2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在節(jié)能減排中的推動力考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在括號內(nèi)）1.下列哪項(xiàng)不屬于綠色化學(xué)十二原則的核心內(nèi)容？A.原子經(jīng)濟(jì)性B.使用更安全的化學(xué)合成方法C.催化反應(yīng)D.增加產(chǎn)品種類2.在太陽能電池中，將光能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵材料通常是？A.電解質(zhì)B.導(dǎo)電基底C.光陽極或陰極半導(dǎo)體材料D.密封材料3.煤的化學(xué)鏈燃燒技術(shù)主要利用哪種化學(xué)循環(huán)來實(shí)現(xiàn)碳的分離和固定？A.氧化還原循環(huán)B.酸堿催化循環(huán)C.溶劑萃取循環(huán)D.離子交換循環(huán)4.下列哪種技術(shù)主要利用強(qiáng)氧化劑或光照產(chǎn)生的活性自由基來降解有機(jī)污染物？A.膜生物反應(yīng)器B.吸附法C.光催化氧化D.電化學(xué)沉淀5.鋰離子電池中，負(fù)責(zé)傳導(dǎo)鋰離子的組分是？A.正極材料B.負(fù)極材料C.電解液D.隔膜6.工業(yè)上用于煙氣脫硝（去除NOx）的催化劑，常利用哪種元素的化合物作為活性組分？A.鈷（Co）B.鎳（Ni）C.釩（V）D.鈀（Pd）7.廢棄塑料化學(xué)回收的目標(biāo)是？A.物理粉碎后重新造粒B.通過化學(xué)反應(yīng)將大分子降解為單體或小分子，再合成新聚合物C.燃燒發(fā)電D.直接填埋8.在環(huán)境友好型化學(xué)工藝中，選擇使用超臨界流體（如超臨界CO2）作為反應(yīng)介質(zhì)，其主要優(yōu)點(diǎn)之一是？A.燃值高B.成本極低C.環(huán)境兼容性好，易于分離D.導(dǎo)電性強(qiáng)9.氫燃料電池的核心反應(yīng)發(fā)生在？A.負(fù)極B.正極C.電解質(zhì)D.催化劑本身10.下列哪種能源屬于可再生能源？A.石油B.天然氣C.核能D.風(fēng)能二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.水污染中的重金屬離子（如鉛、汞）可以通過______材料吸附去除。2.太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)中，吸光材料吸收太陽輻射能后，通常將能量傳遞給______，再用于加熱工質(zhì)或發(fā)電。3.碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)中的“利用”環(huán)節(jié)，是指將捕集到的CO2轉(zhuǎn)化為______或其他有價(jià)值產(chǎn)品。4.綠色化學(xué)原則強(qiáng)調(diào)使用______和無毒的化學(xué)產(chǎn)品。5.原子經(jīng)濟(jì)性高的化學(xué)反應(yīng)意味著反應(yīng)物中的原子盡可能多地轉(zhuǎn)化為了______。6.氮氧化物（NOx）是造成______和形成______的主要大氣污染物。7.在鋰離子電池充放電過程中，鋰離子在電極材料和電解液之間往返遷移，這一過程通常在______伏特左右進(jìn)行。8.工業(yè)廢水處理中，生物處理法主要利用微生物的______作用分解有機(jī)污染物。9.煤的直接液化技術(shù)旨在將煤轉(zhuǎn)化為______和______。10.催化劑在化學(xué)反應(yīng)中能夠改變反應(yīng)的______，但自身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變。三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述燃料電池的基本工作原理及其主要優(yōu)點(diǎn)。2.解釋什么是“CCUS”技術(shù)，并簡述其面臨的挑戰(zhàn)之一。3.列舉三種常見的工業(yè)煙氣脫硫方法，并簡述其中一種的原理。4.根據(jù)綠色化學(xué)原則，說明在有機(jī)合成中選擇使用環(huán)境友好型溶劑時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？四、論述題（每小題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題）1.論述應(yīng)用化學(xué)在開發(fā)高效太陽能電池材料方面所做出的重要貢獻(xiàn)，并展望未來可能的發(fā)展方向。2.分析吸附法處理水污染物的原理、影響吸附效果的主要因素，并討論其在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問題及改進(jìn)方向。3.結(jié)合當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)的需求，論述發(fā)展化學(xué)鏈燃燒等清潔煤利用技術(shù)的必要性和潛在優(yōu)勢。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.A4.C5.C6.C7.B8.C9.C10.D二、填空題1.吸附2.工質(zhì)3.碳化學(xué)品4.安全5.目標(biāo)產(chǎn)物（或產(chǎn)物）6.光化學(xué)煙霧；酸雨7.2.88.新陳代謝9.汽油；柴油10.反應(yīng)速率（或活化能）三、簡答題1.原理：燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。在工作時(shí)，燃料（如氫氣）在陽極失去電子生成離子（如H+），電子通過外電路流向陰極，離子則通過電解質(zhì)膜到達(dá)陰極。在陰極，燃料提供的電子與氧化劑（通常是氧氣）反應(yīng)，生成產(chǎn)物（如水），同時(shí)電子回到外電路，形成閉合回路。優(yōu)點(diǎn)：效率高（能量轉(zhuǎn)換率高，可達(dá)60%以上），環(huán)境友好（只產(chǎn)生水或二氧化碳，無污染物排放），運(yùn)行安靜，燃料靈活，功率密度高。2.定義：CCUS（CarbonCapture,UtilizationandStorage）即碳捕集、利用與封存技術(shù)，是指將工業(yè)過程中產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）捕集起來，然后進(jìn)行利用（轉(zhuǎn)化為化學(xué)品、燃料等）或?qū)⑵渥⑷氲叵律顚拥刭|(zhì)構(gòu)造中進(jìn)行長期封存，以減少大氣中的溫室氣體排放。挑戰(zhàn)之一：CO2捕集成本高昂。捕集過程需要消耗大量的能源和物料，導(dǎo)致最終產(chǎn)品（如碳捕集后的燃料）的競爭力下降。此外，CO2的運(yùn)輸和長期安全封存也面臨技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的挑戰(zhàn)，以及地質(zhì)安全性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等方面的擔(dān)憂。3.方法：常見的方法有石灰石-石膏法、氨法、鈉堿法、循環(huán)硫化法等。原理（以石灰石-石膏法為例）：該方法利用石灰石（主要成分為CaCO3）作為吸收劑。在吸收塔內(nèi)，煙氣中的二氧化硫（SO2）與熱石灰石漿液反應(yīng)，CaCO3首先分解為氧化鈣（CaO），CaO再與SO2及水反應(yīng)生成亞硫酸鈣（CaSO3），亞硫酸鈣進(jìn)一步氧化為硫酸鈣（CaSO4），即石膏。主要反應(yīng)式為：CaCO3→CaO+CO2↑；CaO+SO2+H2O→CaSO3·H2O；2CaSO3·H2O+O2→2CaSO4·2H2O。4.因素：應(yīng)選擇對目標(biāo)產(chǎn)物和反應(yīng)物不敏感、本身毒性低、生物降解性好、對環(huán)境友好（如低揮發(fā)性、低遷移性）、來源廣泛且成本經(jīng)濟(jì)、易于從產(chǎn)物中分離回收的溶劑。同時(shí)，溶劑的選擇也應(yīng)考慮其對反應(yīng)選擇性、反應(yīng)速率以及能量消耗的影響。四、論述題1.貢獻(xiàn)：應(yīng)用化學(xué)在開發(fā)高效太陽能電池材料方面做出了關(guān)鍵貢獻(xiàn)。在硅基太陽能電池中，通過改進(jìn)硅的純度、開發(fā)摻雜技術(shù)、優(yōu)化表面鈍化處理等，顯著提高了光電轉(zhuǎn)換效率。在薄膜太陽能電池領(lǐng)域，應(yīng)用化學(xué)家設(shè)計(jì)了多種無機(jī)半導(dǎo)體材料（如非晶硅、碲化鎘CdTe、銅銦鎵硒CIGS）和有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料，并不斷探索新型鈣鈦礦材料，大幅降低了制造成本。此外，應(yīng)用化學(xué)還致力于開發(fā)高效的光吸收材料、透光導(dǎo)電基底材料、穩(wěn)定的封裝材料以及高效的電荷傳輸和復(fù)合抑制材料，這些都是提升太陽能電池性能不可或缺的部分。發(fā)展方向：未來發(fā)展方向可能包括：開發(fā)更高效率、更低成本的下一代光伏材料（如多結(jié)太陽能電池、新型鈣鈦礦疊層電池）；提高太陽能電池的穩(wěn)定性和壽命；發(fā)展柔性、可卷曲的太陽能電池，拓展應(yīng)用場景；探索將太陽能與其他能源（如氫能）結(jié)合利用的新途徑；研發(fā)高效的光-熱轉(zhuǎn)換材料，實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電與太陽能電池發(fā)電的協(xié)同。2.原理：吸附法處理水污染物是利用固體吸附劑（如活性炭、硅膠、沸石、樹脂等）具有的多孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，通過物理吸附（范德華力）或化學(xué)吸附（化學(xué)鍵合）作用，將水中的溶解性或膠體態(tài)污染物（如有機(jī)物、重金屬離子、色素、異味物質(zhì)等）從水中吸附轉(zhuǎn)移到吸附劑表面，從而達(dá)到凈化水的目的。脫附是指將吸附在吸附劑上的污染物通過改變溫度、壓力、pH值或使用溶劑等條件，使其重新釋放出來，從而使吸附劑再生，可以重復(fù)使用。影響因素：主要影響因素包括：吸附劑的性質(zhì)（比表面積、孔徑分布、表面化學(xué)性質(zhì)、吸附容量等）；污染物的性質(zhì)（濃度、分子大小、極性、水溶性等）；溶液的性質(zhì)（pH值、共存離子、溫度等）；吸附時(shí)間和平衡條件。問題與改進(jìn)：實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問題有：吸附劑成本高、再生困難或效率低、吸附容量有限、易二次污染（如重金屬離子吸附劑本身處理不當(dāng)）、處理效率受水質(zhì)變化影響大等。改進(jìn)方向包括：開發(fā)低成本、高吸附容量、易再生的新型吸附材料（如納米材料、生物吸附劑）；優(yōu)化吸附工藝條件（如采用動態(tài)吸附、生物吸附-吸附聯(lián)用等）；研究吸附機(jī)理，指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)；開發(fā)吸附劑的規(guī)?；苽浜透咝г偕夹g(shù)；將吸附與其他水處理技術(shù)（如膜分離、光催化）結(jié)合，提高處理效果。3.必要性：發(fā)展化學(xué)鏈燃燒等清潔煤利用技術(shù)具有必要性。煤炭是許多國家的主要能源，但其直接燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳（導(dǎo)致全球變暖）、二氧化硫（導(dǎo)致酸雨）、氮氧化物（導(dǎo)致光化學(xué)煙霧）以及其他污染物，對環(huán)境造成嚴(yán)重壓力，也限制了中國等煤炭資源豐富的國家的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展清潔煤技術(shù)是減少煤炭利用環(huán)境負(fù)外部性的關(guān)鍵途徑，有助于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，保障國家能源安全，并推動煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。潛在優(yōu)勢：化學(xué)鏈燃燒技術(shù)的核心優(yōu)勢在于實(shí)現(xiàn)了燃料中的碳與氧化劑（空氣或氧氣）之間的化學(xué)分離，而不是像