2025年大学《资源化学》专业题库- 绿色合成技术在资源化学中的应用探讨

2025年大学《资源化学》专业题库——绿色合成技术在资源化学中的应用探讨考试时间：______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.下列哪项不属于传统化学合成方法常带来的环境问题？A.原子经济性低B.产生大量副产物C.需要使用有毒、有害的溶剂D.能源消耗巨大2.绿色化学十二原则中，“使用更安全的化学合成路线”原则与以下哪个概念直接相关？A.原子经济性B.实验室安全C.化学品的预防性保护D.可再生原料3.在资源化学领域，下列哪种绿色合成策略旨在最大限度减少反应溶剂的使用？A.溶剂-Free合成B.水相合成C.催化合成D.微波合成4.适用于处理固体原料、反应时间短、原子经济性高的绿色合成方法是？A.光化学合成B.超声波合成C.固相合成（或称溶剂-Free合成）D.生物催化合成5.从某硫化矿中提取金属，若采用绿色化学方法，以下哪种措施最能体现“减少衍生物生成”原则？A.使用高选择性浸出剂B.优化焙烧工艺以减少有害气体排放C.采用萃取技术进行高效分离D.对废水进行深度净化处理6.在无机功能材料（如催化剂、传感器）的绿色合成中，利用超临界流体（如超临界CO2）作为溶剂的主要优势是？A.成本低廉B.环境友好且易于回收C.溶解能力强（对特定物质）D.可在常温常压下操作7.将绿色合成技术应用于能源材料（如太阳能电池材料、储能材料）制备，其主要目的之一是？A.提高材料的理论容量B.降低材料的制备成本和环境负荷C.增加材料的循环使用寿命D.改善材料的机械强度8.利用固定化酶或微生物细胞作为催化剂进行资源转化，体现了绿色化学的哪个原则？A.预防性原则B.使用更安全的化学品C.原子经济性原则D.化学产品和过程的再设计原则9.评价一种绿色合成技术在资源化学中应用的经济可行性时，通常需要考虑的关键因素不包括？A.技术成熟度和稳定性B.设备投资和运行成本C.原材料来源和价格D.最终产品的市场接受度（属于市场层面）10.绿色合成技术在环境资源化学（如废水处理、土壤修复中的资源化利用）中的应用，其核心价值在于？A.实现资源的循环利用B.最大程度地降解污染物C.降低处理过程的能耗和化学品消耗D.提高处理效率二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.绿色化学的核心思想是_可持续发展_和预防污染，旨在从源头上减少或消除有害物质的使用和产生。2.资源化学主要关注资源的_合理开发_、高效利用和可持续管理。3.水相合成是绿色合成的重要策略之一，其优点包括环境友好、_溶剂易于回收_、生物相容性好等。4.原子经济性是衡量化学反应_绿色程度_的重要指标，理想情况是接近100%。5.在多金属矿物的绿色分离提纯中，_萃取技术_和_膜分离技术_等绿色分离方法得到了广泛应用。6.微波合成技术利用微波的_选择性加热_效应，可以加速反应、提高产率、减少能耗。7.生物催化合成利用酶或微生物作为催化剂，具有条件温和、选择性高、环境友好等优点，符合绿色化学的_使用更安全的化学品_原则。8.将传统高温高压的石油炼制工艺改进为绿色催化工艺，是资源化学领域化学产品与过程的_再设计_原则的体现。9.城市生活垃圾中有价值金属的绿色回收利用，是环境资源化学中实现_资源循环_的重要途径。10.绿色合成技术在资源化学中的应用面临着技术成本高、_规模化推广难_等挑战。三、名词解释（每小题4分，共16分）1.原子经济性2.溶剂-Free合成3.绿色分离技术4.可再生原料四、简答题（每小题6分，共18分）1.简述绿色化学原则与资源化学发展之间的内在联系。2.比较水相合成与传统的有机溶剂合成在资源化学应用中的主要区别和优势。3.简要说明绿色合成技术在提高能源资源（如太阳能、风能相关材料）利用效率方面的作用。五、论述题（每小题10分，共20分）1.论述绿色合成技术（如催化合成、生物催化）在贵金属（如稀土、铂族金属）绿色提取与分离中的应用潜力和面临的挑战。2.结合实例，论述将绿色合成思想融入矿物资源高效利用和环境影响控制过程中的重要意义及实现路径。试卷答案一、选择题1.C2.A3.C4.C5.B6.B7.B8.D9.D10.C二、填空题1.可持续发展2.合理开发3.溶剂易于回收4.绿色程度5.萃取技术6.选择性加热7.使用更安全的化学品8.再设计9.资源循环10.规模化推广难三、名词解释1.原子经济性：指反应物转化为预期产物的原子利用率，是衡量化学反应效率及绿色程度的重要指标，理想值为100%。2.溶剂-Free合成：指在无任何溶剂或以极微量溶剂（如分子筛、高沸点醚类）存在的条件下进行的化学反应，具有原子经济性高、溶剂回收处理简单、环境友好等优点。3.绿色分离技术：指采用环境友好型溶剂、能量消耗低、选择性好、操作条件温和、能实现物质高效分离和回收的技术，如膜分离、萃取、结晶、吸附等，旨在减少分离过程的环境负荷。4.可再生原料：指那些可以在较短时间内通过自然过程或人工手段再生或合成的原料，如生物质、太阳能、风能转化产物等，使用可再生原料有助于减少对有限化石资源的依赖，实现资源的可持续利用。四、简答题1.解析思路：首先阐述绿色化学的核心是可持续发展和预防污染。然后说明资源化学关注资源的开发利用，传统方法可能存在高耗能、高污染问题。最后指出绿色化学原则指导资源化学从源头改进工艺（如选用可再生原料、设计原子经济性高的合成路线、采用绿色分离技术），减少环境污染，实现资源的可持续、高效、清洁利用，二者目标是高度一致的。2.解析思路：首先分别描述水相合成（在水中进行反应）和传统有机溶剂合成（在有机溶剂中进行反应）的基本条件。然后重点比较二者的区别：溶剂性质（极性与毒性）、环境友好性（水相更友好）、反应物/产物溶解性、催化剂兼容性、分离纯化难易度（水相通常更易）。最后总结水相合成的优势在于使用环境友好的介质、易于分离（尤其对于无机物或水溶性产物）、条件相对温和、符合绿色化学要求。3.解析思路：首先指出能源资源的有效利用是可持续发展的关键。然后说明传统能源材料制备可能能耗高、污染大。接着阐述绿色合成技术如何通过：设计高效、低能耗的合成路线；利用环境友好、高选择性的催化剂；开发环境友好的反应介质等手段，来制备性能优异的能源材料（如高效催化剂、高转换率的太阳能电池材料）。最后强调这些技术有助于提高能源转换效率，降低环境负荷，促进能源结构的转型。五、论述题1.解析思路：首先论述贵金属（如稀土、铂族金属）在高科技领域的重要性及其传统提取分离方法（如高温熔炼、强酸强碱浸出）存在的污染严重、效率低、成本高等问题。然后重点阐述绿色合成技术（如开发高效、高选择性的化学沉淀、萃取、离子交换、生物浸出、催化转化等新方法；利用微波、超声波、超临界流体等强化技术）在实现贵金属绿色提取与分离中的应用，例如减少酸碱用量、降低能耗、提高选择性和回收率、减少有毒废液产生等。最后分析面临的挑战，如部分绿色技术成本较高、规模化应用基础尚不牢固、对复杂体系选择性控制难度大、部分绿色试剂稳定性或再生性有待提高等。2.解析思路：首先开篇点明绿色合成思想对于解决资源利用与环境保护矛盾的重要性。然后结合实例说明如何将绿色合成思想融入矿物资源利用：在开采环节，采用更少的资源量获得所需组分（源头减量）；在冶炼/提炼环节，采用原子经济性高的绿色合成路线（如生物冶金、低温等离子体冶金、绿色浸出技术）替代传统高耗能、高污染工艺；