2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)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(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要目的是（）。A.確定反應(yīng)的最終產(chǎn)率B.計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)C.控制反應(yīng)溫度和壓力D.跟蹤反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化，以便優(yōu)化反應(yīng)條件2.下列哪種光譜技術(shù)由于對(duì)樣品的色散效應(yīng)不敏感，特別適用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)透明或半透明液體的反應(yīng)進(jìn)程？（）A.紫外-可見(jiàn)分光光度法B.傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)C.拉曼光譜法D.原子吸收光譜法3.在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中，若反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度隨時(shí)間呈線性關(guān)系變化，則該反應(yīng)最可能屬于（）。A.零級(jí)反應(yīng)B.一級(jí)反應(yīng)C.二級(jí)反應(yīng)D.三級(jí)反應(yīng)4.在氣相反應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，若需分離沸點(diǎn)相近的組分，且反應(yīng)氣體壓力較高，通常優(yōu)先考慮使用（）。A.真空紫外光譜在線監(jiān)測(cè)B.氣相色譜在線監(jiān)測(cè)(GC)C.液相色譜在線監(jiān)測(cè)(HPLC)D.激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)在線監(jiān)測(cè)5.對(duì)于涉及固體催化劑的反應(yīng)過(guò)程，在線熱重分析(TGA)或差示掃描量熱法(DSC)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（）。A.反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度變化B.催化劑表面的化學(xué)吸附狀態(tài)C.催化劑本身的質(zhì)量變化或相變過(guò)程D.反應(yīng)體系的總壓強(qiáng)變化6.在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中選擇合適的監(jiān)測(cè)參數(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮（）。A.該參數(shù)必須是對(duì)反應(yīng)進(jìn)程最敏感的B.該參數(shù)測(cè)量越簡(jiǎn)單越好C.該參數(shù)必須能夠反映所有反應(yīng)組分的變化D.該參數(shù)的物理意義越直觀越好7.下列哪種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要基于電化學(xué)信號(hào)的變化來(lái)反映溶液中物質(zhì)濃度或化學(xué)狀態(tài)的變化？（）A.在線顯微鏡技術(shù)B.電化學(xué)傳感器在線監(jiān)測(cè)C.在線激光粒度分析D.在線折光儀監(jiān)測(cè)8.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于（）。A.只計(jì)算反應(yīng)速率B.只確定反應(yīng)機(jī)理C.優(yōu)化反應(yīng)條件，如溫度、壓力、反應(yīng)物配比等D.只判斷反應(yīng)是否完成9.在資源化學(xué)領(lǐng)域，例如冶金過(guò)程中的爐內(nèi)溫度和成分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要目的是（）。A.研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式B.純粹了解反應(yīng)機(jī)理C.實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制和效率提升D.為后續(xù)的化學(xué)計(jì)算提供理論依據(jù)10.某種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)要求對(duì)反應(yīng)體系擾動(dòng)最小，且能直接測(cè)量液相中特定分子的濃度，下列技術(shù)中最符合這一要求的是（）。A.在線氣相色譜B.拉曼光譜在線監(jiān)測(cè)C.電化學(xué)傳感器在線監(jiān)測(cè)D.在線滴定二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)在線獲取化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中________或________的動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過(guò)程的跟蹤和控制。2.在進(jìn)行反應(yīng)過(guò)程的實(shí)時(shí)光譜監(jiān)測(cè)時(shí)，必須考慮光的________和________效應(yīng)，以確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的反應(yīng)物濃度（或產(chǎn)物濃度）隨時(shí)間變化的曲線，稱為_(kāi)_______曲線，它可以用來(lái)分析反應(yīng)的________和________。4.為了減少基質(zhì)效應(yīng)對(duì)在線光譜監(jiān)測(cè)的干擾，常需要對(duì)樣品進(jìn)行________或采用________技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。5.在資源化學(xué)的催化反應(yīng)研究中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)可用于跟蹤________的轉(zhuǎn)化率、________的活性或選擇性變化。6.常用的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法包括________、________和平滑處理等。7.選擇實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)，除了考慮監(jiān)測(cè)原理和靈敏度外，還需考慮其________、________和對(duì)反應(yīng)體系的________。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述在線光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)（如UV-Vis,IR,Raman）在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的基本原理及其主要優(yōu)點(diǎn)。2.比較氣相色譜在線監(jiān)測(cè)（GC）和液相色譜在線監(jiān)測(cè)（HPLC）在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的主要區(qū)別和適用場(chǎng)景。3.簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)在優(yōu)化資源化學(xué)領(lǐng)域（如冶金、催化）反應(yīng)過(guò)程中的具體作用。四、論述題（每小題10分，共20分）1.設(shè)計(jì)一個(gè)利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)（如選擇一種具體技術(shù)）來(lái)跟蹤某資源化學(xué)合成反應(yīng)（例如，一種金屬鹽的水解沉淀反應(yīng)或簡(jiǎn)單有機(jī)分子的催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)）進(jìn)程的方案。請(qǐng)說(shuō)明選擇該技術(shù)的理由、需要監(jiān)測(cè)的具體參數(shù)、數(shù)據(jù)處理方法以及如何根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷反應(yīng)進(jìn)程并初步探討優(yōu)化方向。2.討論實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)在提高資源化學(xué)過(guò)程（例如，一種精細(xì)化工產(chǎn)品的合成或礦物加工過(guò)程）效率和安全性的重要意義，并結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.A4.B5.C6.A7.B8.C9.C10.C二、填空題1.反應(yīng)物濃度；產(chǎn)物濃度2.吸收；散射3.濃度-時(shí)間；速率；級(jí)數(shù)4.預(yù)處理；化學(xué)計(jì)量校正5.反應(yīng)物；催化劑6.濾波；基線校正7.經(jīng)濟(jì)性；操作簡(jiǎn)便性；影響三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先回答原理，光譜技術(shù)基于物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收或散射的性質(zhì)。其次回答優(yōu)點(diǎn)，主要包括非侵入式測(cè)量（不干擾反應(yīng)體系）、可在線連續(xù)監(jiān)測(cè)、提供關(guān)于分子結(jié)構(gòu)或成分變化的信息、可應(yīng)用于多種樣品類型（液、氣、固）、技術(shù)相對(duì)成熟且成本可控等。2.解析思路：比較兩者的核心區(qū)別在于分離原理（GC基于沸點(diǎn)和揮發(fā)性，HPLC基于溶解度、極性和相互作用力）和流動(dòng)相狀態(tài)（氣相vs液相）。GC適用于揮發(fā)性化合物，速度快，但對(duì)非揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定物不適用；HPLC適用范圍廣，可分離非揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定及離子型化合物，但速度相對(duì)較慢，流動(dòng)相是液體。適用場(chǎng)景則根據(jù)被監(jiān)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)（揮發(fā)性、極性、穩(wěn)定性）和反應(yīng)體系（氣相反應(yīng)選GC，液相反應(yīng)選HPLC）選擇。3.解析思路：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在：提供反應(yīng)進(jìn)程的即時(shí)信息，幫助操作人員及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)（如溫度、壓力、流速、投料量）以維持最佳反應(yīng)條件；通過(guò)監(jiān)測(cè)副產(chǎn)物或中間體的生成，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，防止事故發(fā)生，提高生產(chǎn)安全性；積累大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可用于建立過(guò)程模型，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的自動(dòng)化控制和智能化優(yōu)化，從而提高資源利用率、產(chǎn)率和生產(chǎn)效率。四、論述題1.解析思路：*選擇技術(shù)及理由：選擇UV-Vis在線光譜監(jiān)測(cè)。理由：適用于許多有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)，對(duì)含有特定生色團(tuán)或吸收峰的組分檢測(cè)靈敏度高，設(shè)備相對(duì)成熟，可用于液相反應(yīng)體系的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。*監(jiān)測(cè)參數(shù)：根據(jù)具體反應(yīng)確定。例如，對(duì)于某金屬鹽M的水解沉淀反應(yīng)M+H?O<=>M(OH)+H?，可監(jiān)測(cè)反應(yīng)物M的濃度變化（選擇其特征吸收波長(zhǎng)，測(cè)量吸光度隨時(shí)間變化）或產(chǎn)物M(OH)的濃度變化（選擇其特征吸收波長(zhǎng)，測(cè)量吸光度隨時(shí)間變化）。如果產(chǎn)物顏色與反應(yīng)物不同，也可選擇兩者都監(jiān)測(cè)，通過(guò)吸光度差值或比值來(lái)校正干擾。*數(shù)據(jù)處理方法：對(duì)測(cè)得的吸光度數(shù)據(jù)進(jìn)行基線校正（消除背景信號(hào)），可能需要考慮光散射效應(yīng)的校正。通過(guò)吸光度與濃度的關(guān)系（由校準(zhǔn)曲線確定）將吸光度轉(zhuǎn)換為濃度，得到濃度-時(shí)間數(shù)據(jù)。繪制濃度-時(shí)間曲線，分析反應(yīng)速率變化、反應(yīng)是否達(dá)到平衡等。*判斷進(jìn)程與優(yōu)化方向：根據(jù)濃度-時(shí)間曲線的形狀（如呈線性下降/上升表示準(zhǔn)零級(jí)/準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)）、反應(yīng)速率的變化趨勢(shì)，判斷反應(yīng)是否在按預(yù)期進(jìn)行。根據(jù)監(jiān)測(cè)到的副產(chǎn)物信號(hào)（如有），判斷是否存在副反應(yīng)。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，可調(diào)整反應(yīng)溫度（升溫通常加速反應(yīng)）、pH（對(duì)水解反應(yīng)重要）或攪拌速度等條件，以加快反應(yīng)速率、提高產(chǎn)物選擇性或產(chǎn)率。2.解析思路：*重要意義：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)過(guò)程intensification（強(qiáng)化）的關(guān)鍵手段。它使得對(duì)復(fù)雜反應(yīng)過(guò)程的實(shí)時(shí)了解成為可能，從而將“反應(yīng)終了后檢查”轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑^(guò)程中主動(dòng)控制”，極大地提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，并顯著增強(qiáng)了生產(chǎn)過(guò)程的安全性。*提高效率：通過(guò)實(shí)時(shí)反饋，精確控制反應(yīng)條件在最佳窗口，避免了過(guò)量反應(yīng)或反應(yīng)不完全，提高了目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。能夠快速識(shí)別并消除不利因素，減少了廢料產(chǎn)生和資源浪費(fèi)，縮短了生產(chǎn)周期。*提高安全性：對(duì)于放熱反應(yīng)或可能產(chǎn)生危險(xiǎn)副產(chǎn)物的過(guò)程，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常跡象（如溫度急劇升高、特定毒物生成），從而啟動(dòng)應(yīng)急措施，防止事故擴(kuò)大，保障人