石大 精细化工工艺学 在线考试试题题库及参考答案.docx

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石大精细化工工艺学在线考试试题题库及参考答案

《精细化工工艺学》课程综合复习资料

一、简答题

1、从广义上说，什么是氧化反应？

2、蒽醌环和萘环分别发生亲电取代反应，谁的活性更高？

3、甲苯的硝化制备对硝基甲苯，如果采用间歇硝化的方法，加料方式是采用正加法还是反加法？

4、苯硝化制备间二硝基苯，如果采用间歇硝化的方法，加料方式是采用正加法还是反加法？

5、用浓硫酸作磺化剂，反应动力学方程的特点是什么？

6、合成气的定义是什么？

7、精细化工率的定义是什么？

8、原料消耗定额是怎样定义的？

9、相比（酸油比）的定义是什么？

10、硝酸比的定义是什么？

11、甲苯在光照下进行一氯化得到的产物是什么？

请写出产物的结构式。

12、甲苯在FeCl3的催化下进行一氯化，得到的主要产物是什么？

请写出产物的结构式。

13、AlCl3催化下Br2与甲苯发生取代溴化反应，Br2属于什么试剂？

14、在光照下Br2与甲苯发生取代溴化反应，Br2属于什么试剂？

15、萘的一取代时主要发生在什么位置？

16、芳香族亲电取代的反应历程是什么？

17、萘环上有一个第二类取代基时，新取代基进入什么位置？

18、烷烃的磺氯化剂是什么？

19、采用发烟硫酸作为磺化剂，其亲电质点主要是什么？

20、FeCl3催化Cl2与甲苯反应的亲电活性质点是什么？

21、亚硝化过程中的活性质点主要是什么？

22、溶剂按偶极矩μ和介电常数ε分类，分为哪几类？

23、铁屑还原过程中工业上常用的电解质是什么？

24、溶剂的性质对亲核取代反应机理和反应速度都有很大影响，对SN2反应来说，选择哪种类型的溶剂有利？

25、亚硝化反应的亲电质点主要是什么？

26、写出磺酸基的表达式。

27、β－消除反应的历程是什么？

28、溶剂的性质对亲核取代反应机理和反应速度都有很大影响，对SN1反应来说，选择哪种类型的溶剂有利？

29、萘环上有一个第一类取代基，且已有取代基在α位，新取代基进入什么位置？

30、芳香族磺化的亲电质点有哪些？

二、问答题

1、绿色化学的理念是什么？

2、溶剂和溶质之间的专一性力有什么特点？

专一性力都包括哪些？

3、自由基的产生方法主要有哪些？

写出两种常用的自由基引发剂及其引发条件。

4、请说明单元反应的概念，并举例本课程中学习过的单元反应类型。

5、芳香族π配合物的定义是什么？

6、芳香族σ配合物的定义是什么？

7、SN2型反应的重要标志是什么？

E2历程和SN2历程的区别主要是什么？

8、分析解释用SO3-空气混合物进行十二烷基苯磺化时，所用的降膜反应器为何采用并流操作而不用逆流操作？

9、什么样的烃类适合亲电取代反应？

为什么？

10、何谓C1化学？

11、制备芳香族磺酸的磺化剂和制备脂肪族磺酸的磺化剂分别有哪些？

12、硝化反应的定义是什么？

13、正十二醇制正十二烷基溴时，加入四丁基溴化铵起何作用？

为什么？

14、氢化（加氢）反应的定义是什么？

15、氢解反应的定义是什么？

16、Houghes-Ingold规则的局限性的原因是什么？

17、硝基苯在催化剂存在下与氢作用生成苯胺的反应是氢化还是氢解？

为什么？

请阐明原因。

18、总收率的定义是什么？

19、亲核试剂引入芳香环时一般采用亲核置换反应，为什么？

20、硝基苯催化氢化制苯胺的催化剂组成是什么？

邻二甲苯氧化制邻苯二甲酸酐的催化剂组成是什么？

这两种催化剂有何不同？

三、综合题

1、精细化学品生产工艺（技术）路线选择的主要原则有哪些？

2、间二硝苯粗产品中常含有少量邻二硝苯和对二硝苯，可用什么方法除去，其化学原理是什么？

3、磺化目的有哪些？

磺化的亲电质点有哪些？

4、溶剂的哪些性质影响溶质的离子化过程和离解过程？

它们是如何影响的？

5、对于用SO3法连续生产十二烷基硫酸酯的工艺回答下列问题：

（1）与硫酸酯化法相比较，采用SO3法的优越性有哪些？

（2）本工艺采用何种反应器，采用此种反应器的优越性有哪些？

（3）进料时，对SO3有何要求？

四、反应题

1、写出以下反应的主要产物、反应类型和机理：

（1）丙烯与Cl2在500℃下反应。

（2）丙烯与Cl2、液相、无水、低温下反应。

（3）丙烯与Cl2、水中、45～60℃下反应。

（4）CH2=CH—CH2ClHBr，过氧化苯甲酰。

（5）CH2=CH—CH2CN与HCl低温下反应。

2、完成下列反应方程式：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

五、计算题

1、150kg氯苯用450kg氯磺酸在35℃进行氯磺化，然后将氯磺化液慢慢滴入预先放有350kg铁粉的沸水中进行还原，然后用水蒸气蒸馏，得100kg对氯苯硫酚，以氯苯为基准，试计算C6H5Cl、HSO3Cl、Fe的摩尔比和产品的收率。

已知：

C6H5Cl的分子量=112.5，HSO3Cl的分子量=116.5，Fe的的分子量=56，对氯苯硫酚的分子量=144.5。

2、用氯气对苯进行氯化制氯苯，副产物为二氯苯。

反应为连续操作，未反应的苯经分离后循环使用。

反应器入口处苯进料800Kg/h（其中60％为循环苯，且循环苯中不含其它组分），分离后产品氯苯产量450Kg/h（经分析其中含氯苯95m％，二氯苯3.27m％，苯1.73m％）。

计算：

苯的单程转化率、总转化率，生成氯苯的选择性及生成氯苯的质量收率和总收率。

3、要配制1000kgH2SO4质量含量100％的硫酸，试计算需要多少千克98％的硫酸和多少千克20％发烟硫酸？

《精细化工工艺学》课程综合复习资料参考答案

一、简答题

1、答案：

电子云密度降低的反应

2、答案：

萘环

3、答案：

正加法

4、答案：

反加法

5、答案：

反应速率与水的浓度的平方成反比

6、答案：

合成气是不同比例的一氧化碳和氢气的混合气。

7、答案：

精细化工产品的总值/化工产品的总值×100%

8、答案：

指生产一吨产品需要消耗的原料量。

9、答案：

混酸与被硝化物的质量比。

10、答案：

硝酸和被硝化物的摩尔比。

11、答案：

12、答案：

或

13、答案：

亲电试剂

14、答案：

自由基试剂

15、答案：

α位

16、答案：

经过σ配合物的两步历程

17、答案：

进入另一环α位

18、答案：

SO2+Cl2

19、答案：

SO3

20、答案：

Cl+

21、答案：

NO＋

22、答案：

极性溶剂和非极性溶剂

23、答案：

NH4Cl和FeCl2

24、答案：

在非质子传递溶剂中反应有利

25、答案：

NO＋

26、答案：

－SO3H

27、答案：

双分子历程（E2）和单分子历程（E1）

28、答案：

在质子传递溶剂中反应有利

29、答案：

进入同环邻、对位

30、答案：

亲电质点有：

SO3、H2S2O7、H2SO4、HSO3＋和H3SO4＋等。

二、问答题

1、答案：

合成过程不产生污染，或将污染消除于产生之前，是一种从源头上治理污染的方法，“不产生污染或从源头上根除污染”，“治本”。

2、答案：

专一性力是只有在一定结构之间才能发生的、有一定方向的力。

专一性力它包括氢键缔合作用、电子对给体/电子对受体相互作用（电荷转移力）、溶剂化作用、离子化作用、离解作用和憎溶剂相互作用等。

3、答案：

（1）自由基的产生方法：

热引发、光引发、过渡金属电子转移法。

（2）过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈，引发温度60-100℃

4、答案：

单元反应：

为了在有机分子中引入或形成上述取代基（官能团），以及为了形成杂环和新的碳环，所采用的化学反应，叫单元反应。

单元反应的主要类型：

卤化、磺化和硫酸酯化、硝化和亚硝化、还原和加氢、重氮化和重氮基的转化、胺解和胺化、烃化、酰化、氧化、水解、缩合、环合、聚合。

5、答案：

与芳环平面两测的环状π电子云发生松散结合，未形成真正的化学键。

6、答案：

夺取芳环上的一对电子，与环上的某一C原子形成σ键。

7、答案：

在反应中发生构型逆转是SN2型反应的重要标志。

E2历程和SN2历程很相似。

主要区别在于E2历程中碱性试剂进攻β-氢原子，而SN2历程中反应发生在α-碳原子上。

8、答案：

因为如果用逆流操作，降膜反应器下部的SO3浓度较高，一磺化产物会继续磺化，导致产物中二磺酸比并流操作时多，同时顶部排出的尾气中会含有十二烷基苯，污染环境。

9、答案：

芳香族烃类适合亲电取代反应。

因为芳香环是一个共轭体系，由于环上л电子云高度离域，电子云密度较高，容易发生亲电取代反应。

10、答案：

凡含一个碳原子的化合物如CH4、CO、CO2、HCN、CH3OH等参与反应的化学，称为C1化学。

11、答案：

制备芳香族磺酸的磺化剂：

硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、三氧化硫－有机配合物、氯磺酸、亚硫酸盐。

制备脂肪族磺酸的磺化剂：

磺氯化剂：

SO2+Cl2、磺氧化剂：

SO2+O2、亚硫酸盐。

12、答案：

向有机物分子的C原子上引入硝基生成C－NO2键的反应。

13、答案：

加入四丁基溴化铵起相转移催化剂的作用。

因为正十二醇与溴化氢水溶液不互溶，反应速度慢，加入相转移催化剂四丁基溴化铵可以将溴负离子Br-与（C4H9）4N+形成离子对（C4H9）4N+.Br-转移到有机相，加速反应，缩短反应时间。

14、答案：

是指氢分子加成到烯基、炔基、羰基、氰基、芳环类等不饱和基团上使之成为饱和键的反应。

它是π键断裂与氢加成的反应。

15、答案：

是指有机物分子中某些化学键因加氢而断裂、分解成两部分氢化产物，它是σ键断裂并与氢结合的反应。

16、答案：

①从过渡状态理论来说，静电效应主要考虑活化焓△H＃的变化，而活化熵△S＃的变化则忽略不计；

②静电效应没有考虑溶剂的类型（质子型和非质子型）、溶剂的EPD、EPA、以及溶剂化能力或配位能力等专一性溶剂化作用对反应速度的影响。

17、答案：

既有氢化，也有氢解，其反应过程如下：

18、答案：

19、答案：

因为在芳环上引入某些基团如-OH、-OR、-OAr、-NH2、-NHR、-NRR’、-NHAr、-CN和-SH等采用环上H的亲核取代相当困难。

但是采用亲电取代可以在苯环上引入磺基、硝基、亚硝基、卤基、烷基、酰基、羧甲基和偶氮基等。

引入这些基团后，由于这些基团的吸电子作用使与之相连的C原子上的电子云密度比其它C原子降低得更多，因此该位置易发生亲核置换反应。

20、答案：

硝基苯催化氢化制苯胺的催化剂：

Cu/硅藻土

活性中心为金属单质Cu，载体硅藻土为多孔结构，增加活性中心的比表面积

邻二甲苯氧化制邻苯二甲酸酐的催化剂：

V2O5-TiO2/Al2O3

活性中心为金属金属氧化物V2O5，载体为球形光滑的或稀孔的刚玉、硅酸铝、碳化硅等，防止过度氧化

三、综合题

1、答案：

①原料价廉可靠。

在一般生产中，原料成本是产品成本的主要部分。

要考虑：

首先选择价格便宜、来源可靠的原料；还要考虑原料的质量和辅助原料的供应。

②技术先进可靠。

考虑目前生产合理的现实意义与持续生产的长远意义。

技术先进包括能使用廉价可靠的原料、先进的反应装置、高效的催化剂、设备少、流程短、能耗低、污染物少、以及管理方便、操作安全等。

③产品合格化和综合利用。

符合产品标准（国家、行业、企业）。

④环境保护：

切实可行。

⑤特殊材料及设备：

来源有保证或有代用品。

⑥消耗指标尽量降低：

主要原材料消耗指标、热能、动力等消耗指标低。

技术路线选择的合适与否，最终表现在消耗指标上。

2、答案：

分离原理：

利用不同异构体在某一反应中不同的化学性质而达到分离的目的。

间二硝基苯中少量邻、对位异构体的去除，使用亚硫酸钠。

因间二硝基苯与亚硫酸钠不反应，而其邻、对位异构体会发生亲核置换反应，生成可溶于水的相应的硝基苯磺酸钠。

另外，在相转移催化剂存在下，用氢氧化钠溶液处理，使其邻、对位异构体发生亲核置换反应，生成可溶于水的相应的硝基苯酚钠，间二硝基苯不反应。

也可以达到分离的目的。

3、答案：

⑴生产特定目的产品：

使产品具有水溶性、酸性、表面活性或对纤维素具有亲和力。

⑵生产有机合成中间体或产品：

如先磺化成磺酸基，再将磺酸基转变成其它基团（如羟基、氨基、氰基、氯基等）。

⑶（有机合成时）定位活化某些基团，以利于某些反应的进行：

亲电质点：

SO3、H2S2O7、H2SO4、HSO3＋和H3SO4＋

4、答案：

溶剂的EPD性质和EPA性质以及介电常数影响溶质的离子化过程和离解过程。

使离子原离子化成离子对的决定因素是溶剂必须具有强的EPD性质或EPA性质。

而由离子对离解成独立离子，则溶剂必须具有高的介电常数。

溶剂介电常数对离解过程有影响，只有ε足够大的溶剂，才能使异性电荷之间的静电吸引力E显著降低，能够使离子对离解为独立离子。

溶剂的离子化能力主要不是取决于有较高的介电常数,更重要的是溶剂还必须具有强的电子对给体（EPD）或电子对受体（EPA）的能力。

这样才能使离子原的共价键异裂为离子键。

5、答案：

（1）SO3磺化反应不可逆。

不需要搅拌，反应过程不生成水，不产生（大量）废酸；反应活性高、速度快、设备生产效率高；磺化剂用量少，成本低；产品纯度高，杂质少。

（2）降膜式反应器。

膜式磺化是将反应物料用分布器均匀分布于直管壁的四周，呈膜状，自上而下流动，反应在液膜表面进行，物料停留时间很短，几乎不存在物料返混现象，副反应机会少。

（3）用空气稀释三氧化硫到3～5％（体积），脂肪醇：

SO3=1：

1.02-1.03（摩尔比）

四、反应题

1、写出以下反应的主要产物、反应类型和机理：

（1）答案：

Cl2，500℃

CH2=CH-CH3CH2=CH-CH2Cl

是烯键a氢的取代反应，属自由基反应。

（2）答案：

Cl2，液相，无水，低温

CH2=CH-CH3CH2Cl-CHCl-CH3

是Cl2对双键的亲电加成氯化反应。

（3）答案：

Cl2，水中，45-60℃

CH2=CH-CH3CH2Cl-CHOH-CH3

+CH2OH-CHCl-CH3

是次氯酸对双键的亲电加成反应。

（4）答案：

HBr,过氧化苯甲酰

CH2=CH—CH2ClCH2Br–CH2—CH2Cl

是HBr对双键的加成溴化，自由基反应。

（5）答案：

HCl，低温

CH2=CH-CH2CNCH2Cl-CH2-CH2-CN

是HCl对双键的亲电加成反应。

2、完成下列反应方程式：

（1）答案：

（2）答案：

（3）答案：

（4）答案：

（5）答案：

五、计算题

1、答案：

解：

C6H5Cl：

HSO3Cl：

Fe=150/112.5：

450/116.5：

350/56=1.3：

3.7：

6.4

产品的收率（按氯苯计）=100/144.5÷150/112.5=51.9%

2、答案：

进料：

新鲜苯：

（780/78）×40％＝4Kmol/h;循环苯：

（780/78）×60％＝6Kmol/h。

产品中：

氯苯：

（450/112.5）×95％＝3.8Kmol/h;

未反应苯：

450×1.73%/78＝0.0998Kmol/h。

则：

单程转化率：

（4+6－6.0998）/10＝39％；

总转化率：

（4－0.0998）/4＝97.5％

生成氯苯的选择性：

3.8/（4－0.0998）＝97.44％

生成氯苯的总收率：

（3.8/4）×100％＝95％

质量收率=450×95%/780×100%=54.81%

3、答案：

：

W1（H2SO4）=100%+0.225W（SO3）=100%+0.225*20%=104.5%

W2（H2SO4）=98%

W（H2SO4）=100%

设：

M1为20%的发烟硫酸;M2为98%的硫酸;M为100%的硫酸=1000kg

则M1=（W-W2）/（W1-W2）*M=（100-98）/（104.5-98）*1000=307.7kg

M2=M-M1=1000-307.7=692.3kg