学年高中化学 第四单元 化学与技术的发展 课题2 表面活性剂 精细化学品教学案 新.docx

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学年高中化学第四单元化学与技术的发展课题2表面活性剂精细化学品教学案新

课题2表面活性剂精细化学品

肥皂可以用来去油污

[自读教材·夯基础]

1．肥皂的主要成分

高级脂肪酸的钠盐或钾盐，它由两部分组成，一是极性的亲水基，二是非极性的亲油基或憎水基。

2．去污原理

（1）在洗涤衣物时，肥皂、油污与水之间发生润湿、乳化、起泡三种主要作用而达到去污的目的。

（2）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。

3．生产原理

（1）原料：

油脂和烧碱。

（2）原理——酯类的水解。

①皂化反应：

酯类在碱性条件下的水解反应。

②硬脂酸甘油酯皂化反应的化学方程式为

其中，硬脂酸钠是肥皂的有效成分。

4．生产肥皂的工艺流程

脂肪、植物油

[跟随名师·解疑难]

实验室制肥皂的注意事项

（1）实验时，为了加速皂化反应的进程，一般都用乙醇作溶剂，它既能溶解碱，也能溶解油脂，能使反应在均一的液体（均相体系）中进行而加快速率。

（2）氯化钠的用量要适中，用量少时，盐析不充分；用量过多时，影响肥皂的固化。

（3）检验皂化反应是否完全时，也可用玻璃棒取出几滴试样放入试管，加入4～5mL水，把试管浸在热水浴中或放在火焰上加热，并不断振荡。

如果混合物完全溶解，液面上没有油滴分出，表示皂化反应已经完全，如果液面上有油滴分出，说明皂化反应没有完全。

（4）滤出的固体物质中，可以添加松香、香料等，加入松香还可以增加肥皂的泡沫。

[剖析典例·探技法]

[例1]　热的饱和肥皂水中加入下列物质，不会析出固体或产生沉淀的是（　　）

A．氯化钙　　　　　　B．稀硫酸

C．食盐D．酒精

[名师解析]　肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠，将氯化钙加入肥皂水中会产生沉淀：

Ca2＋＋2RCOO－→（RCOO）2Ca↓；稀硫酸加入肥皂水中会产生不溶于水的高级脂肪酸沉淀：

RCOO－＋H＋→RCOOH；食盐加入肥皂水中会发生盐析，使肥皂析出；酒精与肥皂水互溶。

[答案]　D

[名师点睛]　

肥皂中的有效成分硬脂酸钠与硬水中的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，故肥皂在软水中的去污效果好，在硬水和酸性环境中的去污效果不好。

合成洗涤剂

[自读教材·夯基础]

1．合成原料

石油裂解产品、硫酸、氢氧化钠等。

2．结构特点

与传统去污剂（肥皂）结构相似，分子中同时具有亲水基和亲油基，这类化合物统称为合成洗涤剂。

3．组成及种类

市场上的合成洗涤剂多为烷基苯磺酸钠，通常有固态的（洗衣粉）和液态的（洗洁精）产品。

4．合成原理（以十二烷基苯磺酸钠的合成为例）

（1）加成：

。

（2）磺化：

。

（3）中和：

。

5．合成洗涤剂的选择条件

（1）确定合适的碳链长度，以含碳原子个数12～18为最佳——以平衡亲水性和亲油性。

（2）选择不含支链的烃基——保证能被生物降解，含有支链烃基时，通常难以被生物降解。

（3）合理的配方——提高综合性能，满足不同用途和需要。

[跟随名师·解疑难]

合成洗涤剂与肥皂的优缺点

（1）合成洗涤剂的优点：

①肥皂不适合在硬水中使用，而合成洗涤剂的使用不受水质的限制。

因为硬水中的钙、镁离子会跟肥皂生成高级脂肪酸钙或高级脂肪酸镁等沉淀，使肥皂丧失去污能力，而合成洗涤剂在硬水中生成钙、镁盐类能够溶于水，不会丧失去污能力。

②合成洗涤剂去污能力强，并且适合洗衣机使用。

③合成洗涤剂原料便宜。

制造合成洗涤剂的主要原料是石油，而制造肥皂的主要原料是油脂，石油比油脂更价廉易得。

（2）合成洗涤剂的缺点：

合成洗涤剂对环境的影响较大，在制造过程中产生大量的废水和废气，它的使用，特别是含磷洗涤剂的使用，又增添了一系列的环境污染。

（3）肥皂的优点：

肥皂使用后排放出去时，很快就可由微生物分解。

所以相对来说，肥皂在生产和使用上，对环境的影响是轻微的。

（4）肥皂的缺点：

肥皂洗涤的不利之处是水中的矿物质会与肥皂起反应，形成不能溶解的薄膜，这将使衣物变灰。

[剖析典例·探技法]

[例2]　下列有关合成洗涤剂的叙述，错误的是（　　）

A．在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基含碳原子的个数以12～18为宜

B．在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基应以带支链为宜

C．在合成洗涤剂中添加酶制剂可提高洗涤效果

D．在合成洗涤剂中应以无磷助剂代替含磷助剂

[名师解析]　烷基苯磺酸钠的烷基中碳链长度对洗涤效果有很大影响，碳链过长、过短都会影响水溶性。

以12～18个C原子为宜，且有支链时，不易降解，添加酶制剂可以使衣服上血渍、奶渍分解并被清除，含磷洗衣粉会造成环境污染。

[答案]　B

[名师点睛]　

（1）烷基苯磺酸钠的亲油基为，亲水基为—SO。

（2）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、水华等环境污染问题。

精细化学品及其生产特点

[自读教材·夯基础]

1．分类

精细化学品按用途可分为医药、农药、染料、颜料、黏合剂、表面活性剂、催化剂、食品和饲料添加剂、塑料、合成纤维和橡胶用添加剂等。

2．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、工艺流程长、原料多、反应复杂和条件要求严格等，技术保密性强、专利垄断性强等特点。

[跟随名师·解疑难]

（1）表面活性剂含有的—COO－或—SO，其具有极性而易溶于极性的水中，称为亲水基；含有的—R具有非极性，易溶于非极性的油中，而不易溶于极性的水中，称为亲油基或憎水基，这种现象称为“相似相溶”。

（2）表面活性剂的用途：

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。

（3）在泡沫灭火器中添加表面活性剂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。

[剖析典例·探技法]

[例3]　市场上有一种加酶洗衣粉，它是在洗衣粉中加入少量的碱与蛋白酶制成的。

蛋白酶的催化活性很强，衣物的汗渍、血迹及人体排放的蛋白质、油渍遇到它，都能水解而除去。

下列衣料中，不能用加酶洗衣粉洗涤的是（　　）

①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④丝织品

A．①　　　　　　　　B．②③

C．①③D．②④

[名师解析]　毛、丝的主要化学成分都是蛋白质，蛋白质在酶的催化作用下易水解，损坏衣物。

[答案]　D

[名师点睛]　

精细化学品往往具有特定的功能、狭窄的适用对象以及其他特殊要求。

精细化学

肥皂与合成洗涤剂的比较

肥皂

（以硬脂酸钠为例）

合成洗涤剂

（以烷基苯磺酸钠为例）

原料

动植物油脂（属于生物质原料，成本较高但可再生）

石油产品（属于化石原料，价格便宜，但不能再生）

分子结构

憎水基

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

肥皂<合成洗涤剂

是否适用于洗衣机

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

1．下列有关肥皂的叙述中错误的是（　　）

A．肥皂与纯碱的去污原理相同

B．肥皂可以加速油污在水中的分散

C．肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的

D．肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团

解析：

肥皂和纯碱的去污原理不同，肥皂去污是利用肥皂中亲油基团对油污的溶解性去污，纯碱是利用其水解使溶液呈碱性，使油污水解而去污的。

答案：

A

2．可以判断油脂皂化反应基本完成的现象是（　　）

A．反应液使红色石蕊试纸变为蓝色

B．反应液使蓝色石蕊试纸变为红色

C．反应后，静置，反应液分为两层

D．反应后，静置，反应液不分层

解析：

油脂皂化反应前后溶液均呈碱性，故不可用A判断，B为错误叙述。

反应前油脂不溶于水而分层，完全反应后其产物溶于水，反应液不分层，故答案为D。

答案：

D

3．[双选题]关于肥皂与合成洗涤剂的比较，下列说法正确的是（　　）

A．肥皂可以在硬水中使用，而合成洗涤剂不行

B．合成洗涤剂去污能力比肥皂强，适合洗衣机使用

C．制造合成洗涤剂的原料便宜

D．制造肥皂的原料便宜

解析：

肥皂的有效成分为硬脂酸钠，而C17H35COO－能与硬水中的Ca2＋、Mg2＋结合生成沉淀，使C17H35COO－失去除污能力，降低了洗涤效果；合成洗涤剂为十二烷基苯磺酸钠，其拥有更强的亲水基和亲油基，去污能力更强；合成洗涤剂的原料主要是石油化工的副产品，比较便宜，而肥皂的原料是油脂，成本比较高。

答案：

BC

4．下列关于精细化学品的说法不正确的是（　　）

A．表面活性剂用量很少，却能提高产品的质量和性能，故素有“工业味精”之称

B．在泡沫灭火器中添加表面活性剂可以提高灭火效果

C．精细化学品具有品种少、批量小、产值高的特点

D．出售精细化学品，与其说是出售产品，不如说是出售技术

解析：

精细化学品具有品种多、批量小、产值高的特点；精细化工具有技术密集、附加值高等特点。

答案：

C

5．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________图（填写序号），理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（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________结构形式存在（填写序号），理由是______________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）我国目前生产的合成洗衣粉中的主要成分大部分还是下列几种物质，从目前已知情况分析，其中对环境有较严重影响的是________。

A．十二烷基苯磺酸钠（）

B．三聚磷酸钠（Na5P3O10）

C．蛋白酶

D．硅酸钠（Na2SiO3）

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）应溶解于水中（亲水基），链烃基（端）不应溶于水中（憎水基），C符合要求。

（2）A中极性基交替排列，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，使体系能量最低。

A、D为其可能的存在形式。

（3）选项中的各种物质都是中学化学课本中出现过的物质，各种物质的去污原理有差异。

但Na5P3O10中含有磷元素，易使水体富营养化造成水质恶化，其他物质中不含营养元素，故不会对环境造成严重影响，所以选B。

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　极性基团交错排列，可减少分子之间的斥力；链烃基向内、极性基团向外的