2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——綠色合成化學(xué)技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪項不屬于綠色化學(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)禁止使用任何化學(xué)產(chǎn)品2.在綠色合成中，超臨界流體（如超臨界CO2）作為溶劑的主要優(yōu)點不包括：(A)環(huán)境友好，無毒無味(B)易于與產(chǎn)物分離(C)可在接近室溫下實現(xiàn)高溫反應(yīng)(D)來源廣泛，成本極低3.下列哪種反應(yīng)通常具有非常高的原子經(jīng)濟(jì)性？(A)消去反應(yīng)(B)酯化反應(yīng)(C)自由基加成反應(yīng)(D)氧化反應(yīng)4.下列關(guān)于生物催化的描述，錯誤的是：(A)酶催化的選擇性通常很高(B)酶催化的條件通常比較溫和(C)酶催化的產(chǎn)物分離困難(D)酶可以重復(fù)使用5.E-factor是衡量合成過程環(huán)境負(fù)荷的指標(biāo)，其定義為：(A)產(chǎn)物摩爾質(zhì)量與總投入物料摩爾質(zhì)量之比(B)總投入物料摩爾質(zhì)量與產(chǎn)物摩爾質(zhì)量之比(C)生成1摩爾產(chǎn)品所產(chǎn)生廢物（以重量計）與產(chǎn)品（以重量計）之比(D)生成1摩爾廢物所消耗產(chǎn)品（以重量計）與廢物（以重量計）之比6.與傳統(tǒng)溶劑相比，離子液體作為綠色溶劑的主要優(yōu)勢不包括：(A)熔點低(B)穩(wěn)定性好，可循環(huán)使用(C)粘度大，傳質(zhì)困難(D)對許多有機(jī)反應(yīng)具有催化活性7.微反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用于合成反應(yīng)的主要優(yōu)勢不包括：(A)反應(yīng)物混合效果好(B)可實現(xiàn)反應(yīng)過程的精確控制(C)易于放大生產(chǎn)(D)可顯著提高放熱反應(yīng)的溫度控制難度8.原子經(jīng)濟(jì)性最高的合成路線通常是：(A)多步合成，副產(chǎn)物多(B)單步合成，產(chǎn)物單一(C)使用大量stoichiometric試劑(D)需要復(fù)雜的純化步驟9.下列哪種方法不屬于綠色能源在合成化學(xué)中的應(yīng)用？(A)光催化(B)電化學(xué)合成(C)微波促進(jìn)合成(D)加熱回流10.可持續(xù)發(fā)展理念在綠色合成化學(xué)中的體現(xiàn)不包括：(A)開發(fā)使用可再生資源的合成路線(B)減少合成過程中的廢物產(chǎn)生(C)使用劇毒、難以降解的試劑(D)提高能源利用效率二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.綠色化學(xué)的核心思想是________________________和________________________。2.與傳統(tǒng)溶劑相比，水作為綠色溶劑的主要挑戰(zhàn)在于____________和____________。3.固載化催化劑相比游離催化劑的優(yōu)點主要包括____________、____________和____________。4.原子經(jīng)濟(jì)性是衡量反應(yīng)____________的重要指標(biāo)，定義為反應(yīng)中____________的摩爾比例。5.流化學(xué)（FlowChemistry）的主要形式之一是____________流，其優(yōu)點包括____________、____________和____________。6.評價一個合成路線是否“綠色”，需要考慮的方面有____________、____________、____________和____________。三、簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述酶催化在綠色合成中的優(yōu)勢。2.簡述光催化技術(shù)在有機(jī)合成中的一種潛在應(yīng)用。3.簡述設(shè)計綠色合成路線時需要遵循的基本原則。四、計算題（每小題6分，共12分）1.某合成路線以A和B為原料，生成目標(biāo)產(chǎn)物C，同時產(chǎn)生副產(chǎn)物D。已知投入A的摩爾數(shù)為1.0mol，B的摩爾數(shù)為1.2mol，生成C的摩爾數(shù)為0.8mol，生成D的摩爾數(shù)為0.4mol。計算該合成路線的原子經(jīng)濟(jì)性。2.某傳統(tǒng)合成方法產(chǎn)生100kg的廢物，得到10kg的目標(biāo)產(chǎn)品。現(xiàn)采用一種綠色化改進(jìn)方法，產(chǎn)生20kg的廢物，得到15kg的目標(biāo)產(chǎn)品。分別計算兩種方法的E-factor，并比較其環(huán)境友好程度。五、論述題（10分）結(jié)合具體實例，論述綠色合成化學(xué)技術(shù)對解決當(dāng)前環(huán)境問題和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的意義。在論述中，至少提及三種不同的綠色合成技術(shù)或策略。六、設(shè)計題（13分）以乙醇為起始原料（可使用其他必要試劑），設(shè)計一條合成2-乙基環(huán)戊酮的綠色合成路線。要求：1.寫出關(guān)鍵合成步驟的化學(xué)方程式。2.說明每一步選擇該合成方法或條件的綠色理由（如原子經(jīng)濟(jì)性、溶劑選擇、催化劑類型等）。3.比較該路線與傳統(tǒng)路線（如有）在綠色化學(xué)指標(biāo)上的潛在優(yōu)勢。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.B4.C5.C6.C7.D8.B9.C10.C二、填空題1.污染預(yù)防；可持續(xù)發(fā)展2.溶解能力差；反應(yīng)活性低（或催化效率低）3.易于分離；可重復(fù)使用；提高反應(yīng)選擇性（任填三項）4.原子經(jīng)濟(jì)性；反應(yīng)物總量與目標(biāo)產(chǎn)物摩爾數(shù)5.持續(xù)；自動化程度高；安全性好（任填三項）6.原子經(jīng)濟(jì)性；溶劑/試劑選擇；能源消耗；廢物產(chǎn)生（任填四項）三、簡答題1.優(yōu)勢：高選擇性（可減少副產(chǎn)物）；溫和條件（低能耗）；環(huán)境友好（酶本身可降解）；高轉(zhuǎn)化率。2.應(yīng)用：利用光（如紫外光、可見光）激發(fā)催化劑產(chǎn)生活性物種（如自由基、空穴/e-），引發(fā)特定有機(jī)反應(yīng)（如加氫、氧化、偶聯(lián)等），實現(xiàn)選擇性合成。3.原則：原子經(jīng)濟(jì)性最大化；使用可再生原料；減少有害物質(zhì)使用；設(shè)計可降解產(chǎn)品；提高能源效率；預(yù)防廢物產(chǎn)生（任填四項相關(guān)原則）四、計算題1.解：總投入物料=A+B=1.0mol+1.2mol=2.2mol目標(biāo)產(chǎn)物摩爾數(shù)=0.8mol原子經(jīng)濟(jì)性=(目標(biāo)產(chǎn)物摩爾數(shù)/總投入物料摩爾數(shù))×100%=(0.8mol/2.2mol)×100%≈36.4%答：該合成路線的原子經(jīng)濟(jì)性約為36.4%。2.解：傳統(tǒng)方法：E-factor(傳統(tǒng))=總廢物/產(chǎn)品重量=100kg/10kg=10改進(jìn)方法：E-factor(改進(jìn))=總廢物/產(chǎn)品重量=20kg/15kg≈1.33答：傳統(tǒng)方法的E-factor為10，改進(jìn)方法的E-factor為約1.33。改進(jìn)方法的環(huán)境友好程度更高。五、論述題（答案需包含以下要點，并結(jié)合實例展開論述）意義：減少有害物質(zhì)排放，保護(hù)環(huán)境；節(jié)約資源，降低成本；提高能源效率，緩解能源危機(jī)；促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益統(tǒng)一。實例：例如，使用酶催化代替stoichiometric氧化劑，可以顯著降低廢水和毒性物質(zhì)排放（如減少鉻污染）；使用超臨界CO2替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，可以避免使用和排放有毒溶劑，且CO2易于分離回收；開發(fā)原子經(jīng)濟(jì)性高的偶聯(lián)反應(yīng)（如Suzuki偶聯(lián)），可以一步構(gòu)建復(fù)雜分子骨架，減少中間體和廢物產(chǎn)生；利用太陽能驅(qū)動的光催化氧化，可以在溫和條件下實現(xiàn)選擇性降解污染物或合成目標(biāo)分子。六、設(shè)計題（答案需包含以下要素）1.關(guān)鍵步驟與方程式示例：a.乙醇脫水生成乙烯醇負(fù)離子（或乙炔醇），此步需說明使用強(qiáng)堿如NaOH或KOH，并可能需要脫水劑如POCl3或分子篩，理由是提供活性中間體或脫水條件。C2H5OH--(OH-)-->HO-CH=CH2b.乙烯醇負(fù)離子（或乙炔醇）與環(huán)戊烯反應(yīng)（或環(huán)戊烷進(jìn)行鹵代、再消除），生成環(huán)戊烯基負(fù)離子，此步需說明選擇環(huán)戊烯作為親電體或鹵代消除的條件，理由是構(gòu)建環(huán)戊基。HO-CH=CH2+C5H8--(堿,去除H+)-->CH2=CH-CH2-C5H7或C5H10+Br2--(光照/加熱)-->C5H9Br+HBrC5H9Br--(強(qiáng)堿,KOC2H5)-->C5H7-CH=CH2+KBr+H2Oc.環(huán)戊烯基負(fù)離子與乙酸酯反應(yīng)（或鹵化物），此步需說明選擇乙酸酯（或鹵化物）作為親電體，理由是引入乙基。C5H7-CH=CH2+CH3COOCH3--(親電試劑,如I2或SOCl2)-->2-乙基環(huán)戊酮+CH3COOH+CH3OH(或相應(yīng)副產(chǎn)物)2.綠色理由說明（結(jié)合步驟選擇進(jìn)行說明）：*步驟a：選擇堿催化脫水，避免使用強(qiáng)氧化劑，條件相對溫和。*步驟b：選擇環(huán)戊烯作為起始原料（或鹵代環(huán)戊烷再消除），利用了環(huán)狀化合物的特性，路線可能更簡潔。若選擇環(huán)戊烷，需說明鹵代和消除步驟的綠色考量。*步驟c：選擇乙酸酯作為反應(yīng)物，原子經(jīng)濟(jì)性較高，副產(chǎn)物為醇和酸，相對易處理。*整體策略：盡量使用簡單、常見的原料（如乙醇、