2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在新型能源材料研究中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種材料不屬于新型能源材料？A.鈦酸鋰離子電池正極材料B.銅鋅合金C.鉆鈦礦太陽能電池材料D.鋰硫電池負(fù)極材料2.在太陽能電池中，將光能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵層是？A.負(fù)極材料B.正極材料C.負(fù)極導(dǎo)電層D.P-N結(jié)3.下列哪種儲能技術(shù)屬于化學(xué)儲能？A.抽水蓄能B.鋰離子電池C.風(fēng)力發(fā)電D.電容儲能4.制備薄膜太陽能電池常用的沉積方法不包括？A.濺射B.溶膠-凝膠法C.光刻D.電鍍5.下列哪種物質(zhì)可以作為燃料電池的催化劑？A.氧化鋁B.碳納米管C.鈀D.二氧化硅6.生物質(zhì)能的主要利用方式不包括？A.直接燃燒B.生物發(fā)酵C.光合作用D.化石化7.光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率主要受哪些因素影響？（多選）A.材料的光學(xué)性質(zhì)B.材料的導(dǎo)電性能C.電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計D.環(huán)境溫度8.下列哪種電池屬于二次電池？A.鉛酸電池B.鋰鋅電池C.鎳鎘電池D.碳鋅電池9.在燃料電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是？A.氧氣B.氫氣C.催化劑D.電解質(zhì)10.下列哪種技術(shù)不屬于可再生能源技術(shù)？A.太陽能發(fā)電B.風(fēng)力發(fā)電C.核能發(fā)電D.生物質(zhì)能發(fā)電二、填空題1.應(yīng)用化學(xué)在新型能源材料的制備、性能研究和應(yīng)用方面發(fā)揮著重要作用。2.太陽能電池是將______能轉(zhuǎn)化為______能的裝置。3.儲能技術(shù)是解決能源______和______問題的重要途徑。4.燃料電池是一種將______能直接轉(zhuǎn)化為______能的裝置。5.生物質(zhì)能是一種可再生的______能源。6.薄膜太陽能電池具有______、______等優(yōu)點。7.鋰離子電池的正極材料通常具有良好的______和______。8.光伏效應(yīng)是指光照射到半導(dǎo)體上時，會產(chǎn)生______和______的現(xiàn)象。9.電化學(xué)儲能是利用______能來儲存能量的技術(shù)。10.材料化學(xué)是研究材料的______、性能和應(yīng)用的學(xué)科。三、簡答題1.簡述應(yīng)用化學(xué)在太陽能電池材料研究中的作用。2.簡述鋰離子電池的工作原理。3.簡述燃料電池的優(yōu)點。4.簡述生物質(zhì)能利用的挑戰(zhàn)。四、論述題1.論述應(yīng)用化學(xué)在發(fā)展新型儲能技術(shù)中的重要性，并舉例說明。五、計算題1.某太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%，假設(shè)接收到的太陽光功率密度為1000W/m2，求該太陽能電池每平方米面積上輸出的電功率是多少？六、實驗設(shè)計題1.設(shè)計一個簡單的實驗方案，用于研究某種新型半導(dǎo)體材料的光電轉(zhuǎn)換性能。請說明實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟和預(yù)期結(jié)果。試卷答案一、選擇題1.B解析：銅鋅合金是一種傳統(tǒng)的金屬材料，不屬于新型能源材料。新型能源材料通常指在新能源領(lǐng)域具有應(yīng)用前景的新材料，如鋰離子電池正極材料、鈣鈦礦太陽能電池材料、鋰硫電池負(fù)極材料等。2.D解析：P-N結(jié)是太陽能電池的核心部分，它能夠?qū)⒐馍d流子分離，形成光電流，從而實現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換。其他選項雖然是太陽能電池的組成部分，但不是將光能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵層。3.B解析：化學(xué)儲能通過化學(xué)反應(yīng)來儲存和釋放能量，鋰離子電池就是典型的化學(xué)儲能裝置。抽水蓄能是物理儲能，風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能發(fā)電，電容儲能是利用電場儲能。4.C解析：光刻是一種微加工技術(shù)，用于在材料表面制作微小的圖案，通常用于半導(dǎo)體工業(yè)，但不屬于制備薄膜太陽能電池的沉積方法。濺射、溶膠-凝膠法、電鍍都是常用的薄膜制備方法。5.C解析：鈀是一種貴金屬材料，可以用作燃料電池的催化劑，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的陽極催化劑。氧化鋁、碳納米管、二氧化硅不是常用的燃料電池催化劑。6.C解析：光合作用是植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物和氧氣的過程，是自然界中的能量轉(zhuǎn)化過程，不屬于生物質(zhì)能的利用方式。生物質(zhì)能的利用方式包括直接燃燒、生物發(fā)酵、化石化等。7.A,B,C,D解析：光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率受多種因素影響，包括材料的光學(xué)性質(zhì)（如帶隙寬度、光吸收系數(shù)）、材料的導(dǎo)電性能（如電子遷移率、空穴遷移率）、電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計（如電極厚度、界面接觸）以及環(huán)境溫度（溫度升高通常會導(dǎo)致效率下降）。8.C解析：二次電池是指可以反復(fù)充電和放電的電池，鎳鎘電池屬于二次電池。鉛酸電池、鋰鋅電池、碳鋅電池都是一次電池，即使用后不能再充電使用。9.B解析：在燃料電池中，氫氣在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成質(zhì)子。氧氣在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子和質(zhì)子生成水。催化劑用于加速這兩個反應(yīng)的進行。發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是氫氣。10.C解析：核能發(fā)電是利用核反應(yīng)釋放的能量來發(fā)電的技術(shù)，不屬于可再生能源技術(shù)。可再生能源是指那些可以自然再生、取之不盡、用之不竭的能源，如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。二、填空題1.太陽能，電能2.太陽，電3.供應(yīng)，需求4.化學(xué)，電5.化學(xué)物質(zhì)6.輕質(zhì)，柔性7.穩(wěn)定性，倍率性能8.電動勢，電流9.化學(xué)10.結(jié)構(gòu)，合成三、簡答題1.應(yīng)用化學(xué)通過合成新型材料、研究材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、開發(fā)新的制備方法等手段，推動太陽能電池技術(shù)的發(fā)展。例如，合成具有更高光吸收系數(shù)、更高開路電壓、更低帶隙寬度的半導(dǎo)體材料，可以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。2.鋰離子電池通過鋰離子在正極和負(fù)極材料之間的嵌入和脫嵌來實現(xiàn)充電和放電。充電時，鋰離子從正極材料中脫嵌，通過電解質(zhì)移動到負(fù)極材料中嵌入；放電時，鋰離子從負(fù)極材料中脫嵌，通過電解質(zhì)移動到正極材料中嵌入，同時電子通過外電路流動，形成電流。3.燃料電池的優(yōu)點包括能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好（只產(chǎn)生水）、燃料來源廣泛、功率密度高、運行穩(wěn)定等。4.生物質(zhì)能利用的挑戰(zhàn)包括生物質(zhì)資源收集和運輸成本高、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率低、對環(huán)境可能造成污染、技術(shù)成熟度不夠等。四、論述題1.應(yīng)用化學(xué)在發(fā)展新型儲能技術(shù)中具有重要地位。首先，應(yīng)用化學(xué)可以通過合成新型材料來提高儲能技術(shù)的性能，例如，開發(fā)具有更高能量密度、更長循環(huán)壽命、更低成本的電池材料。其次，應(yīng)用化學(xué)可以研究材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，為優(yōu)化儲能器件的設(shè)計提供理論指導(dǎo)。此外，應(yīng)用化學(xué)還可以開發(fā)新的儲能制備方法，降低生產(chǎn)成本，促進儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。例如，應(yīng)用化學(xué)家通過溶膠-凝膠法、水熱法等手段制備了多種高性能的儲能材料，推動了鋰離子電池、鈉離子電池等新型儲能技術(shù)的發(fā)展。五、計算題1.輸出的電功率=光電轉(zhuǎn)換效率×太陽光功率密度=15%×1000W/m2=150W/m2六、實驗設(shè)計題1.實驗?zāi)康模貉芯磕撤N新型半導(dǎo)體材料的光電轉(zhuǎn)換性能。實驗原理：利用太陽能電池測試系統(tǒng)，測量該新型半導(dǎo)體材料制成的太陽能電池的短路電流（Isc）、開路電壓（Voc）和最大輸出功率（Pmax），并根據(jù)這些參數(shù)計算其光電轉(zhuǎn)換效率。實驗步驟：（1）制備太陽能電池：將新型半導(dǎo)體材料制成太陽能電池器件，包括制備電極、封裝等步驟。（2）連接測試系統(tǒng)：將制備好的太陽能電池連接到太陽能電池測試系統(tǒng)中，包括光源、電流表、電壓表等。（3）測量Isc：將太陽能電池置于光源下，調(diào)節(jié)光源強度，測量短路電流Isc。（4）測量Voc：保持光源強度不變，測量太陽能電池的開路電壓Voc。（5）測量Pmax：在Isc和Voc測量的基礎(chǔ)上，掃描