2018年高中化學 第四單元 化學與技術的發(fā)展 4.2 表面活性劑 精細化學品課件 新人教版選修2.ppt

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1、課題2 表面活性劑 精細化學品,1.能記住肥皂、合成洗滌劑的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及去污原理。 2.能記住肥皂的實驗室制備方法、肥皂和合成洗滌劑的工業(yè)生產(chǎn)原理。 3.通過典型實例明確精細化學品的生產(chǎn)特點,體會化學與技術發(fā)展在滿足生產(chǎn)和生活需要中的不可替代作用。,一,二,三,一、肥皂可以用來去油污 1.肥皂的去污原理 肥皂的化學成分為高級脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽,能在水中電離成RCOO-和Na+或K+,RCOO-中具有極性的COO-部分稱為親水基,非極性的—R部分稱為親油基或憎水基;在洗滌衣物時,肥皂、油污與水之間發(fā)生潤濕、乳化和起泡三種主要作用而達到去污的目的。,,,,,,,,一,二,三,2.肥皂的生產(chǎn)原

2、理 (1)主要原料是油脂和燒堿。 (2)制造原理是酯類的水解。工業(yè)上通常將油脂與堿共熱水解成肥皂和甘油,加入食鹽使肥皂析出,再經(jīng)過一系列工序制成肥皂;酯類在堿性條件下的水解反應通稱為皂化反應,如硬脂酸甘油酯的皂化反應方程式為,其中,硬脂酸鈉是肥皂的有效成分。 (3)肥皂的質(zhì)量與所選用的油脂和堿有很大關系。用KOH代替NaOH可得到液體肥皂。,,,,,,,,,一,二,三,肥皂通常在軟水中的去污效果好,但在硬水中和在酸性環(huán)境中的洗滌效果不好。為什么? 提示肥皂中的有效成分硬脂酸鈉與Mg2+、Ca2+反應生成沉淀(即浮渣);在酸性環(huán)境中硬脂酸鈉會生成溶解度小的高級脂肪酸而大大減弱去污效果。,一,二,

3、三,二、合成洗滌劑的制造和性能優(yōu)化 1.合成洗滌劑的制造 (1)原料:合成洗滌劑是以石油裂解產(chǎn)品、硫酸、氫氧化鈉等為原料合成的。 (2)合成洗滌劑的分子中都同時具有親水基和親油基,市場上的合成洗滌劑多為烷基苯磺酸鈉。 (3)制造:如十二烷基苯磺酸鈉的合成(寫出化學方程式)。 ①取代:,,,,,,,一,二,三,,,,,一,二,三,2.合成洗滌劑的性能優(yōu)化 (1)確定合適的碳鏈長度。所含碳原子個數(shù)以12~18為最佳。 (2)選擇不含支鏈的烴基。因為合成洗滌劑含有支鏈烴基時,通常難以被生物降解。 (3)合理配方。為提高合成洗滌劑的綜合性能,生產(chǎn)中要配入多種助洗劑和輔助劑,如純堿、硅酸鈉、硫酸鈉和含磷

4、化合物等。含磷化合物是一種較好的助洗劑,但大量含磷污水的任意排放會造成赤潮和水華等環(huán)境污染問題。,,,,,,,,,,,,,,一,二,三,三、精細化學品及其生產(chǎn)特點 1.精細化學品具有品種多、批量小、產(chǎn)值高等特點。表面活性劑素有“工業(yè)味精”之稱。 2.精細化工具有技術密集、附加值高等特點。主要體現(xiàn)在精細化學品研發(fā)階段投資高、生產(chǎn)工藝流程長、原料多、反應復雜和條件要求嚴格等方面,還具有技術保密性強、專利壟斷性強等特點。,表面活性劑為什么被稱為“工業(yè)味精”? 提示表面活性劑用量很少,但能顯著降低水與空氣或其他物質(zhì)的界面張力,大大提高工業(yè)生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。,,,,,,,,一,二,三,在泡沫

5、滅火器中添加表面活性劑可以提高滅火效果。這是為什么? 提示添加表面活性劑是為了使水溶液容易形成泡沫,增加滅火劑與可燃物之間的浸潤性,提高滅火性能。,一,二,一、表面活性劑 1.結(jié)構(gòu) 表面活性劑分子是具有親水基和親油基的兩親分子。具有極性的—COO-部分易溶于水而不溶于油,稱為親水基;非極性的—R部分不易溶于水而易溶于油,稱為親油基或憎水基。 2.用途 主要有三個領域。 (1)家用洗滌:如肥皂、洗衣粉和洗潔精等; (2)個人護理:如洗發(fā)香波、化妝品的乳化劑等; (3)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用:如配制農(nóng)藥時常加入一些表面活性劑使之成為乳濁液,提高病蟲害的防治效果。,一,二,二、肥皂與合成洗滌劑 1.肥皂

6、的去污原理 (1)污垢一般是由油脂和灰塵組成,不易被水潤濕。 (2)去污過程。 潤濕:使附著的油污易于分散到水中; 乳化:使油污在水中形成小油滴,脫離附著物而懸浮在水中; 起泡:使油污和其他固體污垢更容易被吸附而脫離附著物。 2.生產(chǎn)肥皂的工藝流程,一,二,3.肥皂與合成洗滌劑的比較,一,二,一,二,特別提醒肥皂在生產(chǎn)和使用上對環(huán)境的影響很小,而洗滌劑對環(huán)境的影響較大。合成洗滌劑的制造過程中產(chǎn)生大量的廢水和廢氣。合成洗滌劑的使用,特別是含磷洗滌劑的使用,又增添了一系列的環(huán)境污染。,知識點1,知識點2,肥皂的去污原理和生產(chǎn)原理 【例題1】 下列關于油脂的敘述錯誤的是( ) A.油脂在酸性條件下的

7、水解可得到氨基酸和甘油 B.利用油脂在堿性條件下的水解,可以生產(chǎn)甘油和肥皂 C.用熱的純堿溶液去油污效果更好 D.硬水使肥皂去污能力減弱是因為生成了沉淀 解析：油脂在酸性條件下水解生成高級脂肪酸和甘油,在堿性條件下水解生成高級脂肪酸鹽和甘油,A錯誤,B正確;熱的純堿溶液堿性更強,使油污水解完全,去污效果更好,C正確;肥皂與硬水中的Ca2+、Mg2+反應生成沉淀,D正確。 答案：A 點撥肥皂的制造原理是酯類在堿性條件下的水解。肥皂在軟水中的去污效果好,在硬水和酸性環(huán)境中去污效果差。,知識點1,知識點2,洗滌劑的去污原理,(1)十二烷基苯磺酸鈉分子在水溶液表面分布的結(jié)構(gòu)示意圖,應是下列各圖中的

8、(填寫序號)圖,理由是 。,知識點1,知識點2,(2)進入水內(nèi)部的十二烷基苯磺酸鈉分子,可能會以下列結(jié)構(gòu)形式中的 (填寫序號)結(jié)構(gòu)形式存在,理由是 。,知識點1,知識點2,答案：(1)C 鏈烴基在液面上,極性基團在液面之下與水相親,可使體系能量降低 (2)AD 極性基與鏈烴基交替排列,可減少分子之間的斥力;鏈烴基向內(nèi)、極性基向外的結(jié)構(gòu),在一定程度上使親油基團——鏈烴基脫離與水的接觸,使體系能量降低 點撥本題根據(jù)洗滌劑的去污原理,鏈烴基屬于憎水基,—SO3Na屬于親水基,是“相似相溶”原理應用的實例。洗滌過程中,污垢中的油脂與肥皂或洗滌劑接觸后,烴基部分插入油滴使油污

9、被包圍起來,再經(jīng)過摩擦、振動,大的油污便分散成小的油珠,脫離被洗物分散到水中形成乳濁液。,1 2 3 4 5,,,,,,1制肥皂時,皂化反應后加鹽的作用是( ) A.加大溶液密度 B.催化作用 C.與甘油反應 D.鹽析使肥皂析出 解析：皂化反應后的混合液是不分層的,需要加入食鹽將肥皂的有效成分析出,即鹽析。 答案：D,1 2 3 4 5,,,,,,2關于精細化學品特點的敘述正確的是( ) A.精細化學品品種多,產(chǎn)量也大 B.精細化學品批量小,產(chǎn)值低 C.精細化學品開發(fā)周期快,經(jīng)濟效益見效快 D.精細化學品表面活性劑能顯著降低水與空氣的界面張力 解析：精細化學品具有品種多、產(chǎn)量小

10、、產(chǎn)值高、技術密集、附加值高等特點;表面活性劑能顯著降低水與空氣的界面張力。 答案：D,1 2 3 4 5,,,,,,3下列關于合成洗滌劑的說法錯誤的是( ) A.合成洗滌劑分子中含有親水基和憎水基 B.合成洗滌劑不適合在硬水中使用 C.合成洗滌劑能造成水體污染,使水質(zhì)變壞 D.合成洗滌劑去污能力強 解析：合成洗滌劑分子中含有親水基和憎水基,去污能力比肥皂強,但其含有的含磷化合物會造成水體污染,使水體富營養(yǎng)化,硬水對合成洗滌劑的使用沒有影響(硬水中使用肥皂時會因生成沉淀而降低洗滌效果)。 答案：B,1 2 3 4 5,,,,,,4關于肥皂與合成洗滌劑的比較,下列說法中正確的是

11、( ) ①肥皂可以在硬水中使用,而合成洗滌劑不行 ②合成洗滌劑去污能力比肥皂強,適合洗衣機使用 ③制造合成洗滌劑的原料便宜 ④制造肥皂的原料便宜 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 解析：肥皂的有效成分為硬脂酸鈉,而C17H35COO-能與硬水中的Ca2+、Mg2+結(jié)合形成沉淀,而使C17H35COO-失去除污能力,降低了洗滌效果;合成洗滌劑為十二烷基苯磺酸鈉,其中所含的表面活性劑擁有更強的親水基團和親油基團,去污能力更強;合成洗滌劑的原料主要是石油裂解產(chǎn)品,比較便宜,而肥皂的原料為油脂,成本相對高一些。 答案：B,1 2 3 4 5,,,,,,5將洗衣粉和肥皂分別制成溶液進行有關

12、實驗。試回答下列問題: (1)分別用紫色石蕊試紙檢驗,試紙呈 色和 色,其原因是 。 (2)不能在酸性水中使用的是 ,其原因是 。 (3)不能在硬水中使用的是 ,其原因是 。 (4)洗衣粉的主要成分是 ,肥皂的主要成分是 ,兩者都屬于有機鹽類化合物。 解析：洗衣粉的主要成分是強堿強酸鹽,其溶液呈中性;肥皂的主要成分是強堿弱酸鹽,水解呈堿性。肥皂的有效成分與硬水中的Ca2+、Mg2+等反應產(chǎn)生沉淀,與H+反應生成溶解度小的高級脂肪酸,從而影響去污效果。,1 2 3 4 5,,,,,,答案：(1)紫 藍 前者是強堿強酸鹽,溶液呈中性;后者是強堿弱酸鹽,水解呈堿性 (2)肥皂 肥皂與酸作用生成溶解度小的高級脂肪酸,從而影響去污效果 (3)肥皂 肥皂與硬水中的Ca2+、Mg2+反應生成沉淀,從而影響去污效果 (4)烷基苯磺酸鈉 高級脂肪酸鈉,