课题2表面活性剂精细化学品1.能记住肥皂、合成洗涤剂的组成、结构、性质及去污原理。2.能记住肥皂的实验室制备方法、肥皂和合成洗涤剂的工业生产原理。3.通过典型实例明确精细化学品的生产特点,体会化学与技术发展在满足生产和生活需要中的不可替代作用。一二三一、肥皂可以用来去油污1.肥皂的去污原理肥皂的化学成分为高级脂肪酸的钠盐或钾盐,能在水中电离成RCOO-和Na+或K+,RCOO-中具有极性的COO-部分称为亲水基,非极性的R部分称为亲油基或憎水基;在洗涤衣物时,肥皂、油污与水之间发生润湿、乳化和起泡三种主要作用而达到去污的目的。一二三2.肥皂的生产原理(1)主要原料是油脂和烧碱。(2)制造原理是酯类的水解。工业上通常将油脂与碱共热水解成肥皂和甘油,加入食盐使肥皂析出,再经过一系列工序制成肥皂;酯类在碱性条件下的水解反应通称为皂化反应,如硬脂酸甘油酯的皂化反应方程式为其中,硬脂酸钠是肥皂的有效成分。(3)肥皂的质量与所选用的油脂和碱有很大关系。用KOH代替NaOH可得到液体肥皂。一二三肥皂通常在软水中的去污效果好,但在硬水中和在酸性环境中的洗涤效果不好。为什么?提示肥皂中的有效成分硬脂酸钠与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。一二三二、合成洗涤剂的制造和性能优化1.合成洗涤剂的制造(1)原料:合成洗涤剂是以石油裂解产品、硫酸、氢氧化钠等为原料合成的。(2)合成洗涤剂的分子中都同时具有亲水基和亲油基,市场上的合成洗涤剂多为烷基苯磺酸钠。(3)制造:如十二烷基苯磺酸钠的合成(写出化学方程式)。取代:一二三一二三2.合成洗涤剂的性能优化(1)确定合适的碳链长度。所含碳原子个数以1218为最佳。(2)选择不含支链的烃基。因为合成洗涤剂含有支链烃基时,通常难以被生物降解。(3)合理配方。为提高合成洗涤剂的综合性能,生产中要配入多种助洗剂和辅助剂,如纯碱、硅酸钠、硫酸钠和含磷化合物等。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和水华等环境污染问题。一二三三、精细化学品及其生产特点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、生产工艺流程长、原料多、反应复杂和条件要求严格等方面,还具有技术保密性强、专利垄断性强等特点。表面活性剂为什么被称为“工业味精”?提示表面活性剂用量很少,但能显著降低水与空气或其他物质的界面张力,大大提高工业生产效率,提高产品质量和性能。一二三在泡沫灭火器中添加表面活性剂可以提高灭火效果。这是为什么?提示添加表面活性剂是为了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。一二一、表面活性剂1.结构表面活性剂分子是具有亲水基和亲油基的两亲分子。具有极性的COO-部分易溶于水而不溶于油,称为亲水基;非极性的R部分不易溶于水而易溶于油,称为亲油基或憎水基。2.用途主要有三个领域。(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。一二二、肥皂与合成洗涤剂1.肥皂的去污原理(1)污垢一般是由油脂和灰尘组成,不易被水润湿。(2)去污过程。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油滴,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。2.生产肥皂的工艺流程一二3.肥皂与合成洗涤剂的比较 一二一二特别提醒肥皂在生产和使用上对环境的影响很小,而洗涤剂对环境的影响较大。合成洗涤剂的制造过程中产生大量的废水和废气。合成洗涤剂的使用,特别是含磷洗涤剂的使用,又增添了一系列的环境污染。知识点1知识点2肥皂的去污原理和生产原理【例题1】下列关于油脂的叙述错误的是()A.油脂在酸性条件下的水解可得到氨基酸和甘油B.利用油脂在碱性条件下的水解,可以生产甘油和肥皂C.用热的纯碱溶液去油污效果更好D.硬水使肥皂去污能力减弱是因为生成了沉淀解析：油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油,在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油,A错误,B正确;热的纯碱溶液碱性更强,使油污水解完全,去污效果更好,C正确;肥皂与硬水中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,D正确。答案：A点拨肥皂的制造原理是酯类在碱性条件下的水解。肥皂在软水中的去污效果好,在硬水和酸性环境中去污效果差。知识点1知识点2洗涤剂的去污原理 (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(填写序号)图,理由是。知识点1知识点2(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(填写序号)结构形式存在,理由是。知识点1知识点2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极性基与链烃基交替排列,可减少分子之间的斥力;链烃基向内、极性基向外的结构,在一定程度上使亲油基团链烃基脱离与水的接触,使体系能量降低点拨本题根据洗涤剂的去污原理,链烃基属于憎水基,SO3Na属于亲水基,是“相似相溶”原理应用的实例。洗涤过程中,污垢中的油脂与肥皂或洗涤剂接触后,烃基部分插入油滴使油污被包围起来,再经过摩擦、振动,大的油污便分散成小的油珠,脱离被洗物分散到水中形成乳浊液。1 2 3 4 51制肥皂时,皂化反应后加盐的作用是()A.加大溶液密度 B.催化作用C.与甘油反应D.盐析使肥皂析出解析：皂化反应后的混合液是不分层的,需要加入食盐将肥皂的有效成分析出,即盐析。答案：D1 2 3 4 52关于精细化学品特点的叙述正确的是()A.精细化学品品种多,产量也大B.精细化学品批量小,产值低C.精细化学品开发周期快,经济效益见效快D.精细化学品表面活性剂能显著降低水与空气的界面张力解析：精细化学品具有品种多、产量小、产值高、技术密集、附加值高等特点;表面活性剂能显著降低水与空气的界面张力。答案：D1 2 3 4 53下列关于合成洗涤剂的说法错误的是()A.合成洗涤剂分子中含有亲水基和憎水基B.合成洗涤剂不适合在硬水中使用C.合成洗涤剂能造成水体污染,使水质变坏D.合成洗涤剂去污能力强解析：合成洗涤剂分子中含有亲水基和憎水基,去污能力比肥皂强,但其含有的含磷化合物会造成水体污染,使水体富营养化,硬水对合成洗涤剂的使用没有影响(硬水中使用肥皂时会因生成沉淀而降低洗涤效果)。答案：B1 2 3 4 54关于肥皂与合成洗涤剂的比较,下列说法中正确的是()肥皂可以在硬水中使用,而合成洗涤剂不行合成洗涤剂去污能力比肥皂强,适合洗衣机使用制造合成洗涤剂的原料便宜制造肥皂的原料便宜A.B. C. D.解析：肥皂的有效成分为硬脂酸钠,而C17H35COO-能与硬水中的Ca2+、Mg2+结合形成沉淀,而使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,其中所含的表面活性剂拥有更强的亲水基团和亲油基团,去污能力更强;合成洗涤剂的原料主要是石油裂解产品,比较便宜,而肥皂的原料为油脂,成本相对高一些。答案：B1 2 3 4 55将洗衣粉和肥皂分别制成溶液进行有关实验。试回答下列问题:(1)分别用紫色石蕊试纸检验,试纸呈色和色,其原因是。(2)不能在酸性水中使用的是,其原因是。(3)不能在硬水中使用的是,其原因是。(4)洗衣粉的主要成分是,肥皂的主要成分是,两者都属于有机盐类化合物。解析：洗衣粉的主要成分是强碱强酸盐,其溶液呈中性;肥皂的主要成分是强碱弱酸盐,水解呈碱性。肥皂的有效成分与硬水中的Ca2+、Mg2+等反应产生沉淀,与H+反应生成溶解度小的高级脂肪酸,从而影响去污效果。1 2 3 4 5答案：(1)紫蓝前者是强碱强酸盐,溶液呈中性;后者是强碱弱酸盐,水解呈碱性(2)肥皂肥皂与酸作用生成溶解度小的高级脂肪酸,从而影响去污效果(3)肥皂肥皂与硬水中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀,从而影响去污效果(4)烷基苯磺酸钠高级脂肪酸钠