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1、一、简答（30） 原子利用率和原子经济性，基团贡献法，亲电性物质，光化学污染的化学本质，实现化工过程强化的主要方法，可生物降解的化学结构，相反应和相反应。原子利用率：即在化学反应中有多少反应物的原子转变到了目标产物中。可以用下式定义：原子利用率（目标产物的量/按化学计量式所得说有产物的量之和）*100（目标产物的量/各反应物的量之和）*100 3原子经济性：原子经济性（Atom Economny）是指反应物重的原子有多少进入了产物，一个理想的原子经济性的反应就是反应物中的所有原子都进入了目标产物的反应，也就是原子利用率为100反应。2.基团贡献法： 基团贡献法（Grup Contributio
2、n Method）模型又称为碎片贡献法（Fragments Contribution Method）模型，是定量活性关系中使用最广 的方法之一，根据Langmur的独立作用原理建立起来的。基本假定是：我们感兴趣的某一活性是组成分子的1个或n个碎片或二级结构的贡献或贡献之和，而同一碎片能作出的贡献在不同化合物中是相同的，与它所处的化合物无关。 3.亲电性物质：其本身或者其代谢后的产物会与细胞大分子如DNA、RNA、酶、蛋白质等中的亲核部分发生共价相互结合。这种不可逆的共价相互作用会严重影响细胞大分子的功能，可引发多种毒性，包括癌症、肝中毒、血液中毒、肾中毒、生殖系统中毒、发育系统中毒等的物质称为
3、亲电性物质。比如：卤化烃、环氧化合物、，不饱和羰基化合物及相关化合物、-二酮、异氰酸酯等。 4.光化学污染的本质：大量的碳氢化合物、硫氧化合物、氮氧化合物、粉尘等排入大气，到达对流层后在太阳光紫外线的照射下发生一系列的化学反应，从而产生大量的一次和二次污染物，这些污染物通常含有氧化性，从而引发光化学烟雾，造成严重的大气污染。氮氧化物是主要元凶，主要反应方程式如下：NO2 NO + O;O + CxHy CxHy O;CxHy O + O2 CxHy O3 ;CxHy O3 + CmHn RCHO + R1COR2;O + O2 O3 5.实现化工过程强化的主要方法：化工过程强化主要包括发展新设
4、备和新技术；即新技术和新设备的设备体积/产量比小、能量消耗少、废物排放少和成本大为降低。主要可以通过设备改进和方法改进来实现。设备改进：对化学反应的设备的改进（旋转盘反应器、静态混合反应器、静态混合催化剂体系、整体式反应器、微型反应器等）和对其他操作过程的改进（静态混合器、紧凑热交换器、微孔道热交换器、转动填充床、离心吸附器等）。改进方法：逆流反应器、反应蒸馏、反应提取、反应结晶、燃料电池、使用微波、太阳能、等离子体技术等。 6.可生物降解物质的化学结构：具有以下结构特征的分子具有较好的生物降解能力：具有水解酶潜在作用的物质会增大其生物降解能力（比如酯、胺）。在分子中引入以羟基、醛基、羧基形式
5、存在的氧会增大其生物降解性。存在未取代的支链烷烃(尤其是大于4个碳的直链)和苯环时，由于可受氧化酶进攻，因而可增大其生物降解能力。水中溶解度大的物质更容易生物降解。相对低取代的化合物。其中分子中含有可增大讲解能力的氧尤为重要，许多化合物尤其是烃类降解的就是在氧化酶的作用下向分子结构中引入氧，而这一步通常是速率控制步骤。 7.相反应和相反应：人体代谢陌生化学物质的过程中要发生两类化学反应，分别叫相（Phase）反应和（Phase）相反应.在相反应中，陌生化学物质通过氧化、还原和水解等过程转化为极性更大的代谢物，从而更容易溶解于水，因而更容易排泄。在相化学反应中，内源代谢底物如葡萄糖酸盐、硫酸盐、
6、乙酸盐或氨基酸与有毒陌生化学物质结合，生成水溶性更大的物质从而更有利于排泄二、用实例说明什么是电子等排物，电子等排物在安全化学品设计和绿色化学过程设计中的意义。（10）电子等排物：具有相同数目的原子、相同数目的电子切点子的排布方式相同，因而有相同的电荷的一些物质和取代基。以及除上述外，具有相似分子形状和体积、大致相似的电子排布，因而表现出相似物理化学性质的分子、原子、取代基等。如下列： 1.H,F2.OH,-NH23.-CH3,SH,-Cl4.N=,-CH=,-S等 5.CH2-,-NH-,-O-,-S-,-SiH2- 6.环结构中的CH=CH-,-S-;-O-,-NH- 等 电子等排物在安全
7、化学品设计和绿色化学过程设计中有重要意义。可以利用等电排置换，可能给某物赋予某些生物性、增强某些生物活性或减少其生物活性；还可以利用等电排置换在药物设计中，替换有毒的基团，而不降低其药性。在设计更加安全的化学品方面，成功的例子是金属偶氮染料的设计，以及用硅取代物代替杀虫剂MTI-800。三、举例说明绿色化学的主要研究领域：绿色化学的主要研究领域主要在以下几个主要方面：1. 设计安全有效的目标分子：构效关系。设计安全有效化学品主要包括如下两个方面的内容：（1）新的安全有效化学品的设计；（2）对已有的有效但不安全的分子进行重新设计。2.寻找安全有效的反应原料：（1）用无毒无害原料取代有毒有害原料：
8、氢氰酸、丙烯碃、光气、甲醛等；用二氧化碳代替有毒有害的光气生产聚氨酯:RNH2 + CO2 RNCO + H2O; RNCO + R1OH - RNHCOOR1亚氨基二乙酸二钠的生产采用新工艺消除有毒氢氰酸的使用:HOCH2CH2NHCH2CH2OH + 2NaOH (铜催化剂)NaOOCH2CH2NHCH2CH2OONa + 4H2改变原料生产己二酸；（2）以可再生资源为原料:生物质生产动物饲料工业化学品和燃料。3.寻找安全有效的合成路线：要符合原子经济性原理。要考虑到产品的性能优良，价格低廉，又要使产生的废物和副产物少，对环境无害，可利用计算机来进行辅助设计。4.寻找新的转化方法：催化等离
9、子体方法；电化学方法；光化学及其他辐射方法；5.寻找安全有效的反应条件：（1）寻找安全有效地催化剂活性组分的负载化用固体酸代替液体酸；（2）寻找安全有效的反应介质采用超临界流体作为反应介质水作溶剂的两相催化法。四、工业生产苯胺的过程 1.化学计量式：66(H2SO4) +铁粉还原法：4+9Fe(FeCl2,1000C)4+3Fe3O4气相催化加氢：+3(Pt) + 22.计算原子利用率，用绿色化学观点分析过程的不足（1）66（）反应(1)的原子利用率=(93/147)*100%=63.3%反应(2)的原子利用率=(4*93)/(56*9+16*12+93*4)*100%=25.83%这两个反应
10、原子利用率都不高,造成反应原料的浪费,其中反应(2)产物中氧化铁泥造成污染需回收处理,不符合环境保护和经济利用率准则.3. 66+2(催化剂) 24.rH=-285.84*2+35.3-49.036-(-80.83)-(-187.61)=-316.976 S=69.94*2+191.6-92-110-173.264113.724rH-TS0,因此上述过程在热力学上是可行的。其优点是产物无污染，且是一步合成反应，原子利用率大大提高等。催化剂应在温和的反应条件下实现催化过程；可以直接实现一步氨基取代过程；并且对目标产物无破坏。五、催化剂在化学反应中的作用以及催化科学和技术对绿色化学发展的重要作用。
11、6 X 2.5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
12、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。六 主要应该叙述自己的观点。用化学的技术，原理和方法去消除对人体健康，安全和生态环境有毒有害的化学品，因此也称环境友好化学或洁净化学。实际上，绿色化学不是一门全新的科学 绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负面作用是可以避免的，显现了人的能动性。绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物，对化学本身而言是一个新阶段的到来。作为新世纪的一代，不但要有能力去发展新的、对环境更友好的化学，以防止化学污染;而且要让年轻的一代了解绿色化学、接受绿色化学、为绿色化学作出应有的贡献。 / 文档可自由编辑打印
