2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在染料工業(yè)中的發(fā)展前景考試時間：______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(xiàng)字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種環(huán)境友好型染料合成路線最能體現(xiàn)綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性原則？A.需要使用大量無機(jī)酸堿催化且產(chǎn)物分離困難的偶聯(lián)反應(yīng)B.采用光催化方法選擇性合成目標(biāo)染料，副產(chǎn)物極少C.需要高能耗高溫高壓條件下的重排反應(yīng)D.使用大量易揮發(fā)性有機(jī)溶劑且難以回收的合成過程2.在紡織品染色工業(yè)中，下列哪種色牢度指標(biāo)主要反映染料在摩擦力作用下從紡織品表面脫附的程度？A.染色牢度B.摩擦牢度C.日曬牢度D.皂洗牢度3.分散染料之所以適用于滌綸等合成纖維染色，其主要原因在于其分子結(jié)構(gòu)具有什么特點(diǎn)？A.含有強(qiáng)極性基團(tuán)，易于與纖維發(fā)生離子鍵合B.分子量小，在高溫高濃度堿液中易溶解C.為大分子聚集體，需借助載體助劑才能上染D.分子結(jié)構(gòu)小而輕，呈圓球狀，易于在纖維內(nèi)部擴(kuò)散4.下列哪種技術(shù)或方法不屬于現(xiàn)代應(yīng)用化學(xué)在提高染料色牢度方面的應(yīng)用？A.利用超分子化學(xué)設(shè)計(jì)具有穩(wěn)定分子內(nèi)結(jié)構(gòu)的高牢度染料B.開發(fā)新型交聯(lián)劑增強(qiáng)染料與纖維的化學(xué)鍵合C.采用等離子體技術(shù)改善染料在纖維表面的附著力D.使用傳統(tǒng)的強(qiáng)無機(jī)酸進(jìn)行媒染以提高染料上染率5.活性染料之所以應(yīng)用廣泛，其主要優(yōu)勢之一在于其分子結(jié)構(gòu)具有什么特點(diǎn)？A.分子量極大，與纖維結(jié)合牢固B.含有活潑的活性基團(tuán)，能在常溫常壓下與纖維發(fā)生共價鍵合C.在水溶液中易形成膠束，分散性好D.對金屬離子穩(wěn)定性高，不易褪色6.染料工業(yè)中產(chǎn)生的廢水難以處理的主要原因之一是水中含有大量的哪種物質(zhì)？A.溶解性無機(jī)鹽B.難以生物降解的有機(jī)染料分子C.氮、磷等營養(yǎng)鹽D.揮發(fā)性有機(jī)化合物7.下列哪種染料合成過程中，最有可能大量使用重金屬催化劑？A.偶氮染料的偶合反應(yīng)B.酞菁染料的合成C.直接染料的合成D.喹吖啶酮染料的合成8.隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，未來染料工業(yè)發(fā)展的一個重要方向是開發(fā)具有優(yōu)異光催化降解性能的染料，以消除紡織品上的殘留染料。這體現(xiàn)了應(yīng)用化學(xué)在哪個方面的作用？A.提高染料上染率B.增強(qiáng)染料色牢度C.消除染料環(huán)境污染D.降低染料生產(chǎn)成本9.納米技術(shù)在染料工業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊，例如利用納米材料制備高效吸附劑去除廢水中的染料。這主要利用了納米材料的哪種特性？A.小尺寸效應(yīng)B.表面效應(yīng)C.光學(xué)效應(yīng)D.強(qiáng)度效應(yīng)10.下列哪種措施不屬于染料工業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)的具體體現(xiàn)？A.采用高效節(jié)能的反應(yīng)設(shè)備B.對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣進(jìn)行分類回收利用C.使用高毒、高殘留的助劑以提高染色效果D.優(yōu)化工藝路線，減少副產(chǎn)物的生成二、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述綠色染料與傳統(tǒng)染料相比，在合成或應(yīng)用過程中至少三個方面的環(huán)境友好性體現(xiàn)。2.解釋什么是染料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，并舉例說明如何通過改變?nèi)玖戏肿咏Y(jié)構(gòu)來提高其某一特定性能（如溶解性、上染速率或色牢度）。3.簡述染料工業(yè)廢水處理中常用的化學(xué)處理方法及其基本原理。4.概述應(yīng)用化學(xué)前沿技術(shù)（如基因工程、超分子化學(xué)）在新型染料開發(fā)或染料工業(yè)高效、清潔生產(chǎn)中可能的應(yīng)用方向。三、論述題（每小題10分，共30分）1.論述當(dāng)前染料工業(yè)面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)，并針對其中至少兩個挑戰(zhàn)，分別提出應(yīng)用化學(xué)可以解決或緩解問題的思路與建議。2.以一種具體類型的染料（如活性染料、分散染料或還原染料）為例，詳細(xì)論述其在合成、應(yīng)用或后處理過程中存在的技術(shù)難點(diǎn)或問題，并分析應(yīng)用化學(xué)如何推動該類型染料的創(chuàng)新發(fā)展。3.預(yù)測未來十年應(yīng)用化學(xué)在染料工業(yè)中將扮演的角色以及可能出現(xiàn)的重大技術(shù)突破，并闡述這些突破對染料工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.D5.B6.B7.C8.C9.B10.C二、簡答題1.綠色染料在合成或應(yīng)用過程中至少三個方面的環(huán)境友好性體現(xiàn)：*合成路線原子經(jīng)濟(jì)性高，副產(chǎn)物少。*使用環(huán)境友好的溶劑或無溶劑體系。*染料本身及其應(yīng)用過程產(chǎn)生的廢水易于生物降解或處理。2.染料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系是指染料的分子結(jié)構(gòu)與其所表現(xiàn)出的物理化學(xué)性質(zhì)（如顏色、溶解性、上染性、穩(wěn)定性等）之間的內(nèi)在聯(lián)系。通過改變?nèi)玖戏肿咏Y(jié)構(gòu)可以調(diào)控其性能。例如，為提高染料的溶解性，可以引入親水性基團(tuán)；為提高染料的上染速率，可以增加分子中非極性或疏水性基團(tuán)以利于在纖維中擴(kuò)散；為提高日曬牢度，可以設(shè)計(jì)穩(wěn)定的共軛體系和保護(hù)基團(tuán)以抵抗光化學(xué)降解。3.染料工業(yè)廢水處理中常用的化學(xué)處理方法及其基本原理：*混凝沉淀法：通過投加混凝劑（如鐵鹽、鋁鹽），使水中膠體態(tài)染料顆粒脫穩(wěn)、聚結(jié)成較大的絮體，然后通過沉淀或浮選去除。原理是利用混凝劑水解產(chǎn)生的羥基絡(luò)合物或水解產(chǎn)物與染料顆粒作用，形成沉淀物。*氧化還原法：對于難生物降解的染料，可投加氧化劑（如臭氧、氯氣）或還原劑（如硫酸亞鐵、硫化鈉）將其降解為小分子易生物降解的有機(jī)物或無機(jī)組分。原理是利用化學(xué)氧化劑強(qiáng)氧化性或化學(xué)還原劑強(qiáng)還原性破壞染料分子結(jié)構(gòu)。*脫色法（如芬頓法）：利用芬頓試劑（H2O2與Fe2+的混合物）在特定條件下產(chǎn)生高活性的羥基自由基（·OH），羥基自由基具有極強(qiáng)的氧化能力，可快速降解水中的有色有機(jī)物。原理是·OH自由基與染料分子發(fā)生親電加成、氧化等反應(yīng)，破壞發(fā)色體系。4.應(yīng)用化學(xué)前沿技術(shù)在新型染料開發(fā)或染料工業(yè)高效、清潔生產(chǎn)中可能的應(yīng)用方向：*基因工程：可用于構(gòu)建能夠高效降解染料污染物的基因工程菌；也可用于改造微生物合成具有特定功能（如更環(huán)保、更高性能）的天然產(chǎn)物類染料。*超分子化學(xué)：可用于設(shè)計(jì)具有特定分子識別功能的染料分子，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)底物（如污染物、纖維）的高效結(jié)合；也可用于構(gòu)建智能響應(yīng)型染料材料或高效催化劑。三、論述題1.當(dāng)前染料工業(yè)面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)及應(yīng)用化學(xué)的解決思路與建議：*挑戰(zhàn)一：廢水色度高、難生物降解。解決思路：開發(fā)易降解的綠色染料；應(yīng)用化學(xué)建議：研究高效、低成本的廢水處理技術(shù)，如高級氧化技術(shù)（AOPs）降解難降解染料，開發(fā)高效吸附材料（如納米材料、生物炭）吸附染料。*挑戰(zhàn)二：合成過程中產(chǎn)生大量有毒有害副產(chǎn)物和廢棄物。解決思路：優(yōu)化合成路線，原子經(jīng)濟(jì)性；應(yīng)用化學(xué)建議：開發(fā)綠色合成方法（如酶催化、光催化、流化床反應(yīng)），實(shí)施清潔生產(chǎn)工藝，回收利用溶劑和催化劑。*挑戰(zhàn)三：染料殘留影響紡織品安全性及環(huán)境。解決思路：提高染料上染率，降低殘留；應(yīng)用化學(xué)建議：設(shè)計(jì)高親和力染料，研究高效、環(huán)保的染色工藝，開發(fā)快速、靈敏的染料殘留檢測技術(shù)。2.以活性染料為例，其技術(shù)難點(diǎn)、問題及創(chuàng)新發(fā)展方向：*技術(shù)難點(diǎn)與問題：①活性基團(tuán)在染色過程中易被氧化降解導(dǎo)致色牢度下降；②染色過程需使用強(qiáng)堿性介質(zhì)，能耗高，且廢水處理難度大；③部分活性染料含有毒重金屬離子；④上染速率和勻染性控制有時不理想。*應(yīng)用化學(xué)推動創(chuàng)新發(fā)展：①開發(fā)新型高效、穩(wěn)定的活性基團(tuán)，提高染料耐堿性、耐光牢度和耐摩擦牢度；②研究低溫、中弱堿性染色工藝，減少能耗和環(huán)境污染；③開發(fā)無金屬或低金屬含量活性染料；④利用超分子化學(xué)或表面活性劑技術(shù)調(diào)控上染過程，改善勻染性；⑤開發(fā)基于生物酶的染色前處理或固色技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的染色過程。3.未來十年應(yīng)用化學(xué)在染料工業(yè)中的角色及重大技術(shù)突破的意義：*角色：應(yīng)用化學(xué)將繼續(xù)作為核心驅(qū)動力，不僅提供新型高性能、環(huán)保型染料分子，還將致力于開發(fā)更高效、更清潔、更智能的染料合成、應(yīng)用和后處理技術(shù)，解決染料工業(yè)面臨的環(huán)境和資源挑戰(zhàn)，提升產(chǎn)業(yè)競爭力。*可能的重大技術(shù)突破：①基于基因工程和合成生物學(xué)的綠色染料生物合成技術(shù)；②高效、選擇性去除染料廢水的納米