第5章硝化
第五章 精细有机化工工艺
项目 磺化剂 沸点，℃ 磺化速度 磺化转化率 磺化热效应 磺化物粘度 副反应 产生废酸量 反应器容积
H2SO4 290～317
慢 达到平衡，不完全
需加热 低 少 大 大
ClSO3H 151～150
较快 较完全
一般 一般 少 较少 大
SO3•H2SO4
较快 较完全
一般 一般 少 较少 一般
SO3 46 瞬间完成 定量转化 放热量大，需冷却 十分粘稠 多，有时很高 无 很小
十二烷基苯磺酸钠是合成洗涤剂工业中产量最大, 用途最广的阴 离子表面活性剂
反应原理
C12H25
SO3
空气
C12H25
SO3H
该反应属于气液非均相反应, 化学反应速度很快, 几乎在瞬间完成, 且 放出大量的热, 因此, 工业上用干燥的空气将三氧化硫稀释至浓度为47%。
➢ 磺化反应器
➢磺化工艺
§ 5.3 硝化
• 硝酸（HNO3） • 混合酸: （HNO3-H2SO4-H2O） • 硝酸与乙酸酐混合物（HNO3-(CH3CO)2O） • 有机硝酸酯（C2H5CO-ONO2） • 含氮氧化物（N2O5）
4.硝化反应的特点
• 反应不可逆 • 反应速度快, 无需高温 • 放热量大, 需要及时移除反应热 • 多数为非均相反应, 需要加强传质
九八酸（98％） 九二酸（92～93％）
20～25％ 三氧化硫（SO3） 60～65％
发烟硫酸（SO3•H2SO4）
氯磺酸（ClSO3H）
其它: 氨基磺酸（NH2SO3H）、亚硫酸盐（Na2SO3）
二、磺化反应的基本原理
➢ 磺化反应是亲电取代反应。一般认为是按二步反应进行的。
➢ 三氧化硫和HSO3+阳离子被认为是真正的磺化剂:
高中生物 第5章 生态系统及其稳定性 第1节 生态系统的结构教学案(含解析)新人教版必修3-新人教版
第1节生态系统的结构1．由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体叫做生态系统。
2．生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构。
3．生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。
4．生产者都是自养生物，包括绿色植物和硝化细菌等。
5．消费者都是异养生物，主要是动物和营寄生生活的生物。
6．分解者都是异养生物，主要是营腐生生活的细菌、真菌和一些营腐生的动物，如蚯蚓、蜣螂等。
7．食物链和食物网是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动的渠道。
一、生态系统的X围1．概念生态系统是指由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2．X围生态系统的空间X围有大有小。
生物圈是地球上最大的生态系统，它包括地球上的全部生物及其无机环境。
二、生态系统的结构1．组成成分[连线]2．食物链和食物网(1)食物链①概念：生态系统中各种生物因食物关系形成的一种联系。
②特点：生产者为第一营养级；消费者所处的营养级并不是一成不变的；食物链上一般不超过5个营养级。
③实例：(2)食物网①概念：生态系统中许多食物链彼此相互交错，连接成的复杂营养结构。
②形成的原因：一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物；一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。
(3)功能①食物链和食物网是生态系统的营养结构，是能量流动和物质循环的渠道。
②食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，生态系统越稳定。
1．判断下列叙述的正误(1)河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统(×)(2)自养型生物一定是生产者，生产者一定是自养型生物(√)(3)细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌(×)(4)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的“桥梁”，其中生产者处于主导地位(√)(5)食物网中两种生物之间都是捕食关系(×)(6)在一条食物链中，生产者为第一营养级，消费者所处营养级不固定(√)2．某自然保护区里的各种植物、动物和看不见的微生物以及水和光等无机条件，它们共同构成了一个( )A．种群B．生物群落C．生态系统D．物种解析：选C 由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。
第5章 硝化
废酸中水含量（质量分数）＝（1.35+0.55+18）/49.91＝39.87％
思考题：
由硝基苯制备间二硝基苯，需配制组成为：
H2SO4 HNO3 H2O 72% 26% 2%
的混酸6000千克，需要20%发烟硫酸、85%废酸（假设废酸 中只含H2SO4 和H2O ）及98%硝酸各多少千克？若采用间歇 式工艺，且Φ=1.08，试求酸油比及D.V.S.值？
反应生成的水＝ 1.00 kmol ＝18.00 kg
设所用98％硫酸的质量为X kg，所用98％硫酸中含水 ＝0.02X kg则：
D.V.S=0.98X / (1.35+18+0.02X)=1.35
计算得： 所用98％硫酸的质量x＝27.41 kg
混酸中含硫酸＝27.41×0.98＝26.86 kg 所用98％硫酸中含水＝27.41-26.86＝0.55 kg
选择硫酸浓度的原则：对被硝化物有较好的溶解度，用量 少，又不致引起磺化等副反应。 另外，硫酸浓度和反应温度还会影响硝基进入芳环的位置。
§5.5 有机溶剂-混酸硝化
当被硝化物在反应温度下为固体而且容易被磺化时，就不 能采用一般的混酸硝化法或硫酸介质中的硝化法。
COCH3 CH3 CH3 C(CH3)3 过量发烟硝酸硝化 -7~-5℃ CH3 NO2
Na2SO3 NaOH
NO 2 SO3Na
NO 2
，
SO3Na
NO 2
ONa
，
NO 2
NaOH 相转移催化剂
NO 2
，
ONa
（2）物理分离法
Cl
HNO3-H2SO4
第五硝化
（4）搅拌 大多硝化反应是非均相的，传质很重要，要有搅拌 良好的高效搅拌器。搅拌器转速加快，有利于液滴的分 散，增大界面，减少传质阻力，反应速率明显加快，但 超过一定转速后，对速率的影响不很明显。 硝化过程中突然停止搅拌或搅拌浆叶脱落，使搅拌 失效是非常危险的，因搅拌一停两相很快分层，硝化活 泼质点聚集在酸相中，一旦再起动起来，瞬间激烈反应 放出大量热，温度失控，容易发生爆炸。
在硝化剂作用下，硝基取代C、O、N上氢原子的方 法是工业上用得最广泛的一种引入硝基的方法，除此之 外，还有用硝基去置换其它取代基的途径，能被置换的 基团可以是卤素、磺酸基、乙酰基等，不过这种方法用 得不多。
RCl + AgNO2
OH H2SO4 OH
RNO2 + AgCl
SO3H
HNO3
SO3H
从分离器下面分出的是废酸，废酸中含有少量未反
应的硝酸和硝基物，一般采用原料——被硝化芳烃对废 酸进行萃取，在萃取锅中完成萃取之后再经过一个分离 器，分出的酸性芳烃送到硝化器中进行硝化，萃取后的 废酸送去蒸发浓缩，将反应后稀释的硫酸浓度浓缩到 92.5~95%左右，再作为原料酸来配制混酸用。
4、硝化异构体的分离
（2）硝化剂 不同的硝化剂对硝化结果是有影响的，愈难硝化的 有机物，愈要选择硝化能力强的硝化剂。另外对一种有 机物采用不同的硝化剂硝化，所得产物异构体组成不同：
NHCOCH3
-o
19.4
-p
78.5
67.8
29.7
SO3H HNO3 SO3H
浓硫酸+HNO3
发烟酸+HNO3
4 -N O 2 3 -N O 2
行硝化。根据硝化剂的不同，硝化方法分为四种：
精细化工 第五章 硝化反应
1
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
概述 硝化反应历程 混酸硝化 硫酸介质中的硝化 有机溶剂-混酸硝化 在乙酐或乙酸中的硝化 稀硝酸硝化 臵换硝化 亚硝化
2
5.1
概述
一、定义
向有机物分子的碳原子上引入硝基生成C-NO2键的反 应称硝化反应。 Ar-H + HO-NO2 →Ar-NO2 + H2O 硝化反应是最普遍，最早的有机反应之一1834年 在脂肪族碳原子上的硝化反应，因难于控制，工业 上很少应用。芳族硝化反应像磺化反应一样是非常 重要的一类化学过程，其应用十分广泛。
21
例如：在采用多锅串联法对甲苯进行混酸 硝化时在第一硝化锅中，酸相中的硝酸浓 度较大，硫酸浓度也较高，反应受传质控 制。
而在第二锅中，由于酸度降低和硝酸含量 减少，反应速率将转变为受动力学控制， 即受化学反应速度控制。
22
二、混酸的硝化能力 对于每个具体硝化过程用的混酸都要求具有适当的 硝化能力。 硝化能力太强，虽然反应快，但容易产生多硝化副 反应； 硝化能力太弱，反应缓慢，甚至硝化不完全。 工业上通常利用硫酸脱水值（D.V.S)和废酸计算浓 度(F.N.A)来表示混酸的硝化能力。 混酸的硝化能力，只适用于混酸硝化，不适用于在 浓硫酸介质中的硝化。
时所用的硝酸约过量10~65%。
5、臵换硝化
11
5.2
硝化反应历程
一、硝化剂的活性质点
已经证实，多数硝化剂参加硝化反应的活性质点 为硝基阳离子。
HNO3 2H2 SO4 NO2 H3O 2HSO4
高中生物 第5章 生态系统及其稳性综合微评3高二3生物试题
化钝市安居阳光实验学校第5章生态系统及其稳定性满分100分，时间90分钟一、选择题(2.5分×20＝50分)1．下列关于生态系统的叙述，正确的是( )A．生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的B．生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的C．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大D．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小答案：A 解析：能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，某一营养级的能量约是其上一营养级能量的10%～20%；生态系统的信息传递可调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，但并非对所有捕食者都有利；生态系统中的营养级与生物的体型大小没有必然联系。
2．下列关于生态系统成分中生物部分的叙述，正确的是( )A．生产者中有真核生物，也有原核生物，但都是自养型B．消费者全是异养型真核生物C．分解者只包括腐生细菌和真菌D．生产者和分解者间均直接联系，消费者可有可无答案：A 解析：生产者大多数是光能自养型的真核生物——绿色植物，但也有化能自养型的原核生物——硝化细菌，所以A是正确的。
B选项，消费者的确都是异养型，但并不都是真核生物。
C选项，分解者除了有腐生细菌和真菌外，还有腐生动物，如蚯蚓、蜣螂等。
D选项中生产者与分解者之间不一定是直接联系，有时候生产者和分解者需要靠消费者间接联系。
3．下图所示为草原生态系统中的一个食物网。
相关叙述正确的是( ) A．图中共含有3条食物链B．在该食物网中，鹰处于4个不同的营养级C．蛇和鹰既是捕食关系，又是竞争关系D．若兔大量减少，鹰也会大量减少答案：C 解析：图中应有4条食物链。
鹰在这4条食物链中可处于第三、第四、第五营养级，即鹰共处于3个不同的营养级。
蛇和鹰因都捕食相思鸟而存在竞争关系，又因鹰捕食蛇而存在捕食关系。
若兔大量减少，鹰会更多地以相思鸟和蛇为食物，故鹰不会大量减少。
4．如图为一个草原生态系统的营养结构示意图，E表示牧草一年固定的太阳能总量，E1、E2、E3分别表示流入牲畜、昆虫、鼠的能量。
硝化反应
第四章 硝 化向有机化合物分子中引入硝基(-NO 2)的反应称为硝化反应。
硝化反应是有机化学工业中十分重要的单元反应之一。
硝化产品具有十分广泛的用途，不仅在染料、制药等民用行业上占有重要的地位，而且在国防工业中也占有重要的地位。
另外，可利用硝基的强极性，使芳环上其它取代基活化从而更容易发生化学反应。
第一节 硝化反应一、硝化试剂硝化剂是指在反应中能提供硝基(-NO 2)的化学物质。
常见的硝化试剂有不同浓度的硝酸、硝酸与硫酸的混合物、硝酸盐和硫酸、五氧化二氮以及硝酸和乙酸的混合物等。
混酸是最常用的硝化试剂。
一般认为硝化剂是以NO 2+(硝酰正离子)形式参与反应的。
1．硝酸 纯硝酸、发烟硝酸及浓硝酸很少离解，主要以分子状态存在，仅有少部分硝酸经分子间质子的转移而离解成NO 2+。
由上式可知，水分的存在不利于NO 2+的形成。
因此，单用硝酸作硝化剂，会因硝化反应过程中产生的水而使硝酸浓度不断下降，硝化反应速度不断降低。
故一般很少采用单一的硝酸用硝化剂，除非是硝化反应活性较高的酚、酚醚、芳胺及稠环芳烃。
2．混酸 混酸是硝酸与硫酸的混合物。
混酸是应用最广泛的硝化剂。
在混酸中，硫酸起酸的作用，硝酸则作为一个碱而起作用。
因此，硫酸的加入可以大大提高硝酸的硝化能力。
混酸中所含硫酸的浓度不同，其NO 2+含量也不同。
表3-1 混酸中HNO 3转化成NO 2+的百分率HNO 3+HNO3H 2NO 3++NO 3-H 2NO 3+O H 2+NO 2+H 2SO 4+HNO 3HSO 4-+H 2NO 3+H 2SO 4+H 2NO 3+H 3O ++NO2++HSO 4-硫酸中水的存在对生成NO2+不利，因加入水后增加了HSO4-及H3O+离子的浓度，这两种离子均会抑制NO2+的生成。
3．硝酸与醋酐硝酸与醋酐组成的硝化体系硝化能力较强，可在低温下进行硝化反应，适用于易被氧化和被混酸分解的硝化反应。
该硝化剂中醋酐是溶剂，对有机物有良好的溶解性。
第五讲 硝化反应
一般来说，带有吸电子基如－NO2、－CHO、 －SO3H、－COOH等取代基的芳烃在进行硝化时， 硝基易同邻位取代基中带负电荷的原子形成σ络合物 ，所以硝化产品中邻位异构体生成量往往远比对位 异构体多。当然主产物是间位异构体。
3.2
硝化剂
不同的硝化对象往往需要采用不同的硝化方 法。相同的硝化对象如果采用不同的硝化方法则常 常得到不同的产物组成。因此硝化剂的选择是硝化 反应必须考虑的。例如乙酰苯胺在采用不同的硝化 剂硝化时所得到的产物组成出入很大，见下表。
（3）浓硫酸介质中的均相硝化法 当被硝化物或硝化产物在反应温度下是固态 时，常常将被硝化物溶解于大量的浓硫酸中，然 后加入硫酸和硝酸的混合物进行硝化，这种方法 只需要使用过量很少的硝酸，一般产率较高，所 以应用范围较广。 （4）非均相混酸硝化法 当被硝化物和硝化产物在反应温度下都是液 态时，常常采用非均相混酸硝化的方法，通过剧 烈的搅拌，有机相被分散到酸相中而完成硝化反 应。这种硝化方法有很多优点是目前工业上最常 用、最重要的硝化方法也是本章讨论的重点。
（2）活泼芳烃用硝基盐硝化
硝基硼氟酸盐NO2+BF4-的硝化能力要比混酸强得 多，可以不必考虑NO2+的生成速度对整个反应的 影响：
（3）稀硝酸硝化
芳烃首先与亚硝酸作用生成亚硝基化合物，而 后硝酸再将亚硝基化合物氧化成硝基化合物， 硝酸本身则被还原，又生成新的亚硝酸：
决定步
（4）其他硝化 （A）在醋酐中硝化 硝酸在醋酐中可发生如下反应：
3.5
相比和硝酸比
相比也称酸油比，是指混酸与被硝化物的质量 比。在固定相比的条件下，剧烈的搅拌最多只能使 被硝化物在酸相中达到饱和溶解。增加相比能使更 多量的被硝化物溶解在酸相中，这对于加快反应速 度常常是有利的。 生产上常用的方法是向硝化锅中加入一定量上 批硝化的废酸(也称为循环酸)，其优点不仅是可以 增加相比，也有利于反应热的分散和传递。
人教版生物必修1课件：第5章 第4节 第3课时 影响光合作用的因素和化能合成
[题组冲关]
1．下图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物 低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。
(2)CO2浓度
①曲线分析： 图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的 CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 B和B′点都表示CO2饱和点。 ②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施 农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
解析： 沉入水底的叶片是由于细胞间隙的空气被抽取掉，所以哪 一个叶片最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就 最先浮上来。由于自来水中含有CO2,25 ℃的温度较为适宜，光照 是光合作用的必需的条件，所以C选项所示的叶片最先浮起来。
3．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是 ( A )
4．化能合成作用是指生物利用某些无机物氧化时 释放的化学能合成有机物的合成作用。
5．硝化细菌是进行化能合成作用的典型生物。
一、光合作用原理的应用 1．光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造 糖类的数量 。
(2)影响因素和衡量指标：[填图]
土壤中 水分的多少
光合作用强度影响因素空光温气照度中的的长C高短O低与2 的强浓弱度以及光的成分
4．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。下图表明植 物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在－5～0 ℃ 和20～30 ℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是 ( C )
第5章 硝化反应
硝酸酯
硝化 NH
N NO 2 + H 2O
硝胺
芳香族化合物的亲电性硝化是本章的重点，考虑到亚硝化反
应与硝化反应相似，也在本章中介绍。
2. 引入硝基的目的
将硝基转化为其它基团（-NH2） 提高亲核置换反应活性
Cl + 2Na OH
10% NaOH 350-400℃,20-30MPa
Cl
+ 2 Na OH
指混酸与被硝化 物的质量比。
解：以 1kmol 萘为计算基准：由酸油 比 6.5,
G 混酸 128 6.5 832 (kg )
G HNO 3 2 63 1.20 151 .2(kg )
D .V .S .
G H 2SO4
3
G H 2O 2 18
G H 2SO 4 3 G H 2O 108 (1)
10% NaOH 160℃,0.6MPa
NO 2 Cl
NO 2 + 2Na OH
10% NaOH 100℃,常压
NO 2
ONa + NaCl + H2O
ONa
+ Na Cl + H2O
NO 2 ONa NO 2 + NaCl + H2O
NO 2
满足产品性能要求
NO 2
CH 3
O 3N
NO 3
NO 3
6、气相硝化法
工业实例： 苯与NO2在80～190℃通过分子筛处理可转化为硝基苯。
5.2 硝化反应历程
一、硝化剂的X -活N O 泼2质点X -+ N O 2 +
能够生成硝基正离子(NO2+）的试剂
二、硝化反应历程
第5章硝化
。
邻硝基甲苯 58％
NO 2
对硝基甲苯 38％
注意： 苯环活化后，第二个取代基进入第一个取代基的邻、对位； 苯环钝化后，第二个取代基进入第一个取代基的间位；
2012-7-10 2
本章教学基本内容和要求
1、了解硝化的定义，引入硝基的目的。 2、了解硝化剂类型及硝化方法，掌握混酸的解离及水和硫酸含量对NO2+ 离子浓度 的影响。 3、了解硝化反应理论：硝化剂的活泼质点；均相反应和非均相硝化反应的动力学； 硝化反应历程：掌握混酸硝化和稀硝酸硝化的反应历程。 4、影响因素：掌握被硝化物结构、硝化剂、介质、温度、搅拌等对硝化反应的影 响及硝化的主要副反应。 5、混酸硝化：掌握衡量混酸硝化能力的技术参数，混酸配制的计算和操作；硝化 操作及硝化产物的分离、工业实例；了解硝化锅的材料、型式及硝化异构产物的分离 6、了解用硝酸的硝化过程和其它引入硝基的方法。 7、掌握亚硝化反应的历程、适用范围、主要产物、实例。 教学重点： ☞混酸的解离及水和硫酸含量时NO2+ 离子浓度的影响。 ☞混酸硝化和稀硝酸硝化的反应历程。 ☞被硝化物结构、硝化剂、介质、温度、搅拌等对硝化反应的影响。 ☞混酸硝化工艺。 ☞亚硝化工艺。 教学难点： ☞混酸的解离及水和硫酸含量时NO2+ 离子浓度的影响。 ☞非均相硝化反应的动力学。 ☞混酸硝化能力的技术参数，混酸配制的计算。 3 2012-7-10
混酸在下层 一硝基甲苯 水
2012-7-10
21
(A)慢速系统， 亦称动力学型。
化学反应的速度是整个反应的控制阶段。甲 苯在62.4％一66.6％H2S04中的硝化，属于这 种类型。反应速度与酸相中硝酸的浓度和甲 苯的浓度成正比。
反应主要在酸膜中或者在两相的边缘上进行，这 时芳烃进入酸膜中的扩散阻力成为反应速度的控 制阶段，即反应速度受传质控制。甲苯在66.6％71.6％硫酸中的硝化居于这种类型。反应速度与 酸相容积的交界面积、扩散系数和酸相中甲苯的 浓度成正比。
第5章硝化
有机物有较好的溶
HNO3 + HNO3 H2+NO3
H2+NO3 + NO3NO2+ + H2O
解性，对于进行硝 化反应较为有利。
(CH3CO)2O + HNO3 H2+NO3 + CH3COONO2 CH3COONO2H+ + NO3-
CH3COONO2 + CH3COOH CH3COONO2H+ + HNO3
废酸中含硫酸质量
混酸中硫酸质量
D.V .S. 废酸中含水质量 混酸中含水质量 硝化生成水的质量
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23
当已知混酸组成和硝酸比φ时，脱水值的计算公
式推导如下：
设w（H 2 SO4）和w（HNO3）分别表示混酸中
硫酸和硝酸的质量分数（%），表示
指硝酸与被 硝化物的摩 尔比。
☞2混019酸/11硝/16化能力的技术参数，混酸配制的计算。
3
5.1 概述
一、硝化反应及其目的
1 硝化反应
硝化反应指在硝化剂作用下，有机化合物分子中的氢原子或 基团为硝基取代的反应。
硝化 CH
C NO2 + H2O
硝基化合物
硝化 C OH
C ONO2 + H2O
硝酸酯
硝化 NH
N NO2 + H2O
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11
5、氮的氧化物
氮的氧化物除了N2O以外，都可以作为硝化剂，如N203， N2O4及N2O5。这些氮的氧化物在一定条件下都可以和烯烃 进行加成反应。
6、硝酸盐与硫酸
硝酸盐和硫酸作用产生硝酸与硫酸盐。实际上它是无水硝酸与 硫酸的混酸： MNO3十H2SO4＝ HNO3十MHSO4
第5章_代谢_答案（dwn）
第五章 微生物的代谢一、填空题1、微生物的4种糖酵解途径中， 是存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径； 是存在于某些缺乏完整EMP 途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有； 是产生4碳、5碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。
EMP ED HMP2、同型乳酸发酵是指葡萄糖经 途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH 还原为乳酸。
异型乳酸发酵经 途径分解葡萄糖。
代谢终产物除乳酸外，还有 。
EMP HMP 乙醇或乙酸3、代谢是细胞内发生的全部生化反应的总称，主要是由______和______两个过程组成。
微生物的分解代谢是指______在细胞内降解成______，并______能量的过程；合成代谢是指利用______在细胞内合成______，并______能量的过程。
分解代谢 合成代谢 大分子物质 小分子物质 产生 小分子物质 大分子物质 消耗4、产能代谢中，化能微生物通过 磷酸化和 磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存在ATP 等高能分子中；光合微生物则通过 磷酸化将光能转变成为化学能储存在A TP 中。
磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
底物水平 氧化 光合 底物水平5、呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给 系统，逐步释放出能量后再交给 。
电子传递 最终电子受体6、光合作用是指将光能转变成化学能并固定C02的过程。
光合作用的过程可分成两部分：在______中光能被捕获并被转变成化学能，然后在______中还原或固定C02合成细胞物质。
光反应 暗反应7、无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像22322423、C O O 、S 、SO 、NO NO ----等 ，或 等有机化合物。
无机化合物，延胡索酸8、化能自养微生物氧化 而获得能量和还原力。
能量的产生是通过 、形式，电子受体通常是O 2，还原力的获得是 的方向进行传递， 能量。
第5章硝化
非均相混酸硝化-硝化能力与混酸配制
一般介绍
硝基正离子越易产生，混酸硝化能力越强。硝化反应能
生成水，随着反应进行，硝化能力越来越弱。为保证末 期硝化反应仍能顺利进行，反应终了时废酸仍应有一定 浓度的NO2+，在配制混酸时对此应作充分考虑。
1-NO2+离子浓度1.5摩尔/1000克溶液 2-NO2+离子浓度1.0摩尔/1000克溶液 3-NO2+离子浓度0.5摩尔/1000克溶液 4-光谱发现NO2+离子的极限区域 5-硝基苯硝化的极限线(右侧可硝化， 左侧不可硝化)
基化合物品种多，本章重点讨论芳环的硝化。考虑到 亚硝化反应与硝化反应相似，也在本章作简要介绍。
硝化的概述
引入硝基的目的
将硝基转化成其他取代基。例如硝基还原成氨基。
利用硝基的强吸电特性使芳环上的其他取代基活化，
易于发生亲核置换反应。
Cl + 2NaOH
10% NaOH 350-400℃,20-30MPa
硝化剂及其硝化活泼质点
混酸
硫酸、水、硝酸含量对混酸中NO2+浓度的影响
1-NO2+离子浓度1.5摩尔/1000克溶液 2-NO2+离子浓度1.0摩尔/1000克溶液 3-NO2+离子浓度0.5摩尔/1000克溶液 4-光谱发现NO2+离子的极限区域 5-硝基苯硝化的极限线 6-腐蚀钢的酸区域 7-光谱中不能发现分子硝酸的区域
第5章 硝化
硝化的概述
硝化反应的定义
向有机分子中引入硝基的反应即为硝化反应。
硝化形成产物可依据与硝基-NO2相连的原子种类分类
C H 硝化 C NO2 + H 2O
第5章 硝化和亚硝化2005
NO2
NO2
CH3
5.8 置换硝化法
• 将分子中的其它基团置换成硝基. • 例:五氯硝基苯的制备
Cl Cl Cl NaHS;氯 置 基 换 Cl Cl 二 － 己 Cl 乙 醇 环 酮 混 溶 合 剂 Cl Cl Cl SH Cl 硝 化 发 硫 介 烟 酸 质 Cl Cl Cl Cl Cl NO2 Cl （ 5-39）
5.3 混酸硝化
• 硝基苯的生产,是重要的工业原料,生产 苯胺等产品.
NO2
+
H2SO4 HNO3
5.3 混酸硝化
• 硝基苯的生产工艺流程图(p169图5-6)
5.3 混酸硝化
• 一硝基甲苯的生产
CH3 H2SO4 HNO3 CH3 NO2 CH3 CH3
+
+
NO2
+
NO2
• 邻位:间位:对位=57.5:4:38.5 • 如何提高对位异构体的比例是一个需要 解决的问题.(沸石催化,磷酸催化等)
+
+
NO2
+
5.6 在乙酐或乙酸中的硝化
• 反应中生成的水可以与乙酐反应生成乙酸， 所以随着反应的进行，硝酸的硝化能力没有 下降，硝酸过量不多就可。 • 葵子麝香的制备（避免氧化反应）
CH3 乙 － 酸 硝 酐 乙 中 化 OCH3 C(CH3)3 5－ 30℃ OCH3 C(CH3)3 葵 麝 子 香 O 2N CH3 NO2 （ 5-23）
H2SO 4
亚 化 硝
+ Na2SO4 +
NO
H2O
(5-40)
O
N－ OH
5.9 亚硝化
• 实例:
NO ONa 亚 化 硝 H2SO4
巧解高中生物第5章细胞的能量供应和利用易错知识点总结
(名师选题)巧解高中生物第5章细胞的能量供应和利用易错知识点总结单选题1、如图，A点为植物的CO2补偿点。
已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。
将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养足够长的时间。
下列分析正确的是（）A．密闭小室中的CO2浓度会不断降低B．两种植物同时到达各自的CO2补偿点C．两种植物的光合速率会同时降至0D．甲种植物可能会比乙种植物先死亡答案：D分析：在适宜条件下照光培养时，由于光合速率大于呼吸速率，导致密闭容器内CO2浓度下降，进而导致光合作用速率降低。
已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此甲种植物净光合速率为0时（即CO2补偿点时），已经超过乙种植物的二氧化碳补偿点，因此乙种植物净光合速率大于0。
甲的CO2补偿点比乙高，当两者放在同一密闭照光条件下，由于光合作用，小室中CO2下降，会先达到甲植物对应的CO2补偿点，此时，甲的净光合速率为0，而乙的净光合大于0，由于乙的净光合此时还是大于0，小室中CO2会继续下降至小室内CO2浓度介于甲、乙两植物的CO2补偿点之间。
甲的净光合小于0，会持续放出CO2造成甲的有机物大量损耗甚至死亡。
而乙植物在光照条件下，继续吸收CO2直到小室内CO2浓度下降至乙植物对应的CO2补偿点，此时乙植物将较长时间保持净光合为0的状态，小室内也将较长时间保持CO2浓度不变。
综上分析，D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
小提示：本题考查光合作用的相关知识，要求考生识记光合作用的具体过程，掌握影响光合速率的环境因素及相关曲线图，能紧扣题干中关键词“密闭”和关键信息“甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的”答题，属于考纲理解和应用层次的考查。
2、下列叙述正确的是（）A．酵母菌具有细胞核，乳酸杆菌有核仁B．能破坏植物和乳酸菌细胞壁的是同种水解酶C．绿藻和蓝藻的遗传物质都是DNA，主要存在细胞核中D．绿藻和蓝藻都含有与光合作用有关的酶和色素答案：D分析：原核细胞和真核细胞的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。
第5章 硝化
D.V.S =
D.V.S =
混酸中含H2SO4的质量
混酸中含H2O的质量+硝化生成H2O的质量
98%X 1.35+2%X+18
= 1.35
解得所用98%硫酸的质量 X = 27.41 kg 混酸中H2SO4的质量 = 27.41 × 98 %= 26.86 (kg) 98%硫酸中含H2O的质量= 27.41 × 2% = 0.55 (kg) 混酸中H2O质量= 98%的硝酸含H2O量+ 98%的硫酸含H2O量 = 1.35 + 0.55 = 1.90 (kg) 混酸质量 = 98%硝酸的质量+ 98%硫酸的质量 = 67.50 + 27.41 = 94.91 (kg)
当Φ ≤ 1时，可以推导出。D.V.S 和F.N.A的关系式 如下：
F.N.A D.V.S = 100%-F.N.A
; F.N.A =
D.V.S 1&#设1 kmol萘在一硝化时用质量分数为98%的硝 酸和98%的硫酸，硫酸的脱水值为1.35， 硝酸比Φ为1.05， 使计算要用98%的硝酸和98%的硫酸个多少kg、所配混 酸的组成、废酸计算含量和废酸组成。 解：100%的硝酸用量 = 萘的摩尔数× Φ= 1 × 1.05 = = 1.05 (kmol) = 66.15 (kg) 98%的硝酸用量 = 66.15/98%= 67.50 (kg) 98%的硝酸中H2O的质量= 67.50 × 2% = 1.35 (kg) 反应生成H2O的质量= 1.00 × 18 = 18.00 (kg) 设所用98%硫酸的质量为 X kg，98%硫酸中含H2O的 质量= 2%X kg, 则脱水值可以按下列公式计算：
3.1 混酸硝化动力学
混酸硝化是两相反应，亦称非均相硝化。以甲苯为例， 两相反应包括以下几个步骤；（1） 甲苯从有机相向相 界面的扩散；（2）甲苯从相界面扩散进入酸相；（3） 在扩散进入酸相的同时，甲苯发生反应生成一硝基甲苯； （4） 生成的一硝基甲苯从酸相扩散返回相界面；（5） 一硝基甲苯从相界面扩散进入有机相； （6） 硝酸从酸 相向相界面扩散，在扩散途中与甲苯进行反应；（7） 硝化生成的水从相界面扩散返回到酸相；（8）有些硝 酸从相界面扩散进入有机相。 organic phase
5第五章硝化反应精品PPT课件
氧化副反应主要是在芳环上引入羟基
C H 3
C H 3
O H
混 酸 硝 化
N O 2 +
N O 2
ห้องสมุดไป่ตู้
43
采用加入适量尿素的措施，将二氧化氮破坏掉，抑制氧化 副反应的发生。
44
5.3.4 废酸处理
45
5.3.5 硝化反应器
间歇过程的硝化锅通常是用铸铁、钢板或不锈钢制成的， 有时也用搪瓷锅。
连续硝化设备则常用不锈钢或钢板制成。 浓度低于68%的硫酸对钢材具有强烈的腐蚀作用，因此
15
5 2.2 反应历程 硝化是亲电取代反应，首先NO2+进攻芳环生成л
络合物，然后转变为б络合物，最后脱质子生成硝 基化合物。
π-络合物 σ-络合物
16
17
➢ -NO2是强吸电基，引入一个后，不易再多硝化。 ➢ 蒽醌例外：两个苯环相互影响不大，一硝化时常有
一定量的二硝化产物。
O
一 硝 化 (磺 化 )
O NO2(SO3H)
(SO3H) O2N
+
O NO2
O
O
O
85％-90％
18
5.3 混酸硝化
➢ 适用范围：反应温度下，反应物、产物为液态，不 溶于废酸，可用分层法分离。 苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、萘等的一硝化。 硝基苯、硝基甲苯、硝基氯苯再硝化。
➢ 优点： （1）硝化能力强，速度快，硝酸用量少 （2）混酸中HNO3氧化性低，氧化副反应少 （3）H2SO4用量不多，产物易分离，废酸可循环
3
➢ 脂肪族化合物-NO2：脂肪族硝化产物 ➢ 芳环-NO2：芳环硝化产物 ➢ 杂环-NO2：杂环硝化产物
脂肪族的硝化产物品种少，主要用作炸药、 火箭燃料、溶剂等，而且制备方法特殊。
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活泼 质点
总的式子为：
2H2SO4 + HNO3 NO2+ + H3O+ + 2HSO4-
2015-1-8
8
硝酸 表3-1 由硝酸和硫酸配成的混酸中HNO3的转化率 混酸中的硝酸的 含量（%） 5 10 15 20 40 60 80 90 100
硝酸转化为NO2+ 100 的转化率（%）
100
80 62.5 28.8
第5章 硝化
2015-1-8
1
+ HNO3
浓H2SO4
50-60 C
。
NO2 + H O 2
硝基苯
若苯环上已有取代基：
NO2 + 发烟HNO3
发烟H2SO 4 90 C
NO2 。 NO2
间二基苯 93％
（苯环钝化）
CH3 + HNO3
H2SO 4 30 C
CH3 。 NO2 +
邻硝基甲苯 58％
CH3
HNO3 + HNO3 H2+NO3 + NO3-
H2+NO3 NO2+ + H2O (CH3CO)2O + HNO3 CH3COONO2 + CH3COOH H2+NO3 + CH3COONO2 CH3COONO2H+ + NO3-
乙酸酐在此作为去 水剂很有效，它对 有机物有较好的溶 解性，对于进行硝 化反应较为有利。
16.7
9.8
5.9
1
1-NO2+离子浓度1.5摩尔/1000克溶液 2-NO2+离子浓度1.0摩尔/1000克溶液 3-NO2+离子浓度0.5摩尔/1000克溶液 4-光谱发现NO2+离子的极限区域 5-硝基苯硝化的极限区域 6-腐蚀钢的酸区域 7-光谱中不能发现硝酸的区域
2015-1-8 9
3、硝酸与乙酸酐的混合硝化剂
H + NO2+ NO2+ + NO2 快
NO2 + H+
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18
课堂作业：硝化反应中芳烃已有取代基对被硝化物的硝化 活性和硝化产物异构体比例有着重要的影响，下面列出了 四种化合物用混酸（硝酸和硫酸）进行一硝化反应生成相 应硝基化合物的异构体比例（%）。 （1）试以苯为例画出包括硝化活化物生成在内的硝化反 应机理。 （2）比较四种被硝化物的硝化活性大小，并从电子效应 角度说明原因。 （3）从定位效应角度定性说明每种化合物（苯除外）邻 、间、对位异构体比例产生的原因。
2015-1-8
16
5、有机溶剂中的硝化法
（1）避免使用大量硫酸作溶剂，减少或消除了废酸量； （2）选择合适的溶剂可以得到特定异构体的产品。 （3）溶剂：二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸、乙酸酐等。
6、气相硝化法
工业实例： 苯与NO2在80～190℃通过分子筛处理可转化为硝基苯。
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17
5.2 硝化反应历程
混酸在下层 一硝基甲苯 水
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21
(A)慢速系统， 亦称动力学型。
化学反应的速度是整个反应的控制阶段。甲 苯在62.4％一66.6％H2S04中的硝化，属于这 种类型。反应速度与酸相中硝酸的浓度和甲 苯的浓度成正比。
反应主要在酸膜中或者在两相的边缘上进行，这 时芳烃进入酸膜中的扩散阻力成为反应速度的控 制阶段，即反应速度受传质控制。甲苯在66.6％71.6％硫酸中的硝化居于这种类型。反应速度与 酸相容积的交界面积、扩散系数和酸相中甲苯的 浓度成正比。
2015-1-8 7
硝酸-水-硫酸相图
2、混酸（硝酸与硫酸的混合物）
早在1846年穆斯普拉特(Muspratts)首先使用混酸作为硝化剂。 硫酸和硝酸相混合时，硫酸起酸的作用，硝酸起碱的作用， 其平衡反应式为：
H2SO4 + HNO3 H2+NO3 H2O + H2SO4 HSO4- + H2+NO3 H2O + NO2+ H3O+ + HSO4-
3、浓硫酸介质中的均相硝化法
当被硝化物或硝化产物在反应温度下是固态时，常常 将被硝化物溶解于大量的浓硫酸中，然后加入硫酸和 硝酸的混合物进行硝化，这种方法只需要使用过量很 少的硝酸，一般产率较高，所以应用范围较广。
2015-1-8
15
4、非均相混酸硝化法
当被硝化物和硝化产物在反应温度下都是液态时，常 常采用非均相混酸硝化的方法。通过剧烈的搅拌，有 机相被分散到酸相中而完成硝化反应。这种硝化方法 有很多优点，是目前工业上最常用、最重要的硝化方 法．也是本章讨论的重点。
HNO3 + HNO3 H2+NO3 H2+NO3 + NO3-
1050㎝-1 NO31400㎝-1 NO2+
活泼质点
H2O + NO2+
硝酸具有两性的特征，它既是酸，又是碱。硝起酸的作用；当硝酸起碱的 作用时，硝化能力就增强；反之,如果起酸的作用时，硝化能 力就减弱。
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二、混酸的硝化能力 目前常用的表示混酸硝化能力的指标有两种： 即硫酸的脱水值(简称脱水值)和废酸计算浓度，它们 可作为配制混酸的依据，现分述如下： (1)硫酸的脱水值 指混酸硝化终了时，废酸中硫酸和水的计算质量 之比，通常用符号D.V.S.表示： (Dehydrating Value of Sulfuric Acid)
2015-1-8 4
2 引入硝基的目的
将硝基转化为其它基团（-NH2） 提高亲核置换反应活性
Cl + 2NaOH
ONa
10% NaOH 350-400℃,20-30MPa
ONa
+ NaCl + H2O
Cl + 2NaOH NO 2 Cl NO 2 + 2NaOH NO 2
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10% NaOH 160℃,0.6MPa
2015-1-8 20
一、混酸硝化动力学 贾尔斯等人以甲苯在混酸中的一硝化为例， 提出了在非均相硝化时的数学模型： 甲苯在上层 (A)甲苯通过有机相向相界面扩散；
(B)甲苯从相界面扩散进入酸相； (C)在扩散进入酸相的同时，甲苯反应生 成一硝基甲苯； (D)形成的一硝基甲苯通过酸相，扩散返 回至相界面； (E)一硝基甲苯从相界面扩散进入有机相； (F)硝酸从酸相向相界面扩散，在扩散途 中与甲苯进行反应 (G)生成的水扩散返回至酸相； (H)某些硝酸从相界面扩散进入有机相。
+ 硝化反应的特点 X-NO X + NO 2 2 一、硝化剂的活泼质点 反应不可逆
能够生成硝基正离子(NO2+）的试剂
反应速度快，无需高温
放热量大，需要及时移除反应热 二、硝化反应历程 多数为非均相反应，需要加强传质 以苯的硝化为例，其反应历程可以用下式表示： 空间位阻效应不明显
D.V .S . 废酸中含硫酸质量 混酸中硫酸质量 废酸中含水质量 混酸中含水质量 硝化生成水的质量
23
2015-1-8
当已知混酸组成和硝酸比φ时，脱水值的计算公 式推导如下：
（苯环活化）
NO2
对硝基甲苯38％
注意： 苯环活化后，第二个取代基进入第一个取代基的邻、对位； 苯环钝化后，第二个取代基进入第一个取代基的间位；
2015-1-8 2
本章教学基本内容和要求
1、了解硝化的定义，引入硝基的目的。 2、了解硝化剂类型及硝化方法，掌握混酸的解离及水和硫酸含量对NO2+ 离子浓度 的影响。 3、了解硝化反应理论：硝化剂的活泼质点；均相反应和非均相硝化反应的动力学； 硝化反应历程：掌握混酸硝化和稀硝酸硝化的反应历程。 4、影响因素：掌握被硝化物结构、硝化剂、介质、温度、搅拌等对硝化反应的影 响及硝化的主要副反应。 5、混酸硝化：掌握衡量混酸硝化能力的技术参数，混酸配制的计算和操作；硝化 操作及硝化产物的分离、工业实例；了解硝化锅的材料、型式及硝化异构产物的分离 6、了解用硝酸的硝化过程和其它引入硝基的方法。 7、掌握亚硝化反应的历程、适用范围、主要产物、实例。 教学重点： ☞混酸的解离及水和硫酸含量时NO2+ 离子浓度的影响。 ☞混酸硝化和稀硝酸硝化的反应历程。 ☞被硝化物结构、硝化剂、介质、温度、搅拌等对硝化反应的影响。 ☞混酸硝化工艺。 ☞亚硝化工艺。 教学难点： ☞混酸的解离及水和硫酸含量时NO2+ 离子浓度的影响。 ☞非均相硝化反应的动力学。 ☞2015-1-8 混酸硝化能力的技术参数，混酸配制的计算。 3
CHO 100 19 72 9 苯 苯甲醛 70 氯苯 30 0 67 苯甲醚
19
Cl
OCH3 31 2
2015-1-8
5.3混酸硝化(重点)
硝酸和硫酸的混合物是最常用的有效硝化剂，因为用混酸硝化 能克服单用浓硝酸硝化的部分缺点，所以在工业上广为应用。 其优点是： (A)混酸比硝酸会产生更多的硝基正离子，所以混酸的硝化 能力强、速度快、副反应少、产率高： (B)混酸中的硝酸用量接近理论量，硝酸几乎可全部被利用。 (C)硫酸由于比热大，能吸收硝化反应中放出的热量，可以 避免硝化的局部过热现象，使反应温度容易控制。 (D)浓硫酸能溶解多数有机物，因此增加了有机物与硝酸的 相互接触，使硝化易于进行。 (E)混酸对铁不起腐蚀作用，因而可使用碳钢或铸铁设备作反 应器。
NO 2
+ NaCl + H2O
ONa
10% NaOH 100℃,常压
NO 2
NO 2 + NaCl + H2O
5
满足产品性能要求
NO 2
CH3 O3N NO 3 O3N (H3C) 3C NO 3