2025年大学《资源化学》专业题库- 超临界流体萃取技术在材料制备中的应用

2025年大学《资源化学》专业题库——超临界流体萃取技术在材料制备中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.超临界流体是指处于临界温度和临界压力以上的流体状态，常用的超临界流体是（）。A.水蒸气B.氮气C.氦气D.二氧化碳2.与传统液-液萃取相比，超临界流体萃取的主要优点之一是（）。A.分离效率极高B.溶解能力极强C.无溶剂残留D.操作温度通常更低3.影响超临界流体密度的最主要因素是（）。A.流体种类B.萃取时间C.操作温度D.系统压力4.在超临界流体萃取过程中，通常通过改变以下哪个参数来调节流体的溶解能力？（）A.纯溶剂浓度B.萃取剂流速C.系统压力D.样品粒度5.下列哪种物质不适合用超临界二氧化碳进行萃取？（）A.咖啡因B.萜烯类香料C.脂肪酸酯D.强极性水溶性物质6.在超临界流体萃取技术中，通常需要使用（）来帮助从萃取相中分离出溶质。A.萃取剂B.搅拌器C.萃取压力D.惰性气体7.将超临界流体萃取与吸附技术结合，可以提高（）。A.萃取速率B.产品纯度C.萃取剂回收率D.设备操作压力8.在材料制备中，超临界流体萃取可用于制备（）。A.高分子聚合物B.纳米复合材料前驱体C.金属基合金D.陶瓷粉末9.下列关于超临界流体萃取在药物制备中应用的说法，错误的是（）。A.可用于制备药物中间体B.可用于制备药物结晶C.可用于直接制备注射用无菌药物D.萃取过程通常不需要催化剂10.从资源化学的角度看，超临界流体萃取技术的优势在于（）。A.能处理高浓度废水B.能高效利用低品位固体资源C.能实现多种物质的高效分离D.能大幅降低反应活化能二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上）1.超临界流体既具有______的密度，又具有______的扩散系数。2.超临界流体萃取过程通常在______和______条件下进行。3.提高超临界流体萃取系统压力，其主要作用是______。4.超临界流体萃取技术在食品工业中常用于______的提取。5.超临界流体萃取与______技术结合可以实现萃取相和萃余相的分离。6.影响超临界流体对物质选择性溶解能力的主要因素是______和______。7.超临界流体萃取技术在精细化学品合成后，可用于______和______。8.将超临界CO2用于萃取油脂，主要利用了CO2在______下对油脂良好的溶解能力。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述超临界流体萃取的基本原理。2.与传统溶剂萃取相比，超临界流体萃取具有哪些突出的优点？3.在超临界流体萃取过程中，温度和压力是如何协同影响萃取效果的？4.请列举至少三种超临界流体萃取技术在材料制备领域的具体应用实例。四、论述题（10分）结合资源化学的专业背景，论述超临界流体萃取技术在提高资源利用效率和实现绿色化学方面的意义和潜在应用方向。试卷答案一、选择题1.D2.C3.D4.C5.D6.A7.B8.B9.D10.B二、填空题1.高；小2.临界温度；临界压力3.增加流体密度，提高溶解能力4.香料、色素、维生素5.膜分离6.流体种类；温度7.产品纯化；溶剂回收8.高压三、简答题1.简述超临界流体萃取的基本原理。解析思路：超临界流体萃取利用物质在超临界状态下的特殊物理性质。当流体温度和压力处于或超过其临界点时，它既不像液体那样密度大、溶解能力强，也不像气体那样扩散系数大、易于流动。通过调节超临界流体的温度和压力，可以显著改变其对目标物质（溶质）的溶解能力。将待萃取物料与超临界流体接触，目标物质溶解到流体中形成萃取相，然后通过改变流体密度（通常是降低压力）或添加夹带剂，使目标物质从流体中分离出来，实现分离和纯化。其核心在于利用超临界流体溶解能力随状态参数变化的特性进行分离。2.与传统溶剂萃取相比，超临界流体萃取具有哪些突出的优点？解析思路：对比传统溶剂萃取，SFE的优势应从溶剂本身、环境影响、分离效率和操作条件等方面考虑。无溶剂残留是最大优势，避免了后续溶剂去除步骤、产品纯化困难和环境污染。SFE可以在接近室温下操作（尤其使用CO2时），避免高温对热敏性物质（如食品、药物）的破坏。由于超临界流体性质介于气液之间，其扩散系数远大于液体，传质效率高，尤其适用于非极性或弱极性物质的分离。此外，通过精确调节温度和压力，可以实现对不同物质的高选择性分离，且溶剂（如CO2）易于回收，系统更环保。3.在超临界流体萃取过程中，温度和压力是如何协同影响萃取效果的？解析思路：温度和压力是调控超临界流体性质的两大关键参数，它们对溶解能力的影响通常相反且相互关联。提高压力会增加流体的密度，从而增强其溶解能力，尤其是对于极性不太敏感的溶质。提高温度则会降低流体的密度，但同时通常会增大流体的扩散系数，并可能降低其对某些溶质的溶解度（尤其对极性溶质）。在实际操作中，通常是综合考虑压力和温度对溶解度和萃取速率的综合影响，以获得最佳的萃取效率。例如，在CO2萃取中，通常在高压下进行以提高对目标组分的溶解力，并根据需要选择适宜的温度来优化选择性或萃取速率。4.请列举至少三种超临界流体萃取技术在材料制备领域的具体应用实例。解析思路：考察SFE在材料前驱体获取、纯化或改性方面的应用。例如：利用SFE从矿石或天然原料中萃取高价值的金属或非金属元素化合物（如用于催化剂载体的金属盐或氧化物前驱体）；从生物质中萃取生物基单体（如木质素或纤维素中的特定单体）用于制备高分子材料；利用SFE对合成材料（如聚合物、精细化学品）进行纯化，去除未反应单体或低聚物，提高产品纯度；从电子废弃物中萃取有价金属等。四、论述题结合资源化学的专业背景，论述超临界流体萃取技术在提高资源利用效率和实现绿色化学方面的意义和潜在应用方向。解析思路：论述应从资源化学的视角出发，强调SFE在资源高效利用和绿色环保方面的双重优势。首先，SFE的无毒、无残留、环境友好特性符合绿色化学理念，避免了传统溶剂萃取可能带来的环境污染和产品污染问题。其次，SFE的高效分离能力和对热敏性物质适用性，使得它能够从原本难以利用的低品位、复杂固体资源（如某些矿石、尾矿、废弃物、生物质）中提取高附加值产物（如稀有金属、稀土元素、有机化合物、生物活性分子），从而显著提高资源利用