四川大学《绿色化学》习题答案第五章

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1、第五章绿色化学方法答案1.什么是催化剂?为什么说催化剂在绿色化学中有十分重要的意义?答：催化剂可以加快热力学上可能进行的反应的速率（合成氨中的Fe-K2OAl2O3），可控制反应产物化学物种的选择性（乙烯选择性氧化的不同催化剂：PdCl2-V配合物，Ag/Al2O3，Ni），控制产物的立体规整结构(丙烯的聚合：氧气或过氧化物，Ziegler-Natta)，定向不对称合成旋光异构体(Ru手性膦配合物用于2-（6-甲氧基－2萘基）丙烯酸+氢生产左旋二羟基苯并氨酸)，与温度控制化学物种选择性，与接触时间共同控制产物化学物种选择性（甲烷

2、氧化生产合成气中的Ni/Al2O3），具有高度专一性，高选择性，高的反应物转化率和反应的原子经济性的特殊功能的分子机器。催化科学和技术在绿色化学发展中有重要作用。在污染防治（减少和消除发电厂的废气以及汽车尾气中NOx的排放；减少挥发性有机溶剂的使用等；）活化新的反应原料，催化与反应过程的改善（乙醛的合成、对苯二酚的合成、羰基化合物的合成）等方面都有重要应用。2.相比于传统的氧化剂，哪些是新型的绿色氧化剂？他们各有什么特点？答：传统的氧化剂有：NaClO,NaBrO,HNO3,KHSO3；CrO3,KMnO4,KCr2O7等，主要

3、的缺点有：产生大量的盐废物，产生大量的废气和废水，产生大量的有毒有害的重金属离子。新型的绿色氧化剂有：（1）O2：氧气是最清洁的氧化剂；受限于它的氧化条件，通常伴随有其它辅助性的氧化/还原剂（2）H2O2：过氧化氢含有47%的活性氧成分，而且其还原产物为水，不会对环境造成污染；但过氧化氢比O2和O3都贵，且在室温条件可以分解。（3）O3：臭氧也是一种对环境有好的氧化剂，它的还原产物O2，但O3通常需要特殊的发生装置（4）N2O：N2O在参与氧化后的产物为N2，不对环境造成危害，但是N2O的合成比较复杂，成本较高（5）晶格氧：可以

4、在没有气相氧分子存在的条件下进行烃类的氧化反应，能大幅度提高烃类选择氧化的选择性，而且因不受爆炸极限的限制，可提高原料浓度，时反应物容易分离回收，是控制深度氧化、节约资源和环境保护的有效催化新技术。3.化石资源作为化学化工原料有何优点？生物质作为化学化工原料又有何优点？答：（一）采用生物质作为化学化工原料的优点：（1）生物质可给出结构多样的产品材料，通常具有特定的立体结构和光学特征结构，使用者可在合成过程中利用这些已有的结构因素。（2）生物质的结构单元通常比原油的结构单元复杂，如能在最终产品中利用这种结构单元结构的复杂性则可减少

5、副产物的生成。（3）由原油的结构单元衍生所得物质，通常是没有被氧化的，而在碳氢化合物中引入氧的方法是及其悠闲地，且常需要使用有毒实际（比如铬、铅等），造成环境污染。（4）增大生物质的使用量可以增长原油的使用时间，为可持续发展作出贡献。（5）使用生物质可减少二氧化碳在大气中的浓度，从而减缓问世效应。（6）化学工业使用更多的可再生资源可使本身在原料上更有保障。（7）生物质资源比原油有更大的灵活性。（二）生物质作为化学化工原料的缺点（及化石原料作为化学化工原料的优点）（1）在经济上还不具备竞争力。石油工业已相当成熟，从石油开采到从原油

6、中提取出各种有用的烃类，再将其加工成为中间物或最终化学品，已形成了大规模的、高效的生产系统。（2）现在考虑用作化学化工原料的生物质是传统的食品原料，把食品原料改作化学化工原料是否合适？生物质需要大量的土地面积来种植，而化石原料可以集中的进行开采。（3）生物质有季节性，而化石原料的开采没有。（4）生物质的组成复杂，不同种类的物质，其组成和性质都可能不尽相同，这使得对这些物质进行分离变得十分困难。1.根据绿色化学的观点，如何改变反应溶剂？各有何特点？答：绿色化学研究可完成相同反应的无害溶剂系统或无溶剂系统，目前，研究的有效方法有：（

7、1）水做溶剂：水作溶剂的两相催化方法：不仅反应条件温和、活性高、选择性好，反应之后有机相和水相也极易分离；同时用水作溶剂也避免了有机溶剂对环境的危害。（2）离子溶液，优点：1、可操作温度范围大（-40~300℃），因而可进行各种动力学控制，2、对大量的无机物、有机物和高分子化合物有很大的溶解度，因而所需反应器的体积不大，3、表现出Bronsted酸酸性，Franklin酸酸性和超强酸性。4、蒸汽压小，几乎观察不到；5、对水敏感但有的并不怕遇水，甚至能与水共同使用，故易于工业应用；6、热稳定性好；7、相对便宜且易于制备（低聚反应，

8、聚合反应，烷基化反应，酰基化反应）（3）高分子溶液：以现用的溶剂为基础进行聚合反应得到现行溶剂的聚合衍生物，它们在化学合成，分离和清洁等过程中具有现行溶剂的溶剂化作用，但却不会挥发到空气中和释放到水介质中造成污染。（4）无溶剂化：微波与催化剂和成不适用溶剂的方法