2025年大學《應用化學》專業(yè)題庫——應用化學在甲醛減排中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填入括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪種物質(zhì)是甲醛（HCHO）的主要來源？（）A.空氣自然擴散B.室內(nèi)植物光合作用C.人體的新陳代謝D.裝修材料及家具釋放2.甲醛分子中，碳原子的雜化方式是？（）A.spB.sp2C.sp3D.ssp23.在甲醛減排的吸附法中，活性炭表現(xiàn)良好吸附性能的主要原因是？（）A.甲醛分子極性小B.活性炭表面富含酸性位點C.活性炭具有極高的比表面積和豐富的孔結構D.活性炭本身具有催化氧化能力4.下列哪種催化劑常用于氣相甲醛的催化氧化？（）A.負載型鐵離子水溶液B.活性炭纖維C.氧化鋅納米顆粒D.貴金屬負載的二氧化鈦5.光催化氧化甲醛過程中，半導體催化劑導帶上的電子和價帶上的空穴主要參與？（）A.催化劑的再生B.污染物的吸附C.污染物的表面反應D.能量傳遞6.提高活性炭對甲醛吸附量的有效方法通常不包括？（）A.降低溫度B.增大接觸時間C.選擇親水性吸附劑D.增加氣流速度7.在多相催化反應中，催化劑與反應物之間的相互作用主要發(fā)生在？（）A.氣相內(nèi)部B.液相內(nèi)部C.催化劑表面D.反應器壁面8.甲醛的慢性毒性主要表現(xiàn)為？（）A.急性呼吸道刺激B.癌癥風險增加C.皮膚急性灼傷D.中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻醉9.下列哪種技術主要利用微生物的代謝活動來降解甲醛？（）A.吸附法B.催化氧化法C.光催化法D.生物降解法10.依據(jù)綠色化學原則，理想的甲醛減排技術應盡量實現(xiàn)？（）A.高轉(zhuǎn)化率B.高選擇性C.高效低能耗D.以上都是二、填空題（請將答案填入橫線上，每空2分，共20分）1.甲醛的相對分子質(zhì)量為______。2.甲醛在水中的溶解度______（填“高”或“低”）。3.常用于甲醛催化氧化的非貴金屬催化劑之一是______。4.描述吸附等溫現(xiàn)象的常用方程是______方程。5.光催化劑TiO?的帶隙寬度約為______eV（估算值即可）。6.甲醛分子結構中含有一個______鍵。7.選擇甲醛吸附劑時，通常希望其具有較大的______和合適的孔徑分布。8.催化劑失活的原因可能包括中毒、燒結和______。9.室內(nèi)甲醛主要來源于人造板材中的______發(fā)揮。10.評價甲醛減排技術效果的關鍵指標之一是______效率。三、簡答題（請簡要回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述甲醛對人體健康的主要危害。2.與物理吸附相比，化學吸附在甲醛減排中可能具有哪些優(yōu)勢？3.簡述光催化氧化甲醛的基本過程。4.在室內(nèi)環(huán)境中，除了活性炭，還可以列舉哪些常見的甲醛來源？四、計算題（請列出計算步驟并給出結果，共10分）某研究小組使用某型活性炭吸附甲醛氣體，在20℃下進行吸附實驗。當氣相中甲醛分壓為0.01atm時，平衡吸附量為50mg/g。根據(jù)Freundlich吸附等溫式（q=K_f*C^(1/n)），計算當氣相中甲醛分壓為0.02atm時，該活性炭的平衡吸附量是多少？（假設吸附符合Freundlich模型，且K_f=10,n=2）五、論述題（請結合所學知識，條理清晰地進行論述，共30分）當前，應用化學領域在甲醛減排技術方面面臨哪些主要挑戰(zhàn)？請從材料科學、反應動力學、催化劑設計、經(jīng)濟可行性以及環(huán)境友好性等多個角度進行分析，并探討未來可能的研究方向或技術突破點。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.C6.C7.C8.B9.D10.D二、填空題1.302.高3.V?O?4.Freundlich5.3.06.C-H7.比表面積8.降解9.脲醛樹脂10.減排三、簡答題1.甲醛對人體健康的主要危害包括：急性毒性表現(xiàn)為呼吸道刺激（眼、鼻、喉發(fā)癢、咳嗽、呼吸困難）；長期低濃度暴露可能引起慢性呼吸道疾病、過敏性皮炎、神經(jīng)系統(tǒng)損傷；高濃度暴露可導致肺水腫甚至死亡；更重要的是，甲醛被國際癌癥研究機構（IARC）列為確定的人類致癌物，與鼻咽癌等癌癥的發(fā)生有關。2.化學吸附相比物理吸附具有以下優(yōu)勢：吸附熱高，吸附更牢固，不易解吸，因此可以實現(xiàn)對甲醛更高的去除率和更穩(wěn)定的凈化效果；某些化學吸附過程可能伴隨甲醛的分解轉(zhuǎn)化，甚至可以將其轉(zhuǎn)化為無害或低害的物質(zhì)（如CO?、H?O），而不僅僅是物理富集；選擇性可能更高，對目標污染物反應更專一。3.光催化氧化甲醛的基本過程包括：①光照激發(fā)：半導體光催化劑（如TiO?）吸收能量高于其帶隙寬度的光子后，產(chǎn)生光生電子（e?）和光生空穴（h?）；②電子-空穴對分離與遷移：由于庫侖力作用，電子和空穴會向材料表面不同方向遷移；③表面反應：遷移到表面的光生電子和空穴參與表面處的氧化還原反應。例如，h?可能與吸附在催化劑表面的水或羥基反應生成氫氧自由基（·OH）；e?則可能在氧氣存在下被氧化生成超氧自由基（O?·?）或進一步反應生成羥基自由基（·OH）；④甲醛降解：生成的強氧化性自由基（如·OH）攻擊吸附在催化劑表面的甲醛分子，將其氧化分解為CO?和H?O等無害物質(zhì)；⑤催化劑再生：反應結束后，電子和空穴復合或通過其他途徑重新回到催化劑的導帶和價帶，催化劑恢復活性，可進行下一輪反應。4.室內(nèi)甲醛除了來自裝修材料及家具（如人造板材、家具漆、壁紙、膠粘劑中的脲醛樹脂釋放）外，還可能來源于：①燃燒過程，如燃氣灶、香煙燃燒；②建筑材料本身，如混凝土、石膏板中可能含有的甲醛緩慢釋放；③化學清潔劑的不當使用；④新家具、新裝修后短期內(nèi)甲醛釋放量較高。四、計算題解：根據(jù)Freundlich吸附等溫式q=K_f*C^(1/n)，當分壓C?=0.01atm時，平衡吸附量q?=50mg/g。當分壓變?yōu)镃?=0.02atm時，設平衡吸附量為q?。由于C?=2*C?，根據(jù)等溫式，C的n次方根與q成正比，即(C?/C?)^(1/n)=(q?/q?)。代入數(shù)據(jù)：(2)^(1/2)=(q?/50)。計算得：√2=q?/50。所以：q?=50*√2mg/g。近似計算：q?≈50*1.414mg/g≈70.7mg/g。結果：當氣相中甲醛分壓為0.02atm時，平衡吸附量約為70.7mg/g。五、論述題當前應用化學領域在甲醛減排技術方面面臨的主要挑戰(zhàn)包括：材料科學層面：高效、低成本、高選擇性的吸附劑或催化劑的開發(fā)仍是難題。例如，活性炭吸附容量有限且易飽和，需要再生；傳統(tǒng)催化劑成本高、活性溫度窗口窄、易失活。開發(fā)具有高比表面積、優(yōu)異孔結構、穩(wěn)定活性中心的新型多孔材料（如金屬有機框架MOFs、共價有機框架COFs、雜化材料等）、高性能光催化劑（如拓寬光譜響應范圍、提高光生載流子分離效率、增強化學穩(wěn)定性等）是重要方向。反應動力學層面：甲醛在氣相或液相中的轉(zhuǎn)化速率，以及污染物在材料表面的吸附/脫附速率、表面反應速率等需要進一步優(yōu)化。特別是在室內(nèi)復雜環(huán)境下，甲醛濃度低、存在多種干擾氣體，如何保證足夠的反應速率和效率是一大挑戰(zhàn)。反應過程的傳質(zhì)阻力也常常影響整體性能。催化劑設計層面：如何實現(xiàn)催化劑的結構、組成與性能的精準調(diào)控，以提高對甲醛的吸附選擇性或催化轉(zhuǎn)化效率，同時兼顧對其他氣態(tài)污染物的協(xié)同去除或抑制干擾，是催化劑設計的關鍵。穩(wěn)定性和壽命問題，尤其是在連續(xù)工作或?qū)嶋H應用條件下，也是亟待解決的技術瓶頸。經(jīng)濟可行性層面：許多新型高效的減排技術，如基于貴金屬或復雜納米結構的技術，成本較高，難以大規(guī)模商業(yè)化應用。如何在保證性能的前提下，降低材料成本、能耗和運行維護成本，是實現(xiàn)技術推廣應用的必要條件。環(huán)境友好性層面：部分傳統(tǒng)方法可能產(chǎn)生二次污染。例如，高能光催化可能產(chǎn)生臭氧副產(chǎn)物；某些化學氧化法可能使用強氧化劑。開發(fā)環(huán)境友好的、原子