四川大學(xué)工業(yè)化學(xué)復(fù)習(xí)題

第三章硫酸工業(yè)闡述硫鐵礦為原料制取硫酸的主要工序及焙燒原理，并寫出主要化學(xué)反應(yīng)式。（10分）主要工序：（FeS2）選礦一硫鐵礦焙燒一爐氣凈化一S02催化轉(zhuǎn)化一三氧化硫吸收一尾氣回收SO2和污水處理。焙燒原理：主反應(yīng):4FeS+11O=8SO+2FeO3FeS+8O=6SO+FeO4222232223SO2催化氧化工藝條件如何確定？（20分）1）催化劑——釩催化劑V2055%?9%,為活性組份。209%?13%NaO1%?5%,堿金屬鹽為助催化劑。SO310%—20%SiO250%?70%,為載體。制成環(huán)形、球形、或粒狀2）溫度：Tb—Tm即催化劑起燃溫度與耐熱極限溫度之間，即活性溫度范圍內(nèi)420-600°C。從t—X*—Y關(guān)系曲線可知：存在最佳反應(yīng)溫度Tma（反應(yīng)速率最大）反應(yīng)溫度原則：在催化劑活性溫度范圍內(nèi)催化劑床層溫度應(yīng)沿最佳溫度線變化：即先高后低原則3）SO2原始濃度：根據(jù)硫酸生產(chǎn)總費(fèi)用最少原則，進(jìn)入SO2轉(zhuǎn)化器濃度存在最佳濃度：7%?7.5%4）壓力：Pf—X*fS02f,設(shè)備尺寸減小。不利條件:加壓對(duì)設(shè)備要求提高，反應(yīng)壓力最好在常壓5）最佳轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化率提高一提高硫的利用率，減小尾氣SO2含量和對(duì)大氣污染。不利條件一催化劑用量增加，設(shè)備尺寸增大。即存在最佳轉(zhuǎn)化率。工藝上采用兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸流程，轉(zhuǎn)化率99%以上。?3.如何從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度確定SO2催化氧化溫度條件？（10分）見2,2）*4.在制取硫酸過(guò)程中，常易形成酸霧，試解釋酸霧形成的原因，以及酸霧怎樣清除之。（15分）1）酸霧的形成：酸霧是指含有粒徑小于5耳m的液體顆較大的粒子（＞2mm）用一般除塵設(shè)備除去（如電除霧粒的氣溶膠SO3（g）+H2O（g）—H2S04（g）,H2SO4（g）

冷凝H2SO4（l）,或以雜質(zhì)微粒為凝結(jié)中心形成酸霧。2）酸霧的清除：必須要用特殊的方法和設(shè)備清除器、文氏管等裝置）較小的粒子（〈2耳m）采用先增濕后清除。即增大霧粒直徑,再用相應(yīng)的設(shè)備清除。*~5.畫出四段間接換熱式轉(zhuǎn)化器中SO一轉(zhuǎn)化的t-x圖，闡述轉(zhuǎn)化器的工藝過(guò)程。（15分）6.闡述制取硫酸中,煙氣凈化的目的及凈化的原則（10分）目的：爐氣含塵若不除凈,進(jìn)入后制酸系統(tǒng),則會(huì)堵塞設(shè)備和管道,且使催化劑失活或中毒凈化原則：1）懸浮微粒,應(yīng)先大后小,先易后難進(jìn)行分級(jí)處理2）先重后輕即先固、液,后氣（汽）體3）不同大小的粒子,選擇配套有效的分離設(shè)備

第四章合成氨工業(yè)?1.試簡(jiǎn)述溫度、壓力及情性氣體含量對(duì)氨合成反應(yīng)中平衡氨含量及工藝條件的影響？（12分）1）壓力：有利于氨合成和氨分離，但對(duì)設(shè)備材質(zhì)，加工制造要求高，必須綜合利用，一般20~30MPa2）溫度：必須保持在催化劑反應(yīng)活性溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，催化劑床層溫度分布應(yīng)改盡可能接近最適宜溫度線。（類似于SO轉(zhuǎn)化反應(yīng)P83圖3—15）3）空間速度：v越大，反應(yīng)接觸時(shí)間減少，出口氨含量減少，但總氨量增加。4）惰性氣體（CH,Ar）由新鮮氣帶入，不斷積累，對(duì)于反應(yīng)不利，必須放空排除部分。4試比較氨合成中CO變換與硫酸工業(yè)制氣中S02氧化兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程的異同或特點(diǎn)。（20分）2一氧化碳變換：C0是氨合成的毒物，在原料中含C0+H20（g）CO2+H2+Q13~30%，必須清除。C0變換成C0易于吸收清除，同時(shí)生成原料氣H。223.工業(yè)上以煤礦為原料間歇法制取半水煤氣的工作循環(huán)可分為哪幾個(gè)階段？各個(gè)階段起什么作用？（10分）3）工作循環(huán)—間歇式氣化時(shí)，開始進(jìn)入空氣到下一次進(jìn)放空氣時(shí)為上，稱為一個(gè)工作循環(huán)。每個(gè)工作循環(huán)包括五個(gè)階段：1）3.工業(yè)上以煤礦為原料間歇法制取半水煤氣的工作循環(huán)可分為哪幾個(gè)階段？各個(gè)階段起什么作用？（10分）3）工作循環(huán)—間歇式氣化時(shí)，開始進(jìn)入空氣到下一次進(jìn)放空氣時(shí)為上，稱為一個(gè)工作循環(huán)。每個(gè)工作循環(huán)包括五個(gè)階段：1）吹風(fēng)：從下而上通入空氣，提高燃料層溫度。吹風(fēng)氣放空。2）一次上吹制氣：從下而上通入水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)，燃料層溫度降低（上部高，下部低）實(shí)現(xiàn)氨合成和氨分離，包括哪五個(gè)基本流程環(huán)節(jié)？試簡(jiǎn)述兩級(jí)氨分離流程（10分）基本流程環(huán)節(jié)：1.新鮮氣的壓縮2.循環(huán)氣的預(yù)熱與氨的合成3.反應(yīng)熱的回收及氨的分離4.未反應(yīng)氣體循環(huán)使用5.循環(huán)氣部分放空試簡(jiǎn)述尿素合成原理及主要工藝條件。（10分）下吹制氣：水蒸氣與加氮空氣從上而下進(jìn)行氣化反應(yīng)使燃料層溫度趨于均衡（為什么？）4）二次上吹制氣：水蒸汽再次自下而上吹入：目的是將爐底的煤氣排凈，為吹入空氣作準(zhǔn)備，否則爐底剩余的煤氣與下次吹入的空氣相遇，會(huì)發(fā)生爆炸。5）空氣吹凈：吹風(fēng)氣回收（從下而上），作為半水煤氣的氮?dú)獾闹饕獊?lái)源。?6.寫出制半水煤氣的煤氣化反應(yīng)，如何解決氣體組成與熱量平衡的矛盾？（10分）補(bǔ)充題：何為清潔生產(chǎn)？清潔生產(chǎn)包含的主要內(nèi)容是什么？（10分）

第七章工業(yè)催化試明確固體酸、堿的正確定義，并解釋固體酸、堿催化反應(yīng)作用特點(diǎn)。（分）固體酸：能夠給出質(zhì)子或者接受電子對(duì)的固體謂之固體酸固體堿：能夠接受質(zhì)子或者給出電子對(duì)的固體謂之固體堿特點(diǎn)：1.酸位的性質(zhì)與催化作用的關(guān)系：不同反應(yīng)類型，要求酸催化劑的酸位性質(zhì)和強(qiáng)度也不同。大多數(shù)的酸催化反應(yīng)是在B酸位上進(jìn)行，單獨(dú)的L酸位不顯活性，存在協(xié)同效應(yīng)。2?酸強(qiáng)度與催化活性和選擇性的關(guān)系酸量（酸濃度）與催化活性的關(guān)系：催化活性與酸量之間存在線性或非線性關(guān)系?2.分子篩催化劑擇形催化定義，并解釋其催化作用的四種不同形式（14分）擇形催化性質(zhì):分子篩催化反應(yīng)的選擇性取決于分子與孔徑的大小,這種選擇性稱為擇形催化,擇形催化分為四種形式：1）反應(yīng)物擇形催化：反應(yīng)物分子直徑小于分子篩催化劑孔腔內(nèi)徑的物質(zhì)才能在催化劑活性部位進(jìn)行催化反應(yīng)。2）產(chǎn)物擇形催化：生成產(chǎn)物分子太大，難于從催化劑孔腔內(nèi)脫附成為可觀測(cè)到的產(chǎn)物，即形成對(duì)產(chǎn)物的擇形選擇性3）過(guò)渡狀態(tài)限制的擇形催化：有些催化反應(yīng)，反應(yīng)物分子生成產(chǎn)物時(shí)首先形成過(guò)渡狀態(tài)，這種過(guò)渡狀態(tài)物質(zhì)形成，將受到分子篩孔腔大小限制，即只有小于孔腔內(nèi)徑的過(guò)渡態(tài)才能進(jìn)行催化反應(yīng)，不受這種限制。4）分子交通控制的擇形催化：反應(yīng)物分子和產(chǎn)物分子可通過(guò)不同形狀和大小的孔腔通道各自進(jìn)入或擴(kuò)散，進(jìn)行催化反應(yīng)，稱之分子交通控制擇形催化。試闡述相轉(zhuǎn)移催化劑的性能及反應(yīng)機(jī)理（12分）相轉(zhuǎn)移催化:是指能使分別處于互不相溶的兩種溶劑中的反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)或加速其反應(yīng)速度。性能：（以RNX,RPX為例）：441）催化劑分子中含有能與反應(yīng)物中陰離子形成離子對(duì)的陽(yáng)離子成分。2）應(yīng)具有一定的親脂性即具有親油性。3）R基團(tuán)的位阻盡可能小，一般含有直鏈Ro4）催化劑在反應(yīng)中應(yīng)是穩(wěn)定的，可循環(huán)回收利用。相轉(zhuǎn)移催化機(jī)理：以兩相（水-有機(jī)物）為例，催化劑為翁鹽（Q+X-）。整個(gè)催化過(guò)程分為兩個(gè)階段，即萃取和反應(yīng)。試闡述工業(yè)催化劑失活原因與化學(xué)失活機(jī)理模型。（10分）催化劑的失活是指催化劑的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)的改變而使催化劑活性降低，甚至完全失去催化作用的現(xiàn)象。催化劑失活主要有：中毒失活、結(jié)焦失活、化學(xué)失活、燒結(jié)失活等。?5．試簡(jiǎn)述酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)及其影響因素（14分）特點(diǎn)：催化專一性（選擇性高）；催化效率高；應(yīng)用廣譜性；反應(yīng)條件溫和；催化易受外界作用影響影響因素：1.反應(yīng)物（底物）濃度的影響：一般在反應(yīng)物濃度低時(shí)，酶反應(yīng)速度與反應(yīng)物的濃度成正比，而當(dāng)反應(yīng)物的濃度增大到一定限度后，反應(yīng)速度將保持為某最大值，不再隨反應(yīng)物濃度增大，這一最大值取決于酶的濃度。2.影響酶反應(yīng)的溫度影響：當(dāng)溫度低于35°C，將使酶反應(yīng)的速度增加一倍。超過(guò)35°C以上一般的酶就會(huì)被損壞變質(zhì)，反應(yīng)速度迅速下降，如圖所示。少數(shù)酶具有抗熱性，可以在65—75C下仍發(fā)揮作用。3.pH值的影響：酶是一種蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)中包括有一C00H和一NH3兩類基團(tuán)，它們?cè)诓煌膒H值時(shí)有不同的電離狀態(tài)，影響酶的催化作用。因此不同酶發(fā)揮最大作用的pH值也不相同。每種酶都有其發(fā)揮作用的最適pH值。pH值低于3或大于10時(shí)，一般的酶將變質(zhì)而失去作用，少數(shù)酶具有較強(qiáng)的抗酸性。4.其它因素的影響：1）激活劑。許多物質(zhì)可加強(qiáng)酶的作用或促使無(wú)活性的酶蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。這些物質(zhì)稱為酶的激活劑。如無(wú)機(jī)離子Na+、K+、Cu2+、Ca2+等。2）抑制劑。許多物質(zhì)可減弱、抑制甚至破壞酶的作用，這些物質(zhì)稱為酶的抑制劑。例如：重金屬離子、一氧化碳、硫化氫等。6．用公式定量解釋如下概念：選擇性；轉(zhuǎn)化率；收率（9分）烯烴在B鍵發(fā)生斷裂，分解為兩個(gè)小分子烯烴。CH—CH=CH—CH—CH—CH—CH—CH園裂>322223CH—CH=CH—CH+CH=CH—CH—CH332232.異構(gòu)化反應(yīng)：骨架異構(gòu)CH35.雙鍵移位異構(gòu)CH二CH—CH—烯烴在B鍵發(fā)生斷裂，分解為兩個(gè)小分子烯烴。CH—CH=CH—CH—CH—CH—CH—CH園裂>322223CH—CH=CH—CH+CH=CH—CH—CH332232.異構(gòu)化反應(yīng)：骨架異構(gòu)CH35.雙鍵移位異構(gòu)CH二CH—CH—CH—CH—CHtCH—CH—CH二CH—CH—CH3223幾何異構(gòu)CH-C=C-HH-C=C-HC3.4.疊合反應(yīng):烯烴與烯烴結(jié)合成較大分子的烯烴2223cCH-CH=CH+CH-CH=CHtCH—CH-CH=CH-CH—CH323232236.烷基化反應(yīng)：CH3?2.何為催化重整？催化重整有哪幾類反應(yīng)？并舉例寫出化學(xué)反應(yīng)式。（14分）其主要目的：生產(chǎn)芳烴、高辛烷值汽油和氫氣。（1）芳構(gòu)化反應(yīng)；（2）異構(gòu)化反應(yīng)RRR3HOXX一'_3H'O_R+3H2（六元環(huán)）—R+3H2（五元環(huán)）CHOCH33CHCH3CH3CH3二3H2n-CH亠716CH3（烷烴）7H16C7H16:（3）加氫裂化反應(yīng)CH—CHCH3CH+H160C3H+iO+CH38C4H10第八章石油煉制與石油化工?1.何為催化裂化？催化裂化主要有哪幾類反應(yīng)？并舉例寫出化學(xué)反應(yīng)式。（14分）催化裂化：在催化劑和適當(dāng)溫度下，使沸點(diǎn)較高的重質(zhì)油裂化分為輕質(zhì)油的過(guò)程。1.分解反應(yīng)：烷烴分解為較小分子的烷烴和烯烴。CH—CH—CH—CH—CH—CH—CHt3222223CH—CH—CH—CH+CH二CH—CH3223233.原油蒸餾塔有哪些工藝特征？為何要采用減壓范餾？（15分）1）復(fù)合塔結(jié)構(gòu)（與一般蒸溜相比較，圖（8-3）2）限定的最高進(jìn)料溫度。常壓塔進(jìn)料溫度限制在360~370°C；減壓塔進(jìn)料溫度限制在390~420°C。3）設(shè)有汽提段和汽提塔。氣相回流通過(guò)注入過(guò)熱水蒸汽降低油氣分壓使其中輕組分氣化。4）適當(dāng)?shù)倪^(guò)汽化率。適當(dāng)?shù)倪^(guò)汽化率是為了保證蒸溜塔最低側(cè)線以下的板上有液相回流。減壓降低油料沸點(diǎn)，蒸餾得到高沸點(diǎn)的餾分而不致于受熱分解

常減壓蒸餾裝置分為原油預(yù)汽化、常壓蒸餾、減壓蒸餾三個(gè)部分、原油在每一部分都經(jīng)歷一次加熱——汽化——冷凝,故稱之為“三段汽化”，采用預(yù)汽化塔具有哪些優(yōu)點(diǎn)？■5.催化重整工藝過(guò)程包括哪幾個(gè)主要部分？試闡述催化重整原料的預(yù)處理過(guò)程及工藝特點(diǎn)？（10分）重整原料的預(yù)處理：1）重整原料的預(yù)處理：1）預(yù)分餾：目的是將原料切割為一定沸點(diǎn)范圍的餾分，得到合乎餾程要求的重整原料，預(yù)分餾的切割方式有三種：見P274頁(yè)，為什么？2）預(yù)脫砷：清除有毒物重金屬砷3）預(yù)加氫：除去原料中含S、N、O化合物，使之轉(zhuǎn)化生成H2S、NH3、H2O易于除去；分解含砷鉛、銅等化合6．裂解氣凈化分離采取哪些方法？各利用什么原理？物；加氫使部分烯烴飽和反應(yīng)，提高汽油辛烷值和易于同芳烴分離。4）預(yù)脫水：重整催化劑要求原料中含水量小于5X10-6。重整工藝流程：1）重整：得到重整芳烴原料。見圖7-152）芳烴抽提：溶劑精制芳烴，分離出非芳烴，包括抽提，溶劑回收、再生。3）芳烴精餾：得到苯、甲苯、二甲苯等芳烴。1）深冷分離法：冷凍溫度低于T00°C，其實(shí)質(zhì)就是冷凝精餾過(guò)程。分離原理：利用各種烴類相對(duì)揮發(fā)度不同，在低溫和高壓下除氫氣和甲烷外其余冷凍為液體，再按順序進(jìn)入C2、C3、C4等精餾塔進(jìn)行分離。2）吸收精餾法又稱油吸收分離法，用C3、C4作吸收劑；亦稱為中冷油吸收精餾法，冷凍溫度提高到-70C。比乙烯重的組分能吸收，而氫、甲烷不能被吸收。被吸收的組分再按順序進(jìn)入C2、C3、C4等精餾塔進(jìn)行分離。■7．催化裂化裝置由哪三大系統(tǒng)組成？簡(jiǎn)述各系統(tǒng)的主要作用（16分）共分三部分：反應(yīng)一再生系統(tǒng)；分餾系統(tǒng)；吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。第十章、精細(xì)化學(xué)工業(yè)rTOC\o"1-5"\h\z闡述表面活性劑的特點(diǎn)及選擇乳化劑的應(yīng)用方法？!4?美白化妝品的作用機(jī)理是什么？（8分）[特點(diǎn)：雙親媒性結(jié)構(gòu)。即具有親水性和親油性；界面吸附。即達(dá)到平衡時(shí)，表面活性劑溶質(zhì)在界面上的濃度要；*5-試闡述鹵系和磷-氮系的阻燃機(jī)理;大于溶液中的濃度；'磷系阻燃劑體系，氮系阻燃劑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，易受\界面定向。表面活性劑溶質(zhì)分子在界面上會(huì)定向排列成分子層；；熱放出CO2,N2,NH3和H2O等不燃性氣體，通過(guò)這i生成膠束。達(dá)到臨界膠束濃度（CMC）時(shí)，會(huì)形成膠束；些不燃性氣體，可以稀釋空氣中的氧和聚合物受熱；多功能性。如清洗、發(fā)泡、濕潤(rùn)、乳化、分散等作用功能（如[分解產(chǎn)生的可燃物的濃度。而且不燃性氣體在熱對(duì)i洗衣粉）：流中可帶走一部分的熱量。!■選擇乳化劑的方法：1）根據(jù)HLB值選擇乳化劑：HLB是指乳化劑分子結(jié)構(gòu)中親水疏水（親油）平衡值（Hydrophilic-Lipophilis-Balemc）。Griffis公式HLB=20XM/MM-親水基部分的分子量M-總的分子量此式適用于非離型的乳化劑的HLB，對(duì)于多HH元醇的脂肪酸類乳化劑：HLB=20（1-S/A）S-乳化劑的皂化值A(chǔ)-脂肪酸值。2）HLB值和其他方法相結(jié)合的選擇方法：a.一般陰離子乳化劑與乳液粒子帶同種電荷相互排質(zhì)，易于獲得穩(wěn)定的乳化液。b.乳化劑的憎水基團(tuán)與被乳化結(jié)構(gòu)相似時(shí)乳化效果比較好，（相似相容原理）c.乳化劑在被乳化物中易于溶解的，乳化效果較好。d.被乳化物的憎水性強(qiáng)，若使用親水性強(qiáng)、HLB過(guò)大的乳化劑，由于乳化劑與被乳化物缺乏親和力，乳化劑易溶于水，乳化效果不好，此時(shí)要選用部分HLB值小的乳化劑進(jìn)行調(diào)節(jié)試簡(jiǎn)述下列表面活性劑的分類與中文命名，并寫出其生產(chǎn)的合成反應(yīng)（LAS、FAS，OP、AEO）。（20分）烷基苯磺酸鈉（LAS）,陰離子型表面活性劑，脂肪醇硫酸鈉FASR—OSO3Na，陰離子型表面活性劑，?烷基酚聚氧乙烯醸——“乳化劑0P”非離子型表面活性劑，

?脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）——“平平加”，非離子型表面活性劑,試闡述增塑劑和光穩(wěn)定劑作用的基本原理（10分）增塑劑：降低聚合物分子間作用力,增加聚合物分子鏈的流動(dòng)性。光穩(wěn)定劑：（1）紫外線的屏蔽和吸收：遮光劑或屏蔽劑,紫外光吸收劑（水楊酸類）（2）氫過(guò)氧化物的非自由基分解受阻胺光穩(wěn)定劑（3）捕獲自由基：受阻胺光穩(wěn)定劑（4）阻止光引發(fā)（5）切斷鏈增長(zhǎng)第十一章新型功能材料一、試簡(jiǎn)述生態(tài)環(huán)境材料的特點(diǎn)及研究的主要內(nèi)容。（10分）二、何為梯度功能材料？與通用材料相比,它具有什么顯著的特點(diǎn)？（10分）三*、何為智能材料？它的顯著功能是什么？它具有哪些重要的特征？（15分）將有感知、執(zhí)行功能并且能響應(yīng)環(huán)境變化,從而改變特性參數(shù)的材料稱為“很靈巧材料”,即稱為“智能材料”。特征：①傳感功能感知自身所處的環(huán)境與條件，如負(fù)載、應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)、熱、光、電、磁、化學(xué)、核輻射等的強(qiáng)度及其變化。②反饋功能可通過(guò)傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)系統(tǒng)輸入與輸出信息進(jìn)行對(duì)比，并將其結(jié)果提供給控制系統(tǒng)。③信息識(shí)別與積累功能能識(shí)別傳感網(wǎng)絡(luò)得到的各類信息并將其積累起來(lái)。④響應(yīng)功能能根據(jù)外界環(huán)境和內(nèi)部條件變化,適時(shí)動(dòng)態(tài)地做出相應(yīng)的反應(yīng)，并采取必要行動(dòng)。⑤自診斷能力能通過(guò)分析比較系統(tǒng)目前的狀況與過(guò)去的情況，對(duì)諸如系統(tǒng)故障與判斷失誤等問題進(jìn)行自診斷并予以校正。⑥自修復(fù)能力能通過(guò)自繁殖、自生長(zhǎng)、原位復(fù)合等再生機(jī)制,來(lái)修補(bǔ)某些局部損傷或破壞。⑦自適應(yīng)能力對(duì)不斷變化的外部環(huán)境和條件，能及時(shí)地自動(dòng)調(diào)整自身結(jié)構(gòu)和功能，并相應(yīng)地改變自己狀態(tài)和行為，從而使材料系統(tǒng)始終以一種優(yōu)化方式對(duì)外界變化做出恰好其分的響應(yīng)四*、何為智能紡織品