2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——應(yīng)用化學(xué)在催化反應(yīng)中的應(yīng)用考試時(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)的字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不屬于均相催化劑的特征？（A）催化劑與反應(yīng)物處于同一相；（B）催化劑通常為液體或氣體；（C）反應(yīng)過(guò)程中催化劑的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變；（D）反應(yīng)后催化劑容易從產(chǎn)物中分離。2.在多相催化反應(yīng)中，吸附理論主要解釋的是？（A）反應(yīng)中間體的形成；（B）催化劑表面活性位點(diǎn)的性質(zhì)；（C）反應(yīng)活化能的降低；（D）催化劑的燒結(jié)現(xiàn)象。3.下列哪種催化劑常用于費(fèi)托合成，以將合成氣轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)鏈烴類？（A）鉑-錸/硅藻土；（B）鈷/氧化鋁；（C）釕/碳；（D）鈀黑。4.選擇性氧化是催化領(lǐng)域的重要方向，其主要挑戰(zhàn)之一是？（A）提高反應(yīng)溫度；（B）提高催化劑的穩(wěn)定性；（C）實(shí)現(xiàn)對(duì)特定官能團(tuán)的選擇性轉(zhuǎn)化，避免副產(chǎn)物生成；（D）降低催化劑的成本。5.下列哪種表征技術(shù)主要用于測(cè)定催化劑的比表面積和孔結(jié)構(gòu)信息？（A）X射線衍射（XRD）；（B）透射電子顯微鏡（TEM）；（C）程序升溫還原（H2-TPR）；（D）氮?dú)馕?脫附等溫線。6.原位表征技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于？（A）可以獲得催化劑表面的高分辨率圖像；（B）可以在反應(yīng)條件下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)催化劑的結(jié)構(gòu)和性能變化；（C）操作簡(jiǎn)單，成本較低；（D）能夠精確測(cè)定催化劑的化學(xué)組成。7.下列哪種反應(yīng)通常使用鈀催化劑進(jìn)行？（A）醇的脫水反應(yīng)；（B）烯烴的氫化反應(yīng)；（C）羰基化反應(yīng)；（D）氨的合成反應(yīng)。8.固體超強(qiáng)酸，如SO4/H-ZrO2，通常不用于催化？（A）烯烴異構(gòu)化；（B）醇的酯化；（C）水的電解；（D）烷烴的裂化。9.在工業(yè)催化中，提高催化劑壽命的主要途徑之一是？（A）提高反應(yīng)溫度；（B）使用更昂貴的貴金屬；（C）提高催化劑的抗燒結(jié)和抗中毒能力；（D）降低催化劑的比表面積。10.生物催化（酶催化）在綠色化學(xué)中的優(yōu)勢(shì)在于？（A）通常在溫和條件下（低溫、常壓、水相）具有高選擇性和高效率；（B）催化劑成本極低；（C）催化劑不可回收利用；（D）對(duì)有機(jī)溶劑的耐受性良好。二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.催化劑能改變反應(yīng)的__________，但不能改變反應(yīng)的__________。2.催化劑失活的常見(jiàn)原因包括燒結(jié)、中毒和__________。3.在加氫反應(yīng)中，用于衡量催化劑加氫活性的指標(biāo)通常是__________。4.負(fù)載型催化劑通常由活性組分和載體組成，載體的重要作用之一是__________。5.催化劑的選擇性通常指催化劑對(duì)__________生成的影響。6.分子篩催化劑具有均勻的孔道結(jié)構(gòu)，常用于__________和__________反應(yīng)。7.金屬催化劑的電子結(jié)構(gòu)，特別是__________，對(duì)其催化活性有重要影響。8.“綠色催化”理念強(qiáng)調(diào)使用環(huán)境友好的催化劑和反應(yīng)條件，以減少__________和__________。9.催化劑的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括活性、選擇性、穩(wěn)定性、壽命和__________。10.酶作為生物催化劑，其缺點(diǎn)之一是__________。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。）1.簡(jiǎn)述均相催化和多相催化在反應(yīng)器設(shè)計(jì)、產(chǎn)物分離和催化劑回收方面的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明什么是催化劑的“限域效應(yīng)”，并舉例說(shuō)明其在提高催化性能方面的作用。3.簡(jiǎn)述負(fù)載型催化劑中，活性組分與載體之間可能存在的相互作用及其對(duì)催化性能的影響。四、論述題（10分。）結(jié)合具體實(shí)例，論述綠色化學(xué)理念如何指導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)催化劑的設(shè)計(jì)與發(fā)展。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.D6.B7.B8.D9.C10.A二、填空題1.速率；平衡常數(shù)2.降解3.原料轉(zhuǎn)化速率（或產(chǎn)率）4.提供活性位點(diǎn)；提高分散度；阻止燒結(jié)5.特定產(chǎn)物6.加氫；裂化7.d-帶中心位置（或電子結(jié)構(gòu)）8.污染物；廢物9.成本10.易失活（或穩(wěn)定性差）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先明確均相催化和多相催化的定義。均相催化中催化劑與反應(yīng)物為同一相態(tài)（通常是液相），反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，產(chǎn)物也是溶液，因此催化劑難以與產(chǎn)物分離，分離產(chǎn)物通常需要蒸餾等物理方法，反應(yīng)器設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。多相催化中催化劑為固體，反應(yīng)物為氣體或液體，在固體表面進(jìn)行，反應(yīng)后催化劑與產(chǎn)物物態(tài)不同，易于通過(guò)過(guò)濾等方式分離，但反應(yīng)器設(shè)計(jì)需考慮傳質(zhì)傳熱，且可能存在副反應(yīng)。答案：均相催化中催化劑與反應(yīng)物為同一相態(tài)（通常為液相），反應(yīng)在均相中進(jìn)行，產(chǎn)物也是同一相態(tài)，催化劑難以分離，反應(yīng)器設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。產(chǎn)物分離通常需要蒸餾等物理方法。多相催化中催化劑為固體，反應(yīng)物為氣體或液體，在固體表面進(jìn)行，反應(yīng)后催化劑與產(chǎn)物物態(tài)不同，易于通過(guò)過(guò)濾等方式分離，但反應(yīng)器設(shè)計(jì)需考慮傳質(zhì)傳熱效率，且可能存在副反應(yīng)。2.解析思路：“限域效應(yīng)”指在分子篩或納米材料等具有微小孔道或納米級(jí)限域空間的載體中，反應(yīng)物、中間體或產(chǎn)物分子受到孔道尺寸、形狀、電子環(huán)境等限制而產(chǎn)生的特殊效應(yīng)。這會(huì)影響反應(yīng)路徑、活化能，從而改變催化性能。例如，限域可以阻止大分子中間體的形成，提高選擇性；或使反應(yīng)物處于更優(yōu)的吸附狀態(tài)，提高活性。答案：催化劑的“限域效應(yīng)”指在具有微小孔道或納米級(jí)限域的載體（如分子篩）中，反應(yīng)物、中間體或產(chǎn)物受到空間限制而產(chǎn)生的特殊效應(yīng)。這種效應(yīng)可以改變反應(yīng)路徑、降低活化能、影響產(chǎn)物分布，從而提高催化劑的特定性能，如選擇性或活性。例如，限域可以阻止副產(chǎn)物的生成路徑，或使反應(yīng)物處于更有利于反應(yīng)的構(gòu)象。3.解析思路：活性組分與載體之間的相互作用可能包括：電子相互作用（如金屬與載體氧化態(tài)之間的電子轉(zhuǎn)移，改變金屬d帶中心，影響活性位點(diǎn)性質(zhì)）；強(qiáng)的化學(xué)鍵合（如金屬與載體形成強(qiáng)σ鍵，可能毒化活性位點(diǎn)）；或弱的物理吸附（如載體表面對(duì)反應(yīng)物的吸附增強(qiáng)，影響反應(yīng)進(jìn)程）。這些相互作用綜合影響活性位點(diǎn)的數(shù)量、強(qiáng)度和性質(zhì)，進(jìn)而影響整體催化性能。答案：負(fù)載型催化劑中，活性組分與載體之間可能存在的相互作用包括：電子相互作用，如金屬與載體氧化態(tài)之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，改變金屬的d帶中心，從而影響其催化活性；強(qiáng)的化學(xué)吸附或化學(xué)鍵合，可能導(dǎo)致活性位點(diǎn)被毒化或覆蓋；載體對(duì)反應(yīng)物或中間體的吸附，可能影響反應(yīng)路徑。這些相互作用共同決定了催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。四、論述題解析思路：論述題需結(jié)合多個(gè)方面。首先，闡述綠色化學(xué)的核心原則（原子經(jīng)濟(jì)性、無(wú)害化、可再生等）。然后，說(shuō)明這些原則如何轉(zhuǎn)化為催化劑設(shè)計(jì)的要求：選擇環(huán)境友好的非貴金屬催化劑、設(shè)計(jì)高選擇性的催化劑以減少副產(chǎn)物和廢物、開(kāi)發(fā)可回收和可再生的催化劑體系、利用可再生原料或能源（如光能）驅(qū)動(dòng)催化反應(yīng)。最后，通過(guò)具體例子（如用Ni基催化劑替代Pt進(jìn)行加氫，用分子篩進(jìn)行選擇性催化氧化CO2等）來(lái)支撐論點(diǎn)，展示綠色化學(xué)理念在現(xiàn)代催化劑發(fā)展中的指導(dǎo)作用。答案：綠色化學(xué)理念強(qiáng)調(diào)高效、安全和環(huán)境友好，對(duì)工業(yè)催化劑的設(shè)計(jì)與發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。其核心原則如原子經(jīng)濟(jì)性、無(wú)害化、可再生等，直接轉(zhuǎn)化為催化劑設(shè)計(jì)的目標(biāo)。首先，選用環(huán)境友好的催化劑，特別是利用地球豐產(chǎn)元素替代貴金屬，減少稀缺和有毒物質(zhì)的使用。其次，設(shè)計(jì)高選擇性的催化劑，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的定向轉(zhuǎn)化，最大限度地減少副產(chǎn)物和廢物的生成，符合無(wú)害化和原子經(jīng)濟(jì)性原則。再次，開(kāi)發(fā)可回收、可再生的催化劑體系，如負(fù)載型催化劑、生物催化劑或易于分離的納米催化劑