2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——綠色催化在有機(jī)合成中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪個(gè)選項(xiàng)不屬于綠色化學(xué)十二原則的內(nèi)容？(A)原子經(jīng)濟(jì)性(B)使用更安全的化學(xué)合成方法(C)催化反應(yīng)優(yōu)于stoichiometric反應(yīng)(D)禁止將污染物排入大氣2.在綠色催化中，強(qiáng)調(diào)最大限度地利用原料原子，使產(chǎn)物中原子利用率達(dá)到100%，這主要體現(xiàn)了綠色化學(xué)的：(A)安全性原則(B)原子經(jīng)濟(jì)性原則(C)實(shí)驗(yàn)室原則(D)經(jīng)濟(jì)性原則3.下列哪種催化劑通常被認(rèn)為是綠色催化劑？(A)高價(jià)重金屬鹽（如PdCl?）(B)均相過渡金屬配合物（如Rh(CO)?Cl?）(C)金屬有機(jī)框架材料（MOFs）(D)生物酶催化劑4.下列反應(yīng)中，通常不適合使用酶作為催化劑的是：(A)糖的轉(zhuǎn)化(B)氨基酸的合成(C)烯烴的氫化(D)醛酮的氧化5.下列關(guān)于離子液體作為綠色催化劑的說法中，錯(cuò)誤的是：(A)熔點(diǎn)低(B)沸點(diǎn)高(C)密度大(D)對(duì)環(huán)境友好，可生物降解6.在有機(jī)合成中，使用光催化劑進(jìn)行選擇性氧化反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)之一是：(A)反應(yīng)條件溫和(B)可實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性(C)通常不產(chǎn)生副產(chǎn)物(D)催化劑通常廉價(jià)易得7.下列哪個(gè)反應(yīng)通常利用Pd-Cu催化體系實(shí)現(xiàn)？(A)Heck偶聯(lián)反應(yīng)(B)Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)(C)Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)(D)Friedel-Crafts醚化反應(yīng)8.在綠色化學(xué)視角下，評(píng)價(jià)一個(gè)有機(jī)合成路線好壞的關(guān)鍵因素包括：(A)產(chǎn)率高低(B)催化劑價(jià)格(C)原子經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性(D)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短9.下列哪種方法不屬于綠色催化技術(shù)？(A)催化劑的固定化(B)微反應(yīng)器技術(shù)(C)使用stoichiometric量的強(qiáng)氧化劑(D)催化劑的循環(huán)使用10.下列反應(yīng)中，屬于原子經(jīng)濟(jì)性很高的綠色催化反應(yīng)是：(A)酯化反應(yīng)(B)烯烴的鹵化反應(yīng)(C)烯烴的氫化反應(yīng)(D)水解反應(yīng)11.在不對(duì)稱催化中，綠色催化劑的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)：(A)高產(chǎn)率(B)高區(qū)域選擇性(C)高立體選擇性(D)高化學(xué)選擇性12.下列哪種物質(zhì)在綠色催化過程中通常被作為溶劑使用，且具有低毒性和可回收性？(A)甲苯(B)乙腈(C)2-甲基tetrahydrofuran(2-MeTHF)(D)二氯甲烷13.固定化酶催化相比游離酶催化的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是：(A)酶的穩(wěn)定性提高(B)酶的活性降低(C)酶的分離困難(D)反應(yīng)速率減慢14.下列關(guān)于綠色催化面臨的挑戰(zhàn)的說法中，正確的是：(A)綠色催化劑通常比傳統(tǒng)催化劑更昂貴(B)綠色催化反應(yīng)條件通常更溫和，但選擇性可能更差(C)綠色催化劑的穩(wěn)定性普遍較差，難以回收(D)綠色催化技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響仍然很大15.將傳統(tǒng)的多步stoichiometric合成路線改造成使用綠色催化的一步或幾步催化反應(yīng)，主要目的是：(A)提高反應(yīng)速率(B)降低原料成本(C)提高原子經(jīng)濟(jì)性和減少廢物產(chǎn)生(D)增加產(chǎn)物種類二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.綠色催化強(qiáng)調(diào)使用高效率的________代替stoichiometric試劑。2.生物催化劑（酶）通常具有高_(dá)_______和高_(dá)_______。3.離子液體是一種由陽離子和陰離子組成的________流動(dòng)液體，具有獨(dú)特的性質(zhì)。4.在綠色催化評(píng)價(jià)中，除了原子經(jīng)濟(jì)性，還應(yīng)考慮________、________和________等因素。5.固定化酶或催化劑常用的方法包括________、________和________。6.光催化氧化反應(yīng)利用________作為能源，可以在可見光或紫外光下進(jìn)行。7.原子經(jīng)濟(jì)性是指反應(yīng)中________的原子進(jìn)入預(yù)期產(chǎn)物中的百分比。8.選擇性氧化是綠色催化中的一個(gè)重要領(lǐng)域，旨在控制氧化反應(yīng)的________和________。9.均相催化反應(yīng)通常難以分離催化劑，而________催化則易于分離。10.金屬有機(jī)框架（MOFs）因其可設(shè)計(jì)的孔道結(jié)構(gòu)和大的比表面積，在________和________方面具有應(yīng)用潛力。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述綠色催化相比傳統(tǒng)催化的主要優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述使用酶作為催化劑進(jìn)行有機(jī)合成的優(yōu)點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述綠色化學(xué)原則中“使用更安全的化學(xué)合成方法”與催化技術(shù)的關(guān)系。四、論述題（每題7分，共14分）1.以一個(gè)具體的有機(jī)合成反應(yīng)為例（如羥基化、偶聯(lián)等），闡述綠色催化劑在該反應(yīng)中的應(yīng)用及其如何體現(xiàn)綠色化學(xué)原則。2.討論綠色催化技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中可能面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案或發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.D解析思路：綠色化學(xué)原則包括原子經(jīng)濟(jì)性、無害化學(xué)合成、安全化學(xué)產(chǎn)品、預(yù)防原則、實(shí)時(shí)分析、事故預(yù)防、減少衍生物、催化劑、設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品和過程等。禁止將污染物排入大氣過于絕對(duì)，且不完全等同于綠色化學(xué)原則中的“使用更安全的化學(xué)合成方法”或“避免使用輔助物質(zhì)”。選項(xiàng)A、B、C均為綠色化學(xué)原則的具體內(nèi)容。2.B解析思路：題目描述的是綠色化學(xué)的“原子經(jīng)濟(jì)性”原則，即最大限度地利用原料中的原子，使其轉(zhuǎn)化為期望的產(chǎn)物，減少副產(chǎn)物生成。3.D解析思路：生物酶催化劑來源于生物，具有高選擇性、高效率、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是典型的綠色催化劑。其他選項(xiàng)中，高價(jià)重金屬鹽、均相過渡金屬配合物通常需要stoichiometric量且可能產(chǎn)生廢物，離子液體雖然有些種類綠色，但并非所有金屬催化劑都綠色。4.C解析思路：酶催化的底物和反應(yīng)條件通常比較溫和，特異性強(qiáng)，最適合水相中的小分子底物。烯烴的氫化通常在非水相、高溫高壓下進(jìn)行，且底物較大，酶催化的適用性相對(duì)較差。5.D解析思路：離子液體通常具有低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、高密度、良好的溶劑化能力和催化活性等優(yōu)點(diǎn)，但其環(huán)境友好性和可生物降解性往往較差，許多離子液體難以降解，存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。6.A解析思路：光催化利用光能驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，可以在相對(duì)溫和的條件下進(jìn)行氧化等反應(yīng)，這是其優(yōu)點(diǎn)之一。其他選項(xiàng)如原子經(jīng)濟(jì)性、無副產(chǎn)物、廉價(jià)催化劑并非光催化的普遍優(yōu)點(diǎn)。7.B解析思路：Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)是典型的Pd-Cu催化體系應(yīng)用的反應(yīng)，其中Cu鹽作為共催化劑促進(jìn)Pd的循環(huán)。8.C解析思路：綠色化學(xué)視角下，評(píng)價(jià)有機(jī)合成路線不僅看產(chǎn)率，更要關(guān)注原子經(jīng)濟(jì)性（原料原子利用率）和環(huán)境友好性（減少廢物、使用無害物質(zhì)），同時(shí)也要考慮催化劑的使用。9.C解析思路：使用stoichiometric量的強(qiáng)氧化劑意味著產(chǎn)生了大量廢物，且氧化劑本身可能不安全，這與綠色化學(xué)原則背道而馳，不屬于綠色催化技術(shù)。其他選項(xiàng)如催化劑固定化、微反應(yīng)器技術(shù)、催化劑循環(huán)使用都是綠色化學(xué)或綠色催化的實(shí)踐手段。10.C解析思路：烯烴的氫化反應(yīng)是加成反應(yīng)，原料分子中的所有原子都轉(zhuǎn)化為了產(chǎn)物（如氫化烷烴），理論上原子經(jīng)濟(jì)性為100%，是無廢物或副產(chǎn)物生成的過程，非常符合綠色化學(xué)要求。11.C解析思路：不對(duì)稱催化（手性催化）的核心目標(biāo)是在非手性底物上引入手性中心，并得到單一對(duì)映異構(gòu)體產(chǎn)物，即實(shí)現(xiàn)高立體選擇性。12.C解析思路：2-甲基tetrahydrofuran(2-MeTHF)是一種醚類溶劑，具有低毒性、低粘度、良好溶劑化能力，且易于通過共沸蒸餾等方法回收，是綠色溶劑的代表。13.A解析思路：固定化酶將酶固定在載體上，可以防止其流失，便于回收和重復(fù)使用，從而提高了酶的利用效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也可能提高其在非水相或連續(xù)流動(dòng)體系中的穩(wěn)定性。14.A解析思路：許多綠色催化劑（如某些酶、MOFs、非貴金屬催化劑）的開發(fā)和制備成本可能高于傳統(tǒng)的貴金屬催化劑或stoichiometric試劑。其他選項(xiàng)的描述不完全準(zhǔn)確，例如綠色催化反應(yīng)條件溫和且選擇性好的情況很多，酶的穩(wěn)定性也因種類而異，綠色催化劑的主要優(yōu)勢(shì)在于環(huán)境友好性。15.C解析思路：將傳統(tǒng)合成路線改造為綠色催化路線的主要目的是為了遵循綠色化學(xué)原則，通過提高原子經(jīng)濟(jì)性來減少廢物產(chǎn)生，并可能簡(jiǎn)化步驟、降低能耗。二、填空題1.催化劑2.選擇性，效率3.有機(jī)4.原子經(jīng)濟(jì)性，選擇性，催化劑循環(huán)使用5.吸附法，包埋法，共價(jià)鍵合法6.光7.反應(yīng)物8.化學(xué)區(qū)域，化學(xué)立體9.多相10.催化劑，吸附三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：綠色催化相比傳統(tǒng)催化的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：①提高原子經(jīng)濟(jì)性，減少廢物生成；②使用更少、更安全的化學(xué)物質(zhì)（如使用催化劑代替stoichiometric試劑，使用綠色溶劑）；③降低能耗；④提高選擇性（區(qū)域選擇性、立體選擇性）；⑤催化劑通常可回收利用；⑥減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。2.解析思路：使用酶作為催化劑的優(yōu)點(diǎn)包括：①高度特異性，能精確催化特定底物或轉(zhuǎn)化，副反應(yīng)少；②反應(yīng)條件溫和（常溫常壓，水相環(huán)境）；③高效率，催化速率快；④環(huán)境友好，通?？缮锝到猓瑢?duì)環(huán)境危害?。虎菘稍偕褂?。3.解析思路：使用更安全的化學(xué)合成方法原則鼓勵(lì)采用低毒、低害的原料、試劑和溶劑，以及選擇更安全的反應(yīng)路徑。綠色催化技術(shù)通過使用高效催化劑，可以實(shí)現(xiàn)：①以更少的、更安全的化學(xué)物質(zhì)（如催化劑代替stoichiometric試劑）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化；②在更溫和的條件下進(jìn)行反應(yīng)，降低事故風(fēng)險(xiǎn)；③提高選擇性，避免產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物。因此，綠色催化是實(shí)現(xiàn)更安全化學(xué)合成方法的重要技術(shù)途徑。四、論述題1.解析思路：選擇一個(gè)具體反應(yīng)，如烯烴的氫化反應(yīng)。傳統(tǒng)方法可能使用stoichiometric量的氫化劑（如LiAlH?或NaBH?，且不適用于烯烴氫化）或貴金屬催化劑（如Pd/C，成本高，不易回收）。綠色催化方法則使用高效的非貴金屬催化劑（如Ni,Ru,Co基催化劑）或均相催化劑（如RuCl?加助劑），這些催化劑活性高，選擇性良好（可通過調(diào)節(jié)條件實(shí)現(xiàn)加氫、異構(gòu)化或氫轉(zhuǎn)移），且成本相對(duì)較低，易于回收。例如，使用Ni基催化劑在溫和條件下（室溫，常壓或低壓氫氣）就能高效催化烯烴加氫生成烷烴，原子經(jīng)濟(jì)性為100%，幾乎無廢物產(chǎn)生，且催化劑可回收再用。這體現(xiàn)了綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性、無害化學(xué)合成、使用催化劑和預(yù)防廢物產(chǎn)生等原則。2.解析思路：綠色催化技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)主要有：①催化劑成本：許多高效綠色催化劑（如某些金屬納米材料、酶、特殊MOFs）的制備成本較高，影響工業(yè)化應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性。②催化劑穩(wěn)定性與壽命：某些綠色催化劑（特別是酶）在工業(yè)規(guī)模、長(zhǎng)期運(yùn)行或非理想條件下（如高溫、高壓、強(qiáng)酸堿）穩(wěn)定性可能下降，壽命縮短，需要頻繁更換。③選擇性控制：在復(fù)雜底物體系或工業(yè)化