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ISBN: (纸本)9787122347800

摘要： 本书共分十五章，包括立体化学基础，烷烃和环烷烃，烯烃和炔烃，芳香烃，卤代烃，醇、硫醇、酚和醚，醛和酮，羧酸和取代羧酸，羧酸衍生物，有机含氮化合物，杂环化合物，糖类，脂类和甾族化合物，氨基酸、多肽和核酸。

关键词： 有机化学  

ISBN: (纸本)9787122373298

摘要： 本书内容包括有机物研究方法及认识有机物、烃的变化及应用、烃含卤衍生物的变化及应用、烃含氧衍生物的变化及应用、烃含氮衍生物的变化及应用、有机化合物的异构现象、生命活动的物质基础等七个模块。

关键词： 萃取精馏   渗透汽化   蒸汽再压缩   生命周期评价  

摘要： 在化工、石油、制药等工业生产过程中会产生含醇三元两两共沸复杂混合物,采用普通精馏难以实现复杂体系的有效分离。本文针对异丁醇/乙醇/水、乙腈/正丙醇/水、乙酸乙酯/异丙醇/水等含醇三元共沸体系,利用蒸汽再压缩-热集成萃取精馏和萃取精馏-渗透汽化耦合工艺实现复杂三元体系的绿色高效分离,并考察了不同工艺的经济性和环境影响。通过相对挥发度、选择性和生物毒性指标确定最佳萃取剂。分离异丁醇/乙醇/水和乙酸乙酯/异丙醇/水体系的最佳萃取剂为乙二醇,分离乙腈/正丙醇/水体系的最佳萃取剂为甘油。对于异丁醇/乙醇/水体系,采用基于聚多巴胺涂层金属有机骨架混合基质膜的渗透汽化单元替代萃取剂回收塔建立萃取精馏-渗透汽化耦合工艺,该膜对水和乙二醇的通量分别为0.567 kg·m-2·h-1和0.00177kg·m-2·h-1,进一步采用热集成节能技术改进工艺,热集成萃取精馏-渗透汽化耦合工艺回收的TAC比萃取精馏降低了9.8%。对于乙腈/正丙醇/水体系,采出乙腈的萃取精馏塔系统性能系数为5.1满足蒸汽再压缩技术要求。采用热集成、单塔蒸汽再压缩和基于玻璃纸膜的渗透汽化单元改进萃取精馏工艺,该膜对水和甘油的通量分别为18.18 kg·m-2·h-1和0.092 kg·m-2·h-1。单塔蒸汽再压缩-热集成萃取精馏和萃取精馏-渗透汽化耦合工艺的TAC分别比萃取精馏降低60.19%和74.50%。对于乙酸乙酯/异丙醇/水体系,采出乙酸乙酯和异丙醇的萃取精馏塔系统性能系数分别为20.34和8.34满足蒸汽再压缩技术要求。采用热集成,双塔蒸汽再压缩和混合基质膜的渗透汽化单元实现萃取精馏的节能降耗。双塔蒸汽再压缩-热集成萃取精馏和萃取精馏-渗透汽化耦合工艺的TAC分别比萃取精馏降低14.63%和43.09%。采用生命周期评价对工艺进行环境综合分析。选取全球变暖潜势（GWP）和酸化潜势（AP）指标对环境影响进行评价,对于异丁醇/乙醇/水体系,采用渗透汽化单元改进工艺后处理每千摩尔混合物GWP和AP降低33.20%和33.03%;对于乙腈/正丙醇/水体系,采用单塔蒸汽再压缩技术和渗透汽化单元改进工艺后处理每千摩尔混合物GWP和AP降低53.87%和53.98%;对于乙酸乙酯/异丙醇/水体系,采用双塔蒸汽再压缩技术和渗透汽化单元后处理每千摩尔混合物GWP和AP降低75.45%和75.51%。

关键词： 有机化学   无机化学   有效衔接  

摘要： 当前素质教育改革力度在不断加大,对中职学生的化学学习要求也更加严格。但是在中职学生无机化学的基础还没有打牢的情况下,就要接触有机化学的学习,导致学生学习化学的兴趣大大降低。所以中职教师必须重视教学革新,在有机化学与无机化学的教学中,要利用创新的教学模式,及时更新教学内容,最大限度激发学生对化学的兴趣,从而促使二者有效衔接。

关键词： 碳酸二甲酯   相平衡   萃取精馏   萃取   甲醛  

摘要： 碳酸二甲酯（DMC）是一种用途广泛的“绿色”化学品,具有良好的发展前景。市场上煤制乙二醇副产DMC占比越来越高,但其中甲醇、水和甲醛等杂质的脱除较为关键。本文主要针对DMC、甲醇、水和甲醛混合物的分离策略及相关的相平衡进行了研究,并利用Aspen Plus对分离工艺进行了模拟优化。利用普通精馏技术将乙二醇副产的DMC混合物分割为DMC-甲醇共沸物和DMC-甲醛-水的混合物,然后分别对得到的两组混合物系进行分离研究。针对DMC-甲醇共沸体系,选择萃取精馏工艺进行分离。首先由经验法和模型法筛选出二甲基亚砜、茴香醚和草酸二乙酯等三种萃取剂,主要测定了DMC-二甲基亚砜、DMC-茴香醚、DMC-草酸二乙酯和甲醇-草酸二乙酯等四组二元系统的汽液平衡（VLE）数据;经热力学一致性检验后利用实验数据回归得到了NRTL、UNIQUAC和Wilson等模型的模型参数。在此基础上,利用Aspen软件计算得到了DMC-甲醇系统在不同萃取剂作用下的VLE数据,结果表明茴香醚表现出最佳的分离性能,当茴香醚的摩尔分数达到40%时,即可在全浓度范围内消除DMC与甲醇的共沸点。对于DMC-甲醛-水的混合物,采用萃取和萃取精馏相结合的分离工艺。首先以水作萃取剂利用萃取技术脱除甲醛。测定了101.3 k Pa下三元物系在288.15、293.15、298.15和303.15 K时的液液平衡（LLE）数据,计算得到甲醛在两相间的分配系数和选择性,并回归得到NRTL和UNIQUAC模型的二元交互作用参数。而后利用萃取精馏技术分离萃余相DMC-水的共沸体系,选择乙二醇作萃取剂,测定了DMC-乙二醇体系的VLE数据,经热力学一致性检验后,回归得到NRTL和UNIQUAC模型参数。经Aspen模拟计算得到,当乙二醇的摩尔分数达到35%时,可完全消除DMC与水的共沸点。为优化分离工艺,针对DMC-甲醇共沸体系,选择茴香醚为萃取剂,利用Aspen软件中的灵敏度分析模块确定了萃取精馏工艺的参数,得到了摩尔分数达99.9%的DMC和甲醇。在DMC-甲醛-水混合物系的萃取过程中,萃取剂用量为100 kmol·h-1,萃取塔理论板数为4,萃取后萃余相中甲醛的摩尔分数低于0.1%。利用乙二醇作萃取剂进一步分离萃余相DMC-水的共沸物,经萃取精馏过程后,DMC的摩尔分数可达99.99%。

关键词： 化学方程式   复习策略   结构与性质   氧化还原反应   离子方程式   平衡常数   化学反应原理   化学实验   反应类型   溶度积常数   化学思想方法   元素周期律   备考策略   石墨电极   有机化学   高考化学  

摘要： 2021年全国卷理综化学试题保持了一贯的命题思路和命题风格,基本遵循"立足基础、稳中求变、突出能力、锐意求新"的命题指导思想。本文以全国理综化学甲卷和乙卷展开综合分析,赏析高考原味真题,品味高考专家命题思想,以期对同学们2022年的复习备考有所启发。

关键词： 三重表征   教学策略   有机化学   高中生  

摘要： 化学是一门在微观水平上研究物质组成、结构、性质及其应用的自然学科。化学的学习实际就是从微观层面了解物质、用符号形式表示物质、在宏观世界应用物质,并在三种水平之间进行自由转换。而三重表征也就是从微观、符号和宏观三个角度认识及理解化学,并建立相互联系。可以说,三重表征彰显了化学的学科特征,是最具化学特色的思维方式。已有研究表明,学生的三重表征水平直接影响着其对化学知识的理解,而三重表征水平的高低与其表征转换能力密不可分。为提高学生的化学三重表征水平,帮助他们全面深入地理解化学本质,促进化学教学中学科核心素养的落实。本研究从有机化学主题出发,依据高中生化学三重表征转换能力现状,提出策略并进行教学实践研究。首先,选取甘肃省L市Y中学部分高二学生为研究对象,以有机化学为核心内容,对学生三重表征转换能力展开测查,并通过访谈进一步了解其思维方式。结果显示,大多数学生虽具备三重表征思维,但普遍处于习得阶段,对三重表征间的相互转换依然存在问题,尤其是涉及微观表征的转换。根据问卷测查结果的分析,结合三重表征理论,从课前预习、课堂教学、课后复习三个角度提出了不同的教学策略:(1)宏观应用引导课前预习;(2)计算机软件辅助课堂教学;(3)手机APP助力课后复习。随后,从参与前测的班级中随机选择一个班进行实践研究,并在实践完成后,对该班学生的三重表征转换能力进行后测。同时,以前测和后测的成绩为标尺,对实验过程进行评估分析。研究结果显示:两次测试结果之间存在显著性差异,后测的平均成绩不仅明显高于前测,而且离散程度也更小,说明策略实施后学生的三重表征水平有了较大提高。这也佐证了本研究的策略是有效且可行的,可以在一定程度上提升学生的化学三重表征转换能力。本研究结合前测结果,提出了科学、合理的教学策略,并用实践证明了其有效性和可操作性。从实践教学的结果来看,研究中所提出的策略能够达到预期目的,对高中有机化学教学具有一定的现实意义。

关键词： 离子液体   液-液萃取   稀土分离   高效除铝  

摘要： 钇是一种重要的稀土元素,广泛用于航空航天、高温超导体、合金材料、荧光材料等,但由于钇的物理化学性质与相邻的稀土元素钬和铒极其相似,导致钇的分离纯化比较困难。稀土元素钆具有独特的性质,如强大的磁力矩,对热中子有强吸引力等,广泛用于中子吸收剂、磁共振成像、磁存储器、核反应掩蔽剂等,但这些应用对钆的纯度要求特别高（>99.995%）。目前常采用有机溶剂萃取法对稀土钇和钆进行分离纯化,但有机溶剂如甲苯、煤油等具有挥发性和毒性,且存在钇与钬、铒的分离系数低（～1.3）,稀土钆溶液中伴生杂质铝难以除去等问题。近年来,离子液体作为一种新型介质被用于稀土钇和钆的分离纯化,但仍存在一些问题,如常规离子液体萃取效率低,离子液体粘度较大,需要溶解在有机溶剂如甲苯、煤油中等,这与绿色化学的理念相违背。因此寻找一种高效、清洁、对目标稀土元素具有高选择性的离子液体萃取体系具有重要的意义。本文设计、合成了3种能与钇和钆形成配位作用的吡啶类羧酸离子液体和3种低粘度的常规离子液体,建立了基于这些离子液体的钇与钬、铒选择性分离及稀土钆高效除铝的新方法。主要研究内容如下:1.根据离子液体的可设计性,将具有配位作用的羧酸官能团引入到吡啶阳离子中,设计、合成了3种吡啶类羧酸离子液体([（CH2）_nCOOHpyr][NTf2],n=3,5,7)和3种低粘度的常规离子液体[C4mim][NTf2]、[C4mim][PF6]、[C4pyr][NTf2],通过核磁氢谱、碳谱和红外光谱对离子液体的结构进行表征,此外对离子液体的粘度、密度、热稳定性及含水量进行了测定。结果表明所合成的离子液体与其结构相符。2.将吡啶类羧酸离子液体([（CH2）_nCOOHpyr][NTf2],n=3,5,7)溶解于常规离子液体[C4mim][NTf2]中构建新型离子液体萃取体系。系统考察了萃取时间、水相p H值、萃取剂浓度、温度和离子液体烷基链长度等对钇萃取性能的影响,研究了钇与钬、铒的选择性分离性能。结果表明,[（CH2）7COOHpyr][NTf2]-[C4mim][NTf2]体系对钇/钬、钇/铒分离系数高达2.14和2.03,优于文献报道的结果。结合斜率分析法和红外法,[（CH2）7COOHpyr][NTf2]-[C4mim][NTf2]体系萃取钇的机理为阳离子交换机理,此外该离子液体体系经过8次再生及循环利用后,对钇的萃取率依然能够保持在98%以上,说明该离子液体体系是一种潜在分离钇/钬、钇/铒的新型萃取剂。3.将吡啶类羧酸离子液体([（CH2）_nCOOHpyr][NTf2],n=3,5,7)溶解于离子液体稀释剂[C4mim][NTf2]、[C4mim][PF6]、[C4pyr][NTf2]中构成离子液体相用于钆溶液的高效除铝。考察了对稀土钆与铝离子萃取分离的主要影响因素,如稀释剂和萃取剂的种类、水相p H值等。通过调控水相p H值,利用萃取剂与钆和铝离子的配位能力的差异来实现钆的高效除铝。其中,[（CH2）5COOHpyr][NTf2]-[C4mim][NTf2]和[（CH2）7COOHpyr][NTf2]-[C4mim][NTf2]体系对铝和钆的分离系数高达6.4×10～3,显著高于目前文献报道的结果。通过斜率分析法和红外法提出了[（CH2）7COOHpyr][NTf2]-[C4mim][NTf2]体系中钆的萃取机理为阳离子交换机理。此外,[（CH2）7COOHpyr][NTf2]-[C4mim][NTf2]体系经过8次再生及循环利用后,对钆的萃取率仍高于95.5%。该研究为稀土钆的高效除铝提供了一种比较有前景的新方法。

关键词： 乙腈   正丙醇   离子液体   萃取精馏   气液相平衡  

摘要： 乙腈和正丙醇均是极为重要的有机化工原料,在工业生产中有着广泛的应用。乙腈和正丙醇形成的共沸物是典型的二元共沸物系,普通精馏方法无法将乙腈和正丙醇的共沸物分离。最近,离子液体作为一类绿色溶剂,有饱和蒸汽压可忽略不计、可回收利用,可设计性强等特殊性质,有望取代传统有机溶剂成为萃取精馏过程所使用的新型萃取剂。因此本文选择离子液体作为分离乙腈正丙醇共沸物系的萃取剂,研究离子液体对乙腈-正丙醇体系分离的影响。本文首先应用COSMO-thermX计算机软件,探究了不同离子液体对于分离共沸物系乙腈-正丙醇的作用效果。选取24种阴离子与22种阳离子组合而成的528种离子液体,计算不同离子液体的选择性,通过选择性分析选出选择性较高的离子液体,并综合合成方法经济成本以及性质对比等因素,筛选出三辛基甲基醋酸铵([N8,8,8,1][Ac])、三辛基甲基氯化铵([N8,8,8,1][Cl])和三辛基甲基溴化铵([N8,8,8,1][Br])作为分离乙腈-正丙醇共沸物的萃取剂。在常压下,测定了乙腈+正丙醇二元体系、含离子液体的三元体系(乙腈+正丙醇+[N8,8,8,1][Ac]/[N8,8,8,1][Cl]/[N8,8,8,1][Br])的气液相平衡数据。结果表明,三种离子液体的加入均能增大乙腈相对于正丙醇的相对挥发度,起到打破体系共沸的作用,并且离子液体浓度越大,对共沸的破坏效果越好;使用NRTL活度系数模型对实验数据进行回归拟合,拟合值与实验值偏差接近1%,说明NRTL模型适用于含离子液体的乙腈-正丙醇三元体系;使用NRTL模型预测三种离子液体[N8,8,8,1][Ac]、[N8,8,8,1][Cl]和[N8,8,8,1][Br]打破体系共沸所需的最小摩尔分数分别为0.015、0.024、0.025,因此,[N8,8,8,1][Ac]是分离乙腈-正丙醇共沸物系较优的萃取剂。使用Aspen Plus流程模拟软件,对乙腈-正丙醇-[N8,8,8,1][Ac]体系进行双塔连续萃取精馏工艺模拟,并用灵敏度分析工具,在产品质量分数高于99.9%的前提下,研究萃取剂用量、精馏塔理论板数、回流比以及原料进料位置等工艺参数变化对乙腈-正丙醇体系的分离效果与设备能耗的影响。结果表明,当工艺条件如下:溶剂比为0.2,全塔理论板数25块,回流比为1.1,离子液体和原料进料位置分别为第2块、第8块塔板时,塔顶产品乙腈的质量分数能达到99.9%,满足分离要求,说明以[N8,8,8,1][Ac]作为溶剂分离乙腈-正丙醇共沸物系具备工业应用的可行性。

关键词： 有机化学   STSE教学   化学核心素养   教学实践  

摘要： 化学在国民经济社会和社会文化发展中有着重要的主体地位,并在研究解决社会人类和自然环境、资源、能力等诸多方面问题发挥了重要指导作用。教育部正式颁布的《普通高中化学课程标准(2017年版)》明确了提出了化学核心素养,阐明了化学核心素养的立德育人基本职责。而在STSE(Science Technology Society Environment)教育中则更注重与教材内容的有机整合,环境、科学、经济等问题与学科相联系,使学生在接受教育的过程中,可以同时获得能力与思维的培养。这与我国新课程改革方向是一致的,也充分体现了我国新课程改革的基本思想理念。因此核心素养导向的STSE教学实践,将化学知识与社会现实紧密结合,促进我国学生化学学科核心素养的发展,是当前化学学科课堂改革的一种方向。因此,本课题在查阅相关文献的基础之上,了解STSE教育理念下开展素养为本的教学及化学核心素养的研究现状。对吉林市白山市抚松某中学的部分学生和一线教师进行问卷调查,了解该校师生对STSE教育、化学核心素养的现状。在此基础之上,对2019人教版“简单的有机化合物及其应用”教材中有关STSE教育进行梳理并总结,选择“生活中的有机物——乙醇”为教学案例,围绕培养和提升学生的化学核心素养开展教学实践研究。论文主要有五个部分,第一部分主要是绪论,这部分包括论文的研究背景、研究现状、研究内容与方法、研究目的以及意义;第二部分主要是对相关概念的界定与理论基础;第三部分是关于“简单的有机化合物及其应用”这部分对教师和学生进行“STSE教育理念下对核心素养培养现状”问卷调查与结果分析,并师生对调查内容了解有所欠缺,教师对STSE教育应用也不够广泛,学生对自身化学核心素养并不重视。第四部分是在发现问题的基础之上,将化学核心素养、STSE教育理念融入“生活中的有机物——乙醇”进行了教学设计并实践,对教学效果采用纸笔测试和评价量规的方式进行收集并分析。研究结果说明:实验班的纸笔测验结果高于对照班,实验班的学习评价量表在自评、师评、互评三个方面的平均分都高于对照班。实验班的同学的在课堂表现十分活跃,且对知识点的理解、解决实际问题的能力都比对照班强。这些表明核心素养导向的STSE教学实践能够提高化学课堂教学质量,提高学生学习化学的兴趣,有利于提升学生的化学核心素养。