2025年大学《能源化学》专业题库- 工业化学在能源生产中的应用

2025年大学《能源化学》专业题库——工业化学在能源生产中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后括号内）1.在煤的气化过程中，水煤浆加压气化技术相比常压气化的主要优势之一是（）。A.操作温度更低B.对煤种适应性更广C.单位原料产气量更高D.更容易实现连续生产2.石油裂解的主要目的是生产（）。A.高辛烷值汽油B.大量的乙烯和丙烯等基本有机化工原料C.柴油和航空煤油D.减少石油产品中的硫含量3.下列哪种方法不属于典型的天然气制取合成气的技术？（）A.水煤气变换反应B.天然气部分氧化C.天然气完全燃烧D.原位水煤气变换（SteamMethaneReforming,SMR）4.生物质气化过程中，通常不产生的主要产物是（）。A.氢气B.一氧化碳C.甲烷D.二氧化碳5.哈伯法合成氨工业中，为了提高氨的产率，通常采用的工艺措施是（）。A.低温低压操作B.使用高活性、高选择性的催化剂C.缩短反应接触时间D.增大反应体系的总压6.下列能源转化过程中，主要涉及碳正离子化学的是（）。A.煤的气化B.石油的催化裂化C.天然气的蒸汽甲烷化D.甲醇的合成7.下列哪种催化剂在费托合成制取液体燃料过程中起着关键作用？（）A.分子筛催化剂B.声速催化剂（如Co/Mo/Al₂O₃）C.均相酸催化剂D.活性炭基催化剂8.在石油炼制中，重整的主要目的是（）。A.提高轻质液体燃料（如汽油）的产率B.将重质油转化为轻质油C.去除石油产品中的硫、氮、氧化合物D.增加柴油的产量9.生物质通过直接燃烧发电，其主要能量转换过程是（）。A.化学能→化学能B.化学能→热能→机械能→电能C.光能→化学能→热能→电能D.热能→机械能→电能10.将合成气转化为甲醇，该过程的反应热通常被认为是（）。A.高温吸热过程B.低温放热过程C.放热过程D.吸热过程二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题后横线上）1.煤化工中，煤的液化主要分为______和______两大类。2.石油炼制的核心设备是______，其操作温度通常高达数百度。3.天然气的主要成分是______，其热值相对较高。4.生物质能的利用方式多种多样，除了直接燃烧和气化，还包括______和______等。5.工业上制取大量氢气的主要方法有电解水、天然气重整和______。6.在多相催化反应中，催化剂的活性通常与其______和______密切相关。7.绿色化学理念在能源化工过程中的体现，例如开发______催化剂、设计______反应路径等。三、判断题（每小题1分，共10分。请将判断结果“正确”或“错误”填在题后括号内）1.煤炭直接燃烧是一种高效的能源利用方式，无需任何化学转化过程。（）2.石油裂解得到的裂解汽油可以直接作为高标号车用汽油使用。（）3.合成气（主要含CO和H₂）是一种重要的化工“原料宝库”，可用于合成多种化学品和燃料。（）4.生物质能属于可再生能源，其资源来源广泛，具有可持续性。（）5.催化裂化是石油炼制中提高汽油产率和辛烷值的重要工艺。（）6.甲醇制烯烃（MTO）技术可以将富含甲醇的生物质转化平台，生产乙烯和丙烯等化工原料。（）7.碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是实现碳中和目标的重要途径之一。（）8.工业化学过程的设计和优化，除了考虑化学反应本身，还需考虑经济性、安全性和环境影响。（）9.氢燃料电池汽车的能量转换效率远高于传统内燃机汽车。（）10.煤的气化、液化都属于化学转化过程，旨在将固体煤炭转化为更易于运输、使用和净化的燃料或化学品。（）四、简答题（每小题5分，共20分）1.简述煤间接液化与直接液化的主要区别。2.解释什么是石油的馏分，并列举三种主要的石油馏分及其主要用途。3.为什么说合成气是现代能源化工的重要中间产物？4.在生物质能转化过程中，如何理解“高效”和“清洁”这两个目标？五、论述题（10分）结合工业化学的原理，论述煤化工向绿色化、低碳化转型的主要技术方向和面临的挑战。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.D5.B6.B7.B8.A9.B10.C二、填空题1.直接液化；间接液化2.炼油炉（或加热炉）3.甲烷4.发酵；热解5.工业副产气回收6.活性；选择性7.高效、环境友好；原子经济三、判断题1.错误2.错误3.正确4.正确5.正确6.正确7.正确8.正确9.正确10.正确四、简答题1.解析思路：区分两种方法的原料和最终产物。间接液化是以合成气（CO+H₂）为原料，通过费托合成等反应生成液体燃料和化学品；直接液化是以固态煤为原料，在高温高压下与氢气反应，直接转化为液体燃料，通常需要加氢裂化等步骤。关键区别在于起始物料的状态和核心转化路径。2.解析思路：解释石油分馏是基于各组分沸点差异的物理过程。将原油加热，不同沸点范围的组分在不同温度下被蒸出并冷凝，得到不同馏分。列举常见馏分如汽油、煤油、柴油、重油等，并简述其主要用途，如汽油作车用燃料，柴油作柴油车或船舶燃料，重油作锅炉燃料或制沥青等。3.解析思路：强调合成气的化学组成（CO和H₂）及其反应活性。CO具有还原性，H₂具有还原性和可燃性，两者都是合成多种有机物（如甲醇、氨、烯烃、芳烃等）和燃料（如费托合成油、甲醇燃料）的基础原料。因此，合成气的生产和应用贯穿于众多能源化工产业链，使其成为连接煤炭、天然气、生物质等一次能源与多种二次能源和化工产品的重要枢纽。4.解析思路：分别解释高效和清洁在生物质转化中的含义。高效指生物质资源中化学能的利用率高，尽可能多地转化为目标产品（燃料或化学品），减少副产物和不必要能量损失。清洁指转化过程产生的污染物（如粉尘、废气、废水）排放少，符合环保要求，甚至实现零排放或资源化利用，不对环境造成显著负面影响。五、论述题解析思路：1.背景：指出传统煤化工以煤为原料，但面临资源利用效率不高、环境污染较重等问题，与绿色低碳发展趋势不符。2.技术方向：*开发绿色转化技术：重点论述氢能煤化工，如煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气等工艺的氢源进行绿色化改造（使用可再生能源制氢替代化石燃料制氢），实现近零碳排放。*提高能效：通过过程优化、余热回收利用、先进反应器技术等手段，降低煤化工过程的能耗。*耦合可再生能源：将煤化工过程与太阳能、风能等可再生能源发电或制氢过程耦合，构建可再生能源驱动的煤化工新模式。*CO₂捕集、利用与封存（CCUS）：对煤化工过程产生的CO₂进行捕集，并加以利用（如转化为化学品或燃料）或进行地质封存，减少温室气体排放。*生物质能综合利用：将煤化工与生物质转化过程相结合，实现多能互补和资源综合利用。3.面临的挑战：*经济性挑战：绿色化改造和新技术开发往往需要高额投资，成本较