2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——綠色化學(xué)：實(shí)踐與原理探究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題6分，共30分）1.請簡述綠色化學(xué)的定義及其與資源化學(xué)學(xué)科的聯(lián)系。2.綠色化學(xué)共有12項(xiàng)原則，請列舉其中任意5項(xiàng)，并簡要說明每項(xiàng)原則的核心思想。3.什么是原子經(jīng)濟(jì)性？請說明提高化學(xué)反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性的重要意義及至少兩種常用的方法。4.簡述傳統(tǒng)溶劑在工業(yè)生產(chǎn)中可能帶來的環(huán)境問題，并列舉三種綠色溶劑的名稱及其優(yōu)點(diǎn)。5.E-factor（環(huán)境因素）是衡量化學(xué)過程環(huán)境負(fù)荷的重要指標(biāo)，請簡述其計(jì)算公式，并解釋其值越小代表什么。二、計(jì)算與分析題（共35分）6.（10分）某資源化學(xué)領(lǐng)域的化學(xué)反應(yīng)如下：A+2B→C+D。已知反應(yīng)中A的摩爾質(zhì)量為60g/mol，B的摩爾質(zhì)量為30g/mol，C的摩爾質(zhì)量為90g/mol。理論上，每消耗150gA，可以生成多少克C？該反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性為80%。請計(jì)算該反應(yīng)消耗的B的質(zhì)量。7.（15分）比較以下兩種制備某產(chǎn)品的路線的環(huán)境影響：*路線一：A→B→C（產(chǎn)品）。該路線原子經(jīng)濟(jì)性為75%，每生成100kgC，產(chǎn)生廢料50kg。*路線二：A→D→C（產(chǎn)品）。該路線原子經(jīng)濟(jì)性為90%，每生成100kgC，產(chǎn)生廢料20kg。（1）分別計(jì)算兩條路線的E-factor（環(huán)境因素）。（假設(shè)進(jìn)料A的質(zhì)量相同，且A的摩爾質(zhì)量為50g/mol，B、D的摩爾質(zhì)量忽略不計(jì)）（2）從綠色化學(xué)的角度分析，哪條路線更優(yōu)？說明理由。三、論述題（共35分）8.綠色化學(xué)不僅關(guān)注化學(xué)反應(yīng)本身，也強(qiáng)調(diào)從源頭預(yù)防污染。請結(jié)合資源化學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，論述在資源開采、冶煉、加工、回收等環(huán)節(jié)中，可以如何踐行綠色化學(xué)的原則？請選擇其中至少兩個(gè)環(huán)節(jié)，詳細(xì)說明具體的實(shí)踐措施及其可能帶來的效益。試卷答案一、簡答題（每題6分，共30分）1.綠色化學(xué)是一門旨在從源頭上減少或消除化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造對環(huán)境和人類健康有害物質(zhì)的學(xué)科。它通過開發(fā)更安全、更高效、更環(huán)保的化學(xué)過程和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。資源化學(xué)關(guān)注資源的有效利用和轉(zhuǎn)化，綠色化學(xué)的原則和技術(shù)（如原子經(jīng)濟(jì)性、無害化設(shè)計(jì)、資源循環(huán)利用）對于減少資源開采和利用過程中的環(huán)境足跡、提高資源利用效率至關(guān)重要，因此綠色化學(xué)與資源化學(xué)學(xué)科緊密相連。2.任意列舉5項(xiàng)并說明其核心思想即可，例如：*（1）原理1：設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品和過程，使其在化學(xué)過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。（核心思想：源頭預(yù)防）*（2）原理2：設(shè)計(jì)可降解的化學(xué)產(chǎn)品，避免持久性污染。（核心思想：環(huán)境友好）*（3）原理3：提高能源效率，使化學(xué)品的生產(chǎn)和使用符合可持續(xù)性原則。（核心思想：節(jié)能）*（4）原理4：利用可再生資源代替不可再生資源。（核心思想：資源可持續(xù)）*（5）原理5：使用和生成對人類健康和環(huán)境無毒（或低毒）的化學(xué)物質(zhì)。（核心思想：安全無害）3.原子經(jīng)濟(jì)性是指反應(yīng)中理論上生成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原子（或摩爾）占反應(yīng)物總原子（或摩爾）的比例，通常以百分比表示。提高原子經(jīng)濟(jì)性的重要意義在于：能最大限度地利用原料，減少副產(chǎn)物的生成，從而減少廢棄物處理量，降低環(huán)境污染，提高資源利用效率。常用的提高方法包括：選擇更優(yōu)的化學(xué)反應(yīng)路徑和催化劑，優(yōu)化反應(yīng)條件，設(shè)計(jì)原子經(jīng)濟(jì)性高的合成方法（如偶聯(lián)反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)等）。4.傳統(tǒng)溶劑（如有機(jī)溶劑）在工業(yè)生產(chǎn)中可能帶來的環(huán)境問題包括：高揮發(fā)性導(dǎo)致空氣污染和溶劑蒸氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)；許多有機(jī)溶劑具有毒性，對操作人員健康造成危害；多數(shù)傳統(tǒng)溶劑難以生物降解，造成水體污染和土壤污染；溶劑的回收和再生成本高。綠色溶劑是環(huán)境友好型溶劑，其優(yōu)點(diǎn)通常包括：低毒或無毒，對環(huán)境和人體健康影響小；低揮發(fā)性或不揮發(fā)，減少空氣污染；可生物降解，環(huán)境兼容性好；與目標(biāo)產(chǎn)物或催化劑有良好的相容性，可用于綠色化學(xué)反應(yīng)。常見的綠色溶劑有：超臨界流體（如超臨界CO2）、水、離子液體、生物基溶劑（如乙醇、乙二醇）、天然油脂等。5.E-factor（環(huán)境因素）的計(jì)算公式為：E-factor=(進(jìn)料總質(zhì)量-產(chǎn)品質(zhì)量)/產(chǎn)品質(zhì)量。該值越小代表單位質(zhì)量產(chǎn)品產(chǎn)生的廢棄物（包括副產(chǎn)物和廢料）越少，即化學(xué)過程的環(huán)境負(fù)荷越小，過程越綠色、越環(huán)保。二、計(jì)算與分析題（共35分）6.解：*計(jì)算生成C的摩爾數(shù)：n(C)=m(C)/M(C)=150g/90g/mol=5/3mol*根據(jù)化學(xué)方程式，n(A):n(C)=1:1，所以n(A)=5/3mol*計(jì)算消耗A的質(zhì)量：m(A)=n(A)*M(A)=(5/3mol)*60g/mol=100g*根據(jù)化學(xué)方程式，n(A):n(B)=1:2，所以n(B)=2*n(A)=2*(5/3mol)=10/3mol*計(jì)算消耗B的質(zhì)量：m(B)=n(B)*M(B)=(10/3mol)*30g/mol=100g*答：該反應(yīng)消耗的B的質(zhì)量為100g。7.解：*（1）計(jì)算路線一：*生成100kgC的摩爾數(shù)：n(C)=100kg/90g/mol=100000g/90g/mol=1111.1mol*消耗A的質(zhì)量：m(A)=n(A)*M(A)=1111.1mol*50g/mol=55555g=55.56kg*消耗B的質(zhì)量：m(B)=n(B)*M(B)=2*n(C)*M(B)=2*1111.1mol*30g/mol=66666g=66.67kg*進(jìn)料總質(zhì)量=m(A)+m(B)=55.56kg+66.67kg=122.23kg*廢料質(zhì)量=50kg*路線一的E-factor=(進(jìn)料總質(zhì)量-產(chǎn)品質(zhì)量)/產(chǎn)品質(zhì)量=(122.23kg-100kg)/100kg=22.23/100=0.2223*計(jì)算路線二：*生成100kgC的摩爾數(shù)：n(C)=100kg/90g/mol=1111.1mol*消耗A的質(zhì)量：m(A)=1111.1mol*50g/mol=55555g=55.56kg*消耗D的質(zhì)量：m(D)=n(D)*M(D)=n(C)*M(D)=1111.1mol*50g/mol=55555g=55.56kg（假設(shè)D的摩爾質(zhì)量與A相同為50g/mol）*進(jìn)料總質(zhì)量=m(A)+m(D)=55.56kg+55.56kg=111.12kg*廢料質(zhì)量=20kg*路線二的E-factor=(進(jìn)料總質(zhì)量-產(chǎn)品質(zhì)量)/產(chǎn)品質(zhì)量=(111.12kg-100kg)/100kg=11.12/100=0.1112*（2）比較：路線二的E-factor（0.1112）小于路線一（0.2223），說明路線二的環(huán)境負(fù)荷更小。同時(shí)，路線二的原子經(jīng)濟(jì)性（90%）也高于路線一（75%），且產(chǎn)生的廢料更少。因此，從綠色化學(xué)的角度分析，路線二更優(yōu)。理由是它消耗的原料更少，產(chǎn)生的廢棄物更少，過程更節(jié)能環(huán)保。三、論述題（共35分）8.資源化學(xué)過程貫穿資源從開采到最終利用的整個(gè)生命周期，踐行綠色化學(xué)原則對于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。*在資源開采環(huán)節(jié)，可以踐行綠色化學(xué)的原則。例如，開發(fā)低環(huán)境影響的開采方法，如減少地表擾動、控制水土流失和土地退化；采用選擇性開采技術(shù)，提高有用礦物品位，減少無效資源的開采；對開采過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣進(jìn)行綠色化處理，如采用物理化學(xué)方法回收有用組分，或利用生物方法進(jìn)行凈化；探索原地轉(zhuǎn)化或浸出等技術(shù)，減少礦石運(yùn)輸和破碎磨礦帶來的能耗和污染。*在冶煉或轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，綠色化學(xué)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵。例如，開發(fā)低溫、低能耗的冶煉工藝，如用電解、選擇性氧化等替代傳統(tǒng)高溫高耗方法；設(shè)計(jì)高效、高選擇性的催化劑，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率，減少副反應(yīng)和污染物的生成；采用密閉式或負(fù)壓操作，減少煙塵和有害氣體的排放；對冶煉過程中的爐渣、粉塵等固體廢棄物進(jìn)行資源化利用，如生產(chǎn)水泥、建材等，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”；優(yōu)化工藝流程，提高原子經(jīng)濟(jì)性，減少新污染物的產(chǎn)生。*在加工和精煉環(huán)節(jié)，應(yīng)優(yōu)先選用綠色溶劑、綠色催化劑，避免使用高毒性試劑；開發(fā)連續(xù)流反應(yīng)器等高效反應(yīng)器，提高生產(chǎn)效率和能量利用水平；實(shí)施清潔生產(chǎn)，對生產(chǎn)過程中的廢水、廢氣、固體廢物進(jìn)行分類收集、資源化處理和達(dá)標(biāo)排放；建立全過程環(huán)境管理體系，持續(xù)改進(jìn)環(huán)境績效。*在資源回收與再利用環(huán)節(jié)，綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)資源循環(huán)。例如，