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《绿色化学》试卷及答案

《绿色化学》试卷及答案2010-08-1308：42一、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，Ι相反应和Ⅱ

相反应。

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)

三、举例说明绿色化学的主要研究领域(18)

四、工业上生产苯胺采用的苯为原料，即苯先硝化再还原得到苯胺。

1、写出该过程的化学计量关系式和反应条件。

2、计算该方法的原子利用率，用绿色化学观点分析该过程的不足。

3、设计一条新的更接近绿色化学目标的苯胺合成路线。

4、分析你设计的过程的热力学可行性及其绿色化学优点。为了实现你设计

的过程，应从哪几个方面考虑设计相应催化剂。

(本题共22)

五、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。(15)

六、我看绿色化学(写出自己的观点和评价，也可以写出对课程的建议)(5)

参考答案

一、简答

1.原子利用率和原子经济性：

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(AtomEconomny)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。32.基团贡献法：

基团贡献法(GrupContributionMethod)模型又称为碎片贡献法

(FragmentsContributionMethod)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。43.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亲电性物质。比如：卤化烃、环氧化合

物、α，β不饱和羰基化合物及相关化合物、γ-二酮、异氰酸酯等。2+14.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：

NO2àNO+O；

O+CxHyàCxHyO·；

CxHyO·+O2àCxHyO3·；

CxHyO3·+CmHnàRCHO+R1COR2；

O+O2àO32+25.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。2+2+26.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：

①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)。

②在分子中引入以羟基、醛基、羧基形式存在的氧会增大其生物降解性。

③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。

④水中溶解度大的物质更容易生