四川大學(xué)《綠色化學(xué)》習(xí)題答案 總匯

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1、精品文檔，僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 第一章 作業(yè)答案 一：簡(jiǎn) 答：溫室效應(yīng)及其與化學(xué)的相關(guān)性，核冬天，光化學(xué)煙霧及其化學(xué)本質(zhì)，生物多樣性。 答：1. 溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于大氣中的溫室氣體濃度升高而引起的。溫室氣體主要有二氧化碳、氮氧化物、鹵代烴類(lèi)等。 2. 核冬天：有限的核戰(zhàn)爭(zhēng)所產(chǎn)生的煙塵會(huì)導(dǎo)致地球冷卻的假設(shè)被稱(chēng)為“核冬天”。 3. 臭氧層破壞：一是人類(lèi)大量使用空調(diào)制冷劑、泡沫滅火器、氣霧劑、發(fā)膠、膨松劑等化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氟氯烴、溴氟氯烴等化合物，這類(lèi)化合物雖然在地表面是性質(zhì)穩(wěn)定，不易燃燒，易于儲(chǔ)存，對(duì)人和其他生物也沒(méi)有毒性，但當(dāng)它們上升到平流層中后，在強(qiáng)烈的紫外

2、線作用下，會(huì)由光激發(fā)而生成氯原子自由基等化學(xué)性質(zhì)十分活潑的物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)引起臭氧的分解，從而使臭氧層遭到破壞；二是汽車(chē)尾氣、火力發(fā)電廠的煙氣等中所含有的NOx類(lèi)化合物進(jìn)入平流層后，會(huì)加速臭氧的分解反應(yīng)，從而破壞臭氧層。 4. 光化學(xué)煙霧：人類(lèi)向大氣圈排放的碳?xì)浠衔?、碳氧化合物、硫氧化合物、氮氧化合物、粉塵等，在太陽(yáng)光的紫外線照射之下會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)煙霧主要是氮氧化合物與烴類(lèi)化合物在紫外線照射下，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜反應(yīng)形成的一種大氣污染現(xiàn)象。光化學(xué)煙霧中通常含有高濃度的氧化劑，故又稱(chēng)為氧化性光化學(xué)煙霧。氮氧化合物是引發(fā)光化學(xué)煙霧的主要元兇： NO2 NO+O O+

3、CxHy CxHyO· CxHyO·+O2 CxHyO3· CxHyO3·CmHn RCHO+R1COR2 O+O2 O3 5. 酸雨：酸雨是空氣中的酸性氣體（SOx、NOx）隨雨而下形成的。 6. 生物多樣性：生物多樣性是指地球上所有生物——植物、動(dòng)物和微生物及其他物質(zhì)構(gòu)成的綜合體。它包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)組成部分。生物多樣性是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。 二：為什么說(shuō)化學(xué)是一門(mén)中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的學(xué)科？ 答：化學(xué)作為一門(mén)“中心、實(shí)用、創(chuàng)造性的“的科學(xué)，從其誕生至今，已經(jīng)取

4、得了巨大的成就?；瘜W(xué)的原理和方法以及化學(xué)反應(yīng)方面的研究目前仍在主導(dǎo)其他學(xué)科；它在開(kāi)發(fā)天然資源以滿足人類(lèi)的生活需要方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。基于化學(xué)的產(chǎn)業(yè)，利用天然資源制取大量的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、塑料、鋼鐵、水泥等產(chǎn)品和材料，并生產(chǎn)大量的合成纖維和橡膠等以彌補(bǔ)農(nóng)業(yè)、林業(yè)的不足；能源的開(kāi)發(fā)利用，新材料的開(kāi)發(fā)利用，醫(yī)藥衛(wèi)生等均離不開(kāi)化學(xué)可以說(shuō)，人類(lèi)的衣、食、住、行、用以及保持健康等無(wú)一項(xiàng)可以離開(kāi)化學(xué)，化學(xué)在這些領(lǐng)域中直接或間接地發(fā)揮著不可替代的作用。而隨著科技的發(fā)展，我們又將面臨新的挑戰(zhàn)，化學(xué)學(xué)科也積極調(diào)整，不斷創(chuàng)新，以適應(yīng)新的需求。 三：人類(lèi)目前面臨的主要環(huán)境問(wèn)題有哪些？造成這些困境的原因是什么？

5、 編號(hào) 人類(lèi)面臨的環(huán)境問(wèn)題 造成這些困境的原因 1 全球氣候變暖 是由于大氣中的溫室氣體濃度升高而引起的。溫室氣體主要有二氧化碳、氮氧化物、鹵代烴類(lèi)等。 2 核冬天的威脅 有限的核戰(zhàn)爭(zhēng)所產(chǎn)生的煙塵會(huì)導(dǎo)致地球冷卻 3 臭氧層破壞 一是人類(lèi)大量使用空調(diào)制冷劑、泡沫滅火器、氣霧劑、發(fā)膠、膨松劑等化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氟氯烴、溴氟氯烴等化合物，這類(lèi)化合物雖然在地表面是性質(zhì)穩(wěn)定，不易燃燒，易于儲(chǔ)存，對(duì)人和其他生物也沒(méi)有毒性，但當(dāng)它們上升到平流層中后，在強(qiáng)烈的紫外線作用下，會(huì)由光激發(fā)而生成氯原子自由基等化學(xué)性質(zhì)十分活潑的物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)引起臭氧的分解，從而使臭氧層遭到破壞；二是汽車(chē)尾氣、火力

6、發(fā)電廠的煙氣等中所含有的NOx類(lèi)化合物進(jìn)入平流層后，會(huì)加速臭氧的分解反應(yīng)，從而破壞臭氧層。 4 光化學(xué)煙霧 光化學(xué)煙霧主要是氮氧化合物與烴類(lèi)化合物在紫外線照射下，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜反應(yīng)形成的一種大氣污染現(xiàn)象。 5 酸雨 酸雨是空氣中的酸性氣體（SOx、NOx）隨雨而下形成的。 6 生物多樣性銳減 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生物圈的影響加劇，使得物種滅絕的速度不斷加快 7 森林破壞 人類(lèi)肆意的濫砍濫伐 8 荒漠化 由于氣候變化和人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在內(nèi)的各種因素影響所造成的干旱、半干旱和干燥、亞濕潤(rùn)地區(qū)的土地退化 四；在人類(lèi)面臨的健康問(wèn)題面前，化學(xué)有何作為？ 答： 盡管目前醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥業(yè)已經(jīng)

7、取得了很大的進(jìn)步，但人類(lèi)人面臨各種不治之癥的威脅。例如癌癥、艾滋病、埃博拉等，目前仍無(wú)有效藥物可以治療，迫切需要有新的可治療這些疾病的藥物。 面對(duì)衰老，人類(lèi)仍然是束手無(wú)策，迫切需要發(fā)明延緩衰老、使人長(zhǎng)生的新藥。 現(xiàn)在治療某些疾病的藥物，雖然有一定的療效，大不少藥物均有一定的副作用，迫切需要對(duì)其加以改進(jìn)，或研究開(kāi)發(fā)新的藥物，以提高療效減少副作用。 人體對(duì)藥物有抗性，一些在一定使其對(duì)某些疾病有療效的藥物，使用一段時(shí)間后就會(huì)在人體產(chǎn)生抗性，不再具有療效，一次也需要研究新的藥物來(lái)替代這些因人體抗性而失效的藥物。 五：可持續(xù)發(fā)展觀的主要觀點(diǎn)是什么，它與傳統(tǒng)的發(fā)展觀有何差異？ 答：可持續(xù)發(fā)展觀強(qiáng)

8、調(diào)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，追求人與自然的和諧。其核心思想是：健康的經(jīng)濟(jì)發(fā)展應(yīng)建立在生態(tài)持續(xù)能力、社會(huì)公正和人民積極參與自身發(fā)展決策的基礎(chǔ)之上，它所追求的目標(biāo)是：既要是人類(lèi)的各種需要得到滿足，個(gè)人得到充分地發(fā)展，又要保護(hù)生態(tài)環(huán)境，不對(duì)后代的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。對(duì)環(huán)境不利的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)應(yīng)予以摒棄。在發(fā)展指標(biāo)上，不單純用GNP作為衡量發(fā)展的唯一指標(biāo)?？沙掷m(xù)發(fā)展的思想包含如下幾個(gè)層次的含義： 第一， 可持續(xù)發(fā)展的思想強(qiáng)調(diào)的是發(fā)展，把消除貧困當(dāng)作是可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)不可缺少的條件。 第二， 可持續(xù)發(fā)展思想把環(huán)境保護(hù)作為發(fā)展過(guò)程的一個(gè)重要組成部分，作為衡量發(fā)展質(zhì)量、發(fā)展水平和發(fā)展程度的客觀標(biāo)準(zhǔn)之一。 第三，

9、 可持續(xù)發(fā)展思想強(qiáng)調(diào)代際之間的機(jī)會(huì)均等，之處，當(dāng)代人享有的正當(dāng)?shù)沫h(huán)境權(quán)利，即在發(fā)展中合理利用資源和具有清潔、安全、舒適環(huán)境的權(quán)利，后代人也應(yīng)該同樣享有。 第四， 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略呼吁人們改變觸痛的生產(chǎn)方式和消費(fèi)方式，要求人們?cè)谏a(chǎn)時(shí)要盡量少投入，多產(chǎn)出，在消費(fèi)時(shí)要經(jīng)量多使用、少排放。 第五， 可持續(xù)發(fā)展思想要求人們必須徹底改變傳統(tǒng)的對(duì)待自然界的態(tài)度，建立起新的道德和價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)。 六：你怎樣看待化學(xué)學(xué)科在本世紀(jì)的地位？ 答：我們可以把20世紀(jì)稱(chēng)作物理的世紀(jì)，而21世紀(jì)的基本問(wèn)題是分子和生物分子，因此，21世紀(jì)將很可能是化學(xué)的世紀(jì)，但化學(xué)工業(yè)必須成功地采取新工藝去生產(chǎn)新的化學(xué)制品，從而與由舊的

10、工藝生產(chǎn)又以舊的工藝使用化學(xué)品產(chǎn)生的污染，廢棄物以及公害等徹底決裂，才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)的新世紀(jì)。追求化學(xué)的完美，不僅考慮目標(biāo)分子的性質(zhì)或某一反應(yīng)試劑的效率，而且考慮這些物質(zhì)對(duì)人類(lèi)對(duì)環(huán)境的影響，以期減少對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境的危害，充分利用資源，求得可持續(xù)發(fā)展。 七: 你認(rèn)為我國(guó)應(yīng)怎樣面對(duì)能源短缺? 答題要點(diǎn)：合理開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)有的自然資源，促進(jìn)企業(yè)的節(jié)能減排及效率的提升。在全社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)約，促進(jìn)人與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展；開(kāi)發(fā)新能源及可再生資源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、水能、生物質(zhì)能等。 第二章作業(yè)題 v 1：簡(jiǎn)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(lèi)、可再生資源、原子利用率、環(huán)境

11、商、環(huán)境因子 答：綠色化學(xué)的目標(biāo)是：化學(xué)過(guò)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(gè)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(wèn)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(huì)在環(huán)境中殘留和積累，對(duì)環(huán)境造成破壞，另外，化工生產(chǎn)中的偶然

12、事件也會(huì)對(duì)人類(lèi)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(lèi)：生物質(zhì)主要有來(lái)年各類(lèi)，即淀粉和木質(zhì)纖維素。玉米、小麥、土豆等是淀粉類(lèi)的代表，農(nóng)業(yè)廢料（如玉米桿、麥苗桿等），森林廢物和草類(lèi)等是木質(zhì)纖維素的典型代表。 可再生資源：指那些通過(guò)天然作用或人工活動(dòng)能再生更新，而為人類(lèi)反復(fù)利用的自然資源叫可再生資源，又稱(chēng)為更新自然資源，如土壤、植物、動(dòng)物、微生物和各種自然生物群落、森林、草原、水生生物等。 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(gè)化學(xué)反應(yīng)中，生產(chǎn)一定來(lái)那個(gè)的目標(biāo)產(chǎn)物到底

13、會(huì)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(duì)環(huán)境的不友好程度，用于評(píng)價(jià)一種合成方法、一個(gè)過(guò)程對(duì)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(duì)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(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，一個(gè)世紀(jì)依賴(lài)，為滿足人類(lèi)社會(huì)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(jī)，但是由于受陳舊的思想禁錮，化學(xué)工業(yè)給整個(gè)自然界帶來(lái)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

14、巨大破壞，但是，我們都知道，離開(kāi)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(wèn)題。我們既要為開(kāi)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(guò)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)品成本的壓力，另一方面也受到國(guó)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(huì)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?/p>

15、，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(duì)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(méi)有新的技術(shù)，這些行業(yè)就只能破產(chǎn)關(guān)門(mén)，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(lái)說(shuō)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(lái)，化學(xué)，化工，環(huán)境保護(hù)在如何減少許多化學(xué)品在生產(chǎn)和使用過(guò)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(chǎng)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)

16、展了許多分析檢測(cè)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(duì)改善人類(lèi)生存環(huán)境，提高人類(lèi)社會(huì)生活質(zhì)量無(wú)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(chēng)為綠色化學(xué)，綠色化學(xué)利用化學(xué)來(lái)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(guò)程中不會(huì)對(duì)人造成直接或間接傷害且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或間接污染的化學(xué)品；設(shè)計(jì)安全有效化學(xué)品包括如下兩個(gè)方面的內(nèi)容： （1） 新的安全有效化學(xué)品的設(shè)計(jì)。人類(lèi)社會(huì)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)

17、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(duì)已有的有效但不安全的分子進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，是這類(lèi)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(guò)的安全有效的分子。 v 5：舉例說(shuō)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(gè)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： 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(méi)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

18、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(shí)，既要考慮到產(chǎn)品的性能優(yōu)良、價(jià)格低廉、又要使產(chǎn)生的廢物和副產(chǎn)品最少，對(duì)環(huán)境無(wú)害，當(dāng)然其難度可想而知。對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的分子進(jìn)行逆合成分析時(shí)，第一步時(shí)可以找出N種合成方法，那么進(jìn)行第二步搜索時(shí)就可找出N2種方法，如此類(lèi)推，到第五步時(shí)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(shí)間和經(jīng)費(fèi)，如果讓人對(duì)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)，賦予它某種“智能”，讓其按我們指定的方法自動(dòng)地比較所有可能的合成路線，隨時(shí)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

19、個(gè)盡可能全的化學(xué)反應(yīng)的資料庫(kù)，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，告訴并教會(huì)計(jì)算機(jī)，哪些物質(zhì)在一起在什么樣的條件下會(huì)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：怎樣在反應(yīng)過(guò)程中使化學(xué)反應(yīng)綠色化。 答：要在反應(yīng)過(guò)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

20、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(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)并設(shè)計(jì)一條更佳的新路線。 答：略。 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(wèn)題受到如下原理的制約：“我們不能控制我們不能檢測(cè)到的物質(zhì)”。要完成這一使命，就需要精確可信的敏感元器件，監(jiān)測(cè)器件和分析技術(shù)。同時(shí)，要滿足綠色化學(xué)的需要，就需要發(fā)展在線的，與時(shí)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(shí)就可反饋調(diào)節(jié)過(guò)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(cè)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(shí)的在線分析方法，就可避免因加入過(guò)量的試劑而造成廢物

21、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(dòng)物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過(guò)酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。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(zhǎng)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(lèi)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(duì)其降解性的影響； （2）

22、 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(duì)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(lèi)生物質(zhì)和在不同地方生長(zhǎng)的生物質(zhì)的不同； （3） 連續(xù)的操作 （4） 對(duì)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 第三章 1 人類(lèi)避免有害化學(xué)品毒性的途徑? 　(1)盡量避免化學(xué)品吸入體內(nèi)和皮膚的直接接觸; (2)盡量避免影響體內(nèi)生物化學(xué)和生理過(guò)程(不同濃度的乙醇,激素,咖啡因),如一些直接或間接影響的化學(xué)物品(雌激素,納米二氧化鈦); (3)結(jié)構(gòu)

23、上考慮如何降低其毒性; (4)不使用已知可能產(chǎn)生毒性的物質(zhì)(a 親電親核的物質(zhì);b 含三鍵雙鍵較活潑的物質(zhì)c 其他基團(tuán)) ; (5)結(jié)構(gòu)修飾降低其生物利用率. 2 解釋:生物放大(聚集);化學(xué)品產(chǎn)生毒性的三要素. (1)生物體從周?chē)h(huán)境中吸收某些元素或不易分解的化合物，這些污染物在體內(nèi)積累，并通過(guò)食物鏈向下傳遞，在生物體內(nèi)的含量隨生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而升高，使生物體內(nèi)某些元素或化合物的濃度超過(guò)了環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，叫做生物放大作用. 　(2)化學(xué)品產(chǎn)生毒性的三個(gè)要素: 　　a 毒性載體(毒化學(xué)物質(zhì)引起細(xì)胞性質(zhì)的改變的屬性,由分子部分結(jié)構(gòu)決定); 　　b 產(chǎn)毒結(jié)構(gòu)(沒(méi)有直接毒性

24、); 　　c 體內(nèi)一些親核性基團(tuán)和一些親電毒性物質(zhì). 3那些物質(zhì)影響其在環(huán)境中的分布? 　　分子大小,體積粒度,分子量,解離常數(shù),脂溶系數(shù),揮發(fā)性,生物降解性等 4 簡(jiǎn)述電子等排毒性原理 答:在結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中,生物電子等排原理是應(yīng)用較多的一種方法即在基本結(jié)構(gòu)的可變部分,以電子等排體相互置換,對(duì)藥物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造. 經(jīng)典的生物等排體是指具有相同外層電子的原子或原子團(tuán),在生物領(lǐng)域里表現(xiàn)為生物電子等排.凡具有相似的物理和化學(xué)性質(zhì),又能產(chǎn)生相似生物活性的基團(tuán)或分子都稱(chēng)為生物電子等排體.以后擴(kuò)大范圍,又將體積、電負(fù)性和立體化學(xué)等相近似的原子或原子團(tuán)也包括在內(nèi),稱(chēng)為非 經(jīng)典的電子等排體.

25、5 消除化學(xué)品毒性的Phase反應(yīng)和Phase-2反應(yīng)的化學(xué)本質(zhì)是什么? 答:在Phase-I化學(xué)反應(yīng)中，陌生化學(xué)物質(zhì)通過(guò)氧化、還原和水解等過(guò)程轉(zhuǎn)化為極性更大的物質(zhì)，更容易溶解于水中，更易排泄；在Phase-II化學(xué)反應(yīng)中，內(nèi)源代謝底物與有毒陌生化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，提高水溶性并有利于排泄。 6 設(shè)計(jì)安全化學(xué)品原則的主要內(nèi)容有哪些? （1）.利用結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系，結(jié)合產(chǎn)毒機(jī)制設(shè)計(jì)化合物 （2）.避免有毒的官能團(tuán)，根據(jù)等電排布置換原理替換官能團(tuán) （3）.毒性機(jī)理的分析 （4）.使毒性物質(zhì)的生物利用率降到最低 (5).以能降解為出發(fā)點(diǎn) 第4章 作業(yè)題 1. 由碳、硅元素的化學(xué)性質(zhì)，試討論

26、用硅取代碳的可行性及硅取代物的優(yōu)點(diǎn)？ 答：碳和硅都是4A族元素，因此，在化學(xué)性質(zhì)上有相似性。與同族的其他元素一樣，硅和碳都是4價(jià)元素，能形成四面體結(jié)構(gòu)，能與碳形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。硅取代碳后形成的衍生物是無(wú)毒的，尤其是與同族的鍺、錫、鉛的衍生物相比。因此，硅是唯一一個(gè)能用作對(duì)碳作等電排置換的元素。另外，硅是自然界存量豐富，價(jià)格低廉，且可以各種形式出現(xiàn)的元素。 2. 用辛醇-水分配系數(shù)表征有毒化學(xué)品毒性的一般準(zhǔn)則是什么？ 答：辛醇-水分配系數(shù)是用來(lái)描述物質(zhì)油溶性的，也是常用于股價(jià)有機(jī)化學(xué)品對(duì)水生生物獨(dú)行的物理化學(xué)性質(zhì)，logP通常能與生物活性很好地關(guān)聯(lián)起來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于僅表現(xiàn)出麻痹型毒性的非

27、離子有機(jī)物，在logP≤5時(shí)，其致死性和慢性毒性隨油溶性成指數(shù)增大（不包括染料、聚合物、表面活性劑）；當(dāng)logP＞5時(shí)，毒性隨油溶性成指數(shù)減少，因此對(duì)生物活性降低；logP在5~8之間時(shí)，長(zhǎng)期接觸這類(lèi)非離子型有機(jī)化合物呈現(xiàn)慢性毒性；logP≥8時(shí)，長(zhǎng)期接觸也不表現(xiàn)出毒性，因?yàn)榇藭r(shí)水溶性很差，化學(xué)品變得沒(méi)有生物活性。（也有一些麻醉型毒物如脂肪醇、氯代苯、丙酮、二硫化物和一些“反應(yīng)性”化學(xué)品如丙烯酸鹽、酯等，在logP=6時(shí)仍時(shí)劇毒的。還有一些“反應(yīng)性”化學(xué)品如脂肪胺、表面活性劑等，則到logP＞8時(shí)仍表現(xiàn)出劇毒性）。另一方面，logP很小的化學(xué)品由于沒(méi)有足夠的油溶性，因而不能進(jìn)入水生生物的細(xì)胞膜

28、，故沒(méi)有生物活性。 3. 除了辛醇-水分配系數(shù)，還有那些性質(zhì)可以表征有毒化學(xué)品毒性？ 答題要點(diǎn)：水溶性、分子大小和相對(duì)分子質(zhì)量等 4. 從分子量、分子體積角度看，應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)更加安全的化學(xué)品？ 答：如果分子的所有其他性質(zhì)均保持不變而僅是相對(duì)分子質(zhì)量增大，其對(duì)水生生物的毒性就會(huì)減小。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)分子質(zhì)量增大，毒性就會(huì)減少。相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到1000后，其對(duì)水生生物的毒性就可忽略，因?yàn)檫@么大的分子不能擴(kuò)散通過(guò)水生生物的呼吸膜?；瘜W(xué)物質(zhì)對(duì)水生生物的毒性也會(huì)隨其分子提及的增大而減小，這也是因?yàn)轶w積大的分子不易穿過(guò)水生生物的呼吸膜。一般說(shuō)來(lái)，相對(duì)分子質(zhì)量大于1000的聚合物的體積也較大，另外一些

29、橫街直徑較大的物質(zhì)單體的體積也很大。一般，最小橫截直徑大于1納米的分子不易于在水生生物呼吸器官中擴(kuò)散和穿越。 5. 可降解的化合物在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)上有何特點(diǎn)？ 答：化學(xué)結(jié)構(gòu)： （1） 具有水解酶潛在作用為的物質(zhì)會(huì)增大其生物降解能力（比如酯，酶）； （2） 在分子中引入以羥基、醛基、羧基形式存在的氧會(huì)增大其生物降解性。 （3） 存在為取代的直鏈烷基（尤其是大于4個(gè)碳的直鏈）和苯環(huán)時(shí)，由于恪守氧化酶進(jìn)攻，因而可增大其生物降解能力 （4） 水中溶解度大的物質(zhì)更容易生物降解 （5） 相對(duì)低取代的化合物。 物理性質(zhì)： 溶解度和分子尺寸等 6. 常見(jiàn)可降解和不可降解的基團(tuán)有哪些？

30、 答：可降解基團(tuán)： （1） 具有水解酶潛在作用為的物質(zhì)會(huì)增大其生物降解能力（比如酯，酶）； （2） 在分子中引入以羥基、醛基、羧基形式存在的氧會(huì)增大其生物降解性。 （3） 存在為取代的直鏈烷基（尤其是大于4個(gè)碳的直鏈）和苯環(huán)時(shí)，由于恪守氧化酶進(jìn)攻，因而可增大其生物降解能力 （4） 水中溶解度大的物質(zhì)更容易生物降解 （5） 相對(duì)低取代的化合物。 不可降解的基團(tuán)： （1） 鹵代物，尤其是氯化物和氟化物 （2） 支鏈物質(zhì)，尤其是季碳和季氮或是極度分支的物質(zhì)，如三聚或四聚丙烯 （3） 硝基、亞硝基、偶氮基、芳氨基 （4） 多環(huán)殘基（比如多環(huán)芳香烴或稠環(huán)芳烴），尤其是超過(guò)三元的多環(huán)稠

31、環(huán)或芳烴 （5） 雜環(huán)殘基，比如吡啶環(huán) （6） 高取代的化合物比低取代的化合物更不易降解 7. 根據(jù)染料的基團(tuán)特性，有機(jī)染料可分為幾類(lèi)？設(shè)計(jì)對(duì)水生生物更加安全的染料化學(xué)品要遵循怎樣的原則？ 答：根據(jù)其基團(tuán)特性，有機(jī)染料可分為四類(lèi)：中性染料（非離子型染料），陰離子染料（帶負(fù)電染料或酸染料），兩性染料（分子中同時(shí)含有正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)）和陽(yáng)離子染料（帶正電荷）。 要設(shè)計(jì)對(duì)水生生物更加安全的染料化學(xué)品要遵循以下原則： （1） 負(fù)離子數(shù)大于正離子數(shù)（電荷數(shù)） （2） 磺酸基優(yōu)先于羧酸基 （3） 盡可能使相對(duì)分子質(zhì)量大于1000 （4） 盡可能增大分子的最小橫截面積 第五章 綠

32、色化學(xué)方法 答案 1. 什么是催化劑?為什么說(shuō)催化劑在綠色化學(xué)中有十分重要的意義? 答：催化劑可以加快熱力學(xué)上可能進(jìn)行的反應(yīng)的速率（合成氨中的Fe-K2OAl2O3），可控制反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)物種的選擇性（乙烯選擇性氧化的不同催化劑：PdCl2-V配合物， Ag/ Al2O3 ，Ni），控制產(chǎn)物的立體規(guī)整結(jié)構(gòu)(丙烯的聚合：氧氣或過(guò)氧化物，Ziegler-Natta)，定向不對(duì)稱(chēng)合成旋光異構(gòu)體(Ru手性膦配合物用于 2-（6-甲氧基－2萘基）丙烯酸+氫 生產(chǎn) 左旋二羥基苯并氨酸)，與溫度控制化學(xué)物種選擇性，與接觸時(shí)間共同控制產(chǎn)物化學(xué)物種選擇性（甲烷氧化生產(chǎn)合成氣中的Ni / Al2O3 ），具有高

33、度專(zhuān)一性，高選擇性，高的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性的特殊功能的分子機(jī)器。 催化科學(xué)和技術(shù)在綠色化學(xué)發(fā)展中有重要作用。在污染防治（減少和消除發(fā)電廠的廢氣以及汽車(chē)尾氣中NOx的排放；減少揮發(fā)性有機(jī)溶劑的使用等；）活化新的反應(yīng)原料，催化與反應(yīng)過(guò)程的改善（乙醛的合成、對(duì)苯二酚的合成、羰基化合物的合成）等方面都有重要應(yīng)用。 2. 相比于傳統(tǒng)的氧化劑，哪些是新型的綠色氧化劑？他們各有什么特點(diǎn)？ 答：傳統(tǒng)的氧化劑有：NaClO, NaBrO, HNO3, KHSO3；CrO3, KMnO4, KCr2O7等，主要的缺點(diǎn)有：產(chǎn)生大量的鹽廢物，產(chǎn)生大量的廢氣和廢水，產(chǎn)生大量的有毒有害的重金屬離

34、子。 新型的綠色氧化劑有： （1） O2：氧氣是最清潔的氧化劑；受限于它的氧化條件，通常伴隨有其它輔助性的氧化/還原劑 （2） H2O2：過(guò)氧化氫含有47%的活性氧成分，而且其還原產(chǎn)物為水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；但過(guò)氧化氫比O2和O3都貴，且在室溫條件可以分解。 （3） O3：臭氧也是一種對(duì)環(huán)境有好的氧化劑，它的還原產(chǎn)物O2，但O3通常需要特殊的發(fā)生裝置 （4） N2O：N2O在參與氧化后的產(chǎn)物為N2，不對(duì)環(huán)境造成危害，但是N2O的合成比較復(fù)雜，成本較高 （5） 晶格氧：可以在沒(méi)有氣相氧分子存在的條件下進(jìn)行烴類(lèi)的氧化反應(yīng)，能大幅度提高烴類(lèi)選擇氧化的選擇性，而且因不受爆炸極限的限制，可

35、提高原料濃度，時(shí)反應(yīng)物容易分離回收，是控制深度氧化、節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的有效催化新技術(shù)。 3. 化石資源作為化學(xué)化工原料有何優(yōu)點(diǎn)？生物質(zhì)作為化學(xué)化工原料又有何優(yōu)點(diǎn)？ 答：（一） 采用生物質(zhì)作為化學(xué)化工原料的優(yōu)點(diǎn)： （1） 生物質(zhì)可給出結(jié)構(gòu)多樣的產(chǎn)品材料，通常具有特定的立體結(jié)構(gòu)和光學(xué)特征結(jié)構(gòu)，使用者可在合成過(guò)程中利用這些已有的結(jié)構(gòu)因素。 （2） 生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元通常比原油的結(jié)構(gòu)單元復(fù)雜，如能在最終產(chǎn)品中利用這種結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性則可減少副產(chǎn)物的生成。 （3） 由原油的結(jié)構(gòu)單元衍生所得物質(zhì)，通常是沒(méi)有被氧化的，而在碳?xì)浠衔镏幸胙醯姆椒ㄊ羌捌溆崎e地，且常需要使用有毒實(shí)際（比如鉻、鉛等

36、），造成環(huán)境污染。 （4） 增大生物質(zhì)的使用量可以增長(zhǎng)原油的使用時(shí)間，為可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。 （5） 使用生物質(zhì)可減少二氧化碳在大氣中的濃度，從而減緩問(wèn)世效應(yīng)。 （6） 化學(xué)工業(yè)使用更多的可再生資源可使本身在原料上更有保障。 （7） 生物質(zhì)資源比原油有更大的靈活性。 （二） 生物質(zhì)作為化學(xué)化工原料的缺點(diǎn)（及化石原料作為化學(xué)化工原料的優(yōu)點(diǎn)） （1） 在經(jīng)濟(jì)上還不具備競(jìng)爭(zhēng)力。石油工業(yè)已相當(dāng)成熟，從石油開(kāi)采到從原油中提取出各種有用的烴類(lèi)，再將其加工成為中間物或最終化學(xué)品，已形成了大規(guī)模的、高效的生產(chǎn)系統(tǒng)。 （2） 現(xiàn)在考慮用作化學(xué)化工原料的生物質(zhì)是傳統(tǒng)的食品原料，把食品原料改作化學(xué)化工

37、原料是否合適？生物質(zhì)需要大量的土地面積來(lái)種植，而化石原料可以集中的進(jìn)行開(kāi)采。 （3） 生物質(zhì)有季節(jié)性，而化石原料的開(kāi)采沒(méi)有。 （4） 生物質(zhì)的組成復(fù)雜，不同種類(lèi)的物質(zhì)，其組成和性質(zhì)都可能不盡相同，這使得對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行分離變得十分困難。 4. 根據(jù)綠色化學(xué)的觀點(diǎn)，如何改變反應(yīng)溶劑？各有何特點(diǎn)？ 答：綠色化學(xué)研究可完成相同反應(yīng)的無(wú)害溶劑系統(tǒng)或無(wú)溶劑系統(tǒng)，目前，研究的有效方法有： （1） 水做溶劑：水作溶劑的兩相催化方法：不僅反應(yīng)條件溫和、活性高、選擇性好，反應(yīng)之后有機(jī)相和水相也極易分離；同時(shí)用水作溶劑也避免了有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的危害。 （2） 離子溶液，優(yōu)點(diǎn)：1、 可操作溫度范圍大（-40

38、~300℃），因而可進(jìn)行各種動(dòng)力學(xué)控制，2、對(duì)大量的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和高分子化合物有很大的溶解度，因而所需反應(yīng)器的體積不大，3、表現(xiàn)出Bronsted酸酸性，F(xiàn)ranklin酸酸性和超強(qiáng)酸性。4、蒸汽壓小，幾乎觀察不到；5、對(duì)水敏感但有的并不怕遇水，甚至能與水共同使用，故易于工業(yè)應(yīng)用；6、熱穩(wěn)定性好；7、相對(duì)便宜且易于制備（低聚反應(yīng)，聚合反應(yīng)，烷基化反應(yīng)，?；磻?yīng)） （3） 高分子溶液：以現(xiàn)用的溶劑為基礎(chǔ)進(jìn)行聚合反應(yīng)得到現(xiàn)行溶劑的聚合衍生物，它們?cè)诨瘜W(xué)合成，分離和清潔等過(guò)程中具有現(xiàn)行溶劑的溶劑化作用，但卻不會(huì)揮發(fā)到空氣中和釋放到水介質(zhì)中造成污染。 （4） 無(wú)溶劑化：微波與催化劑和成不適用溶

39、劑的方法，在有機(jī)合成中保護(hù)反應(yīng)，去保護(hù)反應(yīng)，氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)，重排反應(yīng)等方面均十分有效。 （5） 超臨界流體：黏度大，擴(kuò)散系數(shù)小，偏摩爾體積負(fù)得很多。 5. 簡(jiǎn)述反應(yīng)原料的重要性及綠色化學(xué)對(duì)反應(yīng)原料的選擇原則。 答：一個(gè)化學(xué)品合成所采用的反應(yīng)類(lèi)型或其他合成路線在很大程度上取決于所選用的原料，原料一旦選定，就必須要選擇某些類(lèi)型的反應(yīng)。原料對(duì)合成路線的效率、過(guò)程的環(huán)境效應(yīng)和對(duì)人類(lèi)健康均有極大的影響。原料本身的生產(chǎn)者，原料的保存和運(yùn)輸過(guò)程中的操作管理者、原料在使用過(guò)程中的加工者會(huì)面臨多大的危險(xiǎn)，是在選擇原料時(shí)要加以考慮的。對(duì)于某些大宗化學(xué)品的生產(chǎn)，原料的選擇可能改變市場(chǎng)的狀況，因?yàn)橛行┪镔|(zhì)的

40、主要功能就是作為原料。 對(duì)原料選擇的一般原則： （一） 考慮原料本身的危險(xiǎn)性。我們希望使用無(wú)毒無(wú)害的原料，因此，在選擇原料時(shí)，就必須考慮它是否對(duì)人對(duì)環(huán)境無(wú)害，是否具有比如毒性，發(fā)生意外事故的可能性，是否會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境等。 （二） 使用可再生資源：原油煉制等是一個(gè)高能耗且高污染的過(guò)程，且化石資源畢竟有限，因此在選擇反應(yīng)原料時(shí)應(yīng)盡量選擇那些可以再生的。 6. 生物質(zhì)作為反應(yīng)原料的缺點(diǎn)。 答：見(jiàn)上。 7. 超臨界流體與普通流體相比有何特點(diǎn)？ 答：當(dāng)流體的溫度和壓力處于它的臨界溫度和壓力以上時(shí)，稱(chēng)該流體為超臨界流體。雖然超臨界流體的密度與液體的密度相近，但其黏度卻只有液體的近百分之一，因

41、此其流動(dòng)性要比液體好得多，在相同的流速下，超臨界流體的流動(dòng)雷諾數(shù)比液體要大得多，所以傳遞系數(shù)也比液體中大得多。溶質(zhì)在超臨界流體中的擴(kuò)散系數(shù)雖然只有在氣體中的幾百分之一，但卻比在液體中大幾百倍，這些都表明，物質(zhì)在超臨界流體中的傳遞比在液體中的要好得多。 8. 超臨界CO2作為反應(yīng)溶劑的局限性。 答：超臨界CO2作為反應(yīng)溶劑的優(yōu)點(diǎn)： （一） 可以通過(guò)改變壓力，在“像氣相”和“像液相”之間調(diào)節(jié)流體的性質(zhì)，即通過(guò)壓力變化，使其性質(zhì)在接近于氣體性質(zhì)或接近于液體性質(zhì)之間變化，這樣為更好地實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)提供了方便。超臨界流體的密度與液體的接近，溶劑強(qiáng)度也接近液體，因而，是很好的溶劑，使用超臨界流體，可通

42、過(guò)調(diào)節(jié)壓力來(lái)改變密度，從而調(diào)節(jié)一些與密度相關(guān)的溶劑性質(zhì)，如介電性、黏度等，這樣就增大了控制化學(xué)反應(yīng)的能力和改變化學(xué)反應(yīng)選擇性的可能性。超臨界流體又具有某些氣體的優(yōu)點(diǎn)，如低粘度、高氣體溶解度、高擴(kuò)散系數(shù)等，這對(duì)快速化學(xué)反應(yīng)，尤其是擴(kuò)散控制化學(xué)反應(yīng)或包含有氣體反應(yīng)物的反應(yīng)是十分有利的。 （二） 二氧化碳不可能再被氧化，因而是理想的氧化反應(yīng)的溶劑。同時(shí)，還可以利用超臨界二氧化碳中二氧化碳濃度高的這一性質(zhì)，是二氧化碳作為反應(yīng)物的反應(yīng)在超臨界二氧化碳中進(jìn)行，從而提高反應(yīng)速率、甚至開(kāi)發(fā)出新的反應(yīng)。 超臨界CO2作為反應(yīng)溶劑的缺點(diǎn)： （一） 超臨界二氧化碳用于合成化學(xué)的最大限制是其溶劑化性質(zhì)，即物質(zhì)在

43、超臨界二氧化碳中的溶解度。目前，已經(jīng)進(jìn)行的研究表明，在超臨界二氧化碳中，物質(zhì)的溶解度與其密度密切相關(guān)，且可以通過(guò)加入共溶劑使其大大增加。超臨界二氧化碳的溶解度與環(huán)己烷類(lèi)似，同時(shí)還具有一定的接受氫鍵的能力和一定的極性選擇性，因襲，相對(duì)分子質(zhì)量小于400的非極性有機(jī)物，如烷烴、烯烴、芳烴、酮、醇等均可溶于超臨界二氧化碳中，而高極性的化合物，如糖、氨基酸等則不溶；聚硅烷和附帶聚合物可溶，而其他聚合物則不溶，利用相穩(wěn)定劑或起泡劑有時(shí)可克服聚合物不溶這一局限。 （二） 由于鹽類(lèi)不溶于超臨界二氧化碳中，因此，不能用超臨界二氧化碳作離子間反應(yīng)的溶劑，也不能用超臨界CO2作為離子作催化劑的反應(yīng)的溶劑。要克服

44、這一限制，可采用螯合劑、相轉(zhuǎn)移劑或高親油性的離子來(lái)把離子物種引入超臨界二氧化碳中，也可將金屬粒子轉(zhuǎn)變?yōu)橹行慕j(luò)合物，然后把其引入超臨界二氧化碳中。 （三） 由于二氧化碳是親電性的，它會(huì)與一些路易斯堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，不能用作路易斯堿反應(yīng)的溶劑。 9. 何謂過(guò)程強(qiáng)化？可用哪些方法實(shí)現(xiàn)過(guò)程強(qiáng)化？ 答：使反應(yīng)體積變得更小，過(guò)程變得更清潔，能量的利用更為有效地任何化學(xué)工程的頸部都可認(rèn)為是化工過(guò)程的強(qiáng)化。 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的方法：主要包括發(fā)展新設(shè)備和新技術(shù)；即新技術(shù)和新設(shè)備的設(shè)備體積/產(chǎn)量比小、能量消耗少、廢物排放少和成本大為降低。主要可以通過(guò)設(shè)備改進(jìn)和方法改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 設(shè)備改進(jìn)：對(duì)化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備的改進(jìn)（旋轉(zhuǎn)盤(pán)反應(yīng)器、靜態(tài)混合反應(yīng)器、靜態(tài)混合催化劑體系、整體式反應(yīng)器、微型反應(yīng)器等）和對(duì)其他操作過(guò)程的改進(jìn)（靜態(tài)混合器、緊湊熱交換器、微孔道熱交換器、轉(zhuǎn)動(dòng)填充床、離心吸附器等）。 改進(jìn)方法：逆流反應(yīng)器、反應(yīng)蒸餾、反應(yīng)提取、反應(yīng)結(jié)晶、燃料電池、使用微波、、太陽(yáng)能、等離子體技術(shù)等。 【精品文檔】第 10 頁(yè)