2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——燃燒化學(xué)原理與尾氣處理考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪種情況不屬于燃燒的必要條件？（）A.可燃物B.足夠的助燃劑（如氧氣）C.點火源，其溫度需達到著火點D.燃燒產(chǎn)物立即擴散2.燃燒熱是指1摩爾物質(zhì)完全燃燒時，（）。A.放出的熱量B.吸收的熱量C.物理狀態(tài)變化吸收的熱量D.化學(xué)鍵斷裂吸收的總熱量3.對于層流預(yù)混燃燒，其主要特點是（）。A.燃燒速率快，火焰溫度高B.燃燒效率低，容易產(chǎn)生未燃盡產(chǎn)物C.火焰穩(wěn)定，易于控制D.對燃料種類適應(yīng)性差4.在燃燒過程中，若反應(yīng)物濃度增加，通常會導(dǎo)致（）。A.燃燒熱降低B.燃燒速率減慢C.火焰溫度降低D.燃燒速率加快5.熱力型NOx的主要生成區(qū)域是（）。A.火焰前沿B.火焰內(nèi)部C.火焰核心區(qū)域，溫度最高處D.火焰后部6.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)中，常用的催化劑載體是（）。A.活性炭B.沸石C.金屬絲網(wǎng)D.合成沸石7.下列哪種尾氣污染物主要通過與血液中的血紅蛋白結(jié)合，導(dǎo)致血液攜氧能力下降？（）A.NOxB.SO2C.COD.PM8.對于干法煙氣脫硫，下列說法正確的是（）。A.通常需要大量水B.適用于處理高濕度煙氣C.脫硫效率通常低于濕法D.易于實現(xiàn)資源化利用脫硫產(chǎn)物9.濕法煙氣脫硫（FGD）中，石灰石-石膏法的吸收劑是（）。A.氨水B.石灰石（主要成分為CaCO3）C.燒堿（NaOH）D.硫磺10.能夠同時脫除NOx和SOx的技術(shù)是（）。A.選擇性催化還原（SCR）B.濕法煙氣脫硫（FGD）C.氨法脫硝D.煙氣脫硫脫硝一體化（如SCR+FGD）二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中橫線上。）1.燃燒按是否有火焰可分為______燃燒和______燃燒。2.燃燒熱通常分為恒容燃燒熱（ΔU）和恒壓燃燒熱（ΔH），對于大多數(shù)燃燒反應(yīng)，ΔU______ΔH。3.影響燃燒穩(wěn)定性的主要因素包括燃料性質(zhì)、助燃劑供應(yīng)方式、______和______。4.燃料中的氮通常在燃燒高溫下氧化生成NOx，其主要途徑有熱力型、燃料型和______型。5.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)的核心是催化劑，其作用是______NOx反應(yīng)的活化能。6.降低NOx生成的常用技術(shù)包括低氮燃燒技術(shù)、______和尾氣后處理技術(shù)。7.顆粒物（PM）是煙氣中的主要污染物之一，其危害包括______、刺激呼吸道和______。8.布袋除塵器屬于______式除塵器，其除塵效率主要取決于濾袋的______和過濾風(fēng)速。9.煙氣脫硫（FGD）的主要目的是脫除煙氣中的______，以減少酸雨的發(fā)生。10.濕法煙氣脫硫過程中，石灰石或石灰與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成的脫硫產(chǎn)物主要是______。三、簡答題（每小題5分，共15分。）1.簡述影響燃燒速率的主要因素。2.簡述熱力型NOx和燃料型NOx的主要區(qū)別。3.簡述選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)的原理及其主要優(yōu)點。四、計算題（每小題10分，共20分。）1.已知甲烷（CH4）的恒壓燃燒熱ΔH<0xE2><0x82><0x97>=-890.3kJ/mol。計算1mol甲烷在標準狀態(tài)下完全燃燒生成CO2（g）和H2O（g）時釋放的熱量。（假設(shè)ΔH<0xE2><0x82><0x97>與溫度無關(guān)）2.某燃煤鍋爐煙氣中NOx的濃度為500mg/m3（標準狀況下），采用選擇性催化還原（SCR）技術(shù)處理，脫硝效率要求達到85%。計算處理后煙氣中NOx的濃度（mg/m3）和每處理100m3（標準狀況）煙氣需要消耗的還原劑量（假設(shè)反應(yīng)按理想化學(xué)計量比進行，NOx轉(zhuǎn)化為N2，還原劑轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的氮氧化物）。五、論述題（10分。）結(jié)合實際應(yīng)用，論述發(fā)展低氮燃燒技術(shù)對于減少NOx排放的重要意義，并簡述幾種主要的低氮燃燒技術(shù)及其原理。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.D5.C6.B7.C8.C9.B10.D二、填空題1.混合；擴散2.小于3.空間幾何形狀；氣流速度4.快速5.降低6.尾氣后處理技術(shù)7.降低大氣能見度；引起酸雨8.濾袋式；過濾效率9.SO210.石膏（CaSO4·2H2O）三、簡答題1.解析思路：回答需涵蓋影響燃燒速率的基本因素，包括化學(xué)因素和物理因素。*化學(xué)因素：反應(yīng)物本身的性質(zhì)，如化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、反應(yīng)活性等。反應(yīng)級數(shù)和活化能也屬化學(xué)范疇。*物理因素：溫度（濃度遵循質(zhì)量作用定律，溫度影響反應(yīng)速率常數(shù)）、壓力（對氣體反應(yīng)物影響顯著）、混合情況（反應(yīng)物濃度均勻性）、燃燒表面積（固體燃料的粒度）、點火源強度等。*總結(jié)：綜合以上因素，說明它們?nèi)绾喂餐饔脹Q定燃燒速率的快慢。2.解析思路：回答需明確區(qū)分兩種NOx生成途徑的核心區(qū)別，主要在于反應(yīng)條件（溫度）和反應(yīng)物來源（火焰區(qū)或富燃料區(qū)）。*熱力型NOx：*條件：在非常高的溫度下（通常>1500°C）生成。*來源：空氣中的氮氣（N2）和氧氣（O2）在高溫下直接反應(yīng)生成。*反應(yīng)：N2+O2→2NO（高溫下）*特點：與燃燒速率密切相關(guān)，火焰溫度越高，生成量越大。*燃料型NOx：*條件：在相對較低或中溫下（約1000-1300°C）生成，常見于富燃料或部分燃燒區(qū)域。*來源：燃料本身所含的氮元素（燃料氮）在燃燒過程中氧化生成。*反應(yīng)：C2H6N+O2→2NO+3CO+3H2O（示例）*特點：與燃料類型和燃燒工況（如空燃比）密切相關(guān)。*總結(jié)：強調(diào)溫度是區(qū)分兩者的關(guān)鍵，熱力型依賴空氣氮，燃料型依賴燃料氮。3.解析思路：回答需闡述SCR技術(shù)的核心反應(yīng)原理（催化劑降低活化能促進還原反應(yīng)）和其優(yōu)點（高效、低排放、適用范圍廣等）。*原理：SCR脫硝是在催化劑存在下，利用還原劑（通常是氨水NH3或尿素）將煙氣中的NOx（主要指NO）選擇性地還原成無害的氮氣（N2）和水（H2O）。催化劑的作用是提供新的反應(yīng)路徑，降低反應(yīng)所需的活化能，使反應(yīng)在較低溫度下（通常200-400°C）就能高效進行。*化學(xué)式（以NH3為例）：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O*優(yōu)點：*脫硝效率高：通?？蛇_70%-95%。*工作溫度范圍寬：特別適用于中低溫?zé)煔狻?排放濃度低：可以滿足嚴格的排放標準。*運行靈活：可以根據(jù)NOx濃度調(diào)整還原劑供應(yīng)。*無二次污染（理想情況下）：產(chǎn)物為N2和H2O，環(huán)境友好。（需注意未反應(yīng)氨的逃逸和潛在的銨鹽問題）。*總結(jié)：概括其通過催化劑促進還原反應(yīng)實現(xiàn)高效低排放的特點。四、計算題1.解析思路：該題考查恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的關(guān)系以及熱力學(xué)基本概念。由于ΔH<0xE2><0x82><0x97>通常小于ΔU<0xE2><0x82><0x97>，可以利用理想氣體狀態(tài)方程和熱量計算的關(guān)系進行估算或直接使用給定數(shù)據(jù)（假設(shè)溫度效應(yīng)不大）。*方法一（近似）：對于大多數(shù)有機物燃燒，ΔH<0xE2><0x82><0x97>≈ΔU<0xE2><0x82><0x97>-RTΔng。甲烷燃燒，Δng=(2-1)=1mol。在標準狀態(tài)下，R=8.314J/(mol·K)，T=298K。ΔH<0xE2><0x82><0x97>≈ΔU<0xE2><0x82><0x97>-8.314*298*1≈-890.3-2478≈-1128kJ/mol。（注意單位換算，此處計算略偏，更精確需查表或使用更復(fù)雜關(guān)系，但思路是這個方向）。如果題目僅要求使用ΔH<0xE2><0x82><0x97>值，則答案就是-890.3kJ/mol。*方法二（直接使用ΔH<0xE2><0x82><0x97>）：題目直接給出ΔH<0xE2><0x82><0x97>，且未指明需考慮溫度差異，最直接的方法是使用該給定值。1molCH4完全燃燒釋放熱量為-890.3kJ。*答案：-890.3kJ/mol（若按方法二理解）2.解析思路：該題考查SCR脫硝效率的計算和還原劑消耗量的估算。關(guān)鍵在于理解脫硝效率的定義，并應(yīng)用化學(xué)計量學(xué)進行計算。*步驟1：計算脫硝后NOx濃度。*脫硝效率(η)=(脫除量/初始量)*100%=(初始濃度-最終濃度)/初始濃度*100%*最終濃度=初始濃度*(1-η)=500mg/m3*(1-0.85)=500mg/m3*0.15=75mg/m3*步驟2：計算還原劑消耗量。*需要處理的NOx量=初始濃度-最終濃度=500-75=425mg/m3*（標準狀況下，1mol氣體的體積約為22.4L或22.4m3）。1molNOx（以NO計）的摩爾質(zhì)量約為30g/mol=0.03kg/mol。*425mg/m3NOx相當(dāng)于425*10?3g/m3=4.25*10?1g/m3*每處理1m3煙氣，NOx消耗量為4.25*10?1g。*每處理1m3煙氣，NOx消耗量為4.25*10?1g/(0.03kg/mol/22.4m3/mol)=4.25*10?1g/(3*10?3kg/22.4m3)≈4.25*10?1g/(6.72*10??kg/m3)≈6325m3/m3*注意：此處計算還原劑*氣體體積*，單位為m3/m3，表示處理單位體積煙氣所需的還原劑（假設(shè)為氣體）體積。實際應(yīng)用中，還原劑形態(tài)可能是液氨或尿素，消耗量會不同。題目要求“還原劑量”，若理解為基于化學(xué)計量關(guān)系所需的摩爾量，則需進一步假設(shè)還原劑種類和反應(yīng)完全性。按題目字面要求計算得到的體積比可能不合理，但這是基于給定信息的數(shù)學(xué)推算過程。*簡化理解：題目意圖可能是計算消耗的還原劑*相對于NOx的量*。每處理1m3煙氣，消耗NOx4.25*10?1g，按1:1化學(xué)計量（假設(shè)NO轉(zhuǎn)化為N2，NH3轉(zhuǎn)化為N2），理論上需消耗等量的還原劑（以質(zhì)量計）。則消耗還原劑量為4.25*10?1g。若還原劑為氨氣(NH3)，摩爾質(zhì)量為17g/mol，則消耗量為4.25*10?1g/17g/mol≈0.025mol。*答案：處理后煙氣中NOx濃度為75mg/m3。每處理100m3煙氣（標準狀況）需要消耗約4.25kg的還原劑（基于NOx消耗量按1:1化學(xué)計量計算，具體種類未定）?；蛘撸衾斫鉃橄倪€原劑氣體體積，則約為6325m3/m3。（注：體積計算結(jié)果異常，提示題目可能未明確還原劑狀態(tài)或化學(xué)計量假設(shè)）。五、論述題解析思路：回答需包含以下幾個層面：*闡述意義：低氮燃燒技術(shù)的重要性在于直接從源頭上減少NOx的生成量。相比于尾氣后處理技術(shù)，它通常結(jié)構(gòu)相對簡單、運行成本較低、沒有二次污染（如氨逃逸）的風(fēng)險，是實現(xiàn)NOx減排的優(yōu)先策略。*結(jié)合實際：說明在環(huán)保法規(guī)日益嚴格、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型（如燃氣發(fā)電、工業(yè)鍋爐普及）以及降低綜合運營成本背景下，發(fā)展低氮燃燒技術(shù)具有迫切性和現(xiàn)實意義。*介紹技術(shù)：列舉幾種典型的低氮燃燒技術(shù)，并簡要說明其原理。*空氣分級燃燒：通過在燃燒區(qū)域形成缺氧層，使燃料中的氮在較低溫度下部分氧化為N2，抑制燃料型NOx生成。*燃料分級燃燒：在燃燒初期供應(yīng)部分燃料，使燃燒在相