绿色化学期末考核.doc

绿色化学期末考核（20102011学年第 2 学期 08应化）08应化（1）班 周雅琴 0806041091、绿色化学的定义是什么，它的研究内容有哪些？答：（1）绿色化学(Green Chemistry)又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly)、清洁化学(Clean Chemistry)。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。必须指出，绿色化学不同于一般的控制污染。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染的化学。治理污染的最好办法就是不产生污染。 （2）绿色化学的研究内容：绿色化学是研究和开发能减少或消除有害物质的使用与产生的环境友好化学品及其工艺过程，从源头防止污染。因此，绿色化学的研究内容主要包括以下几个方面。清洁合成工艺和技术，减少废物排放，目标是“零排放”。改革现有工艺过程，实施清洁生产。安全化学品和绿色新材料的设计和开发。提高原材料和能源的利用率，大量使用可再生资源。生物技术和生物质的利用。新的分离技术。绿色技术和工艺过程的评价。绿色化学的教育，用绿色化学变革社会生活，促进社会经济和环境的协调发展。2、绿色化学的十二原则是什么？答：（1）防止污染优于污染治理（2）提高原子经济性（3）无害化学合成（4）设计安全化学品（5）采用安全的溶剂和助剂（6）提高能源经济性（7）利用可再生资源合成化学品（8）减少衍生物（9）采用高选择性的催化剂（10）设计可降解化学品（11）预防污染的现场实时分析（12）防止生产事故的安全工艺3、举例说明催化剂在化学反应中的作用及催化科学与技术对绿色化学发展的重要作用。答：1）催化剂在化学反应中的作用：催化剂可以加快热力学上可能进行的反应的速率（如合成氨中加Fe-K2OAl2O3使反应速率变快）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，当催化剂为氧气或过氧化物，Ziegler-Natta时所得产物的立体结构不同。)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（甲烷氧化生产合成气中的Ni / Al2O3 ），2）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。4、若以铜、硝酸、硝酸银、水和空气为原料，有几种制取硝铜的方法？从绿色化学角度出发，哪一种方法制取硝酸铜最可行？并说明原因。答：有四种方法可制得硝酸铜。（1）铜和硝酸反应：Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2H2O+ 2NO2 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2H2O + 4NO （有NO或NO2生成，氮氧化物会损害动物呼吸道对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染）（2）铜和硝酸银发生置换反应：Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 （硝酸银的成本过大）（3）铜在潮湿的空气中放久后表面会生成铜绿，铜绿和稀硝酸反应（太慢且量太少）（4）铜在高温下和空气中的氧气反应，生成CuO，CuO再与硝酸反应，综合反应式是：Cu+O2+HNO3Cu(NO3)2+H2O，完全符合5R理论，没有污染。综上，方法（4）制取硝酸铜最可行。5、请根据资料回答以下问题：无水碳酸钠，俗名纯碱、苏打。它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料，还常用作硬水的软化剂，也用于制造钠的化合物。它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种：氨碱法（又称索尔维法）联合制碱法（又称侯氏制碱法）1) 请给出氨碱法总反应的化学方程式，并计算该反应的原子利用率是多少？答：氨碱法总反应的化学方程式：2NaCl2NH3H2OCO2Na2CO32NH4Cl2）请分析比较这两种方法的主要区别在哪里？答：联合制碱法与氨碱法比较，根本区别在于联合制碱法是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。具体的主要是一下几点：氨的来源不同，氨碱法中氨只有一开始需要加入一些氨，随后这些氨转化为氯化铵，然后和石灰石分解产物生石灰反应，氨得到循环再生。而联合制碱法中氨直接由合成氨厂提供，最后也转化为氨态氮肥氯化氨二氧化碳来源不同，氨碱法中二氧化碳来源于石灰石分解，而侯氏制碱法中二氧化碳来源于合成氨厂在合成氢气（用水煤气反应）的时候的副产物。母液（析出碳酸氢钠后的余下溶液）处理方法不同，氨碱法中母液用生石灰处理，此时氨以气态形式返回到反应器中，继续加入氯化钠、二氧化碳和水反应。而溶液主要是氯化钙及氯化钠。联合制碱法中母液直接用加入实验固体后浓缩结晶的方法，是氯化铵产品析出，然后继续通入氨气、二氧化碳反应。循环不同，氨碱法中主要的循环是氨的循环和二氧化碳的循环，而联合制碱法中主要的循环是母液加入氯化钠后的再次反应以及二氧化碳的反应（最大区别就是氨不循环而是以氯化铵形式析出。3）从绿色化学的角度来看，哪一种方法更符合绿色化学的原则？答：1、氨碱法的优点是：原料（食盐和石灰石）便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。但氨碱法也有许多缺点：首先是两种原料的成分里都只利用了一半食盐成分里的钠离子（Na）和石灰石成分里的碳酸根离子（CO32）结合成了碳酸钠，可是食盐的另一成分氯离子（Cl）和石灰石的另一成分钙离子（Ca2）却结合成了没有多大用途的氯化钙（CaCl2），因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有7274，其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了，这是一个很大的损失。2、联合制碱法与氨碱法比较，其最大的优点是使食盐的利用率提高到96以上，应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时，生产出两种可贵的产品纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳，转变为碱厂的主要原料来制取纯碱，这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑；将碱厂的无用的成分氯离子（Cl）来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处，又难于处理的氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。结合绿色化学的5R原则，即无论