2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)對氣體凈化的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項，請將正確選項的字母填在題后括號內(nèi)。多選、錯選、漏選均不得分）1.下列哪些氣體污染物主要來源于化石燃料的燃燒？（）A.SO?B.NOxC.CO?D.PM2.5E.NH?2.在工業(yè)煙氣脫硫過程中，常用的吸收劑或溶液包括？（）A.燒堿（NaOH）B.氨水（NH?·H?O）C.石灰石漿液（CaCO?）D.噴霧干燥法中使用的海水E.氧化鎂（MgO）3.選擇性催化還原（SCR）技術(shù)凈化NOx的核心要素是？（）A.高溫環(huán)境B.存在特定的催化劑C.使用還原劑（如NH?）D.氧化性氣氛E.濕法吸收4.活性炭用于吸附氣體污染物的主要機制包括？（）A.物理吸附B.化學(xué)吸附C.靜電引力D.溶解-擴散E.沉淀反應(yīng)5.提高氣固相催化反應(yīng)（如氣體凈化中的催化轉(zhuǎn)化）效率的途徑通常包括？（）A.使用高比表面積和合適的孔結(jié)構(gòu)的催化劑B.優(yōu)化反應(yīng)溫度C.增大反應(yīng)物濃度D.改善催化劑與反應(yīng)器的接觸E.選擇惰性載體降低成本二、填空題（每空2分，共20分）6.氣體污染物SO?在大氣中經(jīng)過氧化后形成的酸雨主要成分是__________和__________。7.常用的煙氣脫硝技術(shù)中，選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)主要利用氨或尿素在__________溫度區(qū)間與NOx發(fā)生反應(yīng)。8.吸附法凈化氣體的核心在于吸附劑具有__________、__________和選擇性好等特性。9.催化劑在氣體凈化過程中的作用主要是降低反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率，并對特定反應(yīng)具有__________。10.氣體凈化的過程效率通常用__________或__________來衡量。三、簡答題（每小題5分，共20分）11.簡述物理吸附和化學(xué)吸附在氣體凈化應(yīng)用中的主要區(qū)別。12.簡述文丘里洗滌器適用于凈化酸性氣體煙氣的原理。13.簡述影響煙氣中SO?濕法洗滌效率的主要因素。14.簡述生物法凈化VOCs的基本原理。四、計算題（每小題8分，共16分）15.某工業(yè)爐煙氣流量為1000m3/h（標況），其中SO?濃度為0.5%。采用石灰石-石膏法脫硫，假設(shè)脫硫效率為95%。試計算每小時需要消耗多少摩爾的石灰石（CaCO?，假設(shè)其摩爾質(zhì)量為100g/mol）？（提示：SO?與CaCO?的反應(yīng)摩爾比為1:1，標況下氣體摩爾體積為22.4L/mol）16.在一個固定床催化反應(yīng)器中，進行某氣體污染物的催化氧化反應(yīng)。已知反應(yīng)在特定溫度下的表觀活化能Ea為120kJ/mol，指前因子A為1.0×1012s?1。若反應(yīng)溫度從300K升高到350K，試計算該反應(yīng)速率大約增加了多少倍？（可使用Arrhenius方程對數(shù)形式進行計算）五、論述題（每小題10分，共20分）17.論述開發(fā)高效、低成本、高選擇性的固體吸附劑對于氣體凈化技術(shù)的重要性，并舉例說明其在處理特定污染物（如揮發(fā)性有機物VOCs）時的優(yōu)勢。18.比較催化轉(zhuǎn)化法和吸附法凈化汽車尾氣中CO和NOx的原理、優(yōu)缺點及適用場景。試卷答案---一、選擇題1.ABCD解析：SO?主要來自含硫燃料燃燒（A）；NOx主要來自高溫燃燒過程（B）；CO是燃燒不完全的產(chǎn)物（C）；PM2.5是燃燒產(chǎn)生的顆粒物（D）。NH?可以是自然源或農(nóng)業(yè)活動源，但不是主要燃燒產(chǎn)物。2.ABCE解析：濕法脫硫常用NaOH（A）、NH?·H?O（B）、CaCO?（E）等；噴霧干燥法是干法或半干法脫硫，常用Ca(OH)?而非海水（D）。3.ABC解析：SCR技術(shù)需要特定的催化劑（B）、使用還原劑（如NH?）（C），通常在中溫區(qū)（約300-400°C）進行（A），且需要在還原性氣氛下工作（非氧化性D）。4.ABD解析：活性炭吸附主要依靠物理吸附（A）、化學(xué)吸附（B）和溶解-擴散機制（D）；靜電引力（C）雖然存在但非主要機制。5.ABCD解析：提高效率可通過使用高活性催化劑（A）、優(yōu)化溫度（B）、提高反應(yīng)物濃度（C）、改善接觸（D）等；選擇惰性載體主要影響成本和比表面積利用率，非直接提高效率的途徑。二、填空題6.硫酸；亞硫酸解析：SO?溶于水形成亞硫酸（H?SO?），亞硫酸在空氣中易被氧氣氧化為硫酸（H?SO?），兩者隨雨水降落形成酸雨。7.800℃-1200℃解析：SNCR技術(shù)利用氨在高溫下直接將NOx還原為N?和H?O，其有效溫度范圍通常在800°C至1200°C之間。8.高比表面積；強吸附能力解析：吸附劑需要提供大量的表面供污染物分子附著（高比表面積），并具備足夠的親和力將污染物分子吸附進來（強吸附能力）。9.選擇性解析：催化劑能夠加速特定反應(yīng)而幾乎不影響其他反應(yīng)，這種對反應(yīng)的“選擇性”是其在凈化中的關(guān)鍵作用。10.脫除率；去除效率解析：衡量凈化效果的主要指標是污染物被去除的百分比，即脫除率（或去除率），有時也用去除效率表示。三、簡答題11.答：物理吸附是利用吸附劑與吸附物分子之間的范德華力發(fā)生的吸附，過程可逆，吸附熱較小，無選擇性，吸附速率快?；瘜W(xué)吸附是吸附劑與吸附物分子間發(fā)生化學(xué)鍵作用發(fā)生的吸附，過程不可逆或難可逆，吸附熱較大，有選擇性，吸附速率較慢。12.答：文丘里洗滌器利用高速氣流（通常>100m/s）沖擊液滴，在極短的時間內(nèi)使液滴霧化，并與氣體充分混合接觸。高速氣流還能產(chǎn)生強烈的湍流，破壞氣液界面的液膜厚度，強化傳質(zhì)過程，從而使氣體中的酸性物質(zhì)被高效吸收。13.答：主要因素包括：煙氣溫度（影響傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)速率）、SO?濃度、漿液pH值（影響吸收劑溶解和反應(yīng)）、吸收劑噴淋量、氣體與液體的接觸時間、填料類型和布置等。14.答：生物法利用特定微生物在適宜條件下，將VOCs作為碳源或能源進行代謝降解，將其轉(zhuǎn)化為CO?和H?O等無害物質(zhì)。通常在生物濾池、生物滴濾池或生物洗滌塔等設(shè)備中進行。四、計算題15.解：1小時煙氣量=1000m3/h/22.4L/mol=44.64mol/hSO?摩爾數(shù)=44.64mol/h×0.5%=0.2232mol/h需要CaCO?摩爾數(shù)=0.2232mol/h×95%/100%=0.2124mol/h需要CaCO?質(zhì)量=0.2124mol/h×100g/mol=21.24g/h答：每小時需要消耗約21.24克石灰石。16.解：ln(k?/k?)=(Ea/R)*(1/T?-1/T?)其中k?為T?=300K時的速率常數(shù)，k?為T?=350K時的速率常數(shù)，R為氣體常數(shù)（8.314J/mol·K）。ln(k?/k?)=(120000J/mol/8.314J/mol·K)*(1/300K-1/350K)=14373.4*(0.003333-0.002857)K?1=14373.4*0.000476K?1=6.83k?/k?=e^(6.83)≈865.5答：反應(yīng)速率大約增加了865.5倍。五、論述題17.答：開發(fā)高效、低成本、高選擇性的固體吸附劑對于氣體凈化至關(guān)重要。高效意味著能快速、高容量地吸附目標污染物，降低能耗和處理成本。低成本使得大規(guī)模應(yīng)用成為經(jīng)濟可行。高選擇性則能確保對目標污染物有強吸附能力，同時不易吸附或催化轉(zhuǎn)化無關(guān)氣體，減少二次污染和資源浪費。例如，針對VOCs，開發(fā)出對特定VOCs（如苯、甲醛）具有高選擇性且在室溫下即可高效吸附的固體吸附劑（如金屬有機框架MOFs、共價有機框架COFs），可以顯著提高VOCs廢氣的凈化效率和經(jīng)濟效益。18.答：催化轉(zhuǎn)化法原理：利用催化劑（通常為貴金屬如Pt、Pd、Rh）在較低溫度下（約250-300°C）將汽車尾氣中的CO氧化為CO?，將NOx還原為N?和H?O。優(yōu)點：轉(zhuǎn)化效率高（可達90%以上），能在較低溫度下進行，減少尾氣冷卻需求。缺點：催化劑成本高，對雜質(zhì)（如硫、磷）敏感易中毒失活，需要精確控制空燃比，不能去除顆粒物。吸附法原理：利用固體吸附劑（如活性炭、分子篩）對CO、NOx等污染物進行