分離課后習題及答案(共7頁)

1、第 頁【分離課后題及部分名詞解釋】 【W(wǎng)JQ手打】【注意事項】1.因時間關(guān)系，詳細復習總結(jié)的電子版沒時間做了，大家抽空多看看課本，考試以課本基礎知識為主，書上找不到答案(d n)的不會考。2.這里(zhl)主要總結(jié)了老師上課講的課后題 參考(cnko) 答案，以及部分往屆復習的名詞解釋整合，大家參考記憶。3.考試題型：6-7個名詞解釋，6-7個選擇題（考察細節(jié)掌握，一個兩分），填空，簡答論述（接近50分）。4.不考計算題，但依然會考公式的其他應用，復習時自己注意。5.【P22】【P24】【P44-45】【P216-217】這幾頁的圖和表必須會解讀，【P191-192】這兩頁表必須背過，必考重點

2、！考試沒有畫圖題，但可能有讀圖題，常見的重點圖示必須熟悉。6.抓緊時間好好復習，今年監(jiān)考比歷屆都要嚴，不要因小失大！7.最后，祝都過。*感謝馮曉博、馬阿敏、張雪琴三位熱心的好學霸肯抽出時間為大家整理資料*第一章 緒論分離技術(shù)的三種分類方法各有什么特點？答：（1）按被分離物質(zhì)的性質(zhì)分類分為物理分離法、化學分離法、物理化學分離法。按分離過程的本質(zhì)分類分為平衡分離過程、速度差分離過程、反應分離過程。場流分類法分離富集的目的？答：定量分析的試樣通常是復雜物質(zhì)，試樣中其他組分的存在常常影響某些組分的定量測定，干擾嚴重時甚至使分析工作無法進行。這時必須根據(jù)試樣的具體情況，采用適當?shù)姆蛛x方法，把干擾組分分離

3、除去，然后才能進行定量測定。如果要進行試樣的全分析，往往需要把各種組分適當?shù)姆蛛x，而后分別加以鑒定或測定。而對于試樣中的某些痕量組分，進行分離的同時往往也就進行了必要的濃縮和富集，于是就便于測定。因此物質(zhì)的化學分離和測定具有同樣重要意義。什么是直接分離和間接分離？答：直接分離是將待測組分從復雜的干擾組分分離出來；間接分離是將干擾組分轉(zhuǎn)入新相，而將待測組分留在原水相中。闡述濃縮、富集和純化三個概念的差異與聯(lián)系？答：富集：通過分離，使目標組分在某空間區(qū)域的濃度增大。濃縮：將溶劑部分分離，使溶質(zhì)濃度提高的過程。純化：通過分離使某種物質(zhì)的純度提高的過程。根據(jù)目標組分在原始溶液中的相對含量（摩爾分數(shù)）的

4、不同進行區(qū)分：（方法 被分離組分的摩爾分數(shù)）富集 0.9?；厥找蜃印⒎蛛x因子和富集倍數(shù)有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：（1）被分離物質(zhì)在分離過程中損失量的多少，某組分的回收程度，用回收率來表示。待測組分A的回收率，用RA表示，QA為富集前待測物的量；QA富集后待測物的量。（2）分離因子：兩組分的分離程度。用SA，B表示。A待測組分；B干擾組分。如果待測組分A符合定量要求，即可認為QA QA，SA,B QB/QB = 1/RB，常量組分測定：SA,B 103；分離因子越大，分離效果越好。（3）富集倍數(shù)：目標組分和基體組分的回收率之比，用F表示， RT為組分的回收率；RM為基體的回收率； QT為富集前待測物

5、的量； QT為富集后待測物的量；QM為富集前基體的量；QM為富集后基體的量。第二章 分離(fnl)過程中的熱力學2.氣體分子吸附在固體吸附劑表面時，某吸附等溫線可以由朗格繆爾吸附方程得到。試分析吸附物質(zhì)(wzh)的吸附平衡常數(shù)K與該氣體物質(zhì)在氣相的分壓p需滿足什么條件才能使朗格繆爾吸附等溫線近似為直線。答：溶質(zhì)吸附量q與溶質(zhì)氣體分壓p的關(guān)系可以(ky)用朗格繆爾吸附方程表示：，式中qmax為溶質(zhì)在固相表面以單分子層覆蓋的最大容量；KA為溶質(zhì)的吸附平衡常數(shù)。在低壓時，。第三章 分離過程中的動力學1.簡單討論分子運動與宏觀物體機械運動的差別和共同點。答：機械運動是指宏觀物體的運動，其運動規(guī)律可以用

6、牛頓定律描述；分子遷移是指分子的運動，研究其運動規(guī)律不是研究單個分子的運動軌跡，而是研究大量分子（粒子）在統(tǒng)計學上的運動規(guī)律。其共同點在于它們對力的響應以及數(shù)學表達式相似：機械運動推動力=-dp/dx，分子運動推動力=-d/dx，式中p為勢能，為化學勢，且二者具有相同的量綱。上述兩式表明機械運動與分子遷移之間的確存在某種對應關(guān)系，但二者也存在重要的差別，表現(xiàn)在比p包含更多的內(nèi)容，如可以將p以外的場作用所轉(zhuǎn)變的化學勢ext包含在中。還可包括RTlnC，即溶液富集與稀釋對熵的影響，對宏觀物體而言，RTlnC項與p相比可忽略不計；但對分子遷移而言，它意味著分離過程中溶質(zhì)分子的遷移和擴散再分解路徑上分

7、子的統(tǒng)計分布。分子運動除了受使宏觀物體運動的所有力的約束外，每一個分子還與臨近分子發(fā)生激烈的碰撞作用。與宏觀物體的機械運動相比，分子運動的摩擦阻力要大得多。2.在無流和有流情況下，溶質(zhì)分子的遷移分別用什么公式描述？對公式的物理意義做簡單的闡述。答：無流時：，有流時：物理意義：（參考費克第一定律物理意義的形式自己描述）3.費克擴散定律描述的是什么樣的特殊條件下溶質(zhì)分子的遷移？答：費克第一定律，是假設溶質(zhì)濃度c在擴散方向上不隨時間變化，其物理意義為：擴散系數(shù)一定時，單位時間擴散通過截面積的物質(zhì)的量（mol）與濃度梯度成正比，負號表示擴散方向與濃度梯度方向相反。其適用條件是：擴散物質(zhì)處于穩(wěn)態(tài)擴散條件

8、下。而費克第二定律為，為當既無外場梯度，也無內(nèi)部化學勢梯度時，Y=0，即存在擴散作用。物理意義：在非 HYPERLINK /s?wd=%E7%A8%B3%E6%80%81&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp01350_v6v6zkg6 t /_blank 穩(wěn)態(tài)擴散過程中，在距離x處，濃度隨時間的變化率等于該處的擴散通量隨距離變化率的負值。其適用條件是：擴散物質(zhì)可以處于非穩(wěn)態(tài)擴散條件下。第四章 分子間的相互作用及溶劑特性1.分析溶劑萃取分離過程中可能涉及的分子間相互作用的種類。答：靜電作用力、氫鍵、電荷轉(zhuǎn)移相互作用、范德華力2.在蒸餾分離、離子交換分離和沉淀分離過程(guchn

9、g)中，涉及的最主要的分子間相互作用是什么？答：蒸餾(zhngli)分離中為范德華力和氫鍵(qn jin)、離子交換分離中為靜電相互作用和范德華力和電荷相互作用、沉淀分離中電荷轉(zhuǎn)移相互作用4.舉例說明范德華力在分離過程中的應用。答：色譜：利用固體表面與分子間相互作用力（范德華力、氫鍵）的不同，使各組分在固定相中停留時間不同，從而將不同溶質(zhì)分離開來，達到分離目的。萃?。杭铀偃軇┹腿≈校岣叩臏囟饶軜O大地減弱由范德華力分子和樣品基質(zhì)的吸引所引起的相互作用力。6.根據(jù)自己的理解闡述疏水相互作用的機理。答：疏水水合過程中溶質(zhì)表面水分子的有序化，使形成溶質(zhì)水合物過程的熵減少。即不利于非極性分子溶于水；但

10、實驗證明水合過程同時會產(chǎn)生較大的負生成焓（水化焓），即熱力學上有利于非極性分子溶于水。水化焓的主要來源是溶質(zhì)表面水分子排列成規(guī)則的籠形而有利于形成更多的氫鍵，與非極性分子的類型和大小無關(guān)。由于熵變比水化焓負得更多，所以G（= H - TS）大于零，即非極性溶質(zhì)向水中遷移的過程的總自由能是增加的。因此，能量上不利，即烴難溶于水。 7.說明溶劑選擇性三角形的作用和選擇溶劑的一般步驟。答：作用：當分別以為三條邊作一個等邊三角形時，每種溶劑在三角形中的位置正好與其值對應。盡管溶劑種類很多，但可以歸納為有限的幾個選擇性組，在同一選擇性族中的各種溶劑，都具有非常接近的3個選擇性參數(shù)（值），因此在分離過程中

11、都有類似的選擇性，若要通過選擇溶劑改善分離，就要選擇不同的溶劑。分離過程中單一溶劑選擇的一般方法：第一步：根據(jù)相似相容規(guī)律，選擇與溶質(zhì)極性盡可能相等的溶劑，以使溶質(zhì)在溶劑中溶解度達到最大；第二步：在保持溶質(zhì)極性不變的前提下，更換溶劑種類，調(diào)整溶劑的選擇性，使分離選擇性達到最佳。分離過程中混合溶劑選擇的步驟：第一步：選擇一種非極性溶劑（接近0）和一種極性溶劑，將二者按不同比例混合得到一系列不同極性的混合溶劑，其極性可按計算得到；第二步：研究目標溶質(zhì)在上述一系列不同極性混合溶劑中的溶解度，從其最大溶解度所對應的混合溶劑的值可知溶質(zhì)的近似值；第三步：從溶劑選擇性三角形中的不同組分中挑選新的極性溶劑替

12、換第一步中的極性溶劑，并通過此極性溶劑的比例維持混合溶劑的最佳值不變，最終必定能找到一種溶解性和選擇性都合適的溶劑。第五章 萃取(cuq)分離法5.用有機溶劑從水溶液中和從固體樣品中萃取目標溶質(zhì)的機理(j l)有何異同之處。答：用有機溶劑從水溶液中萃取目標溶質(zhì)屬于液液萃取，而有機溶劑從固體樣品中萃取目標溶質(zhì)屬于提取或浸取，廣義上也可歸于溶劑萃取。相同點：都是通過萃取從固體或液體(yt)混合物中提取所需要的化合物。不同點：前者是利用相似相溶原理，用液態(tài)萃取劑處理與之不互溶的組分溶液，實現(xiàn)組分分離的傳質(zhì)分離過程，后者用溶劑分離固體混合物中的組分。7.加速溶劑萃取是通過什么途徑使溶劑萃取加快的？答：

13、通常在較高溫度（50200）和較高壓力（1020MPa）條件下用溶劑萃取固體或半固體樣品。8.固體樣品的溶劑萃取方法有哪幾種？從原理、設備復雜程度、適用物質(zhì)對象和樣品、萃取效果等方面總結(jié)各方法的特點。答：超聲波輔助溶劑萃取微波輔助溶劑萃取加速溶劑萃取原理利用了超聲波的空化效應，即溶液中的微小氣泡在超聲場作用下被激活，表現(xiàn)為泡核的形成、振蕩、生長、收縮乃至崩潰等一系列動力學過程以及這一過程所以發(fā)的物理和化學效應。利用微波加熱來加速溶劑對固體樣品中目標物的萃取。在較高溫度（50200）和較高壓力（1020MPa）條件下用溶劑萃取固體或半固體樣品。設備使用專門設計的超聲波發(fā)生裝置，也可用實驗室用于玻

14、璃器皿清洗和溶液脫氣的普通超聲波裝置、密閉型和開罐型微波萃取裝置。加速溶劑萃取儀適用對象及樣品用于植物、果實等樣品的制取。樣品基體中含有強的微波吸收物質(zhì)。主要提取有機物，只用于固體和半固體的樣品。萃取效果可與微波萃取或超臨界流體萃取相結(jié)合，利用產(chǎn)生的協(xié)同萃取效應提高效率。與溶劑種類，萃取效率，時間，樣品基體性質(zhì)有關(guān)。萃取速度快，萃取效率高，萃取選擇性好。第八章 膜分離 1.膜分離技術(shù)的優(yōu)點與不足。答：優(yōu)點：分離效率高；多數(shù)膜分離過程的能耗低；多數(shù)膜分離過程的工作溫度在室溫附近，特別適合熱敏物質(zhì)的處理；膜分離設備本身沒有運動部件，工作溫度又在室溫附近，故很少需要維護，可靠度很高；膜分離過程的規(guī)模

15、和處理能力可在很大范圍內(nèi)變化，效率、設備單價，運行費用等變化不大；膜分離因為分離效率高，設備體積通常比較小，可以直接插入已有的生產(chǎn)工藝流程，不需要對生產(chǎn)線進行大的改變。缺點：膜強度較差，使用壽命長，易于被玷污而影響分離效率等。2.微濾、超濾、納濾有哪些共性？在分離原理、膜結(jié)構(gòu)、膜材料、應用對象等方面有什么特點？答：微濾、超濾、納濾都是以壓力差為推動力的膜分離過程。類型分離原理膜結(jié)構(gòu)膜材料應用對象微濾用于懸浮液中固液分離的機理主要是篩分截留，吸附截留，架橋截留，網(wǎng)絡截留和靜電截留；用于氣體中懸浮顆粒進行分離的機理有直接截留，慣性沉積，擴散沉積和攔集作用濾孔分布均勻；孔隙率高；膜通量大；膜厚度?。?/p>

16、連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)可以是有機高分子材料，也可以是無機材料制藥行業(yè)的過濾除菌，電子行業(yè)高純水的制備等超濾篩分作用膜孔徑在微濾納濾之間，分離水溶液中的大分子，膠體，蛋白質(zhì)等高分子材料和無機材料兩大類應用規(guī)模大，多采用錯流操作，廣泛應用于食品，醫(yī)藥，工業(yè)廢水處理，超純水制備及生物工程納濾物理截留或截留篩分；納濾膜的表面分離層由聚電解質(zhì)構(gòu)成膜表面較反滲透膜表層疏松的多，較超濾膜表層致密，多為復合膜，即膜表面分離層和支撐層的化學組成不同水處理，食品加工，醫(yī)藥，廢水處理及石油工業(yè)等領域3.無機膜和有機(yuj)膜各有什么優(yōu)勢和缺陷？答：無機(wj)膜較有機膜有以下優(yōu)點：熱穩(wěn)定性好；化學穩(wěn)定性好；清洗方便；機械

17、穩(wěn)定性好。但無機膜制備成本高，使用壽命較有機膜短，且有機膜制備技術(shù)成熟，來源豐富，價格低廉。5.反滲透分離法和離子交換法都是水處理(chl)的主要工業(yè)化技術(shù)，這兩種技術(shù)各有什么優(yōu)缺點？答：反滲透分離法：混合物中的水分分離出來，在常溫不發(fā)生相變的條件下，可以對溶質(zhì)和水進行分離，適用于對熱敏感物質(zhì)的分離，濃縮，與有相變的分離方法相比，能耗低；雜質(zhì)去除范圍廣；除鹽率和水的回收率均較高；裝置簡單，易于操作。缺點：需要定期清洗膜，清洗膜過程中用水量、酸堿量大，清洗結(jié)果也不一定如從前，壓差增大，膜阻增加，使能耗增大。離子交換分離法：把混合物中的離子分離出來，與反滲透分離法相比兩者目標物不同，處理量較反滲透

18、小，分離效率低，樹脂的清洗會產(chǎn)生大量的酸堿廢液。6.作為分離用的膜一般需要進行哪些性能表征，各種性能表征的主要方法有哪些？答：界面性能（孔徑大小與分布）、孔隙率、表面積（孔內(nèi)表面積），表征方法：N2吸附法、計算方法。8.說明膜萃取技術(shù)的原理？答：水相和萃取相分別位于微孔膜兩側(cè)，由于微孔膜的疏水性，膜一側(cè)的萃取相（或料液相）浸滿膜的微孔，在膜的另一側(cè)表面兩相接觸實現(xiàn)傳質(zhì)，無相分散行為發(fā)生。9.液膜分離過程中的液膜是怎樣形成的？其分離原理與溶劑萃取的表面相似性和本質(zhì)差異是什么？答：膜形成：乳狀液膜是將含有表面活性劑和膜溶劑的油相和水相置于容器中，在高速攪拌下制成油包水型乳狀液，再將此乳狀液分散到另

19、一種水溶液中，這樣就得到了水包油再油包水型乳狀液膜。液膜分離過程與溶劑萃取過程具有較多的相似之處，都是由萃取與反萃取兩步驟組成，但溶劑萃取中的萃取與反萃取是分步進行的，他們之間的偶合是通過外部設備實現(xiàn)的；而液膜分離過程的萃取與反萃取分別發(fā)生在膜兩側(cè)界面，溶質(zhì)從料液相萃入膜相，并擴散到膜相另一側(cè)，再被反萃入接收相，由此實現(xiàn)萃取與反萃取的“內(nèi)偶合”。乳狀液膜分離機理：詳見課本P216（必看）第九章 電化學分離法2.為什么前流型電泳分離法不如區(qū)帶型電泳分離法的實用價值大？答：前流型電泳分離法不需要支持體，離子遷移在溶液中進行；區(qū)帶型電泳需要固體材料作為(zuwi)支持，離子遷移在支持體表面進行。支持

20、體提供離子遷移通道，使離子間遷移率之差增大，遷移率增大，加強分離擴散，樣品中各組分與載體之間的相互作用的差異對分離也起輔助作用。3.試分析電滲析分離法與離子交換(l z jio hun)分離法和電泳分離法的區(qū)別與聯(lián)系。答：電滲析法是將離子交換分離法和電泳分離法相結(jié)合，兼有二者的功能。即陰陽離子交換和陰陽離子在電場中的定向遷移。區(qū)別：電滲析由陰極池，陽極池，料液池和離子交換膜四部分組成(z chn)，它能將陰離子，陽離子以及沉淀顆粒三者全部分開。4為什么要進行電極修飾？修飾電極的主要類型有哪些？答：電極修飾可在電極表面形成某種微結(jié)構(gòu)，賦予電極某種特定性質(zhì)，可以選擇性的在電極表面進行期望的氧化還原

21、反應。類型：共價鍵合法；吸附法；聚合物薄膜法；組合法等。電化學修飾電極分離富集原理：離子交換型：吸引具有相反電荷的離子而富集；配位反應型：易與修飾電極表面物質(zhì)發(fā)生配位反應的待測離子；共價鍵合型：易與修飾中心發(fā)生共價鍵合的被測物；疏水性富集：疏水性脂類物質(zhì)；其他。5.陽極溶出伏安法和陰極溶出伏安法分別適用哪類物質(zhì)的分離？答：陽極溶出適應于電位較正的金屬陽離子的分離（先還原再氧化），陰極溶出適合陰離子的分離（先氧化再還原）。6.控制電位庫侖電位分析法與溶出伏安分離法的根本區(qū)別在哪里？答：將還原性物質(zhì)沉積在電極上一個是將沉積在電極上的沉淀物溶解進入溶液。分離名詞解釋（劃線為重點記憶）分離是利用混合物

22、中各組分在物性和化性上差異，通過適當?shù)难b置或方法，使各組分分配至不同的空間區(qū)域或在不同的時間依次分配至同一空間區(qū)域的過程。 形式：組分離，單一分離(多組分相互分離、特定組分分離、部分分離)。 分離的目的：1分析操作的樣品前處理；2確認對象物質(zhì)結(jié)構(gòu)；3獲取單一純物質(zhì)或某類物質(zhì)以作它用；4除掉有毒有害物質(zhì)。 分離科學是從混合物中分離、富集或純化某些組分以獲得相對純物質(zhì)的規(guī)律及其應用的一門學科?；瘜W平衡也稱分子平衡，是在分子水平上研究物質(zhì)的運動規(guī)律，但它不是研究單個分子的運動，而是研究大量分子運動的統(tǒng)計規(guī)律，研究在平衡條件下組分分子在溶液中的空間分布狀況?；瘜W勢，在等溫等壓和其他物質(zhì)不變的情況下，每

23、摩爾物質(zhì)i的自由能。物理意義是等T,P，其他組分不變時引入1mol組分i所引起的體系吉布斯自由能的變化。用于表示敞開體系的化學平衡。 其影響因素：溶質(zhì)對相的親和勢能，由溶質(zhì)分子與相物質(zhì)分子間相互作用力的大小決定。溶質(zhì)i在該相的稀釋程度，這將影響稀釋過程熵的變化。物質(zhì)四態(tài)：氣液固和超臨界。相平衡是從熱力學的角度研究物質(zhì)從一種相(聚集態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的規(guī)律。 引起相變條件：T P溶劑和化學反應。相圖和相律是研究相平衡的重要方法。當將處于液相狀態(tài)a的液態(tài)混合物恒壓升溫至液相線上的L1點時，液相開始產(chǎn)生氣泡，對應混合物的溫度t1稱為該液相的泡點。 處于氣態(tài)的的氣態(tài)混合物恒壓降溫至氣相線上的G2點時，

24、氣相開始凝出露珠似的液滴，對應的溫度稱為該氣相的露點。萃取分離法是將樣品中的目標化合物選擇性的轉(zhuǎn)移到另一相中(xin zhn)或選擇性的保留在原來的相中，使目標化合物與原來復雜基體相互分離的方法。 溶劑萃取是利用不同物質(zhì)在互不相溶的兩相(水相和有機相)間分配系數(shù)的差異，使目標物質(zhì)與基體物質(zhì)相互分離的方法。 三步：水相中被萃取溶質(zhì)與加入的萃取劑生成(shn chn)可萃取化合物，在兩相界面萃合物因疏水分配作用進去有機相，萃合物在有機相中發(fā)生化學反應。 影響因素：萃取劑濃度，酸度，金屬離子濃度，鹽析劑，T,萃取劑和稀釋劑，第三相。膠團萃取(cuq)是被萃取物以膠團或膠體的形式從水相萃取到有機相的溶劑萃取方法。 反膠團萃取機理：水殼、插入、吸附、溶解 模型 溶解蛋白。 影響因素：表面活性劑的種類和濃度、水相PH、離子強度雙水相體系指某些有機物之間，或有機物與無機鹽之間，在水中以適當?shù)臐舛热芙夂笮纬苫ゲ幌嗳艿膬上嗷蚨嘞囿w系。(兩種高聚物分子間若有斥力存在，即某種分子希望在它周圍的分子是同種分子而不是異種分子，則在達到平衡后可能分為兩相，這種現(xiàn)象稱為聚合物的不相容性) 。雙水相萃取被萃取物在兩個水相之間的分配