四川大学《绿色化学》习题答案-总汇

.'.第一章作业答案一：简答：温室效应及其与化学的相关性，核冬天，光化学烟雾及其化学本质，生物多样性。答：1.温室效应：温室效应是由于大气中的温室气体浓度升高而引起的。温室气体主要有二氧化碳、氮氧化物、卤代烃类等。2.核冬天：有限的核战争所产生的烟尘会导致地球冷却的假设被称为“核冬天”。3.臭氧层破坏：一是人类大量使用空调制冷剂、泡沫灭火器、气雾剂、发胶、膨松剂等化学性质稳定的氟氯烃、溴氟氯烃等化合物，这类化合物虽然在地表面是性质稳定，不易燃烧，易于储存，对人和其他生物也没有毒性，但当它们上升到平流层中后，在强烈的紫外线作用下，会由光激发而生成氯原子自由基等化学性质十分活泼的物质，这些物质会引起臭氧的分解，从而使臭氧层遭到破坏；二是汽车尾气、火力发电厂的烟气等中所含有的NOx类化合物进入平流层后，会加速臭氧的分解反应，从而破坏臭氧层。4.光化学烟雾：人类向大气圈排放的碳氢化合物、碳氧化合物、硫氧化合物、氮氧化合物、粉尘等，在太阳光的紫外线照射之下会发生一系列的化学反应。光化学烟雾主要是氮氧化合物与烃类化合物在紫外线照射下，经过一系列复杂反应形成的一种大气污染现象。光化学烟雾中通常含有高浓度的氧化剂，故又称为氧化性光化学烟雾。氮氧化合物是引发光化学烟雾的主要元凶：NO2NO+OO+CxHyCxHyO·CxHyO·+O2CxHyO3·CxHyO3·CmHnRCHO+R1COR2O+O2O35.酸雨：酸雨是空气中的酸性气体（SOx、NOx）随雨而下形成的。6.生物多样性：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。它包括遗传多样性、物种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。二：为什么说化学是一门中心的、实用的、创造性的学科？答：化学作为一门“中心、实用、创造性的“的科学，从其诞生至今，已经取得了巨大的成就。化学的原理和方法以及化学反应方面的研究目前仍在主导其他学科；它在开发天然资源以满足人类的生活需要方面做出了巨大的贡献。基于化学的产业，利用天然资源制取大量的化肥、农药、农膜、塑料、钢铁、水泥等产品和材料，并生产大量的合成纤维和橡胶等以弥补农业、林业的不足；能源的开发利用，新材料的开发利用，医药卫生等均离不开化学可以说，人类的衣、食、住、行、用以及保持健康等无一项可以离开化学，化学在这些领域中直接或间接地发挥着不可替代的作用。而随着科技的发展，我们又将面临新的挑战，化学学科也积极调整，不断创新，以适应新的需求。三：人类目前面临的主要环境问题有哪些？造成这些困境的原因是什么？编号人类面临的环境问题造成这些困境的原因1全球气候变暖是由于大气中的温室气体浓度升高而引起的。温室气体主要有二氧化碳、氮氧化物、卤代烃类等。2核冬天的威胁有限的核战争所产生的烟尘会导致地球冷却3臭氧层破坏一是人类大量使用空调制冷剂、泡沫灭火器、气雾剂、发胶、膨松剂等化学性质稳定的氟氯烃、溴氟氯烃等化合物，这类化合物虽然在地表面是性质稳定，不易燃烧，易于储存，对人和其他生物也没有毒性，但当它们上升到平流层中后，在强烈的紫外线作用下，会由光激发而生成氯原子自由基等化学性质十分活泼的物质，这些物质会引起臭氧的分解，从而使臭氧层遭到破坏；二是汽车尾气、火力发电厂的烟气等中所含有的NOx类化合物进入平流层后，会加速臭氧的分解反应，从而破坏臭氧层。4光化学烟雾光化学烟雾主要是氮氧化合物与烃类化合物在紫外线照射下，经过一系列复杂反应形成的一种大气污染现象。.'.5酸雨酸雨是空气中的酸性气体（SOx、NOx）随雨而下形成的。6生物多样性锐减人类活动对生物圈的影响加剧，使得物种灭绝的速度不断加快7森林破坏人类肆意的滥砍滥伐8荒漠化由于气候变化和人类经济活动在内的各种因素影响所造成的干旱、半干旱和干燥、亚湿润地区的土地退化四；在人类面临的健康问题面前，化学有何作为？答：尽管目前医学、医药业已经取得了很大的进步，但人类人面临各种不治之症的威胁。例如癌症、艾滋病、埃博拉等，目前仍无有效药物可以治疗，迫切需要有新的可治疗这些疾病的药物。面对衰老，人类仍然是束手无策，迫切需要发明延缓衰老、使人长生的新药。现在治疗某些疾病的药物，虽然有一定的疗效，大不少药物均有一定的副作用，迫切需要对其加以改进，或研究开发新的药物，以提高疗效减少副作用。人体对药物有抗性，一些在一定使其对某些疾病有疗效的药物，使用一段时间后就会在人体产生抗性，不再具有疗效，一次也需要研究新的药物来替代这些因人体抗性而失效的药物。五：可持续发展观的主要观点是什么，它与传统的发展观有何差异？答：可持续发展观强调经济与环境的协调发展，追求人与自然的和谐。其核心思想是：健康的经济发展应建立在生态持续能力、社会公正和人民积极参与自身发展决策的基础之上，它所追求的目标是：既要是人类的各种需要得到满足，个人得到充分地发展，又要保护生态环境，不对后代的生存和发展构成威胁。对环境不利的经济活动应予以摒弃。在发展指标上，不单纯用GNP作为衡量发展的唯一指标。可持续发展的思想包含如下几个层次的含义：第一，可持续发展的思想强调的是发展，把消除贫困当作是可持续发展的一项不可缺少的条件。第二，可持续发展思想把环境保护作为发展过程的一个重要组成部分，作为衡量发展质量、发展水平和发展程度的客观标准之一。第三，可持续发展思想强调代际之间的机会均等，之处，当代人享有的正当的环境权利，即在发展中合理利用资源和具有清洁、安全、舒适环境的权利，后代人也应该同样享有。第四，可持续发展战略呼吁人们改变触痛的生产方式和消费方式，要求人们在生产时要尽量少投入，多产出，在消费时要经量多使用、少排放。第五，可持续发展思想要求人们必须彻底改变传统的对待自然界的态度，建立起新的道德和价值标准。六：你怎样看待化学学科在本世纪的地位？答：我们可以把20世纪称作物理的世纪，而21世纪的基本问题是分子和生物分子，因此，21世纪将很可能是化学的世纪，但化学工业必须成功地采取新工艺去生产新的化学制品，从而与由旧的工艺生产又以旧的工艺使用化学品产生的污染，废弃物以及公害等彻底决裂，才能实现化学的新世纪。追求化学的完美，不仅考虑目标分子的性质或某一反应试剂的效率，而且考虑这些物质对人类对环境的影响，以期减少对人类健康和环境的危害，充分利用资源，求得可持续发展。七:你认为我国应怎样面对能源短缺?答题要点：合理开发利用现有的自然资源，促进企业的节能减排及效率的提升。在全社会倡导节约，促进人与社会的可持续发展；开发新能源及可再生资源，如风能、太阳能、地热能、水能、生物质能等。第二章作业题1：简答。.'.绿色化学的目标、化学工业造成的危害、风险试剂、生物质的种类、可再生资源、原子利用率、环境商、环境因子答：绿色化学的目标是：化学过程中不产生污染，即将污染消除与其产生之前。实现这一目标后就不需要治理污染，因其根本就不产生污染，是一种从源头上治理污染的方法，是一种治本的方法。化学工业造成的危害：由于受传统发展观的影响，化学工业向环境排放了大量的污染物，一些化学品不佳节制地被滥用，给整个生态环境造成了非常严重的影响。当代全球十大环境问题中至少有7项与化学工业和化工产品的化学物质有关，在所有释放有毒有害物质的工业中，与化学工业相关的产业处于第一位，该行业排放的有的有害物质是处于第二位的冶金工业的4倍。许多物质排放到环境后会在环境中残留和积累，对环境造成破坏，另外，化工生产中的偶然事件也会对人类和环境造成突发性的影响。风险试剂：绿色化学中所指的风险实际指的是氢氰酸生物质的种类：生物质主要有来年各类，即淀粉和木质纤维素。玉米、小麦、土豆等是淀粉类的代表，农业废料（如玉米杆、麦苗杆等），森林废物和草类等是木质纤维素的典型代表。可再生资源：指那些通过天然作用或人工活动能再生更新，而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源，又称为更新自然资源，如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等。原子利用率：原子利用率微目标产物的量（一般为质量）与按化学计量式多的所有产物的量的和之比，用原子利用率可以衡量在一个化学反应中，生产一定来那个的目标产物到底会生成多少的废物。环境商（EQ）：环境商EQ定义为EQ=E*Q，式中E为环境因子，Q为根据废物在环境中的行为给出的废物对环境的不友好程度，用于评价一种合成方法、一个过程对环境的好坏。环境因子：环境因子（E因子）定义为E=废物质量/目标产物质量。在这里，对于每一种化工产品而言，目标产物以外的任何物质都是废物。2：为什么要大力发展绿色化学？答：a,大力发展绿色化学是人类社会可持续发展的必然要求，一个世纪依赖，为满足人类社会和工业生产的需要，化学取得了十分辉煌的进步，创造了巨大的功绩，但是由于受陈旧的思想禁锢，化学工业给整个自然界带来了巨大的灾难，使地球的生物多样性和生态环境遭受巨大破坏，但是，我们都知道，离开了化学工业，人们的物质生活水平将手机大的限制，我们也不能再像以前一样只是靠转移生产地而解决我们所面临的殊多问题。我们既要为开创更加美好的生活而发展化学和化学工业，又不能让化学品生产过程和化学品破坏我们的环境。这就要求我们大力发展既能支撑经济发展，又能满足环境需要，以保证可持续发展的新的化学——绿色化学。B,发展绿色化学是科学技术和经济发展的需要。目前，各化学工业公司一方面受到生产化学品成本的压力，另一方面也受到国家法律法规，公众的关于减少环境污染或污染物处理的强大社会压力。它们一方面要想方设法降低成本、提高效率，另一方面又要因为治理污染物而增大成本，因此，要发展化学工业从而发展经济，就必须寻求新的原理和方法。发展新的技术，以降低化学品生产的显性和隐性成本。另外，对于一些行业，要治理其产生的污染物所需的费用可能比它的本身产生的效益还要大，如果没有新的技术，这些行业就只能破产关门，因此，必须大力发展绿色化学。3：绿色化学及其与环境污染治理的异同。答：同：总的来说绿色化学和环境污染治理的目标是相同的；异:不可否认，最近几十年来，化学，化工，环境保护在如何减少许多化学品在生产和使用过程中的危险性反面做了很多有益的工作，发展了许多有创造性的处理化学废物的方法，发展了许多减轻化学废物堆放场所危险性的方法以及弥补化学造成危害的方法，发展了许多分析检测空气污染、水污染和土壤污染的方法和处理污染的技术。发展了许多控制污染物暴露的方法和技术。这些对改善人类生存环境，提高人类社会生活质量无疑是十分有益的和必要的。但它只是一种治标的方法，不能称为绿色化学，绿色化学利用化学来预防污染，不让污染产生，而不是处理已有的污染物。4：什么是绿色化学品？怎样设计安全的化学品。答：绿色化学品的定义是：在生产使用过程中不会对人造成直接或间接伤害且不会对环境造成直.'.接或间接污染的化学品；设计安全有效化学品包括如下两个方面的内容：（1）新的安全有效化学品的设计。人类社会和科学技术的发展需要具有某种功能的新型分子，这就需要我们根据分子结构与功能的关系，进行分子设计，设计出新的安全有效的目标分子。（2）对已有的有效但不安全的分子进行重新设计，是这类分子保留其原有的功能，消除掉其不安全的性质，得到改进过的安全有效的分子。5：举例说明原子经济反应是不产生污染的必要条件。答：原子经济性(AtomEconomy)是指反应物中的原子有多少进入了产物，一个理想的原子经济性反应，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%的反应。如：反应物中的所有原子都进入了目标产物溴代烷烃中，反应的原子利用率达到了100%没有副产物生成，即节约了资源又消除了副产物污染6：试论计算机辅助绿色化学合成路线设计的必要性和方法。答：在设计新的安全有效的合成路线时，既要考虑到产品的性能优良、价格低廉、又要使产生的废物和副产品最少，对环境无害，当然其难度可想而知。对一个结构较为复杂的分子进行逆合成分析时，第一步时可以找出N种合成方法，那么进行第二步搜索时就可找出N2种方法，如此类推，到第五步时将有N5种合成路线，如果一条一条