2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物質(zhì)能源的化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)制研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一種成分在生物質(zhì)熱解過(guò)程中主要轉(zhuǎn)化為生物油？()A.纖維素B.半纖維素C.木質(zhì)素D.油脂2.生物質(zhì)氣化過(guò)程中，水煤氣變換反應(yīng)（CO+H?O<=>CO?+H?）的主要目的是？()A.增加一氧化碳的濃度B.提高氫氣的濃度，用于費(fèi)托合成等后續(xù)過(guò)程C.降低二氧化碳的濃度D.增加甲烷的產(chǎn)量3.在費(fèi)托合成反應(yīng)中，合成氣（CO+H?）的化學(xué)計(jì)量比通常要求接近于？()A.1:1B.2:1C.1:2D.3:14.下列哪種催化劑通常用于生物質(zhì)催化液化，以生產(chǎn)富含芳烴的液體燃料？()A.鐵基催化劑B.鎳基催化劑C.鈦硅分子篩（TS-1）D.鉑/炭催化劑5.生物質(zhì)厭氧消化過(guò)程中，主要產(chǎn)生的甲烷（CH?）是由哪種微生物活動(dòng)產(chǎn)生的？()A.產(chǎn)乙酸菌B.產(chǎn)甲烷菌C.消化細(xì)菌D.厭氧絲狀菌6.生物質(zhì)中含量最豐富的碳水化合物是？()A.木質(zhì)素B.脂肪酸C.纖維素D.淀粉7.熱解過(guò)程中產(chǎn)生的生物油通常具有的特點(diǎn)是？()A.高粘度，高熱值B.低粘度，低熱值C.高粘度，低熱值D.低粘度，高熱值8.下列哪種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)能夠同時(shí)產(chǎn)生固體（生物炭）、液體（生物油）和氣體（生物燃?xì)猓┊a(chǎn)物？()A.直接氣化B.熱解C.費(fèi)托合成D.厭氧消化9.為了提高生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化的選擇性，通常會(huì)采取哪種策略？()A.使用更便宜的催化劑B.提高反應(yīng)溫度C.優(yōu)化反應(yīng)條件（如壓力、氣氛、反應(yīng)物比例）D.使用更簡(jiǎn)單的反應(yīng)器10.生物質(zhì)能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的主要目標(biāo)之一是？()A.直接燃燒以獲取熱能B.將生物質(zhì)中的化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為液體或氣體燃料、化學(xué)品C.純化生物質(zhì)中的雜質(zhì)D.增加生物質(zhì)的體積二、填空題（請(qǐng)將答案填在橫線上）1.生物質(zhì)主要由__________、__________和__________三種主要成分組成。2.生物質(zhì)熱解是指在__________條件下，生物質(zhì)熱分解產(chǎn)生__________、生物油和__________的過(guò)程。3.生物質(zhì)氣化過(guò)程通常在__________和不足的氧氣條件下進(jìn)行，主要產(chǎn)物是__________和水。4.費(fèi)托合成是一種利用__________和__________合成烷烴、烯烴、醇類等液態(tài)燃料或化學(xué)品的過(guò)程。5.催化劑在生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化中起著__________反應(yīng)速率、提高_(dá)_________和__________選擇性的重要作用。6.生物質(zhì)催化液化通常在__________催化劑存在下，高溫、高壓條件下進(jìn)行，旨在生產(chǎn)__________含量高的液體燃料。7.生物質(zhì)厭氧消化是在__________條件下，由__________微生物將有機(jī)物分解為__________和二氧化碳的過(guò)程。8.生物油是一種復(fù)雜的__________混合物，通常需要進(jìn)行__________處理以去除其中的焦油等雜質(zhì)。9.生物質(zhì)能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)可行性取決于__________、____________和__________等因素。10.木質(zhì)素在生物質(zhì)熱解過(guò)程中主要轉(zhuǎn)化為__________和__________。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述生物質(zhì)熱解過(guò)程的主要反應(yīng)階段及其產(chǎn)物。2.與直接燃燒相比，生物質(zhì)氣化轉(zhuǎn)化的主要優(yōu)勢(shì)是什么？3.簡(jiǎn)述費(fèi)托合成反應(yīng)的基本原理及其面臨的挑戰(zhàn)。4.解釋什么是生物質(zhì)催化液化，并簡(jiǎn)述其與熱解、氣化產(chǎn)物的區(qū)別。5.生物質(zhì)厭氧消化過(guò)程中，甲烷和二氧化碳的生成主要涉及哪幾步微生物代謝途徑？四、論述題（請(qǐng)就下列問(wèn)題展開論述）1.比較生物質(zhì)熱解、氣化和催化液化三種主要化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的原理、主要產(chǎn)物、優(yōu)缺點(diǎn)及潛在應(yīng)用前景。2.論述提高生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中催化劑活性和選擇性的關(guān)鍵因素及研究策略。結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明。3.生物質(zhì)能源的化學(xué)轉(zhuǎn)化在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)中扮演著怎樣的角色？當(dāng)前面臨的主要科學(xué)挑戰(zhàn)和技術(shù)瓶頸有哪些？如何應(yīng)對(duì)？試卷答案一、選擇題1.C解析：木質(zhì)素是生物質(zhì)中含量第二豐富的成分，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在熱解過(guò)程中不易發(fā)生完全降解，主要轉(zhuǎn)化為可溶性的芳香族化合物等，是生物油的主要來(lái)源之一。2.B解析：水煤氣變換反應(yīng)可以將氣化過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳轉(zhuǎn)化為更具有化學(xué)活性的氫氣，提高氫氣在合成氣中的比例，這對(duì)于后續(xù)的費(fèi)托合成、甲醇合成等過(guò)程至關(guān)重要。3.C解析：費(fèi)托合成反應(yīng)需要精確控制CO和H?的比例，化學(xué)計(jì)量比為1:2，以保證反應(yīng)的化學(xué)平衡和催化劑的效率。4.C解析：鈦硅分子篩（TS-1）是一種擇形催化劑，具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)生物質(zhì)降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，并選擇性地生成富含芳烴的液體燃料。5.B解析：產(chǎn)甲烷菌是厭氧消化過(guò)程中負(fù)責(zé)將乙酸或氫氣和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷和水的專性厭氧微生物。6.C解析：纖維素是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，是生物質(zhì)中含量最豐富的碳水化合物。7.C解析：生物油通常具有較高的粘度，同時(shí)含有多種有機(jī)物，具有相對(duì)較高的熱值。8.B解析：熱解是一種熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以在單一步驟中同時(shí)產(chǎn)生生物炭（固體）、生物油（液體）和生物燃?xì)猓怏w）。9.C解析：優(yōu)化反應(yīng)條件，如精確控制溫度、壓力、反應(yīng)氣氛和反應(yīng)物比例等，是提高催化轉(zhuǎn)化選擇性的關(guān)鍵策略。10.B解析：生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化的核心目標(biāo)是將生物質(zhì)中儲(chǔ)存的化學(xué)能通過(guò)化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為高品位、易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)囊后w或氣體燃料、化學(xué)品，以替代化石能源。二、填空題1.木質(zhì)素，纖維素，半纖維素解析：這三種是生物質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)單元，構(gòu)成了植物細(xì)胞壁等主要組成部分。2.缺氧或無(wú)氧，生物炭，生物燃?xì)饨馕觯簾峤馐窃谌狈ψ銐蜓鯕獾那闆r下進(jìn)行的，主要產(chǎn)物是固體炭、液體生物油和氣體生物燃?xì)狻?.適量氧氣（或限制性氧氣），合成氣（或一氧化碳和水蒸氣）解析：氣化需要在氧氣不足但并非完全缺乏的條件下進(jìn)行，主要目的是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為富含CO和H?的合成氣。4.一氧化碳，氫氣解析：費(fèi)托合成利用合成氣（CO和H?）作為原料進(jìn)行反應(yīng)。5.加快，選擇性，產(chǎn)物解析：催化劑的主要作用是降低反應(yīng)活化能，從而加快反應(yīng)速率，并引導(dǎo)反應(yīng)向特定的、有利的方向進(jìn)行，提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。6.金屬（或酸），芳香族解析：催化液化通常使用金屬催化劑（如鈷、鎳）或酸性催化劑（如酸處理過(guò)的硅膠、粘土），目的是生產(chǎn)富含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的液體燃料。7.缺氧或厭氧，產(chǎn)甲烷，沼氣解析：厭氧消化是在無(wú)氧條件下，由產(chǎn)甲烷菌將有機(jī)物分解，主要產(chǎn)物是甲烷（沼氣的主要成分）和二氧化碳。8.有機(jī)，