2025年大學《能源化學》專業(yè)題庫——生物質能源的化學轉換過程考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列選項中，只有一項符合題意。）1.生物質能源的化學轉換主要是指將生物質中的化學能轉化為（）。A.機械能B.電能C.可燃氣體或液體燃料的化學能D.核能2.在生物質熱解過程中，通常不產生的是（）。A.生物油B.生物炭C.氫氣D.木醋液3.生物質氣化過程中，主要發(fā)生的反應類型是（）。A.酶促水解B.氧化反應C.還原反應D.酯化反應4.將生物質在高溫、無氧或低氧條件下熱解，主要目的是獲得（）。A.氫氣和一氧化碳B.纖維素和半纖維素C.生物油和生物炭D.乙醇和乳酸5.下列哪種生物質轉化技術主要利用微生物的酶促作用？（）A.生物質氣化B.生物質液化C.纖維素酶水解D.生物質熱解6.生物質催化液化通常使用的溶劑是（）。A.水B.醇類（如甲醇）C.酸性溶液D.堿性溶液7.在生物質直接轉化過程中，產物分布受原料性質影響很大，例如，木質素含量高的原料熱解時，生物油產率通常（）。A.增加B.減少C.不變D.無法確定8.用于生物質氣化制取合成氣的催化劑，通常不具備的性質是（）。A.高溫穩(wěn)定性B.高選擇性C.高活性D.易于分離回收9.生物質發(fā)酵轉化為乙醇，其起始底物主要是（）。A.蛋白質B.脂肪C.纖維素和半纖維素水解得到的糖類D.木質素10.下列關于生物質能源化學轉換的說法中，錯誤的是（）。A.生物油含有較高的氧含量，燃燒性能不如化石燃料。B.生物質氣化技術可以實現(xiàn)不同種類的生物質資源利用。C.生物質化學轉化過程通常伴隨著較高的能量輸入。D.生物質發(fā)酵過程需要嚴格的無氧厭氧環(huán)境。二、填空題（每空1分，共15分。）1.生物質化學轉換的主要途徑包括______、______和______。2.生物質熱解過程通常在______條件下進行，主要產物有______、______和______。3.生物質氣化過程中，水煤氣變換反應是______與______在催化劑作用下生成______和______的可逆反應。4.纖維素在酸或酶的作用下水解，最終產物是______和______。5.生物基化學品是指從生物質資源出發(fā)，通過______或______獲得的化學品。6.影響生物質化學轉換過程效率的關鍵因素包括反應溫度、______、______和催化劑等。三、名詞解釋（每小題3分，共12分。）1.生物質熱解2.合成氣3.生物煉制4.催化液化四、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述生物質氣化過程中主要發(fā)生的化學變化。2.與直接熱解相比，生物質催化液化具有哪些優(yōu)點？3.簡述影響生物質熱解產物分布的主要因素。4.生物化學轉化在生物質能源利用中扮演著怎樣的角色？五、論述題（每小題10分，共20分。）1.論述生物質化學轉化技術相比物理轉化技術（如直接燃燒）在能源效率和產品價值方面的優(yōu)勢。2.分析生物質化學轉換過程中催化劑的作用及其面臨的挑戰(zhàn)。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.C6.B7.B8.D9.C10.D二、填空題1.熱化學轉化；生物化學轉化；化學催化轉化2.高溫缺氧；生物油；生物炭；可燃氣體3.一氧化碳；水蒸氣；氫氣；二氧化碳4.葡萄糖；木糖5.化學轉化；生物轉化6.壓力；反應物濃度三、名詞解釋1.生物質熱解：指在無氧或低氧條件下，生物質受熱發(fā)生熱分解，生成生物油、生物炭和可燃氣體的過程。2.合成氣：主要成分為一氧化碳（CO）和氫氣（H?）的混合氣體，是多種化學轉化過程的重要中間產物。3.生物煉制：指以生物質為原料，通過一系列物理、化學和生物過程，生產能源、化學品和材料的集成化生產體系。4.催化液化：指在催化劑存在下，將生物質或其熱解產物轉化為液態(tài)燃料或其他化學品的過程。四、簡答題1.生物質氣化過程主要發(fā)生一系列復雜的化學反應，包括：脫水反應（如纖維素脫水為焦糖）、解聚反應（如糖類分解為小分子）、氧化反應（如C-H鍵、C-C鍵斷裂，生成CO、H?等小分子氣體）和水煤氣變換反應（CO+H?O?CO?+H?）等。2.生物質催化液化相比直接熱解的優(yōu)點在于：產物分布更接近于液態(tài)燃料的組成；氧含量更低，燃燒性能更好；可以處理更廣泛的生物質原料，包括難以熱解的木質素含量高的原料；產物的選擇性更高，可以獲得特定的化學品。3.影響生物質熱解產物分布的主要因素包括：反應溫度（溫度升高，生物油產率通常先增加后降低，生物炭產率增加）；反應氣氛（缺氧條件下有利于生物油和生物炭生成，富氧條件下有利于氣體生成）；原料性質（如水分含量、灰分含量、木質纖維素組成等）；加熱速率（快速加熱有利于生物油生成）。4.生物化學轉化在生物質能源利用中扮演著將纖維素、半纖維素等復雜碳水化合物轉化為可發(fā)酵糖類的關鍵角色，是生產生物乙醇、生物基化學品等的重要前奏步驟。它利用微生物或酶的特異性，在相對溫和的條件下實現(xiàn)轉化，是實現(xiàn)生物質資源高效、選擇性利用的重要途徑。五、論述題1.生物質化學轉化技術相比物理轉化技術（如直接燃燒）具有顯著優(yōu)勢。在能源效率方面，化學轉化可以通過將生物質中的化學能轉化為更高品質的液體燃料或氣體燃料，實現(xiàn)能量梯級利用，整體能量效率通常高于直接燃燒。在產品價值方面，化學轉化不僅產生能源，還可以生成多樣化的化學品和材料，實現(xiàn)生物質資源的增值利用，拓寬了生物質的應用范圍，提升了其經濟價值。此外，化學轉化過程通常條件更可控，產物更潔凈，有利于減少污染物排放。2.催化劑在生物質化學轉換過程中起著至關重要的作用。它們可以：降低反應活化能，提高反應速率，縮短反應時間；提高目標產物的選擇性，抑制副反應，優(yōu)化產物分布；改變反應路徑，實現(xiàn)難以通過熱力學控制的轉化；有時還可以促進反應物之間的耦合或轉化。然而，生物質化學轉化過程面臨的催化劑挑戰(zhàn)包括：