绿色化学复习2012、答案

第一章：1. 什么是绿色化学？2．绿色化学的目标和研究内容3．绿色化学与环境治理的区别4．美国总统绿色化学挑战奖第二章：1、绿色化学的十二条原则（1）防止污染优于污染治理：防止产生废物比在它产生后再处理或清除更好。

（2）提高原子经济性：设计合成方法时，应尽可能使生产加工过程的材料都进入最后的产品中。

（3）无害化学合成：所设计的合成方法应使用和产生对人类健康和环境毒性小或没有毒性。

（4）设计安全化学品：化学产品的设计应该有效功能而毒性最小。

（5）采用安全的溶剂和助剂：所使用的辅助物质包括溶剂，分离试剂，和其它物品使用时都应是无害的。

（6）合理使用和节省能源：化学过程的能源要求应考虑其环境的和经济影响并应尽量节省。

如果可能，合成应在室温和常压下进行。

（7）使用可再生资源为原料：若技术和经济上可行，原料和加工料都应可再生。

（8）减少衍生化步骤：尽量减少和避免利用衍生化反应，此步骤需要添加额外的试剂并可能产生废物。

（9）催化反应：具有高选择性的催化剂比化学计量学的试剂优越的多。

（10）设计可降解产品：化学产品的设计应使它们在功能终了时分解为无害的降解产物。

（11）预防污染的现场实时分析：需要进一步开发新的分析方法时可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前给予控制。

（12）防止生产事故的安全工艺：减少或消除制备和使用过程中的事故和隐患。

2、深刻理解原子经济性概念，掌握对各类反应进行原子经济性评价。

对原料的进行绿色化学评价应该从哪几个方面进行？一、原子经济性概念：高效的有机合成反应应最大限度的利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，达到零排放。

二、1、A→B，重排必然是100%的原子经济性反应，所有反应物的原子都被包容在产物分子当中了。

2、A+B→C，加成反应是把反应物的各个部分完全加进另一种物质中，充分利用了原料中的原子。

因此，也是原子经济的。

3、A—B+C—D→A—C+B—D，当进行取代反应时，进攻基团取代一个离去基团，该离去基团必然会成为该反应的一个副产品，因为它没有被结合到最终产物中去，从而降低了该转化过程的原子经济性。

取代反应的具体的非原子经济性程度是由所用的特定试剂和底物而定的。

4、，消除反应通过减少原子数目而使反应物转化成最终产物。

在这种情况下，所用的任何试剂（如果没有成为产物的一部分）以及被消除掉的原子都成了废物。

因此，这类反应是所有的基本合成转化反应中内在的最不原子经济的一类反应。

三、3、熟练掌握原子利用率公式，及计算方法=⨯目的产品的分子量原子利用率（）反应原料的原子量总和=⨯ %目的产品的分子量全部生成物的原子量总和4、E-因子概念及计算公式、原子经济性和环境因子的计算环境因子（E-factor ）—— 合成方法绿色性的量度 环境因子(E-因子)定义为：E= ，环境因子越大，造成的资源浪费和环境污染也愈大；对于原子利用率为100%的原子经济性反应，其环境因子为0 ⨯目的产品的质量产率（或收率）（）= 理论上原料变为目的产品所应得产品的质量 5、环境商概念及公式环境商：是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少，物理性质，化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价指标，来衡量合成反应对环境造成的影响。

环境商的概念弥补了原子利用率仅仅用副产物的量来衡量不同工艺路线的不足。

EQ 值的相对大小可以作为化学合成和化工生产中选择合成路线、生产过程和生产工艺的重要因素。

环境商表示为：EQ=E ×QE=E-因子目标Q=根据废物在环境中的行为所给出的对环境不友好度。

6、什么是理想的合成？基于E-因子和环境商的概念，美国斯坦福大学的Wender教授对理想的合成作了完整的定义：一种理想的（最终是实效的）合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速、定量的把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子。

什么是有机电合成？概念：是用电能驱动化学反应，以获得所需的产物，用流动的电子代替价格昂贵、污染环境的各种试剂，且反应条件温和，设备简单，是一种原子经济性高、资源利用率高，对环境基本无污染的绿色化学合成方法。

7、可从那些方面对一合成化学反应实现绿色化？例如：光、电、微波电能电化学过程是清洁技术的重要组成部分，由于电解一般无需使用危险或有毒试剂，通常在常温常压下进行，在清洁合成中具有独特的魅力。

如，自由基反应是有机合成中一类非常重要的C-C键形成反应，实现自由基环化的常规方法是使用过量的三丁基锡烷。

这样的过程不仅原子使用效率低，而且使用和产生有毒的，难以除去的锡试剂。

这两方面的问题用维生素B12催化的电还原方法可完全避免。

利用天然、无毒、手性的维生素B12为催化剂的电催化反应，可产生自由基类中间体，从而实现在温和中性条件下的自由基环化反应光能运用环境友好的光化学反应来替代一些需用有毒试剂的化学反应是近年来研究较多的课题。

例如，传统的Friedel-Crafts 反应会产生有污染的副产物，而用光化学替代反应，由醌和醛反应可以衍生出一系列的环系产物。

这一方面避免了使用传统液体酸（如AlCl3，硫酸等）和硝基苯，二硫化碳等溶剂。

微波许多情况下，微波技术显示了极大的优势，既不需要通过持续加热来使反应进行，而且在固体状态下的微波反应避免了在有溶剂的反应中溶剂所需的额外的热量需求状况。

微波协助萃取在环境样品的有机氯化合物的检测中就显示了其优越性。

在微波条件下的萃取不需热能，萃取时间短，且萃取效果更完全。

声波一些反应如环加成、周环反应可采用超声波的能量来催化进行。

在运用以上这些技术时，环境可以得到改善，但是针对每一个具体反应，需视其获得合成目标产物的效率而定。

8、美国总统绿色化学挑战奖美国总统绿色化学挑战奖（Presidential Green Chemistry Challenge Award）是美国国家级奖励，奖给学校或工业界已经或将要通过绿色化学显著提高人类健康和环境的先驱工作，得奖者可以是个人、团体和组织。

此奖项由美国总统克林顿于1995年设立，始于1996年，由美国环境保护署、美国科学院、国家科学基金和美国化学会联合主办，每年的6月开奖励大会。

该奖励集中在3个方面：（1）绿色合成路径，包括使用绿色原料、使用新的试剂或催化剂、利用自然界的工艺过程、原子经济过程等；（2）绿色反应条件，包括低毒溶剂取代有毒溶剂、无溶剂反应条件或固态反应、新的过程方法、消除高耗能/高耗材的分离纯化步、提高能量效率等；（3）绿色化学品设计，包括用低毒物取代现有产品、更安全的产品、可循环或可降解的产品、对大气安全的产品等。

对应以上3个方面，奖项分5项：（1）绿色合成路径，（2）绿色反应条件，（3）绿色化学品设计，（4）小企业奖，（5）学院奖，每个奖项奖给一个项目，后两个奖项的内容可以是上面3个方面的任一方面。

9、一碳化学化学反应过程中反应物只含一个碳原子的反应统称为一碳化学。

一碳化学的主要目的是节约煤炭和石油资源，用少的碳原料生成多的燃料，提供给人类。

一碳化学是从一碳氢化反应开始的。

以含一个碳原子的化合物——甲烷(CH4)、合成气(CO和H2)、CO2、CH3OH、HCHO等为初始反应物，反应合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。

其核心是选择催化化学转化、小分子的活化和定向转化。

CO、CO2是从煤的气化得到的、而CH4是天然气的主要成分。

因此一碳化工实际上就是一种新一代的煤化工和天然气化工。

其作用是解决石油利益短缺的问题，利用煤来制备液体燃料。

此种涉及从一碳物质转化成为烃类的反应，称为FT合成。

因此把握一碳化学的关键是催化剂，如何开发优良的催化剂左右着一碳化学的成败。

一碳化学的基干物质是CO和H2，是从任何含碳资源都能够容易得到的，这是一碳化学能够处于未来化学产业的核心的最大理由。

迄今，已工业化的C1化学生产技术有：醋酸合成、醋酐合成、草酸合成、费托合成、莫比尔发。

下一代的一碳化学的发展方向和研究重心，主要集中于：由甲烷合成甲醇（甲醛）；由甲烷制造乙烯；CO2的固定；甲醇、甲醛的多样化展开；以及由此所引发的对新催化剂的探索。

第三——七章：1、超临界流体概念，特点，用途2、离子液体概念，组成及特点，用途。

常用的1-丁基-3-甲基咪唑阳离子简记为[BMIM]+；1-甲基-3-丁基咪唑阳离子简记为[MBIM]+[EMIM]BF4和[BMIM]Cl-xAlCl3的结构和性质特点[MBIM]Cl-xAlCl3的制备反应方程式3、固体酸碱的概念，酸性质的三个方面及其表示方法，会判断固体酸是否是固体超强酸。

4、什么是甲壳素及壳聚糖，有什么特点，它们之间如何转换？5、用绿色原料碳酸二甲酯替代光气等有毒有害原料合成重要工业化学品的工艺及特点（如：异氰酸酯、聚碳酸酯的合成）6、了解1,3-丙二醇的几种合成路线（如：丙烯醛合成法、环氧乙烷合成发酵法和微生物法）7、生物质资源的特点、分类及其应用（植物的纤维素、淀粉；动植物的油脂和甲壳素。

淀粉主要用来降解成葡萄糖，再发酵成所需化学物质，如燃料乙醇；利用纤维素原料可以生产高质量饲料添加剂---单细胞蛋白；利用天然油脂的加工产物——脂肪酸甲酯，可以生产多种新型表面活性剂；）8、生物农药9、绿色能源、生物柴油定义10、燃料电池分类：碱性燃料电池，质子交换燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池11、酶的定义：酶是生物体产生的具有特定催化功能的蛋白质，其特性优势在于：催化效率高、高度专一性、温和的反应条件、酶的活力可以调节和控制。

12、洗衣粉的主要成分：表面活性剂，软水剂；碱剂；填充剂，漂白剂，酶制剂，荧光增白剂，香精、色素绿色化学考试题型：一、填空（35分，每空1分）二、概念题（5题，15分，每题3分）三、综合题（6题，共50分）计算和问答。