能源化學(xué)題庫(kù)

16/16第一章：煤化學(xué)習(xí)題1.中國(guó)能源結(jié)構(gòu)、煤炭資源的分布特點(diǎn)及生產(chǎn)格局、能源發(fā)展戰(zhàn)略是什么？P1答：中國(guó)能源結(jié)構(gòu)：煤炭資源比較豐富，油氣資源總量偏少。（富煤、貧油、少氣）煤炭資源的分布：東少西多，南貧北豐，相對(duì)集中。生產(chǎn)格局：北煤南運(yùn)，西煤東調(diào)。能源發(fā)展戰(zhàn)略：節(jié)能優(yōu)先、結(jié)構(gòu)多元、環(huán)境友好。２.何謂潔凈煤技術(shù)？有哪些研究?jī)?nèi)容？答：潔凈煤技術(shù)是指從煤炭開(kāi)發(fā)到利用的全過(guò)程中旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)。潔凈煤技術(shù)的主要包括：煤炭開(kāi)采、煤炭加工、煤炭燃燒、煤炭轉(zhuǎn)化、污染排放控制與廢棄物處理等。如：選煤，型煤，水煤漿，超臨界火力發(fā)電，先進(jìn)的燃燒器，流化床燃燒，煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，煙道氣凈化，煤炭氣化，煤炭液化，燃料電池等。３煤是由什么物質(zhì)形成的？答：煤是由植物生成的。在煤層中發(fā)現(xiàn)大量保存完好的古代植物化石和炭化了的樹(shù)干；煤層底板巖層中發(fā)現(xiàn)了大量的根化石、痕木化石等植物化石；在顯微鏡下觀(guān)察煤制成的薄片可以看到植物細(xì)胞的殘留痕跡以及孢子、花粉、樹(shù)脂、角質(zhì)層等植物殘?bào)w；在實(shí)驗(yàn)室用樹(shù)木進(jìn)行的人工煤化試驗(yàn)，也可以得到外觀(guān)和性質(zhì)與煤類(lèi)似的人造煤。這就有力地證實(shí)了腐植煤是由高等植物變來(lái)的。４.按成煤植物的不同，煤可以分幾大類(lèi)？P12答：按成煤植物的不同，煤主要分為腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤。腐植煤：高等植物腐泥煤：低等植物腐植腐泥煤：高等植物+低等植物５.簡(jiǎn)述成煤條件。P20-21答：煤的形成必須具備古植物、古氣候、古地理和古構(gòu)造等條件。古植物：大量植物的持續(xù)繁殖古氣候：溫暖、潮濕的氣候環(huán)境古地理：沼澤和湖泊古構(gòu)造：合適的地殼升降運(yùn)動(dòng)６.由高等植物形成煤，要經(jīng)歷哪些過(guò)程和變化？P22答：由高等植物形成煤，要經(jīng)歷泥炭化作用和煤化作用兩個(gè)過(guò)程。泥炭化作用過(guò)程：高等植物→泥炭煤化作用過(guò)程又分為成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)階段。成巖作用階段：泥炭→褐煤；變質(zhì)作用階段：褐煤→無(wú)煙煤。７泥炭化作用、成巖作用和變質(zhì)作用的本質(zhì)是什么？P22、P25、P26答：泥炭化作用是指高等植物殘骸在泥炭沼澤中，經(jīng)過(guò)生物化學(xué)和地球化學(xué)作用演變成泥炭的過(guò)程。成巖作用：泥炭在沼澤中層層堆積，越積越厚，當(dāng)?shù)貧は鲁恋乃俣瘸^(guò)植物堆積速度時(shí)，泥炭將被黏土、泥砂等沉積物覆蓋。無(wú)定形的泥炭在上覆無(wú)機(jī)沉積物的壓力作用下，逐漸發(fā)生壓緊、失水、膠體老化硬結(jié)等物理和物理化學(xué)變化，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袔r石特征的褐煤的過(guò)程。變質(zhì)作用：褐煤沉降到地殼深處，受長(zhǎng)時(shí)間地?zé)岷透邏鹤饔茫M成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋汉蜔o(wú)煙煤的過(guò)程。８.按煤化程度，腐植煤可以分為幾大類(lèi)？它們有哪些區(qū)分標(biāo)志？答：按煤化程度，腐植煤可以分為泥炭、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤四個(gè)大類(lèi)。泥炭與褐煤的區(qū)分標(biāo)志：外觀(guān)上，泥炭有原始植物殘?bào)w，呈土狀；褐煤無(wú)原始植物殘?bào)w，無(wú)明顯條帶。褐煤與煙煤的區(qū)分標(biāo)志：顏色，褐煤呈褐色或黑褐色；煙煤呈黑色。煙煤與無(wú)煙煤的區(qū)分標(biāo)志特征與標(biāo)志煙煤無(wú)煙煤顏色黑色灰黑色光澤有一定光澤金屬光澤外觀(guān)呈條帶狀無(wú)明顯條帶燃燒現(xiàn)象多煙無(wú)煙９.影響煤變質(zhì)作用的因素有哪些，對(duì)煤的變質(zhì)程度有何影響？P28答：影響煤變質(zhì)作用的因素主要有：溫度、時(shí)間和壓力。溫度是影響煤變質(zhì)作用的主要因素，存在一個(gè)煤變質(zhì)的臨界溫度。轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌夯A段所需的溫度大致為：褐煤：40～50℃，長(zhǎng)焰煤：<100℃，典型煙煤：<200℃，無(wú)煙煤：<時(shí)間是影響煤的重要因素，這里所說(shuō)的時(shí)間是指煤在一定溫度和壓力條件下作用時(shí)間的長(zhǎng)短。作用時(shí)間影響的重要性表現(xiàn)在：溫度、壓力相同，時(shí)間越長(zhǎng)，變質(zhì)程度越高；溫度不同，短時(shí)間較高溫度與長(zhǎng)時(shí)間較低溫度可達(dá)到相同的變質(zhì)程度。壓力也是煤變質(zhì)不可缺少的條件。在壓力作用下，煤主要變化是壓緊、失水、孔隙率降低，并使煤巖組分沿垂直壓力的方向呈定向排列。靜壓力使煤的芳香稠環(huán)平行層面呈有規(guī)則的排列；動(dòng)壓力使煤層產(chǎn)生破裂、滑動(dòng)，低變質(zhì)程度煤的芳香稠環(huán)層面的堆砌高度增加。10.反映煤分子結(jié)構(gòu)的參數(shù)有哪些？P36答：煤的結(jié)構(gòu)參數(shù)有芳碳率、芳?xì)渎屎头辑h(huán)數(shù)。芳碳率（）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的碳原子數(shù)與總碳原子數(shù)之比。。芳?xì)渎剩ǎ┦侵该旱幕窘Y(jié)構(gòu)單元中屬于芳香族結(jié)構(gòu)的氫原子數(shù)與總氫原子數(shù)之比。芳環(huán)數(shù)（）是指煤的基本結(jié)構(gòu)單元中芳香環(huán)數(shù)的平均數(shù)量。11.煤分子結(jié)構(gòu)理論的主要觀(guān)點(diǎn)有哪些？P46答：⑴煤是三維空間高度交聯(lián)的非晶質(zhì)的高分子縮聚物煤是由許多結(jié)構(gòu)相似但又不完全相同的基本結(jié)構(gòu)單元通過(guò)橋鍵連接而成。結(jié)構(gòu)單元由規(guī)則的縮合芳香核與不規(guī)則的、連接在核上的側(cè)鏈和官能團(tuán)兩部分構(gòu)成。⑵煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的規(guī)則部分規(guī)則部分（縮合芳香核）：縮聚的芳環(huán)、氫化芳環(huán)或各種雜環(huán)。環(huán)數(shù)隨煤化程度的提高而增加。⑶煤分子基本結(jié)構(gòu)單元的不規(guī)則部分不規(guī)則部分：烷基側(cè)鏈和官能團(tuán)。烷基側(cè)鏈的長(zhǎng)度隨煤化程度的提高而減少。官能團(tuán)主要是含氧官能團(tuán)：羥基、羧基、羰基、甲氧基等，隨著煤化程度的提高，甲氧基和羧基很快消失，其他含氧基團(tuán)在各種煤化程度的煤中均有存在；少量的含硫官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)。⑷連接基本結(jié)構(gòu)單元的橋鍵橋鍵主要是次甲基鍵、醚鍵、次甲基醚鍵、硫醚鍵以及芳香碳-碳鍵等。在低煤化程度的煤中橋鍵最多，主要形式為前三種。⑸氧、硫和氮的存在形式氧：除含氧官能團(tuán)外，還有醚鍵和雜環(huán)等；硫：巰基、硫醚和噻吩等；氮：吡咯環(huán)、胺基和亞胺基等。⑹低分子化合物低分子化合物：脂肪族化合物，如褐煤和泥炭中的樹(shù)脂和蠟等。⑺煤化程度對(duì)煤結(jié)構(gòu)的影響低煤化程度煤的縮合芳香核較小，側(cè)鏈長(zhǎng)而多，官能團(tuán)多，煤的結(jié)構(gòu)比較疏松，孔隙率較大，比表面積較高。中等煤化程度煤（肥煤和焦煤）的縮合芳香核增大，含氧官能團(tuán)和烷基側(cè)鏈減少，結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵減少，煤的結(jié)構(gòu)較為致密，孔隙率低，比表面積小，煤的物化性質(zhì)和工藝性質(zhì)在此處發(fā)生轉(zhuǎn)折，出現(xiàn)極大值或極小值。高等煤化程度煤的縮合芳香核顯著增大，大分子排列的有序化增強(qiáng)，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，形成裂隙，孔隙率增加，比表面積增大。探）等。第二章：石油化學(xué)習(xí)題１.為什么H/C原子比可以作為表征石油化學(xué)組成的一個(gè)基本參數(shù)？答：同一系列的烴類(lèi)，其H/C原子比隨著分子量的增加而降低；烷烴的變化幅度較小，環(huán)狀烴的隨分子量的變化幅度較大。不同結(jié)構(gòu)的烴類(lèi)，碳數(shù)相同時(shí)，烷烴的H/C原子比最大，而芳烴最小。對(duì)于環(huán)狀烴而言，相同碳數(shù)時(shí)，環(huán)數(shù)增加，其H/C原子比降低。２.按照餾分組成，石油可以分為哪幾個(gè)餾分？各個(gè)餾分分別有什么用途？答：按沸點(diǎn)高低將其分離（切割）成不同的餾分。初餾點(diǎn)：加熱時(shí)餾出的第一滴液體時(shí)的溫度。初餾點(diǎn)～200℃或～180℃汽油餾分200～350℃煤、柴油餾分350～500℃(560℃)減壓瓦斯油VGO（潤(rùn)滑油餾分、催化裂化原料）500℃(560℃)減壓渣油3.膠質(zhì)與瀝青質(zhì)各自的結(jié)構(gòu)特征是什么？答：共性：由大分子的非烴化合物組成的復(fù)雜混合物；石油中極性最強(qiáng)的組分；存在基本結(jié)構(gòu)單元；二者的芳香度高，H/C原子比低；分子中含S、N、O雜原子基團(tuán)，還絡(luò)合Ni、V等金屬。特性：膠質(zhì)能溶于低分子的正構(gòu)烷烴，而瀝青質(zhì)則不能。膠質(zhì)的H/C原子比高于瀝青質(zhì)，而其fA、RA、RN低于瀝青質(zhì)。膠質(zhì)的平均分子量低于瀝青質(zhì)。膠質(zhì)的極性小于瀝青質(zhì)。瀝青質(zhì)具有似晶結(jié)構(gòu)，而膠質(zhì)卻沒(méi)有。瀝青質(zhì)的雜原子含量高于膠質(zhì)。4..烴類(lèi)的粘度與其化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的有何關(guān)系答：分子量相近（碳數(shù)相同）的烴類(lèi)，環(huán)狀結(jié)構(gòu)分子的粘度大于鏈狀結(jié)構(gòu)分子的粘度，而且環(huán)數(shù)越多，粘度越大。因此分子中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以看成是粘度的載體。當(dāng)分子中的環(huán)數(shù)相同時(shí)，側(cè)鏈越長(zhǎng)的烴類(lèi)化合物的粘度越大。５.石油產(chǎn)品的閃點(diǎn)、燃點(diǎn)以及自燃點(diǎn)之間有何關(guān)系？答：對(duì)于同一油品，其自燃點(diǎn)是最高的，燃點(diǎn)次之，閃點(diǎn)是最低的。對(duì)于不同的油品，閃點(diǎn)越高，其燃點(diǎn)也就越高，而自燃點(diǎn)越低。同族烴類(lèi)，相對(duì)分子質(zhì)量小的烴類(lèi)自燃點(diǎn)高而閃點(diǎn)低，反之亦然。第三章生物質(zhì)能一、名詞解釋1、生物質(zhì)能：是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來(lái)的。2、能源植物：廣義：幾乎可以包括所有植物。狹義：是指那些利用光能效率高、可合成類(lèi)似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者產(chǎn)氫的植物。3、沼氣：沼氣是各種有機(jī)物質(zhì)在一定的溫度、水分、酸堿度和隔絕空氣的條件下，經(jīng)過(guò)嫌氣性細(xì)菌的發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w4、生物柴油：指以各種油脂(包括植物油、動(dòng)物油脂、廢餐飲油等)為原料，經(jīng)一系列加工處理過(guò)程而生產(chǎn)出的一種液體燃料。屬于長(zhǎng)鏈脂肪酸的單烷基酯5、燃料乙醇：一般是指體積濃度達(dá)到99.5%以上的無(wú)水乙醇。燃料乙醇是燃燒清潔的高辛烷值燃料，是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成6、生物質(zhì)發(fā)電：利用生物質(zhì)資源進(jìn)行的發(fā)電。一般分直接燃燒發(fā)電和氣化發(fā)電兩種類(lèi)型，主要包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電二、簡(jiǎn)答題1、生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用是在怎樣的背景下提出來(lái)的?有何重要意義?答：背景:1.能源的開(kāi)發(fā)和利用一直以來(lái)見(jiàn)證著人類(lèi)文明的進(jìn)步，能源的更新替換，成為人類(lèi)適應(yīng)環(huán)境、利用環(huán)境、改造環(huán)境的重要標(biāo)志之一。當(dāng)今的新型替代能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能、地?zé)崮艿燃娂娪楷F(xiàn)，各具優(yōu)勢(shì)，且利用技術(shù)不斷成熟和發(fā)展，其中生物能在實(shí)用性、可行性、廣泛性方面，顯現(xiàn)出獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是未來(lái)30～50年里，最具大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)前景的新型能源。2.能源危機(jī)與生態(tài)危機(jī)：煤炭、石油只能開(kāi)采100年；天然氣只能開(kāi)采50~60年；空氣污染、水污染、土壤污染、溫室效應(yīng)、物種絕滅。發(fā)展意義(自由擴(kuò)展):1.傳統(tǒng)能源有限、不可再生及環(huán)境危害性2.生物質(zhì)能源豐富、可再生及環(huán)境友好性2、汽車(chē)使用乙醇汽油的好處。第一，乙醇汽油增加汽油中的含氧量，使燃燒更充分，有效地降低了尾氣中有害物質(zhì)的排放；第二，有效提高汽油的標(biāo)號(hào)，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)；第三，可有效消除火花塞、氣門(mén)、活塞頂部及排氣管、消聲器部位的積炭，延長(zhǎng)主要部件的使用壽命。3、概述世界主要國(guó)家生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀。目前，生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)已成為世界重大熱門(mén)課題之一，受到世界各國(guó)政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃，如美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)計(jì)劃、日本的陽(yáng)光計(jì)劃（是日本政府為對(duì)付能源危機(jī)和建設(shè)無(wú)公害社會(huì)制定并推行的新能源開(kāi)發(fā)計(jì)劃）、巴西的酒精能源計(jì)劃（以甘蔗為原料生產(chǎn)酒精，將使用的所有汽油都添加20％到25％的酒精）等，其中生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用占有相當(dāng)?shù)谋戎亍?、我國(guó)能源植物開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀。P47答：根據(jù)所含主要成分的不同，能源植物可分為3大類(lèi)：一是富含碳水化合物的能源植物，利用這類(lèi)植物所得到的最終產(chǎn)品是乙醇。該類(lèi)植物種類(lèi)較多，分布廣泛，主要是一類(lèi)富含糖類(lèi)、淀粉類(lèi)和纖維類(lèi)的植物。二是富含油脂的能源植物，它們既是人類(lèi)食物的重要組成部分，又是工業(yè)用途非常廣泛的原料．這類(lèi)植物統(tǒng)稱(chēng)為油脂植物。三是富含類(lèi)似石油成分的能源植物，石油的主要成分是烴類(lèi)，如烷烴、環(huán)烷烴等，富含烴類(lèi)的植物是植物能源的最佳來(lái)源，生產(chǎn)成本低，利用率高。通常這類(lèi)植物的莖折斷后傷口處有乳白色、黃褐色液體流出，可稱(chēng)為石油植物。①木本能源植物：高糖、高淀粉和高纖維的木本植物主要有西谷椰子和木薯2種，我國(guó)燃料乙醇的加工技術(shù)很成熟，西谷椰子的高淀粉含量很適合制酒精，但目前我國(guó)還沒(méi)有廣泛種植。富含類(lèi)似石油成分的木本植物較多，我國(guó)目前已人工種植和有發(fā)展?jié)摿Φ闹饕新榀倶?shù)、油楠和綠玉樹(shù)等。在眾多此類(lèi)木本植物中，研究比較多的是麻瘋樹(shù)(小桐子)，很大一部分原因是它生長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，分布范圍廣，使用方便，處理技術(shù)要求不高。富含油的木本植物富含油的木本植物主要有黃連木、油茶、多花山竹子、巖桂和烏桕等。普遍來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在很多這種類(lèi)型的植物油基本上都應(yīng)用在制潤(rùn)滑油上，真正應(yīng)用到能源上的還很少，尚處于一種作為副能源植物狀態(tài)，但其需求量比較大。②草本能源植物：富含糖類(lèi)的草本能源植物：甘蔗是熱帶、亞熱帶作物，是發(fā)展能源植物的首選材料。我國(guó)能源甘蔗的起步較晚，但發(fā)展較快。甘蔗具有喜高溫、需水量大的特點(diǎn)，南方地區(qū)可利用當(dāng)?shù)氐淖匀粌?yōu)勢(shì)，大面積種植甘蔗生產(chǎn)酒精。這對(duì)于發(fā)展燃料乙醇代替部分石油的可再生潔凈能源戰(zhàn)略的意義是非常重大的。甜高粱作為一種含糖量很高的作物，也已經(jīng)在很多國(guó)家作為能源作物進(jìn)行大面積種植，并已逐漸引起科學(xué)界的廣泛重視。我國(guó)自行培育的能源甜高粱的農(nóng)藝性狀和工業(yè)性能處于世界先進(jìn)水平，并在新疆、內(nèi)蒙古、山東等地有規(guī)模種植的工業(yè)化生產(chǎn)示范區(qū)。富含淀粉的草本能源植物主要有玉米、木薯、馬鈴薯和小麥等糧食作物。我國(guó)生產(chǎn)的淀粉，玉米淀粉占90％左右，木薯淀粉占7％左右，馬鈴薯淀粉占2％左右，小麥及其它淀粉約占1％。除上述淀粉植物外，還有一些野生的產(chǎn)淀粉的植物，如蕉芋、葛根、橡子、野百合、魔芋等。富含纖維的草本能源植物：芒屬植物具有高效光合固碳效率，主要分布于東南亞，我國(guó)產(chǎn)6種，其中芒、五節(jié)芒分布于長(zhǎng)江以南廣大區(qū)域。富含油的能源植物：海蓬子，藜科海蓬子屬植物，在鹽生植物分類(lèi)中，屬于莖肉質(zhì)化真鹽生植物，其種子中油含量達(dá)到27.2％~32.0％。堿蓬，屬于藜科堿蓬屬，一年生肉質(zhì)草本鹽生植物，適合于用海水灌溉的潮間帶、海濱鹽堿地帶生長(zhǎng)，廣泛分布于中國(guó)的東北、內(nèi)蒙古、河北、山東、江蘇等地，是品質(zhì)優(yōu)良的食品和工業(yè)用油料。目前，大多數(shù)富含類(lèi)似石油成分的能源植物尚處于野生或半野牛狀態(tài)。雖然我國(guó)在高效能源植物選育、能源轉(zhuǎn)化利用方面有一定研究，但其規(guī)模小且缺乏系統(tǒng)性，還需要科研工作者投入大量的努力。5、(P26)列舉十個(gè)生物質(zhì)能研究熱點(diǎn)問(wèn)題。1、合成生物學(xué)與生物質(zhì)能的生產(chǎn)用化學(xué)物質(zhì)造出合成DNA，由DNA組成基因，再由基因形成基因組，最終在實(shí)驗(yàn)室造出全新生物體的分子系統(tǒng)2、斯坦福大學(xué)有一個(gè)國(guó)際研究機(jī)構(gòu)正在開(kāi)展土壤微生物吸收光能分解水制氫的研究3、美國(guó)一家綠色燃料科技公司研究將海藻作為生物反應(yīng)器(bioreator)，它吸收光能、水與CO2之后，再轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)燃料。4、光合作用的模擬5、遺傳工程改變生物質(zhì)以遺傳工程改良技術(shù)，提高纖維素利用效率

6藻類(lèi)產(chǎn)柴油部份藻類(lèi)含油量高，生長(zhǎng)快速，因此成為制造生物質(zhì)柴油的理想物種。7.利用光能效率高、可合成類(lèi)似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者產(chǎn)氫的植物8.生物質(zhì)能直燃發(fā)電是以農(nóng)作物秸稈和林木廢棄物為原料，進(jìn)行簡(jiǎn)單加工，然后輸送至生物質(zhì)發(fā)電鍋爐，經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電9沼氣的產(chǎn)生，發(fā)酵原料來(lái)源于人畜糞便及廢棄有機(jī)物(如秸桿、污水等)106、簡(jiǎn)述能源植物的優(yōu)點(diǎn)。（1）環(huán)保性。不含硫化物，因此不會(huì)形成酸雨。還可以通過(guò)生物降解，從而避免對(duì)土壤和地下水的污染。（2）低成本。能源植物的分布廣，若能因地制宜地進(jìn)行種植，便能就地取材生產(chǎn)燃料酒精或者生物柴油，不需要進(jìn)行勘探、鉆井、采礦和提煉等過(guò)程，也減少了長(zhǎng)途運(yùn)輸、管道輸送等成本。（3）可再生性：只要有光、水和土壤，它就能生長(zhǎng)，取之不盡，用之不竭。（4）安全性：使用起來(lái)比核能安全，不發(fā)生爆炸、泄漏。7、簡(jiǎn)述世界燃料酒精生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。答：國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：世界酒精的66%用于燃料，14%用于食用，11%用于工業(yè)溶劑，9%用于其它化學(xué)工業(yè)。發(fā)酵酒精作車(chē)用燃料有兩種方式:其一是配制汽油和無(wú)水酒精的混合物——汽油醇.其二是直接利用酒精作為汽車(chē)燃料，這時(shí)必需使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，具有更高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：生物乙醇汽油的消費(fèi)量已占到全國(guó)汽油消費(fèi)總量的20％。2006年，我國(guó)燃料乙醇的生產(chǎn)達(dá)到130萬(wàn)噸。我國(guó)生物乙醇汽油在生產(chǎn)、混配、儲(chǔ)運(yùn)及銷(xiāo)售等方面已擁有較成熟的技術(shù)。目前我國(guó)發(fā)展非糧乙醇的可行之路，在于發(fā)展用甜高粱、甘薯、木薯等原料來(lái)替代糧食。8、（P187）簡(jiǎn)述世界生物柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。答：世界各國(guó)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，都在致力于開(kāi)發(fā)高效、無(wú)污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)。歐洲已成為全球生化柴油的主要生產(chǎn)地。美國(guó)、意大利、法國(guó)已相繼建成生物柴油生產(chǎn)裝置數(shù)百座。截止2007年，中國(guó)有大小生物柴油生產(chǎn)廠(chǎng)2000多家。生物柴油的需求量在不斷增加，預(yù)計(jì)到2012年，中國(guó)生物柴油的需求量將達(dá)到2000萬(wàn)噸/年，按國(guó)家再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃，那時(shí)的產(chǎn)能是20萬(wàn)噸/年。需求與產(chǎn)量的反差，將會(huì)是形成產(chǎn)品供不應(yīng)求的局面。向基地化和規(guī)模化方向發(fā)展，實(shí)行集約經(jīng)營(yíng)，形成產(chǎn)業(yè)化.目前，原料短缺是制約生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要瓶頸。9、沼氣工程的意義。答：1.生產(chǎn)清潔能源—高效、可再生能源2.治理環(huán)境污染—處理糞便、垃圾、有機(jī)廢水、廢渣3.提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益—綜合利用、改善生產(chǎn)條件4.形成新的產(chǎn)業(yè)—設(shè)計(jì)、施工、副產(chǎn)品生產(chǎn)銷(xiāo)售、配套設(shè)備加工5.發(fā)展農(nóng)村戶(hù)式沼氣具有極高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。10、簡(jiǎn)述沼氣發(fā)酵的基本原理。答：在沼氣發(fā)酵過(guò)程中，主要有：“發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氧產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸產(chǎn)甲烷菌”等五大菌群參與活動(dòng)。①.發(fā)酵性細(xì)菌：一些不溶性物質(zhì)被發(fā)酵性細(xì)菌所分泌的胞外酶水解為可溶性的糖、肽、氨基酸和脂酸，再將吸入細(xì)胞，發(fā)酵為乙酸、丙酸、丁酸等和醇類(lèi)及一定量的H2及CO2以纖維素為例，反應(yīng)過(guò)程如下：（C6H10O5）+nH2O→n(C6H12O6)C6H12O6→CH3COOH+CH3CH2COOH+CH3CH2CH2COOH+3CO2+3H2②.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：除甲酸、乙酸和甲醇外的物質(zhì)均不能被產(chǎn)甲烷菌所利用，所以必須由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將其分解轉(zhuǎn)化為乙酸、氫和二氧化碳反應(yīng)過(guò)程如下：CH3CH2COOH+2H2O→CH3COOH+CO2+3H2CH3CH2CH2COOH+2H2O→2CH3COOH+2H2③.耗氫產(chǎn)乙酸菌：它們既能利用H2+CO2生成乙酸，也能代謝糖類(lèi)生成乙酸。2CO2+4H2→CH3COOH+2H2OC6H12O6→3CH3COOH④.產(chǎn)甲烷菌（食氫、食乙酸）：它們?cè)趨捬鯒l件下將前三群細(xì)菌代謝的終產(chǎn)物，在沒(méi)有外源受氫體的情況下，把乙酸和H2/CO2轉(zhuǎn)化成CH4/CO2。產(chǎn)甲烷菌廣泛存在于水底沉積物和動(dòng)物消化道等極端厭氧的環(huán)境中。生成CH4的主要反應(yīng)如下：CH3COOH→CH4+CO24H2+CO2→CH4+2H2O4HCOOH→CH4+3CO2+2H2O4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O11、簡(jiǎn)述沼氣發(fā)酵過(guò)程。（一）液化（水解）階段在沼氣發(fā)酵中首先是發(fā)酵性細(xì)菌群利用它所分泌的胞外酶(淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶)等，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行體外酶解，也就是把畜禽糞便、作物秸稈、豆制品加工后的廢水等大分子有機(jī)物分解成能溶于水的單糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。這個(gè)階段叫液化階段。(二）產(chǎn)酸階段這個(gè)階段是三個(gè)細(xì)菌群體的聯(lián)合作用，先由發(fā)酵性細(xì)菌將液化階段產(chǎn)生的小分子化合物吸收進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，并將其分解為乙酸、丙酸、丁酸、氫和二氧化碳等，再由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)生的丙酸、丁酸轉(zhuǎn)化為產(chǎn)甲烷菌可利用的乙酸、氫和二氧化碳。另外還有耗氫產(chǎn)乙酸菌群，這種細(xì)菌群體利用氫和二氧化碳生成乙酸，還能代謝糖類(lèi)產(chǎn)生乙酸，它們能轉(zhuǎn)變多種有機(jī)物為乙酸。（三）產(chǎn)甲烷階段在此階段中，產(chǎn)甲烷細(xì)菌群，可以分為為食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸菌兩大類(lèi)群，已研究過(guò)的就有70多種產(chǎn)甲烷菌。它們利用以上不產(chǎn)甲烷的三種菌群所分解轉(zhuǎn)化的甲酸、乙酸等簡(jiǎn)單有機(jī)物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氫氣的作用下還原成甲烷。這一階段叫產(chǎn)甲烷階段，或叫產(chǎn)氣階段。12、沼氣發(fā)酵的基本條件。一、適宜的發(fā)酵原料二、質(zhì)優(yōu)足量的菌種三、嚴(yán)格的厭氧環(huán)境四、適宜的發(fā)酵溫度五、適度的發(fā)酵濃度六、適宜的酸堿度13、生物柴油的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.具有優(yōu)良的環(huán)保特性2.具有較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能3.具有較好的潤(rùn)滑性能、安全性能、燃料性能、再生性能4.無(wú)須改動(dòng)柴油機(jī)5.生物柴油以一定比例與石化柴油調(diào)和使用，可以降低油耗、提高動(dòng)力性，并降低尾氣污染缺點(diǎn)：1.以菜籽油為原料生產(chǎn)的生物柴油成本高2.用化學(xué)方法合成生物柴油有以下缺點(diǎn)3.低溫啟動(dòng)性能不佳。4.燃燒排放物中NOx含量較高。5.含有微量甲醇與甘油，會(huì)使接觸的橡膠零件，如橡膠膜、密封圈、燃油管等逐漸降解。6、油脂來(lái)源分散，品種復(fù)雜。14、目前利用生物酶法制備生物柴油存在哪些亟待解決的問(wèn)題？答：（1）脂肪酶對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效，而對(duì)短鏈脂肪醇(如甲醇或乙醇等)轉(zhuǎn)化率低，一般僅為40%-60%；（2）甲醇和乙醇對(duì)酶有一定的毒性，容易使酶失活（3）副產(chǎn)物甘油和水難以回收，不但對(duì)產(chǎn)物形成一致，而且甘油也對(duì)酶有毒性；（4）短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶的反應(yīng)活性及穩(wěn)定性，使固化酶的使用壽命大大縮短。15、生物柴油的制備方法有哪些？答：可分為兩大類(lèi)：物理法和化學(xué)法。一、物理法：通過(guò)物理機(jī)械的方法,改變?cè)嫌椭蛑镜酿ざ群土鲃?dòng)性等得到生物柴油，包括直接混合法和微乳液法。①直接混合法:將植物油與礦物柴油按一定的比例混合后作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料使用。②微乳液法:將動(dòng)植物油與溶劑混合制成微乳狀液也是解決動(dòng)植物油高黏度的辦法之一。二、化學(xué)法：通過(guò)原料油脂或脂肪，與低碳醇在催化劑存在的情況下，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成相應(yīng)酯的過(guò)程，分為高溫裂解法和酯交換法。目前，酯交換法是生產(chǎn)生物柴油的主要研究方向，包括酶促合成法、固體酸堿法、離子液體法、離子交換樹(shù)脂法和超臨界甲醇法。16、酸堿催化酯交換的反應(yīng)機(jī)理如何？酸性催化劑：質(zhì)子先與甘油三酯的羰基結(jié)合，形成碳陽(yáng)離子中間體。親質(zhì)子的甲醇與碳陽(yáng)離子結(jié)合并形成四面體結(jié)構(gòu)的中間體，然后這個(gè)中間體分解成甲酯和甘油二酯，并產(chǎn)生質(zhì)子催化下一輪反應(yīng)。甘油二酯及甘油單酯也按這個(gè)過(guò)程反應(yīng)。堿性催化劑：催化的酯交換反應(yīng)中，真正起活性作用的是甲氧陰離子，它攻擊甘油三酯的羰基碳原子，形成一個(gè)四面體結(jié)構(gòu)的中間體，然后這個(gè)中間體分解成一個(gè)脂肪酸甲酯和一個(gè)甘油二酯陰離子，這個(gè)陰離子與甲醇反應(yīng)生成一個(gè)甲氧陰離子和一個(gè)甘油二酯分子，后者會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成甘油單酯，然后轉(zhuǎn)化成甘油。所生成的甲氧陰離子又循環(huán)進(jìn)行下一個(gè)的催化反應(yīng)。17、微藻作為生物柴油生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景分析。答：生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)：1.占地球表面積71%的是水體，每年能提供非常豐富的藻類(lèi)生物量；2.藻類(lèi)容易繁殖，生長(zhǎng)周期短，光合作用效率高；3.藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖不依靠土壤，不占用農(nóng)業(yè)用地，而且其養(yǎng)殖過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；4.藻類(lèi)是一種單細(xì)胞生物，它沒(méi)有葉、莖、根。即沒(méi)有無(wú)用生物量，整個(gè)藻體都可用于熱轉(zhuǎn)化。5.藻類(lèi)含有較高的脂類(lèi)、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等易熱解的化學(xué)組分；藻類(lèi)熱解所獲得的生物質(zhì)燃油熱值高，平均高達(dá)33MJ/kg,是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍。6.藻類(lèi)不含纖維素等難分解成分，易被粉碎和干燥，所需熱解條件相對(duì)較低，可使生產(chǎn)成本降低；7.藻類(lèi)可塑性大，可以通過(guò)改變培養(yǎng)條件或誘導(dǎo)，提高其產(chǎn)油能力；8.從藻類(lèi)獲取的油是沒(méi)有污染、可再生的能量資源，它的應(yīng)用不需要改變汽車(chē)、飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。前景分析：l)和現(xiàn)已初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的玉米等糧食作物制取生物柴油的方式相比，海洋微藻產(chǎn)量高，單位面積產(chǎn)量是糧食的幾十倍，生長(zhǎng)周期短、繁殖快，并且培養(yǎng)時(shí)間短，在很短的時(shí)間內(nèi)可獲得大量產(chǎn)品。2)微藻在水域(淡水或海水均可)中生長(zhǎng)繁殖，不依靠土壤，不存在與農(nóng)業(yè)用地相競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，不占用耕地，不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。3)微藻的含油量相對(duì)較高，其生長(zhǎng)繁殖和油脂的制備都可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。4)微藻個(gè)體小、木素含量很低，易粉碎干燥，用藻類(lèi)來(lái)生產(chǎn)液體燃料所需處理和加工條件相對(duì)較低，生產(chǎn)成本與其他生物燃料原料相比相對(duì)較低。5)微藻生長(zhǎng)可以消耗大量的二氧化碳，并且在微藻培育過(guò)程中加人二氧化碳，可令微藻的產(chǎn)量大幅度增加，從微藻到油的生產(chǎn)過(guò)程也可以實(shí)現(xiàn)零排放，具有良好的環(huán)保效益。18、燃料乙醇原料的發(fā)展趨勢(shì)。《生物質(zhì)能學(xué)》173頁(yè)燃料乙醇生產(chǎn)僅僅依靠糧食來(lái)提供原料，已不能滿(mǎn)足燃料乙醇生產(chǎn)的需求，我國(guó)需要走多元化供應(yīng)的路子，未來(lái)我國(guó)燃料乙醇發(fā)展更多的應(yīng)是依靠非糧食原料。我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展主要是兩個(gè)方向：一是木薯乙醇；二是纖維素乙醇。兩者都屬于非糧食作物，其中，木薯乙醇已處于規(guī)?；a(chǎn)階段，技術(shù)發(fā)展已相對(duì)完善；而纖維素乙醇在我國(guó)還處在試驗(yàn)階段，技術(shù)還有待完善。木薯是替代玉米的最佳選擇：木薯是取代玉米等原料生產(chǎn)酒精的理想替代物，開(kāi)發(fā)木薯酒精資源前景看好。在同樣土地資源條件下，種植木薯可比種植玉米多產(chǎn)近2倍酒精。利用木薯進(jìn)行酒精生產(chǎn)，整株作物無(wú)廢料，利用效率很高。纖維素乙醇發(fā)展?jié)摿ψ畲螅洪L(zhǎng)期來(lái)看，木薯也只是中國(guó)生產(chǎn)燃料乙醇的過(guò)渡性原料，還不足以改變中國(guó)整個(gè)能源結(jié)構(gòu)。承擔(dān)改變中國(guó)能源結(jié)構(gòu)重任的是以秸稈為代表的植物纖維。開(kāi)發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)木質(zhì)纖維類(lèi)生物質(zhì)燃料乙醇的工業(yè)技術(shù)，是解決燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路。19.燃料乙醇的優(yōu)點(diǎn)：1、可作為新的燃料替代品，減少對(duì)石油的消耗。2、辛烷值高，抗爆性能就好3、減少礦物燃料的應(yīng)用以及污染4、可再生能源5、不會(huì)增加大氣中的CO220.乙醇脫水制備燃料乙醇的方法：目前制備燃料乙醇的方法主要有化學(xué)反應(yīng)脫水法、恒沸精餾、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法、離子交換樹(shù)脂法等。21.木質(zhì)纖維素糖化發(fā)酵的四種類(lèi)型及其目前各自面臨的技術(shù)難題： （1）物理法：球磨、壓縮球磨、爆破粉碎、冷凍粉碎、聲波、電子射線(xiàn)。弊端：效果不明顯、處理成本高、條件苛刻。（2）化學(xué)法：酸、堿、有機(jī)溶劑。弊端：污染嚴(yán)重、設(shè)備要求高、損失大、收率低。（3）理化法（4）生物法：木質(zhì)素降解微生物：白腐真菌為主、木質(zhì)素降解酶類(lèi)：Lacs、Lips、MnPs等、木質(zhì)素降解條件、木質(zhì)素降解分子生物學(xué)22.生物質(zhì)發(fā)電的意義：1、緩解能源短缺；2、增加我國(guó)清潔能源比重；3、改善環(huán)境；4、擴(kuò)大鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模，增加農(nóng)民收入，縮小城鄉(xiāng)差距。23.氫能的特點(diǎn)：（l）所有元素中，氫重量最輕；（2）所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好；（3）氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%；（4）除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的；（5）氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快；（6）氫本身無(wú)毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔；（7）氫能利用形式多，既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。第四章天然氣1.試述有機(jī)成因氣中烷烴氣組分的鑒別？答：有機(jī)成因烷烴氣是正碳同位素系列，即為，有機(jī)成因甲烷和無(wú)機(jī)成因甲烷可用含量來(lái)鑒別，-10‰為無(wú)機(jī)成因，-30‰為有機(jī)成因。不同有機(jī)成因氣中烷烴氣組分的鑒別方法主要有以下幾種：（1）生物氣甲烷和（原油）伴生氣甲烷的鑒別：生物氣-55‰，伴生氣的-55‰，大部分大于-53‰。熱解氣的在-55‰~-35‰之間。（2）伴生氣甲烷和油型裂解氣甲烷的鑒別：伴生氣-55‰~-40‰，油型裂解氣-40‰~-30‰，伴生氣中重?zé)N氣含量較高，均大于5%；（3）油型烷烴氣和煤型烷烴氣的鑒別：油型甲烷和煤型甲烷可用圖來(lái)進(jìn)行鑒別。油型烷烴類(lèi)氣和煤型烷烴類(lèi)氣（包括部分混合氣）可用δ13C1-δ13C2-δ13C3圖解法進(jìn)行鑒別，如下圖所示，該圖版利用我國(guó)477個(gè)不同有機(jī)成因天然氣碳同位素系列數(shù)據(jù)及國(guó)外7個(gè)盆地(地區(qū))129碳同位素編制：2.油型氣和煤型氣的生標(biāo)鑒別標(biāo)志？答：1.姥植比鑒別煤型氣和油型氣：油型氣的比值一般小于1.8，煤型氣一般大于2.7；2.桉葉油烷和杜松烷鑒別煤型氣：油型氣沒(méi)有杜松烷，難以檢測(cè)到桉葉油烷，煤型氣可以檢測(cè)到桉葉油烷和杜松烷；3.松香烷系列和海松烷系列鑒別煤型氣：油型氣貧松香烷和海松烷，煤型氣成熟度不高時(shí)，可檢測(cè)到松香烷和海松烷系列化合物；4.二環(huán)倍半菇C15/C16比值鑒別煤型氣和油型氣：油型氣的二環(huán)倍半菇C15/C16比值大于3或小于1，而煤型氣通常為1.1~2.8；5.雙杜松烷鑒別煤型氣：油型氣沒(méi)有雙杜松烷，煤型氣含有雙杜松烷。第五章電化學(xué)基本原理1．電化學(xué)反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)有哪些?說(shuō)明它們的物理意義。答：描述電子轉(zhuǎn)移步驟動(dòng)力學(xué)特征的物理量稱(chēng)為動(dòng)力學(xué)參數(shù)，通常認(rèn)為傳遞系數(shù)、交換電流密度和電極反應(yīng)速度常數(shù)為電化學(xué)反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)。傳遞系數(shù)：表示電極電位對(duì)還原反應(yīng)活化能和氧化反應(yīng)活化能影響的程度，又稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)系數(shù)；交換電流密度：在平衡電位下，電化學(xué)反應(yīng)的正逆反應(yīng)速度相等，正逆兩個(gè)方向粒子交換的速度即為交換電流密度，簡(jiǎn)稱(chēng)交換電流，是最重要的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)；電極反應(yīng)速度常數(shù)：電極電位為標(biāo)準(zhǔn)電極電位和反應(yīng)粒子濃度為單位濃度時(shí)電極反應(yīng)的進(jìn)行速度，單位為cm/s或m/s。2．既然平衡電位和交換電流密度都是描述電極反應(yīng)平衡狀態(tài)的特征參數(shù),為什么交換電流密度能說(shuō)明電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)?答：平衡電位和交換電流密度分別表示平衡狀態(tài)下的熱力學(xué)熱性和動(dòng)力學(xué)特性，在數(shù)值上沒(méi)有必然聯(lián)系。平衡電位：表示電化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)陰極和陽(yáng)極的絕對(duì)電位，描述的是電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度，決定于反應(yīng)的吉布斯自由能變，為熱力學(xué)參數(shù)。交換電流密度：表示平衡狀態(tài)下電子（或離子）轉(zhuǎn)移的的絕對(duì)速度，描述的是電極反應(yīng)的快慢的，與傳遞系數(shù)和速率常數(shù)有關(guān)，為動(dòng)力學(xué)參數(shù)。3．為什么要引入電極反應(yīng)速度常數(shù)的概念?它與交換電流密度之間有什么聯(lián)系和區(qū)別?答：交換電流密度j0雖然是最重要的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)，但如上所述它的大小與反應(yīng)物質(zhì)的濃度有關(guān)。改變電極體系中某一反應(yīng)物質(zhì)的濃度時(shí)，平衡電位和交換電流密度的數(shù)值都會(huì)改變。所以應(yīng)用交換電流密度描述電極體系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)時(shí)，必須注明各反應(yīng)物質(zhì)的濃度，這是很不方便的。為此，人們引出了另一個(gè)與反應(yīng)物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)，更便于對(duì)不同電極體系的性質(zhì)進(jìn)行比較的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)——電極反應(yīng)速度常數(shù)K。（單位：cm/s或m/s）反應(yīng)速度常數(shù)本質(zhì)上就是反應(yīng)物濃度為標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)的交換電流密度，數(shù)值上存在以下關(guān)系：4.什么是費(fèi)米能級(jí)？它在電極反應(yīng)中有什么重要意義？答：金屬中的電子在能級(jí)上的分布服從費(fèi)米-狄拉克分布定律，電子占據(jù)能量為E的能級(jí)的概率為：，EF即為費(fèi)米能級(jí)，它與溫度和材料的性質(zhì)等因素有關(guān)。費(fèi)米能級(jí)標(biāo)志了電子填充能級(jí)的水平。當(dāng)系統(tǒng)溫度高于熱力學(xué)絕對(duì)零度時(shí)，低于費(fèi)米能級(jí)的量子態(tài)被電子占據(jù)的概率大于50%，高于費(fèi)米能級(jí)的則小于50%，因此只有在費(fèi)米能級(jí)附近的能級(jí)是部分充滿(mǎn)的，也就是只有這個(gè)能量區(qū)間內(nèi)的電子是可以自由移動(dòng)的，參與電極反應(yīng)的也主要是這些電子。所以通常把費(fèi)米能級(jí)看作反應(yīng)電子的平均能級(jí)，金屬中費(fèi)米能級(jí)EF就是自由電子的平均能級(jí)，而對(duì)于溶液中的電極反應(yīng)，費(fèi)米能級(jí)上的能量就是該氧化還原體系的電化學(xué)電位。平衡條件下，在這一能級(jí)附近的電子進(jìn)行正逆方向躍遷的速度相等；電極極化時(shí)，電極表面剩余電荷的積累引起費(fèi)米能級(jí)金屬電極費(fèi)米能級(jí)EF的移動(dòng)，陽(yáng)極上，電子躍遷所需要的激發(fā)態(tài)能量發(fā)生了變化，從而使電子轉(zhuǎn)移步驟的活化能發(fā)生變化。因此在電極反應(yīng)中，費(fèi)米能級(jí)表達(dá)的物理意義在本質(zhì)上就是電極電位，隨著費(fèi)米能級(jí)的升高，電極電位會(huì)逐漸減小。5.比較擴(kuò)散層、分散層和邊界層的區(qū)別。擴(kuò)散層中有沒(méi)有剩余電荷？答：根據(jù)擴(kuò)散傳質(zhì)理論，緊靠電極表面附近，有一