绿色化学的内涵：定义：采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的污染排放的工艺过程。目标：化学过程不产生污染，即污染消除于其产生之前 基本思想：可应用于化学工业的所有领域，既可对一个总过程全面的绿色化学设计，也可对一系列过程中的某些单元操作、化学品进行绿色化学设计。概念：把化学知识、技术和方法应用到所有化学品和化学过程，减少直到消除对人体健康和对环境有害的反应原料的使用、反应过程的利用、反应产物的生产和使用、反应溶剂的使用，尽可能不生成副产物，充分利用资源，适应可持续发展的需要； 利用化学原理和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的反应原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的新兴学科，是一门从源头上、从根本上减少或消除污染的化学。绿色化学原理和应用复习一、单选题（每小题1分，共10分） 1、在臭氧变成氧气的反应过程中，氟利昂中的氯原子是（D） A、反应物 B、生成物 C、中间产物 D、催化剂 2.原子利用率最不经济的反应类型是（ D ） A、重排反应B、取代反应C、加成反应 D、消除反应 3.以环己烯为原料，可以与多种氧化剂反应得到己二酸（反应均在一定条件下进行），下列氧化剂中可称为绿色试剂的是（ B） A、高锰酸钾 B、过氧化氢 C、重铬酸钾 D、硝酸 4.形成酸雨重要污染源是（ A ） A、SO2 B、NO C、CH4 D、CO2 5.原子经济性在数值上用（C）等衡量 A、LD因子 B、EQ C、原子利用率 D、产率 6.原子利用率100%的反应类型是（C ） A、重振反应 B、取代反应 C、加成反应D、消除反应 7.下列属于绿色溶剂的是（A） A、水 B、聚酸二甲酯 C、氯仿 D、苯 8、工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是（ C ） A. 磷是生物所需的营养元素，不必除去 B. 含磷的污水是很好的肥料，不必除去 C. 含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去 D. 磷对人无毒，除去与否都无关紧要 9.自然界“酸雨”形成的原因主要是（ D） A. 未经处理的工业废水的任意排放 B. 大气中二氧化碳含量增多 C. 汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体 D. 工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼 10. 温室气体不包括（B ） A 二氧化碳 B氮气 C氮氧化物 D卤代烃类 11.（ C ）反应是原子经济反应。 A 取代 B消去 C重排 D置换 12.人体对化学品的吸收是指从与人接触处进入血液的过程。下面（B ）的吸收，吸收垒厚度最大。 A 肠胃 B皮肤 C肺 D眼睛 13.下述（A ）结构特征的分子对需氧生物降解无抗拒作用。 A 羟基 B卤代物 C 硝基 D多环残基 14.（ D）不是通过设备的改进实现过程强化。 A 静态混合反应器 B微型反应器 C 整体式催化剂 D多功能反应器二、填空题。1、环境因子仅仅体现了废物与目标产物的相对比例，废物排放到环境中后，其对环境的影响和污染程度还与 相应废物的性质以及废物在环境中的毒性行为有关。2.大力绿色化学是可持续发展的必然要求，大力绿色化学是科学技术和经济发展的必然要求。3、在生产商用亲电性物质时，不把产品直接做成亲电性的成品，而采用一些掩蔽剂把亲电基团掩蔽起来，使用时再用适当的试剂去掉掩蔽剂，使需要的亲电物质现场生成，这种方法称为掩蔽法。这样，就减少了该产品在生产、运输和保存过程中 的危险性。4、化工过程强化是近年来发展起来的一个新兴研究领域。它包括发展新设备和新技术，这些新设备和新技术与现行设备和技术相比，使反应 体积 变得更小， 过程 变得更清洁， 能量 的利用更为有效的任何化学工程的进步都可认为是化工过程强化。化工过程强化可以通过 设备改进 来实现，也可以通过 方法的改进 来实现。5、在水溶液及土壤环境中，有机物的降解机理主要是 生物降解，这也是现代污水处理厂水处理的理论基础。因此，通过分子设计不仅可增大化学品的安全性，同时也可 增大产生的污染物的可处理性。 6、大部分对水生生物有毒的化学品都是通过 麻醉作用 而使水生生物中毒的。特征致命化学品均有其特殊机理，其分子通常能与细胞大分子反应，从而产生除麻醉作用模式以外的其他毒性，称为特征的毒效模式。7、绿色化学致力于研究经济技术上可行的、对环境不产生污染的、对人类无害的化学品的设计、制造和使用；研究经济技术上可行的、对环境不产生污染的、对人类无害的化学过程的设计和应用。8、原子利用率达到100%的反应有两大特征：1）最大限度地利用了反应原料，最大限度地节约了资源2）最大限度地减少了废物排放（因达到了零废物排放），因而最大限度地减少了环境污染，或者说从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染。9、寻找安全有效的反应原料主要是指：1）用无毒无害的原料代替有毒有害的原料； 2）使用可再生资源。10、全球环境问题包括一、全球气候变暖；二、核冬天的威胁；三、臭氧层破坏；四、光化学烟雾和大气污染；五、酸雨；六、生物多样性锐减；七、森林的破坏；八、荒漠化。11、大力发展绿色化学是人类可持续发展的必然要求，发展绿色化学同时也是科学技术和经济发展的需要.12、能被生物体吸收的化学品，必须具备良好的水溶性和脂溶性。通常用log P来衡量两者相对大小，log P的名称是辛醇-水分配系数 。对于绝大部分的非离子型有机物，当logP8 时不表现水生毒性。13、设计安全有效化学品的内部效应原则包括增大生物解毒性避免物质的直接毒性 间接生物致毒性或生物活化。14、有毒化学品可以从三种途径对人，对生命机体致毒，即接触致毒 生物吸收致毒 物质的固有毒性致15、酶催化的反应通常都是 高度专一 高选择性 原子经济性三、名词解释1. 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环境的影响。2.特征致命化学品有特殊机理：其分子通常能与细胞大分子发生某种特定的化学反应，产生除麻醉作用模式以外的其他毒性，这类现象称为特征型为特征型3. 产毒结构有些物质没有直接的毒性但由于其分子的特殊结构它能在代谢过程中转化为有毒的物质这种结构特征称为产毒结构。4分4. 相反应为结合反应。内源代谢底物如葡萄糖醛酸盐、硫酸盐、乙酸盐和氨基酸与有毒陌生化学物质结合生成水溶性更大的物质从而容易排泄。4分 5. 螯合作用是指金属离子与有机分子键合的过程通常有机分子中有2个或2个以上的供电原子如ON等与金属离子形成多个共价键如与Ni2+、Cu2+、Mg2+等最终形成环状结构通常ON配体与金属键合形成五元或六元环有机分子中的S原子也能与金属配位形成稳定的四元环。4分6. 电子等排物具有相同数目的原子、相同数目的电子切点子的排布方式相同因而有相同的电荷的一些物质和取代基。以及除上述外具有相似分子形状和体积、大致相似的电子排布因而表现出相似物理化学性质的分子、原子、取代基等。4分7环境商：环境商EQ=EQ，式中E为环境因子，Q为根据废物在环境中中的行为给出的废物对环境的不友好程度。环境商同时考虑了废物排放量和废物的环境行为本质的综合表现，能更为精确地评价一种合成方法、一个过程对环境地好坏。（4分）8. 定量构效关系：是指关联一系列物质生物活性与一种或多种物理化学性质的关系式。在定量构效中，要把化学结构转化为描述物理化学性质的参数，而这些理化性质又是与生物反应相关的。（4分）9.催化剂设计：是指设计者按照自己的意图制造目标催化剂的工作，代表一种构思，即是对指定的反应，或者需要制造的某种产品，应该如何选用一种催化剂的知识逻辑分析。这种设计出的催化剂应该是具有高度的专一性、高效的选择性，能取得最大的经济效益和环境效益。（4分）10.“软”化学物质：是指一种如此设计的物质，其保留了能完成其商用功能所需的结构特征，但当它被人体吸收后，又能很快通过非氧化过程分解为无毒的、易于排泄的物质。（4分）11.基团贡献法：是指设计具有某一活性的化合物时，如果已知化合物的这一活性是组成分子的1个或n个碎片或二级结构的贡献或贡献之和，而且同一碎片能作出的贡献在不同的化合物中是相同的，与其所处的化合物无关，则可以利用这样的1个或n个碎片或二级结构来设计具有所要求的特定活性的化合物。（4分）12.生物放大：是指在同一食物链上，随食物链向上一级进展，化学物质在组织中的浓度增大的现象。（4分）13.生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点：可再生性。低污染性。广泛分布性。四、简答下列各题（30）1、原子利用率和原子经济性：原子利用率：即在化学反应中有多少反应物的原子转变到了目标产物中。可以用下式定义：原子利用率（目标产物的量/按化学计量式所得说有产物的量之和）*100（目标产物的量/各反应物的量之和）*100原子经济性：原子经济性是指反应物重的原子有多少进入了产物，一个理想的原子经济性的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反应。 2、亲电性物质；其本身或者其代谢后的产物会与细胞大分子如DNA、RNA、酶、蛋白质等中的亲核部分发生共价相互结合。这种不可逆的共价相互作用会严重影响细胞大分子的功能，可引发多种毒性，包括癌症、肝中毒、血液中毒、肾中毒、生殖系统中毒、发育系统中毒等的物质称为亲电性物质。比如：卤化烃、环氧化合物、，不饱和羰基化合物及相关化合物、-二酮、异氰酸酯等。 3、实现化工过程强化的主要方法： 化工过程强化主要包括发展新设备和新技术；即新技术和新设备的设备体积/产量比小、能量消耗少、废物排放少和成本大为降低。主要可以通过设备改进和方法改进来实现。设备改进：对化学反应的设备的改进（旋转盘反应器、静态混合反应器、静态混合催化剂体系、整体式反应器、微型反应器等）和对其他操作过程的改进（静态混合器、紧凑热交换器、微孔道热交换器、转动填充床、离心吸附器等）。改进方法：逆流反应器、反应蒸馏、反应提取、反应结晶、燃料电池、使用微波、太阳能、等离子体技术等。 4、可生物降解物质的化学结构；具有以下结构特征的分子具有较好的生物降解能力：具有水解酶潜在作用的物质会增大其生物降解能力（比如酯、胺）。 在分子中引入以羟基、醛基、羧基形式存在的氧会增大其生物降解性。 存在未取代的支链烷烃(尤其是大于4个碳的直链)和苯环时，由于可受氧化酶进攻，因而可增大其生物降解能力。水中溶解度大的物质更容易生物降解。 相对低取代的化合物。其中分子中含有可增大降解能力的氧尤为重要，许多化合物尤其是烃类降解的就是在氧化酶的作用下向分子结构中引入氧，而这一步通常是速率控制步骤。5、