2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)及其應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列物質(zhì)中，屬于一次能源的是（）A.石油B.電力C.煤炭D.天然氣2.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式為（）A.ΔU=Q-WB.ΔS=ΔQ/TC.ΔG=ΔH-TΔSD.E=mc23.燃料電池的基本工作原理是（）A.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能B.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能D.熱能轉(zhuǎn)化為電能4.光伏電池的主要材料是（）A.金屬B.半導(dǎo)體C.絕緣體D.導(dǎo)電聚合物5.超級電容器的儲能原理主要基于（）A.化學(xué)反應(yīng)B.電化學(xué)反應(yīng)C.電場儲能D.磁場儲能6.常用的儲氫技術(shù)包括（）A.高壓氣態(tài)儲氫B.液態(tài)儲氫C.吸附儲氫D.以上都是7.燃料電池按電解質(zhì)類型可分為（）A.堿性燃料電池B.酸性燃料電池C.固態(tài)氧化物燃料電池D.以上都是8.光伏電池的主要缺點是（）A.效率較低B.成本較高C.對環(huán)境有污染D.以上都是9.能源轉(zhuǎn)化技術(shù)對環(huán)境的主要影響包括（）A.溫室氣體排放B.水污染C.土地污染D.以上都是10.下列屬于生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的是（）A.光伏發(fā)電B.風(fēng)力發(fā)電C.生物質(zhì)氣化D.地?zé)岚l(fā)電二、填空題（每空1分，共15分）1.能源是驅(qū)動人類社會發(fā)展的______。2.熱力學(xué)第二定律指出，孤立系統(tǒng)的熵總是______。3.燃料電池的效率通常用______來衡量。4.光伏電池的工作過程包括______、______和______三個步驟。5.超級電容器相比傳統(tǒng)電容器具有______、______和______的特點。6.催化劑在燃料電池中起著______、______的作用。7.新型功能材料在提高能源轉(zhuǎn)化效率方面具有廣闊的應(yīng)用前景，例如______和______。三、簡答題（每小題5分，共25分）1.簡述熱力學(xué)第一定律在能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用。2.簡述質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理。3.簡述光伏電池的優(yōu)缺點。4.簡述生物質(zhì)能的利用途徑。5.簡述化學(xué)在能源轉(zhuǎn)化中發(fā)揮的作用。四、計算題（10分）某燃料電池以氫氣和氧氣為燃料，工作時釋放的熱量為1000kJ。如果該燃料電池的效率為60%，計算消耗的氫氣質(zhì)量是多少？（氫氣的摩爾質(zhì)量為2.02g/mol，燃燒熱為-285.8kJ/mol）五、論述題（30分）結(jié)合當(dāng)前能源形勢，論述發(fā)展新型能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的重要意義以及面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.C4.B5.C6.D7.D8.D9.D10.C二、填空題1.基礎(chǔ)2.增大或等于零3.能量轉(zhuǎn)換效率4.吸收光能，產(chǎn)生載流子，載流子分離與傳輸5.高功率密度，長循環(huán)壽命，寬工作溫度范圍6.降低反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率7.磁性材料，納米材料三、簡答題1.解析思路：從能量守恒角度出發(fā)，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變，但在能源轉(zhuǎn)化過程中，部分能量會以熱量等形式損失，無法完全轉(zhuǎn)化為有用功。熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于能源轉(zhuǎn)化，就是要最大限度地利用能源，提高能量轉(zhuǎn)化效率，減少能量損失。2.解析思路：從質(zhì)子交換膜燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理入手，包括陽極、陰極、質(zhì)子交換膜等組件，以及氫氣在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成質(zhì)子和電子，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達陰極，電子通過外部電路到達陰極，在陰極與氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水。3.解析思路：從光伏電池的優(yōu)點（清潔、可再生、結(jié)構(gòu)簡單等）和缺點（效率受環(huán)境因素影響、初始成本較高、需要大面積部署等）兩個方面進行闡述。4.解析思路：從生物質(zhì)能的來源和利用方式出發(fā)，包括直接燃燒、氣化、液化等，以及生物質(zhì)能在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如發(fā)電、供熱、制燃料等。5.解析思路：從催化劑和功能材料在提高能源轉(zhuǎn)化效率、降低能耗、開發(fā)新型能源轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面的作用進行闡述。四、計算題解析思路：首先根據(jù)燃料電池效率公式計算輸出電能，然后根據(jù)燃燒熱計算消耗氫氣的摩爾數(shù)，最后根據(jù)氫氣的摩爾質(zhì)量計算消耗氫氣的質(zhì)量。解：輸出電能=1000kJ×60%=600kJ消耗氫氣的摩爾數(shù)=1000kJ/285.8kJ/mol=3.487mol消耗氫氣的質(zhì)量=3.487mol×2.02g/m