2025年大学《应用化学》专业题库- 应用化学在废气处理中的应用

2025年大学《应用化学》专业题库——应用化学在废气处理中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.下列哪种气体主要来源于汽车尾气，并且是一种重要的温室气体？A.SO2B.CO2C.NO2D.O32.在废气处理吸附技术中，活性炭最突出的优点是：A.价格低廉B.对水蒸气不敏感C.吸附容量极大D.机械强度高3.用碱液吸收工业烟气中的二氧化硫（SO2）时，通常采用逆流吸收塔，其主要目的是：A.减少塔高B.提高SO2转化率C.降低吸收剂消耗D.增加塔内传质面积4.选择废气处理催化转化技术催化剂时，对其“选择性”的要求主要是指：A.催化剂反应速率要快B.催化剂耐高温性能好C.催化剂只对目标污染物反应，对其他物质影响小D.催化剂成本低廉5.蓄热式热力氧化法（RTO）的核心优点是：A.操作温度范围宽B.能量利用率高C.可处理多种不同成分的废气D.设备结构简单6.对于浓度较低、流量较大的挥发性有机物（VOCs）废气，通常优先考虑采用：A.直接燃烧法B.催化燃烧法C.吸收法D.冷凝法7.在废气吸附过程中，吸附剂达到吸附平衡后，若在恒温恒容条件下减少体系压力，则吸附质在固相中的量通常会：A.增加B.减少C.不变D.无法确定8.选择吸收法处理酸性废气（如SO2）时，常用吸收剂是：A.空气B.水溶液C.有机溶剂D.碱溶液9.废气处理中使用的分子筛，其吸附原理主要依赖于：A.物理吸附和分子尺寸选择性B.化学吸附和表面活性位点C.电解质作用和离子交换D.沉淀反应和化学反应10.某工厂排放的废气中含有NO和CO，若要同时去除这两种污染物，且不产生二次污染，适宜采用的技术是：A.催化燃烧B.选择性催化还原（SCR）C.吸收法D.直接燃烧二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.废气中常见的颗粒物根据粒径大小可分为______和______。2.催化剂在废气催化转化过程中，通常具有______、______和______三个重要特性。3.吸附剂在使用一段时间后，其吸附能力下降，称为______。4.光催化氧化技术利用半导体材料在光照下产生的______和______来降解有机污染物。5.某吸附剂在特定条件下，每克吸附剂对某污染物的饱和吸附量称为______。6.对于处理高温、高湿且含有腐蚀性气体的废气，应优先考虑选用______材质的吸附剂或催化剂。7.氮氧化物（NOx）是形成______和______的重要前体物。8.吸收法处理废气时，为提高传质效率，常采用______操作和______塔板类型。9.常用的废气处理吸附剂包括活性炭、______、______和离子交换树脂等。三、名词解释（每小题3分，共12分）1.吸附等温线2.脱附3.选择性催化还原（SCR）4.蓄热式热力氧化法（RTO）四、简答题（每小题5分，共20分）1.简述影响废气中污染物吸附效果的主要因素。2.与吸附法相比，简述催化燃烧法处理VOCs废气的优缺点。3.简述选择性催化还原（SCR）脱硝技术的原理及其关键影响因素。4.简述吸收法处理酸性废气的原理，并列举两种常用的吸收剂。五、计算题（共12分）某工厂排放的有机废气，流量为5000m³/h（标准状态），其中VOCs浓度为200mg/m³（以甲苯计）。现采用一套吸附装置处理该废气，吸附剂为活性炭，其对该VOCs的吸附量为50mg/g（质量吸附量）。假设吸附过程在等温等压条件下进行，且吸附剂填充体积与废气处理体积之比为0.1m³/m³。试计算：（1）每小时需要处理多少摩尔的甲苯？（甲苯摩尔质量为92g/mol）（2）若活性炭吸附剂总质量为100kg，该吸附剂理论上最多能吸附多少摩尔的甲苯？（3）基于当前工况和吸附剂容量，该吸附装置能否一次性处理完这股废气？请说明理由。（提示：考虑吸附剂饱和和穿透现象，此题仅需基于给定数据进行初步判断）试卷答案一、选择题1.B2.C3.B4.C5.B6.C7.B8.D9.A10.B二、填空题1.直径小于2.5微米；直径大于2.5微米2.活性；选择性；稳定性3.毒化4.光生电子；光生空穴5.吸附容量6.耐高温、耐腐蚀7.光化学烟雾；酸雨8.逆流；填料9.分子筛；硅胶三、名词解释1.吸附等温线：在恒定温度下，吸附剂对气相吸附质的平衡吸附量与吸附质分压（或浓度）之间的关系曲线。2.脱附：吸附质分子从固体吸附剂表面脱离，返回到气相（或液相）的过程。3.选择性催化还原（SCR）：利用催化剂促进还原剂（如氨气、尿素）与氮氧化物（NOx）在较低温度下发生选择性反应，生成氮气和水的过程。4.蓄热式热力氧化法（RTO）：一种高效的废气热氧化技术，通过切换蓄热体使废气预热至高温（>750°C），然后在燃烧室中氧化分解污染物，并利用蓄热体回收和预热后续废气，从而节省燃料。四、简答题1.影响因素：吸附剂性质（表面积、孔结构、极性）、吸附质性质（极性、分子大小、挥发性）、温度、压力、接触时间、废气湿度、气流速度等。温度升高通常降低吸附量；压力升高（或浓度升高）通常增加吸附量；吸附剂比表面积越大、吸附力越强，吸附效果越好。2.优点：处理温度相对较高（200-400°C），对复杂成分废气的适应性较好，无二次污染（除催化剂消耗外），可处理高浓度VOCs。缺点：对于低浓度VOCs，能耗较高；可能产生NOx等二次污染物；催化剂的选择性和寿命是关键。3.原理：在催化剂作用下，利用还原剂（如NH3）将NOx选择性还原为无害的N2和水（如4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O）。关键影响因素：催化剂性能（活性、选择性、寿命）、反应温度（通常250-400°C）、还原剂与NOx的摩尔比、反应物浓度、气流速度、催化剂床层设计等。4.原理：利用碱性吸收剂（如碱液、氨水）与酸性废气（如SO2、NOx）发生中和反应，将其转化为可溶性盐类，从而实现去除。常用吸收剂：氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氨水、石灰乳等。五、计算题（1）每小时甲苯摩尔数=5000m³/h*200mg/m³*(1g/1000mg)*(1mol/92g)=10.87mol/h（2）吸附剂最大吸附甲苯摩尔数=100kg*(1g/1000mg)*50mg/g*(1mol/92g)=54.35mol（3）不能。理由：吸附剂每小时处理能力=0.1m³/m³*5000m³/h=500m³/h。按甲苯吸附量计，该体积废气的甲苯含量=500m³/h*200mg/m³*(1g/1000mg)=100g/h=1.08g/h。吸附剂总质量为100kg，可吸附总质量为100kg*50mg/g=5000g。若按当前流量和浓度，每小时处理的废气中