1、1化学与环境学院 2015-2016 学年第二学期期末考试绿色化学试卷（A 卷）专业 年级 _ 班级 _ 姓名 _ 学号_ 一、单项选择题（102 分=20 分）1、绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是： （ ）A乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷B乙烷与氯气制备氯乙烷C苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯D乙醇与浓硫酸共热制备乙烯2、在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为 100%。下列反应类型能体现“原子经济性”
2、原则的是： （ ）置换反应 化合反应 分解反应 取代反应 加成反应 消去反应 加聚反应 缩聚反应A B C只有 D只有3、香叶醇是一种为人们所喜爱的香料，关于它的说法错误的是（ ）A. 它的分子式为 C10H18OB. 它可以发生酯化反应C. 它是一种昆虫信息素D. 它属于一种农药，对人类有害4、以 NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物) 作为溶剂生产的纤维是题号 一 二 三 四 五 总分得分2（ ）A. CC 纤维 B. 竹浆纤维 C. Lyocell 纤维 D. 甲壳素纤维5、中国环境标志是（ ）A. B. C. D. 6、羧酸是应用很广的一类商用化学品，可用于合成中间物、增塑剂、催化剂、保
3、鲜剂等。很多常用羧酸均有一定的药效或毒性。下列所列的羧酸毒效最大的是：（ ）A. CH3COOH B. CH3CH2(CH3)2CCOOHC. CH2=CH-CH2COOH D. CH3CH2(CH3) CHCOOH7、要预防有机金属化合物的毒性，应遵循一定的原则对有机金属化合物进行设计。下列关于其原则说法不正确的是：（ ）A. 增大 logP，使其大于 8； B. 增大熔点；C. 增大相对分子质量使其大于 1000； D. 增大水溶性8、用 CO2 代替氢化氟氯烃类（HCFCs）和氟氯烃类（CFCs ）和脂肪烃作发泡剂，关于其优点说法如下：CO2 不会消耗臭氧； CO2 不会形成烟雾；CO2
4、 不能燃烧，操作更安全； CO2 更廉价。以上说法正确的是 （ ）A. B. C. D. 只有9、大量使用氟利昂，会导致的环境问题是（ ）A. 酸雨 B. 光化学烟雾 C. 臭氧空洞 D.温室效应10、分解产物为氧和水的绿色氧化杀菌剂为（ ）A. 臭氧 B. 过氧乙酸（CH3COOOH） C. 二氧化氯（ClO2 ） D. 过氧化氢二 名词解释（52 分=10 分）31. 生物多样性 2. 环境因子 3.离子液体 4.绿色装修5.绿色农药 三、是非题（101 分=10 分）1. “可燃冰”是一种可再生能源。2. NO 是氮氧化物 之一，是有害物质。xNO3. 利用氯气进行消毒、漂白，可能生成氯
5、仿（CHCl3）、二噁英等有毒有机物。4. 二氧化氯(ClO2)是易爆易分解气体，用氯酸钾和草酸、硫酸反应制备（ ）OHSKCOlSHOCKl 242242423 32 时，需通入氮气，将二氧化氯冲淡并吹出。5. DDT 是一种有机卤代物，它没有气味，无刺激性，但对人有剧毒。6. 无氟冰箱指的是使用不含氟的制冷剂的冰箱。7. 半导体照明具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、寿命长等优点。8. 交通材料绿色化不仅包括汽车制造材料的绿色化，还包括道路制造材料的绿色化。9. 高铁酸盐作为一种新型水处理剂，具有很强的氧化性，溶于水中释放大量的分子氧10. 反渗透膜技术是典型的绿色膜分离技术，主要用于海
6、水淡化、污水处理方面。4四、客观简答题（55 分=25 分）1. 简述酶催化反应的特点。2. 怎样选择装修材料，才能建造出健康环保的绿色家居环境？3. 目前洗涤剂中的磷酸盐替代技术主要有哪些？4. 常见的绿色水处理技术有哪些？5. 绿色化学提倡的基本化学品“五 R”原则是什么？5、计算题（45=20 分）苯乙酸是一种重要有机化工原料，具有羧基、亚甲基氢和苯环的典型反应，生成许多有用的中间体，在医药、农药、香料等行业都有广泛的用途。传统工艺采用苄氯和氢氰酸反应合成。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
7、色化学目标的苯乙酸合成路线。4. 分析你设计的过程的绿色化学优点。六、论述题（15 分）绿色表面活性剂、绿色农药、绿色催化剂、绿色塑料、绿色能源、绿色溶剂等是绿色化学研究的重要领域，选择其中之一，论述该领域的某些研究进展。5参考答案1、 单项选择题1-5 A B D C A 6-10 D B A C D2、 名词解释1.生物多样性：是指地球上所有生物植物、动物和微生物及其他物质构成的综合体。它包括遗传的多样性、物种的多样性和生态系统多样性三个组成部分。生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。（4 分）2. 环境因子：即每生产 1 公斤的目标产物，同时所生产废物的质量，环境因子可衡量生产过程对
8、环境的影响。（4 分）3.离子液体：离子溶液是室温离子液体的简称，由带正电的离子和带负电的离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质。具有良好的溶解性和催化活性，是一种绿色、新型的溶剂和催化剂。（4 分）4.绿色装修指在对房屋进行装修时采用环保型的材料来进行房屋装饰，使用有助于环境保护的材料，把对环境造成的危害降低到最小。5.绿色农药是指对防治病菌，而对人畜、害虫天敌、农作物安全，在环境中易分解、在农作物中低残留或无残留的农药。3、 判断题1-5 6-10 解析：1、“可燃冰”是水分子与甲烷等烷烃在低温、高压下形成的固体结晶物质，是一种天然气水合物，是不可再生能源。2、NO 是一种重要的信使分子
9、，可控制血压、抑制血小板凝聚，在人体的生理调节上是帮助作用4、反应本身有 CO2 产生，能起到冲淡并吹出 ClO2 的效果，因此不必再通入氮6气。6、无氟冰箱，实际上是不含氟利昂的冰箱，而不是不含氟的冰箱9、高铁酸盐溶于水中会释放大量的原子氧，而不是分子氧。四、简答题1、以酶为催化剂，具有以下主要特点：（1） 反应条件温和。一般在常温常压下即可进行，由于酶是蛋白质，故遇高温、强酸、强碱、重金属离子、紫外线等易失去活性；（2） 高度专一性。一种酶只能催化一种反应，而对其他反应不具有活性；（3）活化能低，催化效率极高，比一般的无机或有机催化剂可高出 1081012 倍；（4） 多样性。酶的种类繁多
10、，几乎能催化所有的反应。（5） 酶催化反应的历程复杂（从而速率方程复杂），酶反应受 pH 值、温度以及离子强度的影响较大。2、首先，选择装修材料时，要选择质量合格产品，最好是选择通过 ISO9000 系列质量体系认证的装修材料，以减少材料中的甲醛、苯类物质和氡等带来的污染。其次，装修时要考虑具体实际，比如，在暖气附近、厨房和卫生间中，多使用不含甲醛的天然材料和金属，避免人造装修材料遇热或受潮后散发出甲醛；老人和小孩的卧房尽量不要使用大面积石材；为保持室内空气的洁净，也可安装空气净化器或者空气换气装置等。最后，装修完毕后，应当保持室内的良好通风状态，待异味去除后再入住3、（1）使用复配的表面活性
11、剂（2）使用有机螯合剂代替磷酸盐（3）使用离子交换剂（硅酸钠）的方法（4）使用复配的无机沉淀剂4、绿色膜分离技术、绿色中和技术、绿色絮凝技术、高级氧化技术（又包括湿式催化氧化技术、超临界水氧化技术、光催化氧化技术）5、（1）拒用危害品（Reject）；（2）减少用量（Reduce）；（3）循环使用（Recycle）；（4）回收再用（Reuse）；（5）再生利用（Regenerate）五、计算题（1）化学计量式：1）苯乙酸的合成（5 分）苯乙腈水解法，苯乙腈是由苄氯和氢氰酸反应合成的。7C6H5CH2Cl + HCN C6H5CH2CN + HCl2 C6H5CH2CN + H2SO4 + 4H
12、2O 2C6H5CH2COOH + (NH4)2SO4（2） 计算原子利用率，用绿色化学观点分析过程的不足2C6H5CH2Cl + 2HCN + H2SO4 + 4H2O 2C6H5CH2COOH + (NH4)2SO4 + 2HCl原子利用率=(272/479)100%=56.78%该反应的原子利用率仅为 56.78%，同时由于要使用大量剧毒的氢氰酸，因此生产过程极不安全。生成大量副产物硫酸胺和氯化氢，同时排放的废物中难免不含有氰化物，因而对环境的影响亦严重。（5 分）（3）苄氯与一氧化碳反应合成苯乙酸。（5 分）C6H5CH2Cl + CO + H2O C6H5CH2COOH + HCl此
13、反应在水和有机物组成的两相体系中进行，加入相转移催化剂四丁基溴化铵等，促进反应加快。用一氧化碳代替氢氰酸不仅避免使用剧毒原料，而且原料成本也大大降低。这一反应不产生对环境有害的物质，反应后除生成氯化钠外，基本上无其他副产物生成。（5 分）六、论述题绿色表面活性剂： 根据表面活性剂结构与性能关系的研究成果，设计或改进分子结构，开发易生物降解、对人体温和的表面活性剂。 研究表面活性剂结构，尤其是疏水链结构与生物降解的关系。 研究极性基团与刺激性的关系。一般来说，在疏水链相同的情况下，钠盐的刺激性大于铵盐和胺盐，因而在香波和餐洗配方中，人们逐渐用烷基硫酸三乙醇胺、烷基硫酸铵代替烷基硫酸钠，用醇醚硫酸
14、的胺盐和铵盐代替钠盐。 降低现有产品中有害物质含量，推进产品的环境友好化。如 AOS( 烯基磺酸盐 ) 产品、AES 类产品、咪唑啉、甜菜碱类两性表面活性剂产品。 在表面活性剂及其中间体的合成中推进化学反应的绿色化。“原子经济”反应如：生成阴离子表面活性剂的磺化与硫酸化反应，由传统的盐酸磺化、氯磺酸磺化变为 SO3 磺化，以避免生成 HCl 和稀 H2 SO4。 减少中间过程，提高反应选择性。 采用环境友好的高效催化剂。 在考虑产品绿色化、反应过程绿色化的同时，还应考虑原料的绿色化。在要求产品具有高表面活性8的同时，还要求其生物降解性好、低毒、无刺激，并采用再生资源，进行清洁生产，是表面活性剂
15、领域 80 、90 年代以来的追求目标，其中最典型的产品有：烷基葡萄糖酰胺(MEGA) 、烷基多苷(APG)、甲酯磺酸型 (MES)、甲酯乙氧基化物(FMEE)。 表面活性剂的绿色应用。鉴于表面活性剂能对界面过程产生影响，因此它往往能有效地改进相关的工艺过程，或者能改善产品质量、节能降耗、改善环境，使反应过程绿色化，甚至起到“绿色使者”的作用。药物赋型剂、制备高效催化剂与生物矿化模拟、液膜分离、胶束增溶超滤与土壤修复、微乳燃油、代替使用有机溶剂的精细清洗。绿色催化剂： 分子筛催化剂，又称沸石分子筛催化剂，系指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子
16、大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。 杂多酸有类似于浓液的“拟液相”，这种特性使其具有很高的催化活性，既可以在表面发生催化反应，也可以在液相中发生催化反应。杂多酸既是氧化催化剂，还是光电催化剂。杂多酸在石油化工中作为烷基化、酰基化、异构化、酯化、水合、脱水及氧化等诸多反应的催化剂。杂多酸具有的可调控酸性，它取代 HF、硫酸、磷酸，以固体形式进行多相催化反应。用杂多酸做催化剂可提高反应的回收率。与沸石分子筛催化剂类似，它具有不腐蚀设备、资源利用充分、不污染环境、工艺简便等优点。杂多酸又因其兼具氧化、光电催化等功能，在化工生产尤其是石
17、油化工生产中被广泛采用。 以固体超强酸作催化剂主要应用于石油炼制及有机合成工业，具有多方面的优点。由于是固相催化剂，故反应物和催化剂易于分离。催化剂可反复使用，不腐蚀反应器，催化剂选择性高，反应条件温和，原料利用率高，“三废”少。 其他类型的绿色催化剂。光催化剂，这是一类借助光的激发而进行催化反应的催化剂；电极催化剂，在电化学反应中，电极既是电化学反应的反应物场所，也是供应和接收电子的场所，故兼有催化和促进电子迁移的双重功能。通过外部电路调控电极电位，可对反应条件、反应速率进行调控；酶催化剂，一种真正的绿色催化剂，它是一种能加速特殊反应的生物分子，有近乎专一的催化性能；膜催化剂是将催化剂制成膜反应器。反应物可选择性的穿越催化膜并发生9反应，产物也可以选择性的穿过膜而离开反应区域，从而有效地调节反应区域内的反应物和产物的浓度。 这是将膜技术和催化综合的一种催化工艺。
