2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源生產(chǎn)技術(shù)的研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種生物質(zhì)資源通常含有較高的木質(zhì)素含量？A.稻草B.麥稈C.城市生活垃圾中的食品殘?jiān)麯.甘蔗渣2.在生物質(zhì)熱解過程中，主要發(fā)生的反應(yīng)類型是？A.氧化反應(yīng)B.還原反應(yīng)C.水解反應(yīng)D.斷裂化學(xué)鍵3.生物質(zhì)快速熱解通常在什么條件下進(jìn)行？A.較高溫度（>800°C）、短停留時(shí)間B.較低溫度（<500°C）、長(zhǎng)停留時(shí)間C.中等溫度（500-800°C）、中等停留時(shí)間D.室溫、長(zhǎng)停留時(shí)間4.生物質(zhì)氣化過程中，主要生成的可燃?xì)怏w成分是？A.甲烷(CH4)和一氧化碳(CO)B.乙烷(C2H6)和乙烯(C2H4)C.氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)D.乙酸(CH3COOH)和糠醛5.與傳統(tǒng)化石燃料相比，生物質(zhì)能源的主要優(yōu)勢(shì)之一是？A.能量密度更高B.資源不可再生C.環(huán)境友好，可實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)D.開采成本更低6.生物質(zhì)液化技術(shù)主要旨在生產(chǎn)？A.沼氣B.生物柴油C.生物燃料油D.熱解油7.生物質(zhì)厭氧消化過程主要涉及哪種微生物活動(dòng)？A.好氧呼吸B.厭氧發(fā)酵C.光合作用D.化學(xué)沉淀8.下列哪種物質(zhì)通常用作生物質(zhì)氣化過程的催化劑？A.硅藻土B.氧化鋅(ZnO)C.氫氧化鈉(NaOH)D.活性炭9.生物燃料中最常見的是哪一類？A.生物柴油B.生物質(zhì)燃?xì)釩.生物乙醇D.生物甲醇10.生命周期評(píng)價(jià)（LCA）主要用于評(píng)估什么？A.生物質(zhì)原料的獲取成本B.生物質(zhì)轉(zhuǎn)化設(shè)備的投資回報(bào)C.產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的環(huán)境影響D.生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的能源效率二、填空題（每空1分，共15分）1.生物質(zhì)的主要組成成分包括纖維素、__________、半纖維素和灰分。2.生物質(zhì)熱解的三大主要產(chǎn)物是生物油、____________和焦炭。3.生物質(zhì)氣化技術(shù)可以將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為含有焦油、焦?fàn)t煤氣和水蒸氣的______________________。4.生物質(zhì)厭氧消化通常分為兩個(gè)主要階段：______________________和產(chǎn)甲烷階段。5.生物乙醇主要通過發(fā)酵生物質(zhì)中的______________________來生產(chǎn)。6.影響生物質(zhì)熱解過程的關(guān)鍵參數(shù)包括溫度、壓力、____________和原料性質(zhì)。7.生物質(zhì)能源的可持續(xù)發(fā)展需要考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境友好性和____________三個(gè)主要方面。8.固定床氣化是生物質(zhì)氣化的一種主要方式，其特點(diǎn)是氣流與固體床料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為____________運(yùn)動(dòng)。9.生物柴油是一種可再生能源，通常由植物油或動(dòng)物脂肪與____________進(jìn)行酯交換反應(yīng)制得。10.理解生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理對(duì)于____________和優(yōu)化工藝至關(guān)重要。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述生物質(zhì)熱解和氣化在反應(yīng)溫度和主要產(chǎn)物方面的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述生物質(zhì)厭氧消化生產(chǎn)沼氣的基本過程。3.簡(jiǎn)述影響生物質(zhì)能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的主要因素。4.簡(jiǎn)述生物質(zhì)能源發(fā)展面臨的的主要挑戰(zhàn)。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述生物質(zhì)液化技術(shù)（生物油技術(shù)）面臨的挑戰(zhàn)及潛在發(fā)展方向。2.論述提高生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)途徑。3.論述生物質(zhì)能源在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)中的作用和意義。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.A4.A5.C6.C7.B8.B9.C10.C二、填空題1.木質(zhì)素2.氣體3.氣化合成氣（或合成氣）4.消化（或水解）階段5.還原糖（或糖類）6.停留時(shí)間7.社會(huì)可行性（或社會(huì)接受度）8.移動(dòng)（或相對(duì)）9.甲醇（或脂肪酸甲酯）10.開發(fā)新型催化劑三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先分別說明熱解和氣化的定義和目的。然后對(duì)比兩者的主要反應(yīng)溫度：熱解通常在較低溫度范圍（如400-700°C），側(cè)重于分解；氣化通常需要更高溫度（如700-1000°C），側(cè)重于氧化反應(yīng)將碳轉(zhuǎn)化為氣體。最后對(duì)比主要產(chǎn)物：熱解主要產(chǎn)生生物油、生物氣和焦炭；氣化主要產(chǎn)生富含CO和H2的合成氣，以及少量焦油和水。2.解析思路：首先說明厭氧消化的定義和目的（在無氧條件下分解有機(jī)物產(chǎn)沼氣）。然后概述兩個(gè)主要階段：第一階段是水解階段，復(fù)雜有機(jī)物（如纖維素、半纖維素）在微生物作用下分解成簡(jiǎn)單的糖類等小分子物質(zhì)；第二階段是產(chǎn)甲烷階段，產(chǎn)甲烷菌將第一階段產(chǎn)生的糖類、揮發(fā)性脂肪酸等進(jìn)一步分解，最終產(chǎn)生甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）為主的沼氣。3.解析思路：首先點(diǎn)明技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的重要性。然后從多個(gè)維度列舉影響因素：原料成本（獲取、運(yùn)輸、預(yù)處理）；設(shè)備投資和運(yùn)行維護(hù)成本；能源輸入（如蒸汽、電）成本；產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量及售價(jià)；能源轉(zhuǎn)換效率；政策補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠；環(huán)境影響成本（如排放治理）等。4.解析思路：首先從資源方面：原料收集困難、成本高、季節(jié)性波動(dòng)、供應(yīng)不穩(wěn)定。其次從技術(shù)方面：轉(zhuǎn)化效率有待提高、產(chǎn)物分離純化困難、催化劑成本高或穩(wěn)定性差、規(guī)?；瘧?yīng)用技術(shù)瓶頸。再次從經(jīng)濟(jì)方面：初始投資高、運(yùn)行成本相對(duì)較高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足。最后從環(huán)境方面：部分轉(zhuǎn)化過程可能產(chǎn)生污染物（如焦油、溫室氣體）、土地利用沖突、生物多樣性影響等。四、論述題1.解析思路：首先說明生物質(zhì)液化（生物油）的目標(biāo)是生產(chǎn)高密度液體燃料。然后分析主要挑戰(zhàn)：原料適應(yīng)性差（不同原料油品差異大）、熱解生物油性質(zhì)差（高酸值、高水分、熱穩(wěn)定性差、含氧量高導(dǎo)致燃燒問題）、焦油裂解和二次反應(yīng)導(dǎo)致油品降解、產(chǎn)物分離和純化困難、規(guī)?；a(chǎn)和成本控制難度大。最后提出潛在發(fā)展方向：開發(fā)更有效的液化工藝（如快熱解液化、溶劑液化、催化液化、熱化學(xué)液化等）、研制高效低成本的催化劑、改進(jìn)生物油后處理技術(shù)（如加氫精制）、探索與其它轉(zhuǎn)化技術(shù)耦合、開發(fā)木質(zhì)纖維素高效液化技術(shù)。2.解析思路：首先強(qiáng)調(diào)提高轉(zhuǎn)化效率的重要性（降低成本、減少廢棄物、提高能源利用率）。然后從原料預(yù)處理角度：去除水分和灰分，增大反應(yīng)物接觸面積。從工藝參數(shù)優(yōu)化角度：精確控制溫度、壓力、停留時(shí)間、空速等，使反應(yīng)向目標(biāo)產(chǎn)物方向進(jìn)行。從催化劑角度：開發(fā)活性高、選擇性高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)的催化劑，降低反應(yīng)活化能。從反應(yīng)器設(shè)計(jì)角度：優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，提高反應(yīng)物混合效率，延長(zhǎng)停留時(shí)間，減少副反應(yīng)。從過程集成角度：將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程與產(chǎn)物精制過程耦合，實(shí)現(xiàn)能量和物質(zhì)的高效利用。從多尺度結(jié)合角度：利用計(jì)算模擬和實(shí)驗(yàn)研究，深入理解反應(yīng)機(jī)理，指導(dǎo)催化劑設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化。3.解析思路：首先闡述碳中和的定義和目標(biāo)（將人為溫室氣體排放降至零）。然后論述生物質(zhì)能源的作用：生物質(zhì)作為可再生資源，其碳循環(huán)特性（從大氣固定碳到燃燒釋放碳）使其在燃燒時(shí)相對(duì)低碳或?qū)崿F(xiàn)近零排放。生物質(zhì)能源可以替代化石燃料，直接減少化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放。生物質(zhì)能源的利用有助于提高能源結(jié)