2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)催化技術(shù)在應(yīng)用化學(xué)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20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)現(xiàn)象最能體現(xiàn)催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用？A.改變了反應(yīng)的平衡常數(shù)B.降低了反應(yīng)的活化能C.增加了反應(yīng)的總能量D.加快了正逆反應(yīng)速率2.在多相催化反應(yīng)中，吸附在催化劑表面的反應(yīng)物分子發(fā)生化學(xué)鍵斷裂和生成新鍵的過程，主要發(fā)生在哪個(gè)區(qū)域？A.催化劑外表面B.催化劑內(nèi)部顆粒之間C.催化劑與反應(yīng)物形成的界面D.氣相主體3.下列哪種催化劑通常用于酸堿催化反應(yīng)？A.Pd/CB.貴金屬合金C.固體超強(qiáng)酸（如SO?2?/ZrO?）D.TiO?4.測(cè)定固體比表面積常用的方法是？A.紫外-可見分光光度法B.傅里葉變換紅外光譜法C.比表面積及孔徑分析儀（BET法）D.氣相色譜法5.下列哪個(gè)過程通常利用酶作為催化劑？A.合成氨B.碳水化合物發(fā)酵C.催化裂化D.甲醇合成6.在設(shè)計(jì)用于選擇性加氫反應(yīng)的催化劑時(shí)，通常優(yōu)先考慮哪種類型的催化劑？A.高度分散的金屬單質(zhì)B.具有大量酸性位點(diǎn)的載體C.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的金屬氧化物D.易于形成絡(luò)合物的堿性物質(zhì)7.“綠色催化”理念強(qiáng)調(diào)的目標(biāo)之一是？A.提高催化劑的重復(fù)使用次數(shù)B.使用廉價(jià)易得的催化劑原料C.減少或消除催化劑對(duì)環(huán)境的毒害D.盡可能提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率8.在費(fèi)托合成（Fischer-Tropschsynthesis）中，常用的催化劑是？A.Al?O?/SiO?B.Fe基催化劑（如Fe?O?-Cr?O?）C.Cu/ZnO/Al?O?D.Pd-Au/活性炭9.下列哪種技術(shù)通常用于表征催化劑表面活性組分的化學(xué)狀態(tài)？A.透射電子顯微鏡（TEM）B.X射線光電子能譜（XPS）C.拉曼光譜（RamanSpectroscopy）D.比表面積及孔徑分析儀（BET法）10.下列哪個(gè)反應(yīng)是化學(xué)工業(yè)中利用光催化技術(shù)進(jìn)行降解的典型例子？A.乙烯聚合B.甲醛的合成C.某些有機(jī)污染物的光催化降解D.鋁土礦的提取二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.催化劑具有______、______和______三個(gè)基本特性。2.均相催化反應(yīng)通常在______溶劑中進(jìn)行，催化劑和反應(yīng)物以______狀態(tài)共存。3.負(fù)載型催化劑通常由______和______兩部分組成。4.催化劑的選擇性包括______選擇性、______選擇性和______選擇性。5.催化劑表征常用的物理方法有______、______和______等。6.在精細(xì)化工中，手性催化是實(shí)現(xiàn)______合成的重要手段。7.氫化反應(yīng)是化學(xué)工業(yè)中重要的過程，常用的氫源是______和______。8.基于綠色化學(xué)理念，理想的催化反應(yīng)應(yīng)滿足______、______和______等要求。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述均相催化反應(yīng)與多相催化反應(yīng)在反應(yīng)機(jī)理、催化劑分離、應(yīng)用范圍等方面的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述負(fù)載型催化劑中，活性組分與載體之間可能存在的相互作用及其對(duì)催化劑性能的影響。3.簡(jiǎn)述化學(xué)計(jì)量數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)和選擇性這三個(gè)概念在描述催化反應(yīng)過程中的含義。4.簡(jiǎn)述光催化技術(shù)在水處理或空氣凈化中應(yīng)用的基本原理及其面臨的挑戰(zhàn)。四、論述題（10分）結(jié)合具體實(shí)例，論述化學(xué)催化技術(shù)在開發(fā)可持續(xù)能源（如太陽能利用、燃料電池）或處理環(huán)境污染（如VOCs治理、氮氧化物減排）方面的重要作用和面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.B6.A7.C8.B9.B10.C二、填空題1.專一性、高活性、可逆性2.液體、均勻3.活性組分、載體4.化學(xué)選擇、區(qū)域選擇、立體選擇5.BET（比表面積）、XRD（晶相結(jié)構(gòu)）、XPS（表面元素價(jià)態(tài)）6.手性7.H?、N?8.原子經(jīng)濟(jì)性、高選擇性、環(huán)境友好三、簡(jiǎn)答題1.答：均相催化反應(yīng)中，催化劑與反應(yīng)物為同一相態(tài)（通常是液相），反應(yīng)速率與催化劑濃度成正比，反應(yīng)后催化劑需分離回收，通常選擇性較高但難以控制；多相催化反應(yīng)中，催化劑為固體，反應(yīng)物為氣相或液相，在界面進(jìn)行，反應(yīng)速率與催化劑表面積有關(guān)，反應(yīng)后催化劑可重復(fù)使用但分離較難，選擇性可能受多種因素影響。應(yīng)用范圍上，均相催化在精細(xì)化學(xué)品合成中優(yōu)勢(shì)明顯，多相催化在石化、環(huán)境等領(lǐng)域應(yīng)用更廣。2.答：活性組分與載體間的相互作用包括物理吸附（范德華力）和化學(xué)鍵合（如金屬與載體氧化物間的金屬-氧化物鍵）。這種作用可以：①改變活性組分的電子結(jié)構(gòu)，提高其活性；②增強(qiáng)活性組分顆粒的分散度，增大比表面積；③防止活性組分燒結(jié)，提高其穩(wěn)定性；④但過度強(qiáng)烈的相互作用也可能導(dǎo)致活性組分“毒化”或與載體發(fā)生團(tuán)聚，反而降低活性。3.答：化學(xué)計(jì)量數(shù)表示反應(yīng)物和生成物之間的摩爾比例關(guān)系，是平衡概念的體現(xiàn)；反應(yīng)速率常數(shù)（k）是描述特定反應(yīng)在給定溫度下反應(yīng)速率快慢的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，受溫度等因素影響；選擇性是指主產(chǎn)物收率占總反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的百分比，衡量催化劑對(duì)特定產(chǎn)物生成的偏向程度。這三個(gè)概念共同描述了催化反應(yīng)的定量特征。4.答：光催化技術(shù)利用半導(dǎo)體材料（如TiO?）在光照下產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，這些載流子具有強(qiáng)還原性和氧化性，能遷移到材料表面，將吸附在表面的污染物（如有機(jī)物、細(xì)菌）降解為CO?和H?O等無害物質(zhì)。基本原理是半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)與光子能量的匹配、光生載流子的產(chǎn)生、載流子的分離與傳輸、以及與污染物在表面發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。面臨的挑戰(zhàn)包括：光生載流子分離效率低、光吸收范圍窄（主要在紫外區(qū)）、催化劑的穩(wěn)定性、毒性和成本問題、以及實(shí)際應(yīng)用中光照強(qiáng)度和波長(zhǎng)的限制等。四、論述題答：化學(xué)催化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源開發(fā)和環(huán)境污染治理的關(guān)鍵。在可持續(xù)能源方面，催化技術(shù)在水氫轉(zhuǎn)化（如電解水制氫的催化劑、CO?電還原制燃料的催化劑）、太陽能光解水制氫（光催化劑）、燃料電池（如質(zhì)子交換膜燃料電池的鉑催化劑、固體氧化物燃料電池的銠基催化劑）、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化（如酶催化或化學(xué)催化將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇、纖維素降解）以及化石燃料的清潔高效轉(zhuǎn)化（如費(fèi)托合成、甲醇制烯烴/氫烯烴技術(shù)）等環(huán)節(jié)發(fā)揮著核心作用。其面臨的挑戰(zhàn)在于開發(fā)高效、低成本、高選擇性的非貴金屬催化劑，提高能量轉(zhuǎn)換效率，并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命穩(wěn)定運(yùn)行。例如，開發(fā)可見光響應(yīng)的寬光譜吸收光催化劑以利用更豐富的太陽能，設(shè)計(jì)高效的CO?轉(zhuǎn)化催化劑以實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。在環(huán)境污染治理方面，催化技術(shù)廣泛應(yīng)用于廢氣處理（如選擇性催化還原SCR技術(shù)脫除NOx、揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的光催化氧化或催化燃燒）、廢水處理（如光催化降解有機(jī)污染物、酶催化處理）、固體廢棄物處理（如催化熱解/氣化）以及土壤修復(fù)（如修復(fù)重金屬污染的固定化酶或微生物催化）等。面臨的挑戰(zhàn)包括提高催化劑對(duì)復(fù)雜混合污染物（