人教版高中化学选修2习题课件：4.2 表面活性剂 精细化学品

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一二
一、表面活性剂 1.结构 表面活性剂分子是具有亲水基和亲油基的两亲分子。具有极性 的—COO-部分易溶于水而不溶于油,称为亲水基;非极性的—R部 分不易溶于水而易溶于油,称为亲油基或憎水基。 2.用途 主要有三个领域。 (1)家用洗涤:如肥皂、洗衣粉和洗洁精等; (2)个人护理:如洗发香波、化妆品的乳化剂等; (3)工农业生产中的应用:如配制农药时常加入一些表面活性剂使 之成为乳浊液,提高病虫害的防治效果。
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一二三
三、精细化学品及其生产特点 1.精细化学品具有品种多、批量小、产值高等特点。表面活性 剂素有“工业味精”之称。 2.精细化工具有技术密集、附加值高等特点。主要体现在精细 化学品研发阶段投资高、生产工艺流程长、原料多、反应复杂和 条件要求严格等方面,还具有技术保密性强、专利垄断性强等特点。
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2.合成洗涤剂的性能优化 (1)确定合适的碳链长度。所含碳原子个数以12~18为最佳。 (2)选择不含支链的烃基。因为合成洗涤剂含有支链烃基时,通常 难以被生物降解。 (3)合理配方。为提高合成洗涤剂的综合性能,生产中要配入多种 助洗剂和辅助剂,如纯碱、硅酸钠、硫酸钠和含磷化合物等。含磷 化合物是一种较好的助洗剂,但大量含磷污水的任意排放会造成赤 潮和水华等环境污染问题。
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肥皂的去污原理和生产原理 【例题1】 下列关于油脂的叙述错误的是( ) A.油脂在酸性条件下的水解可得到氨基酸和甘油 B.利用油脂在碱性条件下的水解,可以生产甘油和肥皂 C.用热的纯碱溶液去油污效果更好 D.硬水使肥皂去污能力减弱是因为生成了沉淀 解析：油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油,在碱性条 件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油,A错误,B正确;热的纯碱溶液碱 性更强,使油污水解完全,去污效果更好,C正确;肥皂与硬水中的 Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,D正确。 答案：A 点拨肥皂的制造原理是酯类在碱性条件下的水解。肥皂在软水 中的去污效果好,在硬水和酸性环境中去污效果差。
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1制肥皂时,皂化反应后加盐的作用是( ) A.加大溶液密度 B.催化作用 C.与甘油反应 D.盐析使肥皂析出 解析：皂化反应后的混合液是不分层的,需要加入食盐将肥皂的有 效成分析出,即盐析。 答案：D
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1.能记住肥皂、合成洗涤剂的组成、结构、性质及去污原理。 2.能记住肥皂的实验室制备方法、肥皂和合成洗涤剂的工业生 产原理。 3.通过典型实例明确精细化学品的生产特点,体会化学与技术发 展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。
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2.肥皂的生产原理 (1)主要原料是油脂和烧碱。 (2)制造原理是酯类的水解。工业上通常将油脂与碱共热水解成 肥皂和甘油,加入食盐使肥皂析出,再经过一系列工序制成肥皂;酯 类在碱性条件下的水解反应通称为皂化反应,如硬脂酸甘油酯的皂 化反应方程式为
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一二
二、肥皂与合成洗涤剂 1.肥皂的去污原理 (1)污垢一般是由油脂和灰尘组成,不易被水润湿。 (2)去污过程。 润湿:使附着的油污易于分散到水中; 乳化:使油污在水中形成小油滴,脱离附着物而悬浮在水中; 起泡:使油污和其他固体污垢更容易被吸附而脱离附着物。 2.生产肥皂的工艺流程
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答案：(1)C 链烃基在液面上,极性基团在液面之下与水相亲,可 使体系能量降低
(2)AD 极性基与链烃基交替排列,可减少分子之间的斥力;链烃 基向内、极性基向外的结构,在一定程度上使亲油基团——链烃基 脱离与水的接触,使体系能量降低
洗衣粉的主要成分,其结构可用图形“ ”来表示,“ ”端为链烃基,“ ”
端为极性基。根据这一结构特点,试分析和回答下列问题:
(1)十二烷基苯磺酸钠分子在水溶液表面分布的结构示意图,应是
下列各图中的
(填写序号)图,理由
是
。
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点拨本题根据洗涤剂的去污原理,链烃基属于憎水基,—SO3Na属 于亲水基,是“相似相溶”原理应用的实例。洗涤过程中,污垢中的油 脂与肥皂或洗涤剂接触后,烃基部分插入油滴使油污被包围起来, 再经过摩擦、振动,大的油污便分散成小的油珠,脱离被洗物分散 到水中形成乳浊液。
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洗涤剂的去污原理 【例题 2】 常用洗涤剂的主要成分是十二烷基苯磺酸钠
[
],十二烷基苯磺酸钠是常用普通
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在泡沫灭火器中添加表面活性剂可以提高灭火效果。这是为什 么?
提示添加表面活性剂是为了使水溶液容易形成泡沫,增加灭火剂 与可燃物之间的浸润性,提高灭火性能。
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一、肥皂可以用来去油污 1.肥皂的去污原理 肥皂的化学成分为高级脂肪酸的钠盐或钾盐,能在水中电离成 RCOO-和Na+或K+,RCOO-中具有极性的COO-部分称为亲水基,非 极性的—R部分称为亲油基或憎水基;在洗涤衣物时,肥皂、油污与 水之间发生润湿、乳化和起泡三种主要作用而达到去污的目的。
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(2)进入水内部的十二烷基苯磺酸钠分子,可能会以下列结构形式
中的
(填写序号)结构形式存在,理由
是
。
解析：(1)水分子为极性分子,根据相似相溶原理,洗衣粉分子的极 性基( 端,亲水基)应溶解于水中,链烃基( 端,憎水基)不应溶于水 中,C 符合要求。
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肥皂通常在软水中的去污效果好,但在硬水中和在酸性环境中的 洗涤效果不好。为什么?
提示肥皂中的有效成分硬脂酸钠与Mg2+、Ca2+反应生成沉淀(即 浮渣);在酸性环境中硬脂酸钠会生成溶解度小的高级脂肪酸而大 大减弱去污效果。
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(2)A 中极性基与链烃基交替排列,可减少分子之间的斥力;D 中极 性基( 端)向外、链烃基( 端)向内的排列,在一定程度上使憎水基团 脱离与水的接触,使体系能量降低。A、D 为其可能的存在形式。
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+3NaOH 3C17H35COONa+
。
其中,硬脂酸钠是肥皂的有效成分。
(3)肥皂的质量与所选用的油脂和碱有很大关系。用KOH代替
NaOH可得到液体肥皂。
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二、合成洗涤剂的制造和性能优化 1.合成洗涤剂的制造 (1)原料:合成洗涤剂是以石油裂解产品、硫酸、氢氧化钠等为原 料合成的。 (2)合成洗涤剂的分子中都同时具有亲水基和亲油基,市场上的合 成洗涤剂多为烷基苯磺酸钠。 (3)制造:如十二烷基苯磺酸钠的合成(写出化学方程式)。 ①取代:
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一二
肥皂
合成洗涤剂
(以硬脂酸钠为例)
(以烷基苯磺酸钠为例)
水溶 液 pH
8~9,会造成某些人群皮 肤过敏
5~9,比较适中
在酸性水中 洗涤效果降低
洗涤效果不受影响
在硬水中
与 Mg2+、Ca2+反应生 成沉淀(即浮渣),不易 形成泡沫,洗涤效果降 低
洗涤效果不受影响
去污能力 是否适用 于洗衣机
表面活性剂为什么被称为“工业味精”? 提示表面活性剂用量很少,但能显著降低水与空气或其他物质的 界面张力,大大提高工业生产效率,提高产品质量和性能。
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肥皂<合成洗涤剂 不适用
适用
生物 降解性
可被微生物降解
无支链的可被微生物降解;有
支链的不易被微生物降解
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特别提醒肥皂在生产和使用上对环境的影响很小,而洗涤剂对环 境的影响较大。合成洗涤剂的制造过程中产生大量的废水和废气。 合成洗涤剂的使用,特别是含磷洗涤剂的使用,又增添了一系列的 环境污染。
脂肪、植物油
高级脂肪酸钠 甘油和水
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3.肥皂与合成洗涤剂的比较
原料
肥皂 (以硬脂酸钠为例) 动植物油脂(属于生物 质原料,成本较高但可 再生)
CH3(CH2)9CH CH2+
。
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②磺化: 。
③中和:
。
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合成洗涤剂 (以烷基苯磺酸钠为例)
石油产品(属于化石原料,价 格便宜,但不能再生)
分子结构
C17H35COONa 憎水基 亲水基
憎水基
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