高岭石、蒙脱石和伊利石特性
土壤学
高岭石：为1:1型晶层矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一种。
非膨胀性，电荷数量少，胶体特性较弱。
蒙脱石：2:1的晶层矿物，晶层由两层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2:1/，胀缩性大，电荷数量大，胶体特性突出。
伊利石：2:1晶层结构与蒙脱石相似，非膨胀性，电荷数量较大，胶体特性介于高岭石和蒙脱石之间。
CEC:称作土壤的“阳离子交换量”cation exch ange capacity 即CEC 单位重量的土壤或吸附复合体所能保持的可交换的吸附态阳离子数量ECEC:有效阳离子交换量efficient cation exchange capacity土壤发生分类:俄国土壤学家道库恰耶夫创立的以成土因素学说为指导的、以成土条件为依据的定性的土壤分类系统。
土壤系统分类：20世纪中期美国创立的以诊断层和诊断特性为基础的现代定量土壤分类系统。
土壤交换性酸：指用过量中性盐（强酸强碱生成的盐类，如KCl、NaCl等）溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+发生离子交换作用所表现出来的酸度。
土壤水解性酸：指用碱性盐（弱酸强碱生成的盐类，如NaAc等）溶液提取土壤，因交换作用，吸附性H+释放至溶液所表现出来的酸度。
硅氧烷型表面：土壤所暴露的基面是氧离子层紧接硅离子层所组成的硅氧烷（Si-O-Si）。
水合氧化物表面：由金属阳离子和氢氧基团组成的表面。
诊断层：是指用于识别土壤分类单元，在性质上有一系列定量说明的土层。
诊断特性：如果用于分类目的的不是土层，而是具有定量规定的土壤性质（形态的、物理的、化学的）。
1．简述土壤氮素、磷素、钾素的大致含量、存在形态、无效化机制和有效化措施。
氮：一般耕地表层土壤含氮量为 0.05% ～0.3%，少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤含氮量在 0.5% ～ 0.6%以上，主要受植被、温度、耕作、施肥等影响。
壤中氮素包括无机态和有机态两大类， 95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。
土质学与土力学智慧树知到课后章节答案2023年下华北科技学院
土质学与土力学智慧树知到课后章节答案2023年下华北科技学院华北科技学院第一章测试1.下列不属于土的特点的是（）A:均匀性 B:自然变异性 C:碎散性 D:三相体答案:均匀性2.土体积变化主要是由于土体内孔隙的变化。
（）A:错 B:对答案:对3.土的工程特性受外界温度、湿度、地下水、荷载等的影响而发生显著的变化。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.土的结构为絮状结构的是（）。
A:粉粒 B:粘粒 C:碎石 D:砂粒答案:粘粒2.高岭石、蒙脱石和伊利石因晶格结构差异在工程特性上表现出膨胀性和压缩性差异，其膨胀性和压缩性由强到弱的顺序是蒙脱石、高岭石、伊利石。
A:对 B:错答案:错第三章测试1.塑性指数Ιp越大，说明土中细颗粒含量越大，而土处于可塑状态下的含水量变化范围越大。
A:对 B:错答案:对2.土的天然重度越大，则土的密实性越好。
A:错 B:对答案:错第四章测试1.饱和重度为 20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I cr时，动水力 G D大小为（）。
A:2 kN/m3 B:20kN/m3 C:1 kN/m3 D:10 kN/m3答案:10 kN/m3第五章测试1.土的自重应力从（）算起。
A:室内地面 B:设计地面 C:基础地面 D:天然地面答案:天然地面2.宽度均为b，基础附加应力均为P0的基础上，同一深度处，附加应力值最大的是（）。
A:矩形基础 B:方形基础 C:条形基础 D:圆形基础（b为直径）答案:条形基础3.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是（）A:变动后水位以上不变，变动后水位以下增大 B:原水位以上不变，原水位以下减小 C:变动后水位以上不变，变动后水位以下减小 D:原水位以上不变，原水位以下增大答案:原水位以上不变，原水位以下增大第六章测试1.对于某一种特定的土来说，压缩系数 a1－2的大小（）。
A:随竖向压力p增大而线性减小 B: 随竖向压力p增大而曲线增大 C:是常数D: 随竖向压力p增大而曲线减小答案:是常数2.当土为超固结状态时，其先期固结压力ｐC与目前土的上覆压力ｐ1＝γh的关系为（）。
高岭石、伊利石和蒙脱石三种黏土矿物在烧结黏土制品生产中相关性
黏 土矿 物 颗 粒 的单 位 表 面 积 也 非 常 大 。半 径 为 ９．１５ ＩＴＩ的 足 球 场 的表 面 积 是 ６６ ＩＴＩ ，如 此 大 表 面 积 可 融人 到 １ ｇ的黏 土 中 ，即边 长 为 ８ ｍｌｌｌ的一 个 黏 土立 方 体 。
１ 导 言 现在 ，纳 米 技 术 与 纳 米 粉 体 非 常 流 行 。然 而 ，有
一 种原 料 已应 用 了数 千 年 ，它 的性 能源 于 它纳 米 级 的 颗粒 ，它就 是 黏 土 。黏 土这 个词 在 德语 中称 为 “Ｔｏｎ”， 源 于古德语 词 “ｔｈａｈｏｎ”。
黏 土 的显 著特 点 是 可塑 性 好 ，当它遇 水 后很 容 易 成 型 ，焙烧 后 又 形成 坚 固的物体 。 由于其 可 被 大范 围 的获 取 ，使 其 成 为各 地 容 器 和 建 筑材 料 的重 要 原 料 。 但 是 ，由于黏 土 非凡 的 细度 ，在 很 长 时段 内 ，黏 土矿 物 的分析非 常 困难 。
周 围 。但 是 ，硅 原子 彼此 之 间没有 亲和力 ，而对 氧原 子 之间有 ３．５倍 大的亲和力 。
由于氧铝离子半径 系数为 ０．４，铝离子呈现 出４和 ６配 位 的 几何 体 。在无 限平层 中排 列 着 的 ＳｉＯ 四面 体 和 Ａｌ（０，ＯＨ） 八面体 ，形成 了层型 晶格硅 的结构单元 （见 图 １）。在 层 状 结 构 形 成 的基 础 上 ，黏 土 矿 物 颗 粒 形 成薄 层 片晶 （悬浮体 粒 子 ）就 可 以理解 了。
土中粘土矿物质
土中粘土矿物质一、土中粘土矿物质的基本概念土中的粘土矿物质可是超级有趣的呢！粘土矿物质是组成粘土岩和土壤的主要矿物成分。
它们的颗粒那是相当细小的，通常是一些片状或者纤维状的晶体。
这些小颗粒就像一个个小小的精灵，在土里面起着各种各样重要的作用。
比如说，它们对土壤的肥力有着很大的影响，就像土壤的小管家一样，管理着土壤里的养分，让植物能更好地吸收呢。
二、土中粘土矿物质的种类1. 高岭石族高岭石可是粘土矿物质里的明星成员呢。
它的晶体结构很特别，是由硅氧四面体和铝氧八面体组成的。
这种结构让高岭石有着自己独特的性质，比如它的吸水性就不是特别强，看起来就比较干爽。
而且高岭石在陶瓷制作里可是大明星哦，很多精美的陶瓷制品都离不开高岭石的贡献呢。
2. 蒙脱石族蒙脱石就像个吸水小能手。
它的晶体结构中间有很多层间水，这就使得它的吸水性超强。
在一些土壤里，如果蒙脱石含量比较高，那这个土壤在下雨的时候就很容易变得泥泞，因为它能吸收大量的水分，就像个小海绵一样。
而且蒙脱石在医药领域也有应用，比如用来做止泻药的成分，是不是很神奇呀？3. 伊利石族伊利石也是土中常见的粘土矿物质。
它的性质介于高岭石和蒙脱石之间。
伊利石在土壤里的存在，对土壤的质地和保水保肥能力也有着独特的影响。
它就像是个低调的小助手，默默地在土壤里发挥着自己的作用，虽然没有高岭石和蒙脱石那么出名，但也是不可或缺的呢。
三、土中粘土矿物质的重要性土中的粘土矿物质对土壤的物理性质有着很大的影响。
它们能够影响土壤的颗粒大小分布，让土壤有不同的质地，像砂土、壤土和粘土的质地区别就和粘土矿物质的种类和含量有很大关系。
而且它们还影响土壤的孔隙度，孔隙度合适的土壤，空气和水分才能更好地在里面流动，就像我们的房子要有合适的门窗一样，这样植物的根系才能在土壤里畅快地呼吸和吸收水分、养分。
粘土矿物质对土壤的化学性质也非常重要。
它们带有电荷，能够吸附和交换土壤里的离子，就像一个个小小的离子交换站。
第一章 油田化学——粘土矿物
☞蒙脱石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于
蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层 表面近，故与K+产生很强的静电力， K+不易交换下来。
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴
中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连
吸附性越强交换能力越大，通常离子的交换能力由弱到强 的排列顺序为 Li+<Na+<K+(NH4+)<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Al3+<Fe3+<H+ c. 离子浓度 离子浓度越大交换能力越强
粘土矿物的性质
四、 粘土的凝聚性
（1）概念：粘土矿物（颗粒）在水分散体系状态下， 通过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。 粘土颗粒的联结：絮凝和聚结（集）
②作用机理：浓差扩散。
粘土矿物的性质
1、 吸附：物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部 浓 度）的现象。 吸附质：被吸附的物质（钻井液处理剂） 吸附剂：吸附吸附质的物质（粘土） 2、分类 （1）物理吸附：范德华引力引起，一般无选择性， 吸附热较 小，容易脱附。例：阴离子和非离子处理剂在粘土上的吸附。 （2）化学吸附：化学键力引起，具有选择性，吸附热较大， 不易脱附。例：阳离子处理剂在粘土上的吸附。
构的）和非晶质，自然界中所见到的粘土矿物绝大多
粘 土
数是晶质的。 （2）粘土：疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为 主的（≥50%）沉积物。 （3）粘土岩（俗称：泥页岩）：粘土矿物经沉积、
土力学(远程教育之一)试题及答案
《土质学与土力学》试题（A卷）一、选择题：（每题3分，计24分）(1)饱和土的组成为：______(A)固相(B)固相＋液相(C)固相＋液相＋气相(D)液相(2)土不均匀系数越大，说明土的级配：______(A)越差(B)不一定(C)越好（D）两者无关系(3)已知土样试验数据为：含水量10%，液限38%，塑限20%，则该土的塑性指数为：______(A)8 (B)13 (C)18 (D)23(4)在下列指标组中全部直接由试验测定的为：__ ____(A)天然重度、含水量、干重度(B)土粒密度、天然重度、含水量(C)土粒密度、天然重度、孔隙比（D）含水量、干重度、孔隙比(5)渗流的理论平均流速与真实流速相比：___ ____(A)平均流速＝真实流速(B)平均流速>真实流速(C)平均流速<真实流速(D)两者无相关性(6)下列何种土层最容易发生管涌：_________(A)一般粘土层(B)均匀粗砂层(C)粗砂与粉砂互层(7)目前地基附加应力计算中对地基土采用的基本假设之一是：__ _____(A)非均质弹性体(B)均质线性变形体(C)均质塑性体(D)均质非线形体(8)(1) 基底总压力与基底附加压力哪一个大？__ ____(A)基底附加压力(B)基底总压力(C)二者相等（D）无法确定二、简答题：（每题6分，计36分）1.土中常见的粘土矿物有哪几类？它们各自的结构构造特点如何？2.淤泥质土有哪些特点？它们对土的性质有什么影响？3.渗透变形有哪几种形式？各有什么特征？4.基础底面下什么部位的剪应力最大？这在工程上有什么意义？5.请说明如何利用室内压缩曲线确立土的先期固结压力。
6.简述极限平衡理论三、计算题：（前两题每题15分，第3题10分，计40分）1．如图，地基分别作用均布基底附加应力p1=100kPa和p2=50kPa，试用角点法计算A点下10m处的附加应力。
2．土样内摩擦角为26°，粘聚力为40kPa，若土样所受小主应力为120kPa，则土样剪切破坏时的大主应力为多少？3. 将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间 t为1小时时，测压管的水头高度从h1=310.8cm降至h2=305.6cm。
伊利石的特征及分布
立志当早，存高远伊利石的特征及分布伊利石是常见的一种黏土矿物﹐常由白云母﹑钾长石风化而成﹐并产于泥质岩中﹐或由其他矿物蚀变形成。
它常是形成其他黏土矿物的中间过渡性矿物。
纯的伊利石黏土呈白色﹐但常因杂质而染成黄﹑绿﹑褐等色。
底面解理完全。
摩斯硬度1～2。
比重2.6～2.9。
伊利石是我国的一种新矿种。
在双潮乡渡船头村已发现有伊利石矿。
伊利石具有富钾、高铝、低铁及光滑、明亮、细腻、耐热等优越的化学、物理性能。
伊利石性质伊利石是一种富钾的硅酸盐云母类黏土矿物,因最早发现于美国的伊利岛而得名。
单斜晶系,晶体细小,其粒径通常在1～2μm 以下,肉眼不易观察。
在电子显微镜下常呈不规则的鳞片状集合体,类似蒙脱石。
纯者洁白,因含杂质而呈浅绿、浅黄或褐色。
块状者油脂光泽。
硬度1～2,密度2.6～2.9g/cm3。
鳞片能剥开,但弹性比云母差。
无膨胀性和可塑性;土壤中的伊利石能从钾肥中汲取钾,并使之储藏于层间。
伊利石是介于云母和高岭石及蒙脱石间的中间矿物,成因有多种：(1)由长石和云母风化分解而成;(2)蒙脱石受钾的交代;(3)热液蚀变;(4)胶体沉积的再结晶。
广泛发育在风化壳、土壤及现代沉积物中,亦产于其他沉积岩和石灰岩中。
成分伊利石是一种类似云母的有层状结构的粘土矿物，也被称为水白云母。
伊利石黏上(岩)，又称水云母黏土，外观白色、灰白色，含杂质较多的呈灰色或黑色，土状、性脆、易碎、质地细腻、光滑，硬度小，久置水中不膨胀，松散有混浊现象。
在煤系地层中伊利石黏土岩常在煤层夹矸石中呈透镜状或似层状产。
油田化学复习
第一章粘土矿物1.基本概念：晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变的现象. 指在硅氧四面体中的硅原子和铝氧四面体中的铝原子被其他原子（通常是低一价的金属原子）所取代阳离子交换容量（C.E.C）:分散介质pH=7时，1kg粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
造浆率：1吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T2.粘土矿物的结构：基本构造单元：硅氧四面体、铝氧八面体基本构造单元片：硅氧面体晶片、铝氧八面体晶片基本结构层：（1）1：1型晶层（2） 2 ：1型晶层：2硅氧四面体晶片+ 1铝氧八面体晶片构成。
3.常见的粘土矿物及其特点：高岭石、蒙脱石、伊利石的结构、性质高岭石A、1 ： 1型粘土矿物B、几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2AD、C.E.C 低（30-150 mmol/kg 土）在三种常见的粘土矿物中，高岭石的C.E.C最低。
原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以C.E.C 小。
E、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。
蒙脱石膨胀型A、2 ：1型粘土矿物B、存在晶格取代，取代位置主要在Al-O八面体中，即AI3+被Mg2+、Fe2+和Zn2+等取代，产生的负电荷由等量的Na+或Ca2+来平衡。
C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱，晶层间距C=9.6A- 40A。
D、C.E.C 大（700-1300 mmol/1kg 土）原因在于蒙脱石存在晶格取代（AI-O八面体中），所以带负电荷较多，周围吸附的阳离子数目较多，可发生交换的阳离子数目多，所以C.E.C大。
E、造浆率高因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主要配浆材料。
油田化学复习
一、名词解释1、阳离子交换容量：指1Kg粘土矿物在PH为7的条件下能被交换下来的阳离子总量。
2、混相注入剂：指在一定条件下注入地层，能与地层原油混相的物质。
3、造浆率：一吨干粘土所能配制粘度为15mpa.s钻井液的体积数。
4、碱度：指用浓度为0.01mol.L-1的标准硫酸中1mL样品至酸碱中和指示剂变色时所需的体积。
5、剪切速率：指垂直于流速方向上单位距离上的流速变化。
6、剪切应力：流体单位面积上的内摩擦力。
7、稠化时间：指水和水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间。
8、酸值：1克原油被中和到ph值产生突跃时所需氢氧化钾的质量。
9、色谱分离效应：指组合的驱油成分以不同的速度流过地层现象。
10、调剖：调整注水油层的吸水剖面。
11、天然气绝对湿度：指单位体积天然气中所含水蒸汽的质量。
12、流度比：驱油时驱动液流度对被驱动液流度的比值。
13、泡沫特征值：指泡沫中气体体积对泡沫总体积的比值。
14、最小混相压力：气驱采收率超过90%的驱替压力。
15、堵水：从注水进行封堵高渗透层时，可减少油井产水。
16、混相：指相间界面消失。
17、波及系数：是指驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值。
18、洗油效率：指驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油层储量的比值。
19、晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另一部分阳离子所置换而晶体的结构没有变。
20、聚合物盐敏效应：指盐对聚合物溶液粘度产生特殊影响的效应。
21、水露点：指在一定压力下，与天然气绝对湿度相等的天然气中水蒸气的饱和含量所对应的温度。
二、填空1、粘土的基本构造单元有：硅氧四面体、铝氧八面体。
2、三种常见的粘土矿物有：高岭石、伊利石、蒙脱石。
3、粘土表面带电的主要原因是：晶格取代、表面羟基反应。
4、粘土颗粒的三种联接方式：边边连结、边面连结、面面连结。
5、滤液的甲基橙碱度为Mf，滤液的酚酞碱度为Pf，当Pf =0时，碱度的来源主要是 HCO3- ，当2Pf = Mf时，碱CO32- ，当Pf = Mf，碱度的来源是 OH- 。
矿物岩石学
粘土矿物特征及其鉴定一、层状粘土矿物的分类、特征以及代表性矿物有哪些？（至少列举三种）层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，根据其构造特点和性质，可以归纳为4个类组，主要有：高岭组，蒙蛭组，水化云母组和绿泥石组矿物。
1.高岭组又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。
包括高岭石，珍珠陶土，迪恺石和埃洛石等。
高岭组的特点（1）1：1型的晶层结构晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，硅片和铝片的比例为1：1.（2）非膨胀性相邻的晶层的层面不同，分别是硅面和铝面两个层面之间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀。
（3）电荷数量少晶层内部硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象（4）胶体特性较弱颗粒总表面积相对较小。
可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都较弱。
2.蒙蛭组又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
蒙蛭组的特点（1）2：1型的晶层结构晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型膨胀性矿物。
（2）胀缩性大该组矿物晶层的顶层和底层两个基面都有Si－O面所构成，所以当两个晶层相互重叠时，晶层相互间只能形成很小的分子引力。
晶层间的结合力很弱，故晶层的间距因水分的进入而扩张，因失水而收缩，蒙脱石晶层间距变化在0.96～2.14nm之间，具有很大的膨胀性。
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
（4）胶体特性突出蒙脱石颗粒细微，颗粒的总表面积大。
其可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都特别显著蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石小。
3.水化云母组又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物。
伊利石是其代表。
水化云母组的特点（1）2：1型晶层结构晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型非膨胀性矿物。
（2）非膨胀性在伊利石晶层之间吸附有钾离子。
它受到相邻两晶层负电荷的吸附，因而对相邻两晶层产生了很强的键联效果，连接力很强，使晶层不易膨胀。
粘土矿物的制备及应用技术特点 (2)
粘土矿物的制备及应用技术特点摘要：本文介绍了粘土矿物的性质、种类、优点及制备方法，并详细介绍了高岭石、蒙脱石、凹凸棒石、海泡石的研究进展和面临的问题，并阐述了纳米粘土矿物的应用情况。
关键词：粘土矿物；种类；制备；应用The preparation and application of clay minerals Abstract:In this letter we introduced the properties,kinds, advantages and preparations of the clay minerals. Introduces the research progress of kaolinite, montmorillonite, attapulgite and sepiolite, and the problems faced in study,and e xpounds the application of nanometer clay minerals.Key word: clay mineral; kinds ; preparation; application1前言粘土是一类广泛存在于土壤中的物质, 由于长期处于特定的环境条件下, 粘土矿物具有许多优越的特性，例如巨大的比表面积，良好的吸附性能，较高的吸附容量和离子交换能力，出色的粘附性、润滑性、悬浮性、流变性、稳定性等, 而这些特性是沙子或泥土无法通过机械粉碎实现的。
粘土的用途非常广泛, 包括可用来制作陶器、陶瓷、耐火产品的内衬、计算机芯片、化妆品和药品。
粘土中常见的矿物有:高岭石、蒙脱石、凹凸棒石、海泡石、伊利石、绿泥石等硅酸盐类化合物和由硅藻类微生物骨骸紧密堆积而成的硅藻土，以及层状双金属氢氧化物类化合物水滑石等矿物。
纳米黏土主要用作聚合物基复合材料的增强材料。
近年来,纳米黏土增强聚合物基复合材料的基础理论研究、应用开拓研究等取得一系列研究成果,不仅为纳米黏土在高新技术领域的应用开辟了新的途径,而且在制备技术、生产工艺参数和生产过程的控制等方面较其他纳米材料更简单,生产成本更低廉,具有广阔市场前景。
土壤学重点
第一二章1.土壤肥力：土壤为植物正常生长提供并协调营养物质和环境条件的能力。
土壤：土壤是地球陆地表面能生长绿色植物的疏松表层2.二八面体：主要由三阶的铝或铁等阳离子组成的八面体片，其中阳离子只能占据2/3的中心位置。
3.ditrigonal cavity4.晶层：层状硅酸盐晶体结构中由四面体片和八面体片结合而成的层状结构体。
5.同晶替代：组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。
6.次生矿物：原生矿物经化学风化后形成的或重新合成的矿物。
7.kaolinite（高岭石）：底面间距约为0.72mm的1:1型层状硅酸铝矿物。
8.土壤粘粒氧化物：指存在于可变电荷土壤粘粒中铁、锰、铝、硅的氧化物及其水合物。
9.土壤的基本物质组成1）固相土壤矿物质、土壤有机质2）液相土壤溶液3）气相土壤空气10.简述土壤的基本功能（1）土壤的生产功能○1供肥与保肥○2蓄水与供水○3生物支撑○4缓冲环境变化（2）土壤的环境功能○1土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分○2土壤是地球陆地生态系统的基础a保持生物活性，多样性和生产性b影响水体和溶质流动c对污染有净化作用d物质与能量贮存和循环作用11.说明高岭石、蒙脱石和伊利石的结构特征、胀缩性、电荷性质、胶体特性和它们在我国土壤中的分布特征（1）蒙脱石结构特征：晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2:1，单位晶胞分子式为AL₄SI₈O20(HO)₄胀缩性：很大电荷性质：主要来自al片中镁离子替代铝离子，为永久电荷，cec约为80-120 cmol （+）/kg胶体特性：颗粒细微，片状，粒径0.01-1微米，比表面大，内外表面都有，主要是内表面，胶体特性很强分布：我国北方和西北地区土壤中（2）高岭石结构特征：由一层硅片和一层铝片重叠而成，二者比例为1:1胀缩性：无胀缩性电荷性质：，极少同晶替代，可变电荷，cec为3-15 cmol（+）/kg胶体特性：矿物颗粒较大，为0.2-2微米，比表面小，且以外表面为主，胶体特性较弱分布：分布于热带、亚热带土壤中（3）伊利石结构特征：晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2:1胀缩性：无胀缩性电荷性质：同晶替代现象普遍，主要发生在硅片中，约为20-40cmol（+）/kg胶体特性：颗粒大小介于高岭石和蒙脱石之间，比表面大，内外表面都有，主要是内表面，胶体特性介于高岭石和蒙脱石之间分布：主要分布在我国北方土壤中，南方土壤中少12.说明土壤氧化铁的主要特点（1）比表面大，表面活性功能基多，电荷可变性强（2）分布广泛，颜色变化多，红、红棕、橙、黄、褐等，是土壤发育程度的外观指标（3）有晶质的和非晶质的，常以胶膜、斑点、斑纹状沉淀在土壤颗粒表面或缝隙中，有的成为铁盘、铁球等（4）铁在土壤粘粒中主要以氧化铁矿物存在，而铝除氧化物之外，还有大量层状铝硅酸盐粘土矿物（5）是土壤对阴离子和阳离子产生专性吸附的主要物质13.说明土壤中赤铁矿、针铁矿的形成、结构特征、主要性质和在我国土壤中的分布（1）赤铁矿形成：土壤次生赤铁矿可由无定型氢氧化铁在较酸和较高温度下脱水老化而成，或由针织矿等脱水老化而成结构：基本结构单元是铁氧八面体，由六个O+OH包围铁原子形成八面体，结晶形状随成土条件而异，大多呈六角片状主要性质：颜色为红色，红壤、赤红壤等土壤颜色主要是因为赤铁矿造成的，电荷可为正、负、零，随土壤PH而定分布：热带、亚热带高度风化的土壤中，常见于干燥、氧化势强的表土（2）针铁矿形成：由赤铁矿水化或氢氧化铁老化而成结构：基本结构单元是铁氧八面体，由六个O+OH包围铁原子形成八面体，在土壤中常为不规则片，粒状，少数呈针状或短柱状主要性质：颜色为黄、黄棕色，黄壤、黄棕壤等的土壤颜色主要是因为针铁矿造成的，电荷可为正、负、零，随土壤PH而定分布：湿润且有较高氧化势的亚表层和土壤的锈斑、铁纹和铁结核中第三章1.土壤有机质：土壤中含碳有机物质，包括动植物残体、微生物体和腐殖质2. 土壤有机质矿化速率:单位质量的土壤在单位时间内释放的co2的量3.矿化作用：微生物分解土壤有机物质，释放co2和无机物的过程4.腐殖化作用：动植物残体在微生物作用下，通过生物化学和化学作用变为腐殖物质的过程5.humification coefficient（腐殖化系数）：有机物料中单位质量的碳在土壤中分解一年后残留的碳量6.说明土壤腐植酸的理化性质1）分子量大2）形状多样，分子结构内部有许多交联结构，整体结构不紧密，非晶质，比表面大3）是亲水胶体，吸水能力强4）整体颜色为黑褐色，富啡酸呈黄色，胡敏酸为棕黑色化学性质1）主要元素组成为C、H、O、N、S、P等2）含有羟基、酚羟基等多种功能基，负电荷量大，主要为可变电荷3）具有多种活性7.土壤腐殖物质是怎样分离的土壤8.论述土壤有机质在土壤肥力中的作用1）提高植物需要的养分2）改善土壤物理性质3)提高土壤的保肥能力和缓冲能力4)生理活性5）有机质是土壤微生物的主要能量来源物质，是土壤生物化学过程必须的9. 论述土壤有机质在生态环境中的作用1)对重金属离子有较强的络合和富集能力，可以使土壤中的重金属离子被固定，减少重金属离子向植物体的富集2)有机质对农药等有机污染物有固定作用3)土壤有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳库，对全球碳平衡有重要影响第四章1．当量孔径：与一定水吸力相对应的土壤孔隙直径2.土壤质地：根据土壤机械组成划分的土壤类别3.团粒结构：指直径在0.25~10mm的，类似于球形的，而且疏松多孔的团聚体-团粒结构4.凝集作用：指土壤中的胶体物质相互凝聚在一起的作用5.说明砂质土和粘质土的肥力特征（1）砂质土的养分少，有机质累积难且其含量较低，保肥性弱（2）粘质土含矿质营养丰富，且有机质含量较高，保肥能力强6.土壤孔隙分为哪几种类型？土壤孔隙度怎样计算类型：通气孔隙、毛管孔隙、贮存孔隙土壤孔隙度（%）=（1—容重/密度）*1007.说明土粒的团聚过程（1）凝聚作用（2）无机物质的粘结作用（3）有机物质的胶结作用及复合作用第五章1.吸湿系数：又称最低吸湿水量，指干土从相对湿度接近饱和的空气中吸收水气的最大量，即吸湿水的最大量与烘干土重量的百分比2、田间持水量：田间条件下重力水排除后土壤保持的最大水量3、土水势：表示土壤水分在土—水平衡体系中所具有的能态4、土壤水吸力：土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态，简称吸力，KPa 5．达西定律6.计算盆栽试验，每盆装干土5kg，已知某土壤含水量为14%，应称取风干土多少千克？若田间持水量为35%，维持盆中土壤相对含水量80%，应灌水多少千克？解：（1）由含水量=（鲜土—干土）/干土*100% 得风干土=0.14*5+5=5.7kg（2）7.简述吸湿水、膜状水和毛管水的主要特点1）吸湿水受土粒的吸引力很大，具有固态水的性质，不能移动，密度为1.2~2.4g/cm3,无溶解能力，不能以液态水自由移动，也不能被植物吸收2）膜状水能从末后的地方向薄的地方移动，这部分能移动的水可被作物吸收利用，但移动慢，只有植物根毛与其接触时才能被吸收3）毛管水可在土壤毛管中上下左右移动，具有溶解养分的能力、作物可以吸收利用8.说明土壤水饱和与不饱水流数学表达式差异饱和：基质势为0，土水势为溶质势和压力势之和不饱和：压力势为0，土水势基质势和溶质势之和。
土壤学习题集
土壤学习题集《土壤学》习题集一、名词解释: 1、土壤2、土壤肥力;3、原生矿物4、次生矿物5、氨化作用;6、硝化作用7、反硝化作用8、根际效应9、单粒10、土壤机械组成; 11、土粒密度12、土壤容重13、土壤孔隙度 14、物理性砂粒 15、地质大循环 16、生物小循环 17、土壤胶体18、同晶代换19、土壤阳离子交换过程20、土壤阳离子交换量 21、土壤盐基饱和度 22、可变电荷23、永久负电荷 24、土壤活性酸 25、土壤潜性酸; 26、土壤缓冲性 27、体系的氧化还原缓冲性28、土壤水29、土壤吸湿水30、毛管水31、吸湿系数32、凋萎系数33、田间持水量34、土壤有效含水量35、土水势36、土壤水吸;37、土壤水分特征曲线;38、富铝化过程，39、土壤盐渍化40、土壤潜育化41、土壤的次生潜育化42、土壤矿质化过程43、土壤腐殖化过程44、物理性粘粒45、土壤结构二、问答题1、影响土壤有机质分解的因素有哪些,2、土壤与土地有什么区别,3、怎样才能充分利用土壤的肥力,4、土壤具有哪些特征,5、什么是原生矿物和次生矿物,6、试述下列矿物含有的主要营养元素:正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石。
7、1:1型矿物和2:1型矿物的硅酸盐层有什么区别,8、简述高岭石、蒙脱石和伊利石的性质。
9、矿物岩石风化作用的类型有哪些, 10、化学风化包括哪几种作用,11、风化产物的主要物质组成是什么, 12、简述矿物抵抗风化的相对稳定性顺序。
13、从土壤肥力角度出发，简述土壤成土母质与岩石的区别,14、岩石风化物的母质类型有哪些, 15、什么叫土壤剖面,如何挖掘土壤剖面, 16、土壤颜色能反映哪些物质组成, 17、土壤的剖面形态特征包括哪些, 18、自然土壤剖面包括哪些层次, 19、耕作土壤剖面包括哪些层次, 20、土壤微生物包括哪些类,21、土壤细菌有哪些生理类群,它们在土壤中的功能是什么,22、土壤有机质的化学组成包括哪些类, 23、土壤腐殖质是由哪些物质组成的, 24、简述土壤腐殖质的形成过程, 25、论述土壤有机质的作用。
《土壤学》复习资料
《土壤学》复习资料绪论一.名词解释。
土壤：发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。
土壤圈：土壤以不完全连续的状态存在于陆地的表面，称为土壤圈。
土壤肥力：土壤供应和协调植物生长所必需的水、肥、气、热和其它条件的能力。
有效肥力：土壤本身所具有的肥力。
潜在肥力：在一定条件下在当季生产中表现出来且产生经济效益的肥力。
土壤生产力：土壤在其土壤肥力、环境条件和人为因素的综合作用下所能产生的经济效益。
自然肥力：土壤在五大成土因素的综合作用下发育形成的肥力。
人为肥力：土壤在自然因子和人为因子综合作用下发育形成的肥力。
二.思考题。
1、土壤在人类农业生产和自然环境中有何重要性?答：一、土壤是人类农业生产的基地。
（一）土壤是植物生长繁育的基地，农业生产最基本的任务是首先发展植物生产。
绿色植物生长发育所需的五个基本要素日光、热量、空气、水分、养分和土壤密切相关。
土壤在植物生长繁育中的特殊作用。
（二）植物生产、动物生产和土壤利用管理三者的关系。
植物生产是初级生产（一级生产），动物生产是次级生产，动物生产必须以植物生产的有机物质作为其食料。
植物生产（初级生产）、动物生产（次级生产）和土壤管理是农业生产中三个不可分割的环节。
土壤在农业生产链环中处于物质和能量循环的枢纽地位。
二、土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分。
三、土壤是地球陆地生态系统的基础。
四、土壤是最珍贵的自然资源。
（一）土壤资源数量的有限性。
（二）土壤资源的可变性。
（三）土壤资源空间分布上的固定性。
（四）土壤资源时间分布上的连续性。
2、土壤在植物生长繁育中有哪些特殊作用？答：营养库的作用、养分转化和循环作用、雨水涵养作用、生物支撑作用、环境作用3、土壤由哪些基本物质组成?答：土壤矿物质（原生矿物、次生矿物）、土壤有机质（动植物残体、土壤微生物、土壤动物、腐殖质）土壤水（土壤溶液）、土壤空气（CO2、O2、N2等）4、李比希的”矿质营养学说”对土壤学的发展起到什么作用?土壤发生学说的内涵是什么?答：作用：1、开辟了用化学理论、方法来研究土壤并解决农业生产问题的新领域，并进一步发展了土壤分析化学、土壤化学和农业化学等分支学科，大大促进了土壤科学的发展，并对植物生理学以及整个生物科学和农业科学产生了极为重要的影响。
粘土主要矿物的结构与性质
粘土主要矿物的结构与性质摘要主要论述了粘土中主要矿物的结构特点，并对各种矿物的主要性能(如可塑性、干燥收缩和膨润性等)进行了综述。
关键词：粘土,高岭石,蒙脱石,伊利石,晶体结构，可塑性，膨润性ABSTRACTMainly discusses the main structure characteristics of clay minerals, and a variety of mineral properties ( such as plasticity, drying shrinkage and swelling etc.) are reviewed.KEY WORDS: Clay, kaolinite, montmorillonite, illite, crystal structure, plasticity, swelling粘土类原料是日用陶瓷、耐火材料等的主要原料之一，它主要是由粘土矿物和其它矿物组成的并具有一定特性的（其中主要是具有可塑性）土状岩石。
粘土矿物主要是一些含水铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由[SiO4]四面体组成的（Si2O5）n层和一层由铝氧八面体组成的AlO（OH）2层相互以顶角联接起来的层状结构，这种结构在很大程度上决定了粘土矿物的各种性能。
粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体，其主要矿物是被统称为“粘土矿物”的一些含水铝硅酸盐矿物。
根据矿物的结构和组成的不同，可把粘土中的主要矿物分为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类等三种。
在粘土的使用过程中，由于对各种主要矿物的结构认识不足，常常在生产中造成资源的浪费，并且产品达不到理想的性能。
材料的结构决定性能，只有掌握了矿物的的结构与性能的关系，才能对矿物进行合理、充分的利用。
为此，我主要分析一下三种主要粘土矿物的结构与性能。
1高岭石类高岭石是一般粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的较纯净的粘土称为高岭土。
高岭石首先在我国江西景德镇东部的高岭村山头发现，现在国际上都把这种有利于成瓷粘土称为高岭土，它的主要矿物成分是高岭石和多水高岭石。
煤中的矿物质一(黏土矿物和碳酸盐矿物)
粘土矿物占60％～80％，两种形式出现，一为结晶状态，如高岭石；二为非结晶的微粒体。
最常见的为高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石。
粘土矿物作为煤中主要矿物质之一, 其矿物特征与煤变质关系密切, 扫描电子显微镜观察结果表明, 低变质煤中粘土矿物标型形态差, 常见的为泥质颗粒集合体或隐晶质物质。
随着煤级的升高, 粘土矿物单矿物形态趋于明显, 矿物种类也随之转变。
高变质无烟煤中后生自形晶粘土矿物多见。
粘土矿物不仅在时间上和空间上与煤有不可分割的成生联系，而且在物性方面(如热导率、渗透率、孔隙度等)也有较多相近之处.二者都是低温低压敏感物质,转变不可逆。
高岭石：高岭石是含氧盐大类硅酸盐类层状硅酸盐亚类矿物。
单晶相互叠置呈书页状或蠕虫状聚合体，一般呈土状，白色，有时带浅褐色、浅红色，在酸性淡水条件下比较稳定。
搬运沉积或风化而成。
高岭石的形成主要受地球化学条件的控制,而且在温度增加时即转变为伊利石。
在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物经风化作用形成。
高岭石的晶体化学式为2SiO2·Al2O3·2H2O，其理论化学组成为46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O。
物理性质: 纯者白色，因含杂质可染成深浅不同的色调，本样品为白色。
土状光泽，硬度2~3.5。
比重2.61~2.68；可吸水具可塑性，但不膨胀。
结构特点:三斜晶系。
高岭石的结构单元层为1:1型，八面体片为二八面体型，有三分之一的八面体晶位是空缺的，层间无阳离子。
伊利石：含K2O3％～7％，呈鳞片状、土状或块状，白色、灰白色，有时也为浅黄或浅绿色；中、碱性环境中比较稳定，多为碎屑成因。
伊利石的形成除了必要的地球化学条件外, 与温度关系密切,探讨粘土矿物与煤变质关系, 重点应考虑伊利石的矿物学特征。
煤系地层中伊利石的成因大致有三种, 一是从物源区搬运来的原生沉积伊利石, 二是蒙脱石因钾离子富集而转变成伊利石, 三是由高岭石在碱性条件下于早期成岩作用阶段转变而成。
高岭石、蒙脱石和伊利石特性
颜色光泽硬度相对密度其它高岭石Al4[Si4O10]·(OH)8晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。
多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合体。
白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色土状光泽2-2.5 2.60～2.63①折射率：α 1.553 -1.565, β 1.559 - 1.569,γ 1.569 - 1.570。
②透明性：透明至半透明。
③吸水性强，和水具有可塑性，粘舌，干土块具粗糙感。
纳米高岭石可以做成涂料。
另外，还可以制成不同用途的特种纳米涂料，如抗紫外线涂料、隐身涂料等。
纳米高岭石还可用于造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。
蒙脱石Ex(H2O)4{(Al2-x,Mgx)2[(Si,Al)4O10](OH)2}E为层间可交换阳离子，主要为Na+、Ca2+，其次有K+、Li+等单斜晶系；C32h-C2/m；a0=0.523nm,b0=0.906nm,c0=0.96～2.05nm之间变化。
白色，有时为浅灰、粉红、浅绿色土状光泽或蜡块光泽2～2.52～2.7①甚柔软，有滑感。
②加水膨胀，体积能增加几倍，并变成糊状物。
③具有很强的吸附力及阳离子交换性能。
利用其阳离子交换性能制成蒙脱石有机复合体，广泛用于高温润脂、橡胶、塑料、油漆；利用其吸附性能，用于食油精制脱色除毒、净化石油、核废料处理、污水处理；利用其粘结性可作铸造型砂粘结剂等；利用其分散悬浮性用于钻井泥浆。
蒙脱石在医药、畜类（猪，兔）养殖中应用广泛。
伊利石K0.75(Al1.75R)[Si3.5Al0.5O10](OH)2晶体主要属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。
属于2﹕1型结构单元层的二八面体型纯者洁白，因含杂质而呈浅绿、浅黄或褐色块状者油脂光泽1～2 2.5～2.8伊利石是介于云母和高岭石及蒙脱石间的中间矿物可用于制作钾肥、高级涂料及填料、陶瓷配件、高级化妆品、土壤调整剂、家禽饲料添加剂、高层建筑的骨架配料和水泥配料、核工业的污染净化和环境保护。
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纳米高岭石可以做成涂料。另
1.565, β 1.559 - 1.569, 外，还可以制成不同用途的特种
γ 1.569 - 1.570。②透明 纳米涂料，如抗紫外线涂料、隐
性：透明至半透明。③吸水 身涂料等。纳米高岭石还可用于
性强，和水具有可塑性，粘 造纸、环保、纺织、高档化妆品
舌，干土块具粗糙感。
、高温耐火材料的制造。
伊利石
K0.75(Al1.75R)[Si3 .5Al0.5O10](OH)2
晶体主要属单斜晶 纯者洁
系的含水层状结构 白，因含
硅酸盐矿物。属于2 杂质而呈
﹕1型结构单元层的 浅绿、浅
二八面体型
黄或褐色
块状者油 脂光泽
1～2
2.5～2.8
伊利石是介于云母和高岭石 及蒙脱石间的中间矿物
可用于制作钾肥、高级涂料及填 料、陶瓷配件、高级化妆品、土 壤调整剂、家禽饲料添加剂、高 层建筑的骨架配料和水泥配料、 核工业的污染净化和环境保护。 其中微量元素可制作航天飞机的 外层涂料。特别是在造纸、化妆 品，陶瓷三大行业中，伊利石有 着极大的应用价值。
高岭石、蒙脱石和伊利石特性
物理性质
名称
化学式
晶体结构图
结晶性质
颜色
光泽
硬度
相对密度
其它
应用
高岭石 Al4[Si4O10]·(OH)8
晶体属三斜晶系的 层状结构硅酸盐矿 物。多呈隐晶质、 分散粉末状、疏松 块状集合体。
白或浅灰 、浅绿、 浅黄、浅 红等颜色
土状光泽
2-2.5
2.60～ 2.63
①折射率：α 1.553 -
Ex(H2O)4{(Al2x,Mgx)2[(Si,Al)4O1 0](OH)2}
蒙脱石 E为层间可交换阳离
子，主要为Na+、 Ca2+，其次有K+、 Li+等
单斜晶系；C32hC2/m；a0=0.523 nm,b0=0.906 nm,c0=0.96～2.05 nm之间变化。
白色，有 时为浅灰 、粉红、 浅绿色
பைடு நூலகம்
土状光泽 或蜡块光 泽
2～2.5
2～2.7
①甚柔软，有滑感。②加水 膨胀，体积能增加几倍，并 变成糊状物。③具有很强的 吸附力及阳离子交换性能。
利用其阳离子交换性能制成蒙脱 石有机复合体，广泛用于高温润 脂、橡胶、塑料、油漆；利用其 吸附性能，用于食油精制脱色除 毒、净化石油、核废料处理、污 水处理；利用其粘结性可作铸造 型砂粘结剂等；利用其分散悬浮 性用于钻井泥浆。蒙脱石在医药 、畜类（猪，兔）养殖中应用广 泛。