四川大學(xué)《綠色化學(xué)》習(xí)題答案第二章(共4頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 第二章作業(yè)題 v 1：簡答。 綠色化學(xué)的目標(biāo)、化學(xué)工業(yè)造成的危害、風(fēng)險(xiǎn)試劑、生物質(zhì)的種類、可再生資源、原子利用率、環(huán)境商、環(huán)境因子 答：綠色化學(xué)的目標(biāo)是：化學(xué)過程中不產(chǎn)生污染，即將污染消除與其產(chǎn)生之前。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)后就不需要治理污染，因其根本就不產(chǎn)生污染，是一種從源頭上治理污染的方法，是一種治本的方法。 化學(xué)工業(yè)造成的危害：由于受傳統(tǒng)發(fā)展觀的影響，化學(xué)工業(yè)向環(huán)境排放了大量的污染物，一些化學(xué)品不佳節(jié)制地被濫用，給整個生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的影響。當(dāng)代全球十大環(huán)境問題中至少有7項(xiàng)與化學(xué)工業(yè)和化工產(chǎn)品的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，在所有釋放有毒有害物質(zhì)的工業(yè)中，與

2、化學(xué)工業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)處于第一位，該行業(yè)排放的有的有害物質(zhì)是處于第二位的冶金工業(yè)的4倍。許多物質(zhì)排放到環(huán)境后會在環(huán)境中殘留和積累，對環(huán)境造成破壞，另外，化工生產(chǎn)中的偶然事件也會對人類和環(huán)境造成突發(fā)性的影響。 風(fēng)險(xiǎn)試劑：綠色化學(xué)中所指的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際指的是氫氰酸 生物質(zhì)的種類：生物質(zhì)主要有來年各類，即淀粉和木質(zhì)纖維素。玉米、小麥、土豆等是淀粉類的代表，農(nóng)業(yè)廢料（如玉米桿、麥苗桿等），森林廢物和草類等是木質(zhì)纖維素的典型代表。 可再生資源：指那些通過天然作用或人工活動能再生更新，而為人類反復(fù)利用的自然資源叫可再生資源，又稱為更新自然資源，如土壤、植物、動物、微生物和各種自然生物群落、森林、草原、水生生物

3、等。 原子利用率：原子利用率微目標(biāo)產(chǎn)物的量（一般為質(zhì)量）與按化學(xué)計(jì)量式多的所有產(chǎn)物的量的和之比，用原子利用率可以衡量在一個化學(xué)反應(yīng)中，生產(chǎn)一定來那個的目標(biāo)產(chǎn)物到底會生成多少的廢物。 環(huán)境商（EQ）：環(huán)境商EQ定義為EQ=E*Q，式中E為環(huán)境因子，Q為根據(jù)廢物在環(huán)境中的行為給出的廢物對環(huán)境的不友好程度，用于評價一種合成方法、一個過程對環(huán)境的好壞。 環(huán)境因子：環(huán)境因子（E因子）定義為E=廢物質(zhì)量/目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量。在這里，對于每一種化工產(chǎn)品而言，目標(biāo)產(chǎn)物以外的任何物質(zhì)都是廢物。 v 2：為什么要大力發(fā)展綠色化學(xué)？ 答：a,大力發(fā)展綠色化學(xué)是人類社會可持續(xù)發(fā)展的必然要求，一個世紀(jì)依賴，為滿足人

4、類社會和工業(yè)生產(chǎn)的需要，化學(xué)取得了十分輝煌的進(jìn)步，創(chuàng)造了巨大的功績，但是由于受陳舊的思想禁錮，化學(xué)工業(yè)給整個自然界帶來了巨大的災(zāi)難，使地球的生物多樣性和生態(tài)環(huán)境遭受巨大破壞，但是，我們都知道，離開了化學(xué)工業(yè)，人們的物質(zhì)生活水平將手機(jī)大的限制，我們也不能再像以前一樣只是靠轉(zhuǎn)移生產(chǎn)地而解決我們所面臨的殊多問題。我們既要為開創(chuàng)更加美好的生活而發(fā)展化學(xué)和化學(xué)工業(yè)，又不能讓化學(xué)品生產(chǎn)過程和化學(xué)品破壞我們的環(huán)境。這就要求我們大力發(fā)展既能支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又能滿足環(huán)境需要，以保證可持續(xù)發(fā)展的新的化學(xué)——綠色化學(xué)。 B, 發(fā)展綠色化學(xué)是科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，各化學(xué)工業(yè)公司一方面受到生產(chǎn)化學(xué)品成

5、本的壓力，另一方面也受到國家法律法規(guī)，公眾的關(guān)于減少環(huán)境污染或污染物處理的強(qiáng)大社會壓力。它們一方面要想方設(shè)法降低成本、提高效率，另一方面又要因?yàn)橹卫砦廴疚锒龃蟪杀?，因此，要發(fā)展化學(xué)工業(yè)從而發(fā)展經(jīng)濟(jì)，就必須尋求新的原理和方法。發(fā)展新的技術(shù)，以降低化學(xué)品生產(chǎn)的顯性和隱性成本。另外，對于一些行業(yè)，要治理其產(chǎn)生的污染物所需的費(fèi)用可能比它的本身產(chǎn)生的效益還要大，如果沒有新的技術(shù)，這些行業(yè)就只能破產(chǎn)關(guān)門，因此，必須大力發(fā)展綠色化學(xué)。 v 3：綠色化學(xué)及其與環(huán)境污染治理的異同。 答：同：總的來說綠色化學(xué)和環(huán)境污染治理的目標(biāo)是相同的； 異:不可否認(rèn)，最近幾十年來，化學(xué)，化工，環(huán)境保護(hù)在如何減少許多化學(xué)

6、品在生產(chǎn)和使用過程中的危險(xiǎn)性反面做了很多有益的工作，發(fā)展了許多有創(chuàng)造性的處理化學(xué)廢物的方法，發(fā)展了許多減輕化學(xué)廢物堆放場所危險(xiǎn)性的方法以及彌補(bǔ)化學(xué)造成危害的方法，發(fā)展了許多分析檢測空氣污染、水污染和土壤污染的方法和處理污染的技術(shù)。發(fā)展了許多控制污染物暴露的方法和技術(shù)。這些對改善人類生存環(huán)境，提高人類社會生活質(zhì)量無疑是十分有益的和必要的。但它只是一種治標(biāo)的方法，不能稱為綠色化學(xué)，綠色化學(xué)利用化學(xué)來預(yù)防污染，不讓污染產(chǎn)生，而不是處理已有的污染物。 v 4：什么是綠色化學(xué)品？怎樣設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品。 答：綠色化學(xué)品的定義是：在生產(chǎn)使用過程中不會對人造成直接或間接傷害且不會對環(huán)境造成直接或間接污染的

7、化學(xué)品；設(shè)計(jì)安全有效化學(xué)品包括如下兩個方面的內(nèi)容： （1） 新的安全有效化學(xué)品的設(shè)計(jì)。人類社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要具有某種功能的新型分子，這就需要我們根據(jù)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出新的安全有效的目標(biāo)分子。 （2） 對已有的有效但不安全的分子進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，是這類分子保留其原有的功能，消除掉其不安全的性質(zhì)，得到改進(jìn)過的安全有效的分子。 v 5：舉例說明原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是不產(chǎn)生污染的必要條件。 答：原子經(jīng)濟(jì)性(Atom Economy)是指反應(yīng)物中的原子有多少進(jìn)入了產(chǎn)物，一個理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)，就是反應(yīng)物中的所有原子都進(jìn)入了目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)，也就是原子利用率為100%的反應(yīng)。如：

8、 反應(yīng)物中的所有原子都進(jìn)入了目標(biāo)產(chǎn)物溴代烷烴中，反應(yīng)的原子利用率達(dá)到了100%沒有副產(chǎn)物生成，即節(jié)約了資源又消除了副產(chǎn)物污染 v 6：試論計(jì)算機(jī)輔助綠色化學(xué)合成路線設(shè)計(jì)的必要性和方法。 答：在設(shè)計(jì)新的安全有效的合成路線時，既要考慮到產(chǎn)品的性能優(yōu)良、價格低廉、又要使產(chǎn)生的廢物和副產(chǎn)品最少，對環(huán)境無害，當(dāng)然其難度可想而知。對一個結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的分子進(jìn)行逆合成分析時，第一步時可以找出N種合成方法，那么進(jìn)行第二步搜索時就可找出N2種方法，如此類推，到第五步時將有N5種合成路線，如果一條一條地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要花許多的時間和經(jīng)費(fèi)，如果讓人對這些合成路線進(jìn)行取舍，也是不可能的。只有借助與計(jì)算機(jī)，賦予它某

9、種“智能”，讓其按我們指定的方法自動地比較所有可能的合成路線，隨時排除不適合的路線以便找出最終的經(jīng)濟(jì)、不浪費(fèi)資源、不污染環(huán)境的最佳合成路線。 方法： （1） 建立一個盡可能全的化學(xué)反應(yīng)的資料庫，對計(jì)算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，告訴并教會計(jì)算機(jī)，哪些物質(zhì)在一起在什么樣的條件下會發(fā)生什么樣的化學(xué)反應(yīng)； （2） 提出要求，即確定目標(biāo)產(chǎn)物及可能采用的原料； （3） 讓計(jì)算機(jī)找出能生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)及所需原料； （4） 以上一步的原料為目標(biāo)產(chǎn)物再做搜尋，找出該目標(biāo)產(chǎn)物的合成反應(yīng)及原料?！钡降贸鑫覀冾A(yù)定的原料； （5） 比較各條可能的反應(yīng)路線的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性及環(huán)境效應(yīng)，從中選出最佳途徑。 v 7：怎樣在反

10、應(yīng)過程中使化學(xué)反應(yīng)綠色化。 答：要在反應(yīng)過程中使化學(xué)反應(yīng)綠色化就要尋找新的轉(zhuǎn)化方法： 一是催化等離子體方法、二是電化學(xué)方法、三是光化學(xué)及其他輻射方法 v 8：自選一條目前使用的有機(jī)化學(xué)合成路線，用綠色化學(xué)原理對其進(jìn)行評價并設(shè)計(jì)一條更佳的新路線。 答：略。 v 9：簡述綠色化學(xué)12原則。 （1） 不讓廢物產(chǎn)生而不是讓其產(chǎn)生后再處理； （2） 最有效地設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)和過程，最大限度地提高原子經(jīng)濟(jì)性 i. 重排反應(yīng) ii. 加成反應(yīng) iii. 取代反應(yīng) （3） 盡可能不使用、不產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境有毒有害的物質(zhì) （4） 盡可能有效地設(shè)計(jì)功效卓著而又無毒無害的化學(xué)品 i. 設(shè)計(jì)

11、更加安全的化學(xué)品是可能的 ii. 設(shè)計(jì)更加安全的化學(xué)品的方法 （5） 盡可能不適用用輔助物質(zhì)，如須使用也應(yīng)是無毒無害的 （一） 輔助物質(zhì)面臨的困境 1、 輔助物質(zhì)面臨的普遍使用 2、 溶劑問題 3、 溶劑對環(huán)境的影響 （二） 消除輔助物質(zhì)危害的方法 1、 采用超臨界流體 2、 非溶劑化 3、 水作溶劑 4、 固定化 （6） 在考慮環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的同時，盡可能使低能耗最低 （一） 化學(xué)工業(yè)中能量的普遍使用 1、 預(yù)反應(yīng)過程使用能量 2、 用熱能加速化學(xué)反應(yīng) 3、 用冷卻方法控制反應(yīng) 4、 分離需要的能量 （二） 新的能量利用方式 1、 微波 2、 聲納

12、3、 光化學(xué)反應(yīng)和輻射促進(jìn)化學(xué)反應(yīng) （三） 優(yōu)化反應(yīng)條件，使能耗最小 （7） 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行時應(yīng)以再生資源為原料 （8） 應(yīng)盡可能避免衍生反應(yīng) （一） 合成化學(xué)受到的挑戰(zhàn)及目前的對策 （二） 保護(hù)基團(tuán) （三） 成鹽 （四） 加上一個離去功能團(tuán) （9） 盡可能使用性能優(yōu)異的催化劑 （10） 應(yīng)設(shè)計(jì)功能終結(jié)后可降解為無害物質(zhì)的化學(xué)品 （11） 應(yīng)發(fā)展實(shí)時分析方法，以監(jiān)控和避免有毒有害物質(zhì)的生成 （12） 盡可能選用安全的化學(xué)物質(zhì)，最大程度地減少化學(xué)事故發(fā)生 v 10：試論分析化學(xué)在綠色化學(xué)發(fā)展中的作為。 答：這一問題受到如下原理的制約：“我們不能控制我們不能檢測到的物質(zhì)

13、”。要完成這一使命，就需要精確可信的敏感元器件，監(jiān)測器件和分析技術(shù)。同時，要滿足綠色化學(xué)的需要，就需要發(fā)展在線的，與時間有關(guān)的分析技術(shù)。這樣當(dāng)有極少量有毒物質(zhì)生成時就可反饋調(diào)節(jié)過程參數(shù)，以減少和消除這些物質(zhì)的生成。另一關(guān)于分析化學(xué)應(yīng)用的例子就是監(jiān)測反應(yīng)是否已進(jìn)行完全。在許多情況下，要向反應(yīng)體系連續(xù)加入反應(yīng)試劑直到反應(yīng)進(jìn)行完全，如有實(shí)時的在線分析方法，就可避免因加入過量的試劑而造成廢物的污染。 v 11、生物柴油的化學(xué)核心是什么？ 答：生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性

14、柴油燃料。生物柴油是生物質(zhì)能的一種，它是生物質(zhì)利用熱裂解等技術(shù)得到的一種長鏈脂肪酸的單烷基酯。生物柴油是含氧量極高的復(fù)雜有機(jī)成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機(jī)物，幾乎包括所有種類的含氧有機(jī)物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有機(jī)酸、醇等。 v 12、生物質(zhì)作為新的化學(xué)反應(yīng)的原料面臨哪些挑戰(zhàn)？ 答：基本的科學(xué)上的挑戰(zhàn)： （1） 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)對其降解性的影響； （2） 定向地朝著我們需要的產(chǎn)品進(jìn)行降解； （3） 富氧的分子的處理； （4） 其中所含的一些雜質(zhì)對降解參數(shù)和產(chǎn)物的分布，用可再生的原料 技術(shù)上的挑戰(zhàn)： （1） 生物質(zhì)的富集； （2） 不同種類生物質(zhì)和在不同地方生長的生物質(zhì)的不同； （3） 連續(xù)的操作 （4） 對混合物的操作 （5） 產(chǎn)品的濃縮和分離 （6） 如何有效地利用副產(chǎn)品 專心---專注---專業(yè)