2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——生物質(zhì)燃料的化學(xué)成分及其能源化學(xué)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)的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不是生物質(zhì)中常見的元素？（）A.碳(C)B.氫(H)C.氮(N)D.硅(Si)2.通常被認(rèn)為是植物細(xì)胞壁主要結(jié)構(gòu)骨架的成分是？（）A.半纖維素B.木質(zhì)素C.纖維素D.油脂3.生物質(zhì)熱解過程中，主要生成生物油（生物液）的相變過程是？（）A.固體到液體B.固體到氣體C.液體到固體D.氣體到液體4.下列哪種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)主要目的是生產(chǎn)合成氣（CO+H2）？（）A.熱解B.氣化C.液化D.發(fā)酵5.纖維素分子中，葡萄糖單元之間主要通過哪種鍵連接？（）A.氫鍵B.離子鍵C.β-1,4-糖苷鍵D.脂肪鍵6.生物質(zhì)中“灰分”主要指的是？（）A.有機(jī)可燃物B.水分C.揮發(fā)分D.植物燃燒后殘留的無機(jī)礦物質(zhì)7.相對于直接燃燒，生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化（如氣化、液化）的主要優(yōu)勢之一是？（）A.能量轉(zhuǎn)化效率通常更高B.技術(shù)設(shè)備通常更簡單C.對環(huán)境的影響更直接D.操作管理更方便8.木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中，含有較多酚羥基，使其具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)和一定剛性的部分是？（）A.苯丙烷單元B.葡萄糖單元C.甘露糖單元D.半乳糖單元9.將生物質(zhì)中的糖類（如葡萄糖）通過微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇的過程稱為？（）A.熱解B.氣化C.液化D.發(fā)酵10.生物油通常呈現(xiàn)棕色或黑色液體，其主要成分復(fù)雜，含有較多？（）A.芳香烴B.烴類C.含氧有機(jī)化合物D.硫化物二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題號后的橫線上）1.生物質(zhì)主要由碳、氫、氧三種元素組成，通常還含有少量的________、________等元素。2.纖維素、半纖維素和木質(zhì)素是生物質(zhì)中三大主要的________組分。3.生物質(zhì)水分含量過高會降低其________值，并影響熱解等轉(zhuǎn)化過程的效率。4.木質(zhì)素是具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜聚合物，其結(jié)構(gòu)單元主要是________。5.生物質(zhì)氣化過程通常在高溫（如700-1000°C）和非氧氣或少量氧氣的條件下進(jìn)行。6.生物質(zhì)液化技術(shù)包括熱液催化液化（HTL）和溶劑液化等，目標(biāo)是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為________或________。7.纖維素分子鏈呈螺旋結(jié)構(gòu)，具有高度結(jié)晶區(qū)，這是其具有________性能的重要原因。8.生物質(zhì)能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的主要目標(biāo)是將生物質(zhì)中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為更易于利用的________能或________能形式。9.發(fā)酵過程通常需要特定的微生物菌種和適宜的________、pH等條件。10.生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的“揮發(fā)分”是指加熱過程中從固體原料中________出來的可燃性氣體和液體的混合物。三、名詞解釋（每小題3分，共12分。請給出簡潔、準(zhǔn)確的定義）1.灰分(Ash)2.高位熱值(HHV)3.熱解(Pyrolysis)4.木質(zhì)素(Lignin)四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述纖維素和半纖維素在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要區(qū)別。2.比較生物質(zhì)熱解和氣化過程的產(chǎn)物組成和主要應(yīng)用方向的異同。3.解釋生物質(zhì)中水分含量對其能源化學(xué)轉(zhuǎn)化過程可能產(chǎn)生的影響。4.簡述生物質(zhì)通過酶解和發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)乙醇的基本原理。五、論述題（10分。請就以下問題進(jìn)行論述）結(jié)合生物質(zhì)的主要化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，論述為何生物質(zhì)能源化學(xué)轉(zhuǎn)化過程通常比直接燃燒更為復(fù)雜，并探討其潛在的優(yōu)勢。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.B5.C6.D7.A8.A9.D10.C二、填空題1.氮硫2.有機(jī)3.高熱值4.苯丙烷5.缺氧6.生物油油品7.機(jī)械8.化學(xué)熱電9.溫度10.逸出三、名詞解釋1.灰分：生物質(zhì)在高溫下燃燒后殘留的無機(jī)礦物質(zhì)物質(zhì)。2.高位熱值：單位質(zhì)量的燃料完全燃燒，并使燃燒產(chǎn)生的煙氣達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度（如25°C）時(shí)放出的熱量。3.熱解：在無氧或缺氧條件下，加熱固體生物質(zhì)，使其分解生成生物油、生物炭和可燃?xì)獾臒峄瘜W(xué)反應(yīng)過程。4.木質(zhì)素：一種復(fù)雜的、不溶于水的天然有機(jī)聚合物，存在于植物的細(xì)胞壁中，賦予植物結(jié)構(gòu)支撐，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。四、簡答題1.纖維素是葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵連接形成的長直鏈高分子，分子規(guī)整度高，呈高度結(jié)晶狀態(tài)，性質(zhì)較硬，是主要的結(jié)構(gòu)支撐成分。半纖維素是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的多元糖（包括木糖、阿拉伯糖等）通過多種糖苷鍵交聯(lián)形成的無規(guī)短鏈聚合物，分子量較小，結(jié)晶度低，與纖維素、木質(zhì)素相互交聯(lián)，起到膠結(jié)作用。2.相同點(diǎn)：兩者都是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，都在缺氧或低氧條件下進(jìn)行，都能將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體產(chǎn)物。不同點(diǎn)：熱解溫度相對較低（通常400-700°C），主要產(chǎn)物是生物油和生物炭；氣化溫度較高（通常700-1000°C），主要產(chǎn)物是富含CO和H2的合成氣。熱解側(cè)重于分解，氣化側(cè)重于轉(zhuǎn)化。生物油主要作燃料，合成氣可用于合成化學(xué)品或燃料。3.水分含量高會降低生物質(zhì)的堆積密度和熱值，增加運(yùn)輸和儲存成本。在熱解等轉(zhuǎn)化過程中，水分蒸發(fā)會吸收大量熱量，降低有效加熱溫度，延長反應(yīng)時(shí)間，降低轉(zhuǎn)化效率。水分還可能催化副反應(yīng)，產(chǎn)生焦油和炭粒，堵塞設(shè)備管道。高水分還可能導(dǎo)致局部過熱，引起熱解不充分或燃燒。4.酶解是指利用特定的酶（主要是纖維素酶和半纖維素酶）在溫和條件下（常溫常壓，水作溶劑）將生物質(zhì)中的纖維素和半纖維素水解成可溶性的糖類（如葡萄糖、木糖等）。發(fā)酵是指利用選定的微生物（如酵母菌）在適宜的條件下（如提供水分、溫度、pH等），將酶解得到的糖類等底物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，如乙醇、有機(jī)酸等。整個過程是生物催化轉(zhuǎn)化。五、論述題生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和水分構(gòu)成。纖維素和半纖維素是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子，主要通過糖苷鍵連接，且部分區(qū)域高度結(jié)晶，具有剛性結(jié)構(gòu)。木質(zhì)素則是三維交聯(lián)的酚類聚合物，與纖維素半纖維素網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合。這種復(fù)雜的、多層次的結(jié)構(gòu)，以及組分之間的相互作用，導(dǎo)致生物質(zhì)難以被均勻、徹底地降解和轉(zhuǎn)化。直接燃燒只能利用部分易燃組分，且產(chǎn)生大量煙塵和污染物。而能源化學(xué)轉(zhuǎn)化（如熱解、氣化、液化、發(fā)酵）則需要通過高溫、催