北京化工大學(xué)2025年應(yīng)用化學(xué)（精細(xì)化工）試驗(yàn)班化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)試題及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述綠色化學(xué)的原則及其對(duì)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義。請(qǐng)至少列舉三項(xiàng)原則并分別說(shuō)明。二、當(dāng)前精細(xì)化工領(lǐng)域面臨哪些主要的可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)？請(qǐng)選擇其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)，分析其產(chǎn)生的原因，并闡述精細(xì)化工行業(yè)可以采取的應(yīng)對(duì)策略。三、四、生物基化學(xué)品和可降解材料是精細(xì)化工領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。請(qǐng)比較傳統(tǒng)化學(xué)合成路線(xiàn)與生物催化/酶工程路線(xiàn)在制備某一特定生物基精細(xì)化學(xué)品（如乳酸、乙醇或某種平臺(tái)化合物）時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，并分析未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。五、中國(guó)正在推動(dòng)化工行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型。請(qǐng)結(jié)合精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)的具體情況，論述實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵路徑和面臨的瓶頸。并就如何克服這些瓶頸，提出你的見(jiàn)解和建議。試卷答案一、綠色化學(xué)原則包括：原子經(jīng)濟(jì)性、無(wú)害化設(shè)計(jì)、安全化學(xué)品的設(shè)計(jì)、能源效率、使用可再生的原料、對(duì)事故和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防、實(shí)時(shí)分析預(yù)防污染、化學(xué)產(chǎn)品和過(guò)程的終點(diǎn)設(shè)計(jì)、使用安全的溶劑和助劑、減少衍生物的設(shè)計(jì)、催化、設(shè)計(jì)可降解化學(xué)產(chǎn)品、實(shí)時(shí)分析預(yù)防事故。其意義在于從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，提高資源利用效率，減少環(huán)境污染和職業(yè)危害，推動(dòng)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)向可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)效益。二、主要挑戰(zhàn)包括：環(huán)境污染（廢水、廢氣、固體廢物排放）、資源消耗（原材料、能源）、安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)（易燃易爆、有毒有害物質(zhì)）、產(chǎn)品生態(tài)毒性等。選擇挑戰(zhàn)：環(huán)境污染。原因：精細(xì)化工產(chǎn)品種類(lèi)繁多，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，往往涉及有毒有害原料和中間體，若處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)水體、土壤和空氣造成嚴(yán)重污染，影響生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康。應(yīng)對(duì)策略：開(kāi)發(fā)綠色合成路線(xiàn)，使用環(huán)境友好型原料和催化劑；推行清潔生產(chǎn)工藝，提高資源利用率和生產(chǎn)效率，減少?gòu)U物產(chǎn)生；加強(qiáng)廢水、廢氣、廢渣的綜合治理和資源化利用；建立環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控體系，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)和應(yīng)急管理；發(fā)展生態(tài)友好型產(chǎn)品，如可降解材料。三、1.新材料設(shè)計(jì)與發(fā)現(xiàn)：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析海量數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)具有特定性能的新型材料（如催化劑、分離膜、功能高分子），加速材料創(chuàng)新周期。2.反應(yīng)路徑優(yōu)化與過(guò)程強(qiáng)化：通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)等技術(shù)優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)路徑，提高原子經(jīng)濟(jì)性和選擇性，降低能耗和成本；模擬和優(yōu)化反應(yīng)過(guò)程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化控制和在線(xiàn)優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。3.智能制造與工廠(chǎng)優(yōu)化：在精細(xì)化工生產(chǎn)中應(yīng)用AI進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)測(cè)與維護(hù)、質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制、生產(chǎn)計(jì)劃智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)智能工廠(chǎng)管理，提升運(yùn)營(yíng)效率和安全水平。四、以乳酸為例：傳統(tǒng)化學(xué)合成路線(xiàn)（如羰基合成法）的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、產(chǎn)量較大；缺點(diǎn)是通常需要使用不可再生原料（如石腦油），能耗高，可能產(chǎn)生副產(chǎn)物，部分步驟使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿，環(huán)境友好性差。生物催化/酶工程路線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是使用可再生原料（如葡萄糖、乳清），反應(yīng)條件溫和（常溫常壓、水相），選擇性高，副產(chǎn)物少，環(huán)境友好；缺點(diǎn)是酶的穩(wěn)定性、催化效率、成本以及下游純化可能比較復(fù)雜，目前規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性仍在發(fā)展中。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：隨著生物技術(shù)的發(fā)展和酶工程改良，生物催化/酶工程路線(xiàn)的效率和經(jīng)濟(jì)性將不斷提高，與基因工程、發(fā)酵工程結(jié)合，有望在更多精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。五、關(guān)鍵路徑：開(kāi)發(fā)和應(yīng)用綠色化學(xué)技術(shù)（如綠色合成路線(xiàn)、催化劑、溶劑），推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整（淘汰落后產(chǎn)能，發(fā)展高附加值、環(huán)境友好型產(chǎn)品），加強(qiáng)資源能源循環(huán)利用（如副產(chǎn)品回收、余熱利用），提升安全生產(chǎn)管理水平，完善環(huán)境法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系，鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和清潔生產(chǎn)改造。面臨瓶頸：部分綠色技術(shù)成本較高，經(jīng)濟(jì)性不足；傳統(tǒng)工藝改造難度大，投資回報(bào)周期長(zhǎng)；專(zhuān)業(yè)人才缺乏；環(huán)保法規(guī)執(zhí)行力有待加強(qiáng)；公眾對(duì)化工產(chǎn)品安全性的認(rèn)知與環(huán)境真實(shí)影響存在偏差。建議：政府加大政策扶持和資金投入，鼓勵(lì)綠色技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用；企業(yè)加大