持在较薄的稳定水平 30 截留率和截留范围对超滤膜的性能的影响 正确的是 A A 截留率越高 截留范围越窄 B 截留率越低 截留范围越窄 C 截留率越高 截留范围越宽 D 截留率越低 截留范围越宽 31 测量截留分子量的标准物不包括下列哪个 D A 球状蛋白质 B 带支链的多糖 C 线性分子 如聚乙二醇等 D 烷烃 32 纳滤膜对下列哪个离子的截留率最高 D A H B Ca2 C K1 D Al3 33 下列关于反渗透膜的说法正确的是 B A 脱盐率越大越好 B 压密系数越大越好 C 透水率越大 D 膜材料皆为亲水性有机高分子 34 对透析和超滤的比较叙述不正确的是 C A 透析的驱动力是浓度梯度 超滤的驱动力是压力梯度 B 两者都可以从高分子溶液中去除小分子溶质 C 透析过程的速度快于超滤过程 D 透析过程透过膜的是溶质小分子的净流 而超滤过程透过膜的是小分子溶质和溶剂结 合的混合流 35 关于膜蒸馏过程所用膜的特点叙述错误的是 B A 膜为疏水性微孔膜 且不能被所处理的液体润湿 B 膜的两侧都要与所处理的液体接触 C 所用膜不能改变所处理液体中全部组分的气液平衡 D 只有蒸气能通过膜孔传质 36 关于膜萃取技术 下列说法正确的是 B A 若被萃取组分在有有机相中溶解度较大 则采用亲水性膜 B 可实现同级萃取和反萃取 C 有相的分散和聚结过程 D 不可以使用高浓度的高效萃取剂 37 用乳状液膜分离技术处理含苯酚酸性溶液时 接受相若为碱性溶液 它的机理属于 B A 单纯迁移 B I 型促进迁移 C II 型促进迁移 D 逆向迁移 38 下列哪个是利用微滤膜对气体中的悬浮颗粒进行分离的机理 C A 架桥截留 B 网络截留 C 惯性沉积 D 静电截留 39 SPE 操作的基本步骤是 A A 柱活化 上样 干扰物洗脱 目标物洗脱 B 柱活化 上样 目标物洗脱 干扰物洗脱 C 上样 柱活化 干扰物洗脱 目标物洗脱 D 上样 柱活化 目标物洗脱 干扰物洗脱 40 在溶剂萃取操作中 当分配比 D 较大时 宜采用 B A 连续萃取 B 等体积萃取 C 多次萃取 D 间歇萃取 填空题 王思敏 陈立伟 1 分离的形式主要有两种 一种是 组分离 是将性质相近的一类组分从复杂的 混合物体系中分离出来 另一种是 单一分离 是将各种化合物以纯物质的方式从混 合物中分离出来 石油炼制中轻油和重油分离属于 组分离 2 单一分离包括 各组分相互分离 特定组分分离 部分分离 等几 种主要形式 3 分离过程中使目标化学物在某空间区域的浓度增加的过程称为 富集 它用于 对摩尔分数 0 1 的组分的分离 4 将溶液中一部分溶剂蒸发掉 使溶液中所有物质的浓度都同等程度提高的过程 称为 浓缩 适用于摩尔分数在 0 1 0 9 的组分的分离 在此过程中涉及到 溶剂 和 溶质 的分离 不涉及 溶质 之间的分离 5 按被分离物质的性质分类 分离方法可分为 物理分离方法 化学分离方 法 物理化学分类方法 蒸馏属于 物理化学分离方法 6 按分离的过程本质分类 分离方法可分为 平衡分离过程 速度差分离过程 反应分离过程 可用于非均相混合物分离的为 速度差分离过程 7 分离因子 表示两种溶剂分离的程度 它与这两种的回收率密切相关 回收率 相差越 大 分离效果越好 8 一个系统若要处于平衡状态 应同时满足 热平衡 力平衡 相平衡 和 化学平衡 9 体系自发变化的方向是使体系自由能 降低 升高 降低 的方向 即 dG 0 10 对于一个给定的体系及溶液 在一定温度下 分配平衡可以用溶质在 A 相的浓 度 CA对该溶质在 B 相的浓度 CB来作图 所得到的图就是 分配等温线 11 在气 固吸附分配体系中 常用的吸附模型是 朗格缪尔吸附等温线 该 模型假设溶质在均匀的吸附表面按 单分子层 吸附 12 图 1 2 为理想液态混合物甲苯 笨双组分体系相图 其中 B 点为 泡点 D 点 为 露点 t y 为 气相线 t y 与 t x 之间的区域为 气液共存区 13 相平衡是从热力学的角度研究物质从一种相转变为另一种相的规律 图 1 2 中 f 点的自度为 2 图图 1 1 2 2 14 分子间的相互作用是介于物理相互作用与化学相互作用之间的一种作用力 物理相互作用 无 有 或 无 方向性和饱和性 化学相互作用 有 有 或 无 方向性和饱和性 15 分子间的相互作用是联系物质结构与性质的桥梁 分子间的相互作用包括 静电相互作用 范德华力 氢键 电荷转移相互作用 16 蛋白质分子中盐桥的形成 溶剂萃取中被萃取离子与带相反电荷萃取剂之 间的离子缔合物的形成都是基于 静电相互作用 17 范德华力主要包括永久偶极相互作用 诱导偶极相互作用 色散 力 非极性分子之间的相互作用力主要是 色散力 18 氢键的本质是 静电相互作用 氢键的强弱与 原子电负性 和 原子半径 有关 19 电荷转移配合物的稳定性可以用所形成配合物的 离解压 表征 在相 同温度下 离解压越低 配合物越 稳定 稳定 或 不稳定 20 溶质溶解到溶剂中 由于溶质分子之间的相互作用 每一个被溶解的分子 或离子 被一层或松或紧的受束缚的溶剂分子包围 这一现象被称为 溶剂化 作用 水为溶剂时也称为 水合作用 21 一般用 溶解度参数 和 罗氏极性参数 来描述溶剂的极性 22 非极性溶质 如烃类 很难溶解 均匀分散 在水中 在水中具有相互聚 集的倾向 非极性溶质的这种性质称作 疏水性 23 当水中存在非极性分子时 谁的氢键网络会发生重排 为了保持氢键的数 目 水分子会在非极性溶质表面有序地形成笼状排列 非极性分子位于水笼中 这一现象称作 疏水水合作用 24 由费克第一扩散定律可知 单位时间内扩散通过单位横截面积的物质的量 与浓度梯度成 正 正 或 反 比 25 流体的流动性能与 粘度 有关 当流体在管道中流动时 管中央的流 体流速 最大 离管壁越近的地方流速 越慢 26 实验发现 萃取平衡常数 KD 只是一个近似的常数 那么 KD 为常数的条 件是体系 温度 一定 溶质 A 在溶液中的浓度要 低 高或低 溶质 A 在 两相中的形态要相同 27 萃取率的高低与 相比 和 分配比 有关 已知碘在四氯化碳和 水相中的分配比为 85 10mL 水溶液中含碘 1mg 用 9 mL 四氯化碳萃取一次 则萃 取率 98 7 28 已知萃取过程中发生如下的反应式 UO2 2 2NO 3 2TBP UO 2 NO3 2 2TBP 则此萃取体系为 中性配合萃取体系 若反应式为 UO2 2 2NO3 C org C UO2 NO3 2 此萃取体系是 离子缔合萃取体系 29 胶团是双亲物质在水或者有机溶剂中自发形成的聚集体 可以分为 反向 微胶团 和 正向微胶团 其中 反向微胶团 是在非极性溶剂中加入一 定浓度的表面活性剂形成的 正向微胶团 是在水溶液中形成的 30 反胶团体系可以分为单一反胶团体系 混合反胶团体系 及 亲和反胶团 体系 其中单一反胶团体系又可以分为 负离子型 正离子型以及非离子型 31 胶团萃取的机理包括 水壳模型 吸附模型 插入模型 及溶解模型 其 中 水壳模型是比较公认的蛋白质溶解机理 32 已知离子强度和 PH 对细胞色素 c 溶酶菌 核糖核酸酶的溶解度的影响如 下图示 则通过控制 PH 值可以将 核糖核酸酶 分离出来 然后再通过调节离 子强度 将 溶酶菌 和 细胞色素 c 分离开来 33 在 SCE 中 使用最广泛的 SCF 是超临界二氧化碳 34 SPE 是指 固相萃取 基本上用于样品前处理 其基本步骤包括 柱活 化 上样 干扰物的洗脱 目标物的洗脱 35 膜的厚度必须在 0 05mm 以下才可以称之为膜 固膜从结构上分析可分为 对称膜 和 非对称膜 36 膜的分离单元称为膜组件 膜组件主要有四种基本形式 平板式膜组 件 管式膜组件 中空纤维式膜组件 和螺旋卷式膜组件 37 微滤 超滤 纳滤以及反渗透都是以 压力差 为推动力的膜分离过程 而透析是以 浓度差 为驱动力的膜分离方法 38 亲和膜的膜材料的分子结构要具有能与 间隔臂 和 配位基 进行反应 的活性基团 且膜要具有足够大的表面积 39 从苦咸水中分离出氯化钠和芒硝用到的技术是 膜蒸馏 40 液膜分离中 在接受相内添加与溶质发生不可逆化学反应的试剂 使待迁 移的溶质与其发生不能逆扩散的产物 从而保持渗透物在膜两侧的最大浓度差 以促进溶质迁移 这种分离机理是 I 型促进迁移 简答题 贾明轩 殷朝位 CHAPTER 1ST 1 评价分离方法好坏的指标有哪些 他们的定义 回收率 反映被分离物在分离过程中损失的多少 R Q Q0 100 分离因子 表示两种物质被分离的程度 与这两种物质的回收率密切相关 SA B RR RB 富集倍数 目标组分与基体组分的回收率之比 富集倍数 目标组分的回收率 基体组分的 回收率 2 分离过程的热力学本质是什么 体系自发变化的方向是体系自由能 G 降低的方向 即 dG 0 dG 0 即达到化学平衡 式 G 总 i RTLnai 为体系总自由能表达式 G 总包括体系势能项 i 和熵项 RTLnai 一个过程能否自发进行 取决于熵效应于各种势能效应的综合效果能否使过程体系自由能 G 总降低 3 请完善表格 题目用红色标出 分类 分离原理 常见方法 至少两种 p7 平衡分离过程 利用外加能量或分离剂 使 原混合物形成新的相界面 进而分离 吸收 蒸馏 萃取 结晶 速差分离过程 利用外加能量 强化特殊梯 度场 使均一混合物在某一 方向产生速差进而分离 超速离心 沉降 质朴 反应分离过程 利用外加能量或者化学试 剂 促进化学反应达到分离 的方法 离子交换 螯合交换 反应 萃取 CHAPTER 2ND 1 试述外场存在对于分离的作用 一方面是提供外力帮助待分离组分进行输运 另一方面是利用外场对不同组分作用力的不 同 造成或扩大待分离组分之间的化学势之差 2 给定相中决定溶质化学势的因素 一个是溶质对相的亲和势能 这是由溶质分子与相物质分子之间相互作用力的大小决定的 另一个是溶质 i 在该相的稀释程度 这将影响稀释过程的熵的变化 3 请写出吸附平衡方程在气 固 液 固 液 液体系中的平衡方程 并解释为什么只有在低 浓度下 液 液分配等温线才是直线 气 固 朗格缪尔等温吸附方程 p19 液 固 注意与朗格缪尔的细微区别 液 液 能斯特分配定律 p20 因为在高浓度下 分配等温线方程中的浓度项用活度代替 因而偏离直线 CHAPTER 3RD 1 请写出费克 Fick 第一扩散定律公式 并简述其物理含义 答 物理含义 扩散系数一定时 单位时间扩散通过单位截面积的物质的量 mol 与浓度梯 度成正比 负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反 CHAPTER 4TH 1 请简述色散力有哪些特点 答 1 色散力的大小 在三种范德华力中是最大的 2 普遍存在于任何两个相邻原子和分子 之间 3 色散力随着分子间距增加急剧下降 4 没有饱和性 5 色散相互作用势能与温度无 关 2 请简述范德华力主要包括的作用力 以及氢键对物质物理性质的影响 答 永久偶极相互作用力 诱导偶极相互作用和色散力 氢键的影响 1 熔沸点 分子间氢键会导致熔沸点增加 但分子内氢键会导致熔沸点减小 2 溶解度 在极性溶剂里 如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键 则溶质的溶解度增 大 如果溶质分子形成分子内氢键 那么在极性溶剂中溶解度会变小 在非极性溶剂中溶 解度会增大 3 粘度 分子间有氢键的液体 一般粘度较大 4 密度 若分子间形成氢键 有可能发生缔合现象 由于氢键有饱和性和方向性 所以冰 比水的密度要小 5 酸性 当酸解离出氢离子时所形成的阴离子中 能形成分子间氢键变得更加稳定后 酸 性变强 3 请简述在分离中 以罗氏极性参数为依据的溶剂选择的一般方法 答 首先 根据相似相溶规律 选择与溶质极性尽可能相等的溶剂 以使溶质在溶剂中的 溶解度达到最大 其次 在保持溶剂极性不变的前提下 更换溶剂的种类 调整溶剂的选 择性 使分离选择性达到最佳 CHAPTER 5TH 1 溶剂萃取体系有哪些 简单分子萃取体系 中性配合萃取体系 螯合萃取体系 离子缔合萃取体系 协同萃取体 系 高温萃取体系 2 影响反胶团萃取的主要因素 表面活性剂的种类与浓度 水相 PH 值 离子强度 助表面活性剂 溶剂体系的影响 3 请写出固相微萃取的定量依据的完整方程 标出每项的含义 写出它的简化式并阐明能 够进行简化的理由 答 其中 N 目标物的量 cf 固相涂层中目标物的浓度 Vf 涂层体积 K 分配系数 Vs 溶液体积 c0 样品溶液中目标物的初始浓度 在公式中 可知 这一项的数值相比 要小很多 所以在分母项可以忽略不计 所以公式可化简为 CHAPTER 8TH 1 纳滤的机理 与微滤和超滤 的区别是什么 答 三者都是以压力差作为推动力的膜分离过程 但是由于纳滤膜表面分离层由聚电解质 构成 对离子有静电相互作用 而其余两者没有 2 为什么采用错流过滤 它的主要优点是 答 常规过滤操作的进行 污染层将不断增厚和压实 过滤阻力将不断增加 膜渗透率下 降 因此常规过滤只能是间歇操作 只适合实验室小规模场合 错流过滤是将原料液以切 线方向流过膜表面 经膜表面高剪切力可使沉积在表面的颗粒扩散返回主流体 问答题 林周晨 一 对于一个未知样品的分离 叙述如何选择混合溶剂 答 1 选择一种非极性溶剂 p 接近 0 和一种极性溶剂 将二者按不同比例混合得到一系 列不同极性的混合溶剂 2 研究目标溶质在上述一系列不同极性混合溶剂中的溶解度 从其最大溶解度所对应的混 合溶剂的 p 值可知溶质的近似 p 值 3 从溶剂选择性三角形中的不同组中挑选新的极性溶剂替换 1 中的极性溶剂 并通过此极 性溶剂的比例维持混合溶剂的最佳 p 值不变 最终必定能找到一种溶解性和选择性都合适 的溶剂 二 已知碘在四氯化碳和水相中的分配比为 85 有 25mL 水溶液中含碘 1mg 用 9mL 四氯 化碳 1 次萃取和每次 3mL 四氯化碳连续萃取 3 次 求两种情况下的萃取率和水溶液中残留 的碘的量 96 8 0 032mg 99 96 0 0004mg 三 试以中性配合萃取体系 为例 计算说明影响溶剂萃取的因素至少有