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什么是固体酸催化剂?列举三种,请从绿色化学的角度说明为什么用固体酸催化剂代替液体酸催化剂?

问答题
2022-04-21 09:22
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正确答案
固体酸催化剂:固体酸是指一些固体化合物能表现出酸性,并能起到酸性催化剂的作用,这些固体就被称为固体酸催化剂。例如天然黏土矿、阳离子交换树脂、固载化(负载型)的液体酸(如H2SO4/Al2O3)等。
绿色化学要求的十二原则即预防原则;原子经济性原则;低毒害化学合成原则;设计较安全的化合物原则;使用较安全的溶剂与助剂原则;有节能效益的设计原则;使用再生资源作原料原则;减少运用衍生物原则;催化反应原则;采用本身安全、能防止发生意外的化学品原则;及时分析以防止污染原则;设计可降解产物原则。其中固体酸催化剂的使用符合预防原则,有节能效益的设计原则,催化反应原则,采用本身安全、能防止发生意外的化学品原则等诸多原则。
传统的液体酸催化剂往往催化效率低,难以与产物分离,不能重复使用,同时对环境造成污染。例如浓硫酸强腐蚀性、脱水性、氧化性。废液的处理困难;氢氟酸有剧毒,强腐蚀性和脱水性;三氯化铝强腐蚀性,常与氯化氢合用,腐蚀性进一步加重。必须在无水条件下操作,遇水会释放3mol氯化氢。分离难,不易循环使用,废物多。而固体酸催化剂则是预防污染在前,催化效率高,选择性好,本身为固体易于与产物分离,可重复使用,其安全性比液体催化剂好,同时使用固体催化剂使反应历程改变,反应过程所需的活化能降低更多,这不仅有益于控制而且可以降低反应发生所需的温度。这就使得反应所需的时间缩短,加快了反应速度;又使得反应所需的能量减少。在大规模生产中,这种能量降低和缩短时间对经济、环境都是有利的。例如环己醇发生脱水反应生成环己烯,使用了固体酸催化剂后,反应时间缩短,产率提高到92%,且催化剂可再生使用。
固体酸催化剂,能够代替液体酸进行催化,且其催化性能优于传统的液体酸催化剂,反应结束后易与产物分离,对环境友好,使原来的化工生产成为了绿色化学生产。所以用固体酸催化剂代替液体酸催化剂是势在必行的。

试题解析

标签: 大学试题 工学
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