2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物質(zhì)資源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化與利用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.生物質(zhì)資源2.纖維素3.木質(zhì)素4.生物質(zhì)熱解5.生物燃料二、填空題（每空1分，共20分）1.生物質(zhì)的主要化學(xué)成分通常包括________、________和________。2.生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化主要包括________、________和__________三種主要方式。3.生物質(zhì)氣化過程中，主要生成的可燃?xì)怏w成分是________和________。4.通過微生物發(fā)酵將生物質(zhì)糖類轉(zhuǎn)化為________的過程，是生產(chǎn)生物乙醇的常見方法。5.生物柴油的主要成分是________。6.生物質(zhì)能源利用中，考慮其環(huán)境效益時(shí)，需要關(guān)注其生命周期內(nèi)的________排放。7.生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電是目前較為常見的________利用方式。8.木質(zhì)素由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化中常被視為________或________。9.將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為多種產(chǎn)品（如燃料、化學(xué)品、材料）的綜合利用策略稱為________。10.生物質(zhì)能源的可持續(xù)發(fā)展需要綜合考慮資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)________。三、判斷題（每題1分，共10分，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”）1.()生物質(zhì)是一種可再生能源，但資源量有限，屬于化石能源的替代品。2.()纖維素是生物質(zhì)中最主要的碳水化合物，結(jié)構(gòu)上由葡萄糖單元通過β-1,4-糖苷鍵連接而成。3.()生物質(zhì)氣化過程通常在高溫、缺氧或無氧條件下進(jìn)行。4.()生物質(zhì)液化技術(shù)（如費(fèi)托合成）可以直接將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料，過程類似于石油煉制。5.()生物乙醇和生物柴油是兩種主要的生物燃料，它們的主要原料來源不同。6.()生物質(zhì)能源的碳循環(huán)是封閉的，因此其利用不會(huì)帶來任何環(huán)境問題。7.()生物質(zhì)收集和運(yùn)輸?shù)某杀就ǔ８哂趥鹘y(tǒng)能源，是其大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙之一。8.()木質(zhì)素是生物質(zhì)中主要的芳香族高分子聚合物，其熱解產(chǎn)物是有機(jī)溶劑。9.()先進(jìn)生物煉制旨在最大限度地利用生物質(zhì)中的所有成分，實(shí)現(xiàn)高價(jià)值產(chǎn)品的生產(chǎn)。10.()生物質(zhì)能源的開發(fā)利用對(duì)緩解全球氣候變化具有積極意義。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述生物質(zhì)資源相較于傳統(tǒng)化石能源的主要優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述生物質(zhì)熱解過程的基本原理及其主要產(chǎn)物。3.簡(jiǎn)述生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)中，催化劑發(fā)揮的作用。4.簡(jiǎn)述生物質(zhì)能源利用過程中可能面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述生物質(zhì)氣化技術(shù)的基本過程及其在生物燃料和生物化學(xué)品生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力。2.論述實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素及其面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.生物質(zhì)資源：指自然界中由生物活動(dòng)（主要是植物光合作用）產(chǎn)生的，含有有機(jī)物的物質(zhì)資源，是可再生的碳資源，主要包括植物、動(dòng)物和微生物殘留物等。*解析思路：考察對(duì)生物質(zhì)資源基本定義的理解，應(yīng)包含來源、性質(zhì)（有機(jī)物、可再生碳）和主要構(gòu)成。2.纖維素：一種天然高分子多糖，是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，由葡萄糖單元通過β-1,4-糖苷鍵連接而成。*解析思路：考察對(duì)主要生物質(zhì)組分纖維素的化學(xué)本質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征（多糖、葡萄糖、β-1,4-糖苷鍵）和生物功能（植物結(jié)構(gòu)）的記憶。3.木質(zhì)素：一種復(fù)雜的、無定形的、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的天然芳香族高分子聚合物，是植物次生壁的重要成分，不溶于水但可溶于某些有機(jī)溶劑。*解析思路：考察對(duì)木質(zhì)素的基本化學(xué)性質(zhì)（芳香族、高分子聚合物）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（無定形、三維網(wǎng)狀）和存在位置（次生壁）的理解。4.生物質(zhì)熱解：指在無氧或低氧條件下，通過加熱使生物質(zhì)發(fā)生熱分解，生成氣體、液體（生物油）和固體（炭）產(chǎn)物的過程。*解析思路：考察對(duì)熱解基本定義的理解，包括條件（無氧/低氧、加熱）、過程（熱分解）和主要產(chǎn)物（氣、液、固）。5.生物燃料：指由生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化而來的燃料，主要包括生物乙醇和生物柴油等，可作為傳統(tǒng)化石燃料的替代品使用。*解析思路：考察對(duì)生物燃料概念的掌握，包括來源（生物質(zhì)轉(zhuǎn)化）、主要類型（乙醇、柴油）和用途（替代化石燃料）。二、填空題1.纖維素，半纖維素，木質(zhì)素*解析思路：考察對(duì)生物質(zhì)三大主要化學(xué)成分的掌握，是基礎(chǔ)知識(shí)。2.熱解，氣化，液化*解析思路：考察對(duì)生物質(zhì)三大主要熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方式的記憶。3.氫氣，一氧化碳*解析思路：考察對(duì)生物質(zhì)氣化主要可燃?xì)怏w的認(rèn)知，通常稱為合成氣。4.乙醇*解析思路：考察生物乙醇發(fā)酵的主要產(chǎn)物知識(shí)。5.脂肪酸甲酯*解析思路：考察生物柴油的主要化學(xué)成分（酯類）。6.溫室氣體*解析思路：考察生物質(zhì)能源環(huán)境評(píng)價(jià)中需關(guān)注的關(guān)鍵排放物類別。7.燃燒*解析思路：考察生物質(zhì)最直接、最常見的利用方式。8.燃料，材料*解析思路：考察木質(zhì)素在高值化利用方面的潛在途徑。9.生物煉制*解析思路：考察對(duì)綜合利用策略專業(yè)術(shù)語“生物煉制”的掌握。10.可持續(xù)性*解析思路：考察對(duì)生物質(zhì)能源發(fā)展核心目標(biāo)的理解。三、判斷題1.×*解析思路：生物質(zhì)是可再生能源，但其總量和增長(zhǎng)速率有限，與化石能源（形成于地質(zhì)年代，不可再生）有本質(zhì)區(qū)別，是替代品，而非同義詞。2.√*解析思路：考查對(duì)纖維素基本結(jié)構(gòu)知識(shí)的掌握，包括化學(xué)本質(zhì)（多糖）、單體（葡萄糖）和連接方式（β-1,4-糖苷鍵）。3.√*解析思路：考查對(duì)生物質(zhì)氣化反應(yīng)條件的理解，通常需要在缺氧或接近無氧的環(huán)境和較高溫度下進(jìn)行。4.√*解析思路：考查對(duì)生物質(zhì)液化概念及其與石油煉制的類比關(guān)系的理解。5.×*解析思路：生物乙醇的主要原料通常是含糖或淀粉的生物質(zhì)（如玉米、sugarcane），而生物柴油的主要原料是含油脂的生物質(zhì)（如菜籽、棕櫚油、廢棄食用油）。6.×*解析思路：雖然生物質(zhì)能源的碳循環(huán)是相對(duì)封閉的（光合作用吸收CO2，燃燒釋放CO2），但其利用過程并非零排放，仍涉及土地利用變化、化石燃料消耗（種植、運(yùn)輸、加工）等，可能帶來其他環(huán)境問題。7.√*解析思路：生物質(zhì)通常分布零散，收集運(yùn)輸半徑大，成本高昂，是制約其大規(guī)模利用的關(guān)鍵因素之一。8.√*解析思路：木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，富含芳香環(huán)，熱解時(shí)不易完全分解，產(chǎn)物多樣，包括一些可作溶劑的有機(jī)物。9.√*解析思路：先進(jìn)生物煉制的核心思想就是系統(tǒng)化、高價(jià)值地利用生物質(zhì)中的所有組分（糖、lignin、油脂等）。10.√*解析思路：生物質(zhì)能源來源于近期生物活動(dòng)，其利用可以補(bǔ)充化石能源，減少對(duì)化石燃料的依賴，有助于減緩溫室氣體排放，對(duì)氣候變化有積極作用。四、簡(jiǎn)答題1.生物質(zhì)資源相較于傳統(tǒng)化石能源的主要優(yōu)勢(shì)包括：可再生性，生物質(zhì)資源可以在較短時(shí)間內(nèi)通過植物生長(zhǎng)等方式再生，而化石能源是不可再生資源；環(huán)境友好性，生物質(zhì)能源的碳循環(huán)是相對(duì)封閉的，燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫室氣體排放量與生長(zhǎng)過程吸收的CO2基本平衡，若管理得當(dāng)可減少凈排放；資源分布廣泛，生物質(zhì)資源遍布世界各地，可就地取材，有助于能源供應(yīng)多元化；生物多樣性，開發(fā)利用生物質(zhì)能源有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性。*解析思路：要求從可再生性、環(huán)境友好性、資源分布、生物多樣性等多個(gè)維度比較生物質(zhì)與化石能源的優(yōu)勢(shì)。2.生物質(zhì)熱解過程的基本原理是在無氧或缺氧條件下，通過加熱使生物質(zhì)發(fā)生熱分解，打破其分子間和分子內(nèi)的化學(xué)鍵，生成氣體、液體（生物油）和固體（炭，即生物炭）三種主要產(chǎn)物。根據(jù)反應(yīng)溫度不同，可分為低溫?zé)峤猓?lt;300°C）、中溫?zé)峤猓?00-500°C）和高溫?zé)峤猓?gt;500°C），不同溫度下產(chǎn)物分布有所差異。熱解過程通常伴隨體積收縮和能量釋放。*解析思路：要求回答熱解的定義、條件、基本反應(yīng)（分解、鍵斷裂）、主要產(chǎn)物（氣、液、固）以及溫度影響。3.生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)中的催化劑是指在轉(zhuǎn)化過程中（如熱解、氣化、液化、發(fā)酵等）添加的能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率（通常是加速正向反應(yīng)）而自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后基本不變的物質(zhì)。催化劑的作用在于降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)能在較低溫度下進(jìn)行或在相同溫度下反應(yīng)速率更快，從而提高轉(zhuǎn)化效率、選擇目標(biāo)產(chǎn)物、降低能耗、簡(jiǎn)化工藝流程等。*解析思路：要求說明催化劑的定義（改變化學(xué)反應(yīng)速率、自身不變）、作用（降低活化能、提高效率、選擇性好、節(jié)能等）。4.生物質(zhì)能源利用過程中可能面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)包括：土地使用變化與生態(tài)影響，大規(guī)模種植能源作物可能占用耕地、破壞自然生態(tài)系統(tǒng)、引發(fā)生物多樣性下降等問題；水資源消耗，生物質(zhì)種植和加工過程需要消耗大量水資源，在水資源短缺地區(qū)可能引發(fā)矛盾；空氣污染物排放，生物質(zhì)直接燃燒可能產(chǎn)生煙塵、SOx、NOx、PM2.5等空氣污染物，影響空氣質(zhì)量；水體污染，生物質(zhì)加工廢水若處理不當(dāng)可能污染水體；溫室氣體排放并非完全零，如土地利用變化、化石能源消耗等仍會(huì)帶來排放。*解析思路：要求列舉生物質(zhì)能源利用中可能存在的環(huán)境問題，涵蓋土地利用、水資源、空氣污染、水體污染、溫室氣體排放等方面。五、論述題1.生物質(zhì)氣化技術(shù)是將固體生物質(zhì)原料在缺氧或低氧環(huán)境中，通過加熱使其發(fā)生熱解和部分氧化反應(yīng)，主要生成包含氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、水蒸氣（H2O）、甲烷（CH4）等氣體的可燃合成氣（Syngas），以及少量液體生物油和固體炭（焦炭）的過程。該技術(shù)具有原料適應(yīng)性廣、操作靈活、能量密度相對(duì)較高、產(chǎn)物可利用性強(qiáng)的特點(diǎn)。氣化爐型多樣，產(chǎn)物合成氣經(jīng)過凈化后，可通過費(fèi)托合成、甲醇合成等催化過程，制備出多種液態(tài)生物燃料（如汽油、柴油、航空煤油）和生物化學(xué)品（如氨、醇類、酸類），實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)向高附加值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。此外，合成氣也可直接用于發(fā)電、供熱或作為工業(yè)原料。*解析思路：需要闡述氣化定義與過程、主要產(chǎn)物（合成氣成分）、特點(diǎn)（原料廣、靈活、能量密度）、應(yīng)用潛力（合成燃料、化學(xué)品、發(fā)電供熱）。2.實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素包括：技術(shù)創(chuàng)新與成本降低，需要持續(xù)研發(fā)更高效、更經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，提升競(jìng)爭(zhēng)力；政策支持與市場(chǎng)機(jī)制，政府需要制定合理的產(chǎn)業(yè)政策、提供財(cái)政補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠、建立完善的市場(chǎng)準(zhǔn)入和價(jià)格形成機(jī)制，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；資源合理管理與利用，需要科學(xué)規(guī)劃生物質(zhì)收集與