2025年大學《能源化學》專業(yè)題庫——燃燒化學在能源轉化中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內。）1.下列哪種反應不屬于燃燒？（）A.甲烷與氧氣在高溫下的反應B.鎂條在空氣中的燃燒C.鐵生銹的過程D.木炭在氧氣中的燃燒2.對于恒壓燃燒過程，燃燒熱通常指？（）A.恒容燃燒熱B.恒壓燃燒熱C.生成物的標準生成焓之和D.燃料的標準生成焓3.在層流燃燒中，火焰?zhèn)鞑ブ饕揽浚浚ǎ〢.燃料與氧化劑的混合B.熱傳導C.對流D.擴散和對流4.下列哪種污染物主要是在燃燒區(qū)域高溫下，由氮氣和氧氣反應生成的？（）A.COB.SO2C.NOxD.粉塵5.提高燃燒效率的主要目的之一是？（）A.增加燃燒產物量B.降低不完全燃燒損失C.增加污染物排放D.降低燃燒溫度6.生物質燃燒過程中，通常會產生較多的？（）A.NOxB.SO2C.H2OD.以上都是7.燃燒過程中的湍流通常會使？（）A.燃燒速率減慢B.燃燒溫度降低C.燃燒更均勻，效率提高D.污染物生成量減少8.化學鏈燃燒技術的主要優(yōu)勢之一是？（）A.燃燒效率高B.無需氧氣直接參與反應C.污染物排放少D.以上都是9.影響燃燒穩(wěn)定性的一個重要因素是？（）A.燃料熱值B.著火溫度C.燃燒室形狀D.污染物控制技術10.將燃燒產生的熱量用于發(fā)電的過程，屬于哪種能源轉化方式？（）A.化學能轉化為熱能B.熱能轉化為電能C.光能轉化為化學能D.電能轉化為化學能二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上。）1.燃燒通常需要滿足三個基本條件：______、______和未受抑制的鏈式反應。2.根據(jù)燃燒過程中燃料與氧化劑的混合方式，可分為______燃燒和______燃燒。3.燃燒熱是指1摩爾物質完全燃燒時______的熱效應。4.影響燃燒穩(wěn)定性的因素包括燃料性質、______、燃燒室結構等。5.燃燒過程中產生的主要大氣污染物包括NOx、______、CO、粉塵和VOCs等。6.簡單燃燒計算中，理論空氣量是指1摩爾燃料完全燃燒所需______的量。7.提高燃燒效率的途徑包括改善燃燒方式（如______）、增加燃燒強度等。8.氫氣燃燒的產物是______和水，具有______的優(yōu)點。9.流化床燃燒技術適用于燃燒______和低揮發(fā)分燃料。10.燃燒化學在能源轉化中的應用廣泛，例如在______制備和碳捕集利用與封存（CCUS）中發(fā)揮作用。三、簡答題（每題5分，共15分。）1.簡述影響燃燒效率的主要因素。2.簡述NOx的主要生成機理。3.簡述生物質燃燒與化石燃料燃燒相比，在污染物排放方面的主要特點。四、計算題（共25分。）1.（10分）已知甲烷（CH4）的標準燃燒焓（ΔH°c）為-890.3kJ/mol。計算1摩爾甲烷在標準狀態(tài)下完全燃燒生成CO2和H2O（液態(tài)）時放出的熱量。2.（15分）某氣體燃料的組成為：75%CH4，20%CO2，5%N2（摩爾分數(shù)）。假設該燃料在理論空氣量下完全燃燒。試計算：(1)燃燒1摩爾該混合燃料所需的理論干空氣量（摩爾）。(2)燃燒產生的煙氣中CO2、H2O（氣態(tài)）、N2和O2（過量空氣中的氧氣）的摩爾分數(shù)。（假設過量空氣系數(shù)為1.1）五、論述題（15分。）結合實際應用，論述燃燒化學在提升化石燃料利用效率和減少環(huán)境污染方面的作用，并簡述一種先進的燃燒技術及其原理。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.B6.D7.C8.D9.B10.B二、填空題1.助燃劑，點火源2.預混，非預混3.放出（或吸收，需根據(jù)定義）4.著火溫度5.SO26.理論氧氣7.預混燃燒/富氧燃燒8.純凈/無污染9.煤泥，粉煤10.氫氣三、簡答題1.簡述影響燃燒效率的主要因素。解析思路：從燃燒基本原理出發(fā)，分析影響燃燒完全性和熱利用率的因素。主要包括：燃燒條件（溫度、氧氣供應、混合程度）、燃料性質、燃燒方式（層流/湍流、預混/非預混）、燃燒設備結構等?；卮饡r應圍繞如何促進燃料與氧氣充分混合、達到足夠高的著火和燃燒溫度、減少熱量損失等方面展開。2.簡述NOx的主要生成機理。解析思路：區(qū)分NOx的兩種主要生成路徑：熱力型NOx和燃料型NOx。熱力型NOx是在高溫下（>1300K），空氣中的N2和O2直接反應生成，反應式為N2+O2=2NO+178.3kJ。燃料型NOx是在較低溫度下，燃料中含有的氮元素（有機氮或無機氮）氧化生成?；卮饡r應包含這兩種主要機理及其發(fā)生條件。3.簡述生物質燃燒與化石燃料燃燒相比，在污染物排放方面的主要特點。解析思路：對比生物質和化石燃料（如煤、天然氣）的成分差異。生物質含水量高，揮發(fā)分含量高，固定碳含量相對較低，通常含硫量較低但氮含量（尤其有機氮）可能較高。由此導致：SO2排放量通常較低；CO和粉塵排放可能較高（因揮發(fā)分和不完全燃燒）；NOx排放可能因燃料氮和高溫而較高；燃燒效率通常較低（含水率影響）?；卮饡r應圍繞含水率、揮發(fā)分、硫氮含量這些關鍵差異及其對主要污染物（SO2,CO,NOx,粉塵）排放的影響進行闡述。四、計算題1.（10分）已知甲烷（CH4）的標準燃燒焓（ΔH°c）為-890.3kJ/mol。計算1摩爾甲烷在標準狀態(tài)下完全燃燒生成CO2和H2O（液態(tài)）時放出的熱量。解析思路：直接應用標準燃燒焓的定義。1摩爾甲烷完全燃燒生成CO2和H2O（液態(tài)）的化學方程式為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)。該反應放出的熱量即為1摩爾CH4的燃燒焓ΔH°c。直接代入數(shù)值即可。答案：-890.3kJ2.（15分）某氣體燃料的組成為：75%CH4，20%CO2，5%N2（摩爾分數(shù)）。假設該燃料在理論空氣量下完全燃燒。試計算：(1)燃燒1摩爾該混合燃料所需的理論干空氣量（摩爾）。解析思路：首先計算1摩爾混合燃料中各組分摩爾數(shù)（設為1摩爾混合燃料）。然后根據(jù)各組分化學式計算所需的理論氧氣量。甲烷燃燒需2倍摩爾數(shù)的氧氣，CO2不耗氧，N2不參與燃燒但會帶入空氣。理論干空氣量=理論氧氣量/0.21（空氣中氧氣分數(shù)）。計算時需注意區(qū)分干空氣和濕空氣，題目要求理論干空氣量。答案：約15.24摩爾干空氣(2)燃燒產生的煙氣中CO2、H2O（氣態(tài)）、N2和O2（過量空氣中的氧氣）的摩爾分數(shù)。解析思路：首先計算理論干空氣量（已求得）。然后計算各組分燃燒產物摩爾數(shù)：CH4完全燃燒產生1摩爾CO2和2摩爾H2O(g)；CO2不產生新煙氣組分；N2隨燃料進入，產生1摩爾N2。理論空氣中氧氣量等于干空氣量乘以0.21，氮氣量等于干空氣量乘以0.79。過量空氣系數(shù)為1.1，表示實際空氣量是理論空氣量的1.1倍。計算實際供給的干空氣量、氧氣量和氮氣量。燃燒產生的煙氣總摩爾數(shù)=各反應生成氣體摩爾數(shù)之和+未反應氮氣摩爾數(shù)（實際供氣中的氮氣）。最后計算各組分占總煙氣量的摩爾分數(shù)。答案：CO2摩爾分數(shù)約14.55%，H2O(g)摩爾分數(shù)約35.14%，N2摩爾分數(shù)約20.00%，O2摩爾分數(shù)約30.31%五、論述題結合實際應用，論述燃燒化學在提升化石燃料利用效率和減少環(huán)境污染方面的作用，并簡述一種先進的燃燒技術及其原理。解析思路：首先闡述燃燒化學基礎知識（如燃燒效率、污染物生成機理）對于改進燃燒過程的重要性。說明通過優(yōu)化燃燒過程（如提高燃燒溫度和混合強度、降低過量空氣系數(shù)）可以提高燃料利用率，減少CO、未燃烴等不完全燃燒產物的排放。然后重點論述燃燒化學在污染物控制中的作用，如開發(fā)低NOx燃燒技術（如空氣分級、燃料分級、煙氣再循環(huán)）以減少NOx排放；開發(fā)脫硫脫硝技術（如濕法