Fe_2O_3_CaO_Al_2O_3催化乙醇转化制丙酮的研究
新实验-异丙醇脱氢制备丙酮
异丙醇脱氢法合成丙酮1.实验目的（1）掌握非均相催化脱氢化反应的原理和影响反应转化率和收率的因素；（2）掌握换热式固定反应器的特点及应用；（3）熟悉异丙醇脱氢法合成丙酮的工艺过程；（4）熟悉原料与产品的分析方法；（5）熟悉常见温度、压力及流量仪表在化工过程的应用。
2.实验原理2.1丙酮及异丙醇的性质丙酮(一般工厂俗称ACE)，CH3COCH3，分子量58.08，密度：在25℃时比重0.788，熔点:-94℃，沸点:56.48℃，闪点:-17.78℃(闭杯)，又名二甲基甲酮，为最简单的饱和酮。
一种无色透明液体，有特殊的辛辣气味。
易溶于水和甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等有机溶剂。
易燃、易挥发，化学性质较活泼。
丙酮是一种重要的有机化工原料，用于生产甲基丙烯酸甲酯等，丙酮也是用途广泛的溶剂。
异丙醇（CH3）2CHOH是无色透明可燃性液体，有与乙醇、丙酮混合物相似的气味。
比重0.7851、熔点－88℃、沸 82.5℃。
异丙醇能溶于水、醇、醚、氯仿。
蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 3.8～10.2%(体积)。
与水能形成共沸物。
用于制取丙酮、二异丙醚、醋酸异丙酯和麝香草酚等；用于防冻剂、快干油等，更可作树脂、香精油等溶剂；也可用作涂料，松香水，混合脂等方面。
2.2丙酮的生产方法主要有异丙醇法、异丙苯法、发酵法、乙炔水合法和丙烯直接氧化法。
目前世界上丙酮的工业生产以异丙苯法为主。
世界上三分之二的丙酮是制备苯酚的副产品，是异丙苯氧化后的产物之一。
2.3异丙醇脱氢法异丙醇催化脱氢生成丙酮的反应：主反应：(CH3)2CHOH→(CH3)2CO+H2副反应：(CH3)2CHOH+(CH3)2CO→(CH3)3CHCH2CO+H2O2(CH3)2CHOH→(CH3)2CHOCH(CH3)2+H2O脱氢反应是脱氢催化剂（Dehydrogenation catalysts）下进行的气固相催化反应，且反应是吸热的。
所用催化剂有铜、银、铂、钯等金属以及过渡金属的硫化物，负载于惰性载体上，反应在管式反应器中进行，温度400～600℃。
《第一节 有机化合物的结构特点》(同步训练)高中化学选择性必修3_人教版_2024-2025学年
《第一节有机化合物的结构特点》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列有机化合物中，不属于烷烃的是：A、甲烷B、乙烷C、丙烯D、丁烷2、下列关于有机化合物结构特点的说法中，正确的是( )A.有机化合物中的碳原子只能以共价键形成碳链，不能形成碳环B.有机化合物分子中的碳原子成键方式具有多样性C.有机化合物分子中的碳原子在成键时最多只能和4个原子结合D.有机化合物分子中一定含有碳、氢两种元素3、下列哪一种分子中的碳原子不是以sp²杂化状态存在的？A. 乙烯 (C₂H₄)B. 苯 (C₆H₆)C. 乙炔 (C₂H₂)D. 甲醛 (CH₂O)4、有机化合物中，以下哪一种官能团的存在会使化合物表现出酸性？A、醇羟基（-OH）B、醚键（-O-）C、羧基（-COOH）D、碳碳双键（C=C）5、下列有机化合物中，不属于链状化合物的是（）A. 丙烷B. 苯C. 甲醇D. 乙炔6、下列物质中，属于含有烯烃官能团的是：A. 乙烷（C2H6）B. 丙烯（C3H6）C. 乙醛（C2H4O）D. 乙酸（CH3COOH）7、下列关于有机化合物结构的叙述中正确的是( )A.乙烯和苯分子中均含独立的碳碳双键B.乙烷分子中的碳原子均采用sp3杂化C.甲烷和四氯化碳分子中的键角均为60∘D.苯分子中的碳碳键的键长均相等，不能发生加成反应8、下列化合物中，哪一个不是手性分子？A. 乳酸 (CH3-CHOH-COOH)B. 丙酮 (CH3-CO-CH3)C. 甘油醛 (CH2OH-CHOH-CHO)D. 葡萄糖 (C6H12O6)9、下列关于有机化合物结构特点的描述，正确的是（）A、所有有机化合物都含有碳元素B、有机化合物的结构一定比无机化合物的结构复杂C、有机化合物的物理性质通常比无机化合物的物理性质更为相似D、有机化合物的分子间作用力通常比无机化合物的分子间作用力更强10、下列关于有机化合物结构特点的说法，正确的是（）。
ZnFe_(2)O_(4)纳米球的制备及其对丙酮的气敏性能研究
03145黄苓莉等：ZnFcQ纳米球的制备及其对丙酮的气敏性能研究文章编号：1001-9731(2021)03-03145-08ZnFe O4纳米球的制备及其对丙酮的气敏性能研究*黄苓莉，赵邦渝，李晓丹，张桂枝，郭威威(重庆工商大学环境与资源学院，催化与环境新材料重庆市重点实验室，重庆400067)摘要：丙酮被广泛应用于工业和实验室，对丙酮浓度的检测十分重要。
ZnFc2O4是一种尖晶石型三元金属氧化物，气敏性能优良，可广泛应用于气体传感器。
本文采用简单的一步水热法制备了球状的ZnFc2O4气敏材料.通过XRD、XPS、SEM、TEM、N吸附-解析仪对材料的形貌结构、化学组成、比表面积等进行分析，并以丙酮为目标气体对其气敏性能进行了综合研究。
结果表明，ZnFe O4纳米球是由纳米粒子自组装而成，有较大的比表面积；该ZnFc2O4基气体传感器在最佳工作温度150C下对丙酮的灵敏度为65.74,并具有出色的选择性、稳定性、重复性，但随着湿度的增加其气敏性能逐渐降低。
关键词：铁酸锌；灵敏度；丙酮；气体传感器中图分类号：TP212;TN379文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.1()019731.2021.03.0220引言丙酮在医药、塑料、橡胶等领域有广泛的应用，是工业和实验室常用的试剂。
但是，丙酮气体是一种对人体有害的物质，对人体具有肝毒性，对于黏膜有一定的刺激性，吸入其蒸气后可引起头痛、乏力、头晕、恶心、易激动、支气管炎等症状，若大量吸入，还可能麻醉中枢神经系统，甚至失去知觉［-2］；同时，丙酮在医学上有重要作用，是血液、尿液、呼吸中的重要检测项目，如部分癌症患者尿样的丙酮水平会异常升高、监测人体呼吸中的丙酮气体浓度可以诊断是否患糖尿病［3］，可见对丙酮浓度的检测十分重要。
开发一种高灵敏度、出色选择性、良好稳定性和重复性的丙酮气体传感器具有重要的应用价值。
与各种传统分析技术相比，金属氧化物气体传感器被公认为是用于检测有毒、有害、易燃、易爆气体的简便且廉价的工具。
环氧乙烷制丙酮的原理
环氧乙烷制丙酮的原理
环氧乙烷制丙酮是一种常见的有机合成反应。
其原理基于环氧乙烷分子中的氧原子与丙酮分子中的羰基氧原子发生反应，生成一个开环的产物。
具体反应机理如下：
1. 环氧乙烷与氢氧化钠（NaOH）反应生成烷氧基乙醇（ROCH2CH2OH）：
C2H4O + NaOH →ROCH2CH2OH
2. 烷氧基乙醇与碘化氢（HI）反应生成碘代乙醇（RI）：
ROCH2CH2OH + HI →RI
3. 碘代乙醇经脱水生成乙烯（CH2=CH2）：
RI →CH2=CH2 + HI
4. 乙烯与氧气（O2）反应产生环氧乙烷：
CH2=CH2 + O2 →C2H4O
5. 环氧乙烷与硫酸反应生成丙酮：
C2H4O + H2SO4 →CH3COC2H5
通过上述反应步骤，环氧乙烷可以转化为丙酮。
需要注意的是，这个反应过程中涉及到多个步骤和试剂，并且操作条件也会对反应产率和选择性产生影响。
因此，在实际生产中，需要根据具体条件进行优化和控制，以获得最佳的反应结果。
乙醇二步催化转化制备乙缩醛的研究
乙醇二步催化转化制备乙缩醛的研究
乙缩醛是一种重要的有机合成原料，可以完成各种有机合成反应，如脱水、格
氏消旋、咪唑化、Baxter反应等。
经过精细化学处理，乙缩醛也可用作有机合成
复合有机合成试剂、阻燃剂、化学制剂、食品添加剂等。
然而，传统的生产工艺难以满足现代商业的市场需求，因此，开发高效环保的乙缩醛制备技术具有重要的工业意义。
近年来，许多研究表明，乙醇在氯酸存在下能够催化乙醇氧化转化为乙醛，并
可以在低温高压或高温低压条件下用双步反应将乙醛转化为乙缩醛。
该反应可以在可控制的条件下实现低温、低压下的烷基羧酸的绿色氧化，进而节约能源，提高工业效率。
乙醇二步催化转化制备乙缩醛的研究让乙缩醛的制备过程更加安全，且反应条
件温和，产品成功率高。
改性的催化剂不仅可以提高反应速率，还能有效增加乙缩醛的收率，增加反应条件的可控性。
此外，优化反应条件也可以改善乙缩醛的合成效率，确保产品的质量和稳定性。
岸田教授及其团队也在利用乙醇二步催化转化制备乙缩醛方面进行了工作，成功分析了乙缩醛的反应机理，指出了乙缩醛合成过程的关键技术。
综上所述，乙醇二步催化转化制备乙缩醛的研究对绿色环保和高效可控的乙缩
醛合成技术的发展具有重要的意义，并为乙缩醛的高效制备和应用创建了一条新的可能性。
表面修饰法制备高疏水性纳米Al_2O_3薄膜
第34卷第1期河南大学学报(自然科学版)Vol.34No.1 2004年3月Jour nal of Henan University(Natural Science)Mar.2004表面修饰法制备高疏水性纳米Al2O3薄膜谷国团,张治军,党鸿辛,吴志申(河南大学特种功能材料省重点实验室,河南开封475001)摘要:用异丙醇铝与乙酰丙酮反应制备铝-乙酰丙酮螯合物,由此控制异丙醇铝的水解.采用溶胶-凝胶法和含氟聚合物表面修饰法制备了高疏水性纳米Al2O3薄膜.并用X-射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AF M)等方法对Al2O3薄膜的结构和表面形貌进行表征.该膜具有疏水性强,透明度高的特点.关键词:溶胶-凝胶;含氟聚合物;表面修饰法;疏水性中图分类号:O614131文献标识码:A文章编号:1003-4978(2004)01-0043-04 Preparation and Characterization of TransparentHydrophobic Nano2Boehmite FilmGU Guo2tuan,ZHANG Zhi2jun,DANG H ong2xin,WU Zhi2shen(The Key Lab.o f Special F unctional Mater ials,Henan Univer sity,H enan Kaif ne g475001,China)Abstr act:The tr ansparent hydrophobic nano2Boehmite film was prepar ed using Sol2Gel processing.The hrdrophobicity of t he film was obtained by surface modifying of PFP MA and fluoro2containing sur factant FC2922.T he structure of the film was determined by XRD and the thermo analysis TG/DTA.The surface morphology of the films prepared were char acterized by AF M,TEM,and SEM.Key words:Sol2Gel technique;Fuor o2containing polymer;surface modified water repellency0引言溶胶-凝胶技术具有制备简单,材料性能调节余地大等特点,广泛用于各种氧化物薄膜以及有机-无机复合材料的制备,在结构材料,非线性光学材料,电磁功能材料,生物材料,催化功能材料等领域,国内外研究十分活跃[1].金属铝的醇盐在一定条件下水解得到勃姆石沉淀,经胶溶可以得到稳定的溶胶.此溶胶在一定条件下干燥形成的勃姆石薄膜,经热处理最终可以制成各种晶型的Al2O3多孔膜.C)AlOO H y C)Al2O3y D)Al2O3y H)Al2O3y A)Al2O3Al2O3薄膜是一种应用十分广泛的材料,具有透明性好,机械强度高、耐磨、抗划伤等特点1因此,研究勃姆石薄膜的结构和性质对氧化铝膜的形成、性能、结构的认识都具有重要的意义.近年来,制备具有疏水性表面的氧化物薄膜成为材料科学的一个重要方向,用于玻璃表面的防污处理,可以应用于高级汽车、飞机等的挡风玻璃,也可以用于太阳能电池、热水器等的外壳,还可以用于建筑物玻璃、太阳镜等的防污处理.具有广泛的应用前景.采用化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积等方法制备透明、高疏水性氧化物薄膜的方法也是常用的方法[2],采用溶胶-凝胶法和氟硅表面活性剂原位修饰的方法制备无机氧化物薄膜国外已有文献报道[3-5],但这一方面的研究在国内很少,尚未见文献报道.收稿日期:2003212210基金项目:河南省杰出人才创新基金项目(0121001700)作者简介:谷国团(1973-),男,河南省平顶山市人,博士11 实验部分实验用原料有异丁醇,异丙醇,乙酰丙酮等,均为分析纯试剂,其中异丙醇经干燥脱水蒸馏后使用1异丙醇铝为化学纯试剂.将0.01moL 的异丙醇铝加入25mL 异丁醇中,室温下搅拌1h,然后加入15mL 异丙醇和1mL 乙酰丙酮的混合液,回流2h 后得黄色透明溶液.搅拌下,将0.7mL 蒸馏水和15mL 异丙醇的混合液慢慢滴加到上述体系中,于60e 陈化8h 后,再用盐酸调节pH 值为4.5左右,制成铝溶胶,待用.试验用载玻片为基片.先将载玻片在洗涤剂溶液中浸泡,再用大量自来水和蒸馏水淋洗,无水乙醇淋洗后,无水乙醇中超声洗涤20min,150e 下烘干后,置于干燥器中备用.在自制拉膜机上采用提-拉法使铝溶胶在载玻片上成膜:将洗净的载玻片浸入铝溶胶2~3min,再将载玻片垂直提起,提拉速度为2mm/s,室温大气中放置,使溶剂慢慢挥发,再在150e 烘箱中烘30min,干燥器中冷却.采用X-射线衍射仪、T EM 法和能量色散谱法对薄膜的结构和组成进行表征,热失重法对Al 2O 3薄膜的热稳定性进行了表征.薄膜的表面形貌用SEM 和AFM 法进行了表征.将含氟聚合物PFPMA 溶于四氢呋喃中,配成p =1%浓度的溶液,采用提-拉法将其涂敷于Al 2O 3薄膜表面,室温干燥后,在150e 烘箱中烘10min,然后考察其对表面疏水性的影响.2 结果与讨论金属铝的醇盐在一定条件下水解得到勃姆石沉淀.当采用酸催化异丙醇铝在大量沸水中水解时,制备的常为粒子溶胶,分子形态复杂,胶粒尺度较大.若要制备尺度均一的聚合物溶胶,一般是在非水溶剂中,加入化学计量水.而异丙醇铝易水解,且分子间常发生缔合生成三聚体或四聚体,故难于完全溶解在异丙醇中.本文先将其制备成铝的乙酰丙酮螯合物,它在有机溶剂中溶解性良好,适宜制备聚合物溶胶.螯合反应如下:Al(OPr)3+nCH 3C O CH 2C O CH3(PrO)3-nAl O C CH OC CH 3CH 3n +nPrOH调整反应物的用量配比,可以制得n =3的螯合物即乙酰丙酮铝(AACA).图1是AACA 的在N 2氛围,程序升温(10e /min)条件下的T G/DTA 分析曲线.可以看出AACA 在193e 左右剧烈失重,并伴随着很强的吸热效应,当温度升至230左右失重完全,失重率100%,说明所制备AACA 螯合物在193e 时具有明显的升华现象.乙酰丙酮铝的这一性质可以用来制备具有<100nm 粗糙度的氧化物如Al 2O 3、SiO 2薄膜.这种氧化物薄膜的表面粗糙度不会对可见光(400~750nm)发生折射,因而不影响其透明性.将这种类粗糙的氧化物薄膜用含氟烷基的有机硅化合物处理,可以制得高疏水性的氧化物薄膜,其对水的接触角高达165度,同时在可见光区的透过率在92%以上.这种高疏水性的透明氧化物薄膜在许多领域具有潜在的应用价值.图1 乙酰丙酮铝的热重分析曲线图2 所制备乙酰丙酮铝的XR D 分析曲线图2是所制备的AACA 的XRD 粉末衍射图,与标准AACA 的衍射峰一致,进一步证实所制备的螯合物44 河南大学学报(自然科学版),2004年,第34卷第1期是乙酰丙酮铝螯合物.由于异丙醇铝对水很敏感,室温下与水接触很快水解,在异丙醇铝颗粒表面形成一层致密的Al 2O 3薄膜,使水分子难于进入颗粒内部,水解不完全[6].加入螯合剂制成螯合物后,加入化学计量的水,能够缓和异丙醇铝的水解速度,得到透明的铝聚合物溶胶.螯合物水解方程式如下所示.Al OC CHO C CH 3CH 33+6H 2O )Al )O )Al )+CH 3C O CH 2C OCH 3 铝溶胶在载玻片上成膜,150e 下热处理2h.用不锈钢刀片将其刮下,对其结构进行表征.XRD 分析表明,所制备氧化物薄膜的结构为无定形态,而粉体则显示出勃姆石结构特点.由于勃姆石的粉体具有较强的(010)方向的择优趋向特性[7],同标准图谱相比,该样品的X 射线衍射峰要少且弱,并且明显宽化.夏长荣等[7]指出,勃姆石粉体的X 射线衍射谱同样品的热处理温度具有很大的关系.当温度低于300e 时,同一衍射峰的峰位随温度升高有增大趋势,而衍射峰宽随温度升高有减小的趋势.由于我们所制备Al 2O 3样品的热处理温度低,因而X 射线衍射谱表现出峰宽化且弱的现象.结合铝溶胶的透射电子显微镜照片(图3)可以说明Al 2O 3薄膜是由纳米勃姆石颗粒组成的.Al 2O 3粉末经乙醇超声分散后,在透射电子显微镜下观测其粒径和形貌,结果(图3)表明该样品是由50nm 左右的粒子组成.表1是薄膜表面的能量色散谱分析结果,可以看出,铝的原子含量为3.82%,这是由于采用提-拉法得到的Al 2O 3薄膜的厚度小,而EDS 的探测深度大于薄膜的厚度,因此得到的是Al 2O 3薄膜和玻璃底材的综合信息.结合XRD 和EDS 分析,可以说明在玻璃底材上成功地涂上了一层无定型态的Al 2O 3薄膜.表1 氧化铝薄膜表面EDS 分析结果元素模式w %原子数/%OED 0.3630.27AlED 0.08 3.82SiED 1.3965.91Total 1.83100.00图3 Al2O3膜的TEM 照片Al 2O 3膜样品的差热热重分析(图4)表明,样品在100e 之前5%的失重率,表现为溶剂的挥发.在100e 与300e 之间的10%左右的失重为吸附水的脱除、溶胶之间进一步缩合及少量水分的脱除.300e 时开始分解,到450e 时分解完全,形成氧化物.说明所制备的氧化物薄膜具有类勃姆石的结构,与XRD 分析结果是一致的.图4 Al 2O 3粉的TG/DTA 分析图接触角是表征液体对固体表面浸润性的一个重要参数.一般来说,当液体在一个固体表面的接触角大于90b 时,我们认为该液体对固体是不亲性的,接触角越大,液体对固体表面的浸润性越差.如果液体对固体表面的接触角小于90b ,认为该液体对固体表面是相亲性的,液体能够浸润固体表面,接触角越小,液体越能润湿固体表面.近年来,具有疏水性的固体表面由于在很多领域具有应用前景,广泛的引起了人们的关注.Al 2O 3薄膜由于具有较好的透明性和机械性能,在很多领域得到广泛的应用.一般情况下,Al 2O 3薄膜和其他氧化物一样其表面是高亲水性的,对水的接触角接近零度.制备疏水性Al 2O 3谷国团,等:表面修饰法制备高疏水性纳米Al 2O 3薄膜45薄膜具有重要的应用前景.作者采用聚合物表面改性方法对氧化铝薄膜进行改性,以获得疏水性表面.本文中所用的PFPMA 是一种可溶性的含氟聚合物,具有很好的成膜性.PFPMA 聚合物薄膜具有很好的透明性和疏水性[8].用PFPMA 溶液采用提拉法在Al 2O 3薄膜表面均匀的涂上一层聚合物薄膜,可以赋予Al 2O 3薄膜很好的疏水性.由于聚合物膜很薄(分子膜),因此改性后Al 2O 3薄膜的机械性能和透明性没有改变,只是其表面性能发生了变化.表2是测得固体表面对水接触角结果,可以看出,采用PFPMA 对表面改性后,Al 2O 3薄膜表面具有PFPMA 聚合物的表面性能.表2 水在不同固体表面的接触角固体表面载玻片洁净的载玻片Al 2O 3薄膜PF PMA 修饰的Al 2O 3膜接触角/(b )~30<5<5105~110图5PFP MA 表面改性前(左)后(右)Al 2O 3薄膜表面的原子力电子显微镜形貌图图5是聚合物PFPMA 表面修饰前后Al 2O 3薄膜表面的AFM 形貌图.试验所制备的氧化物薄膜表面十分平整,聚合物修饰后,Al 2O 3膜的表面变得更粗糙,这可能是由于聚合物溶液的浓度大,当溶剂挥发时,聚合物膜自然收缩引起的.这种表面的微突的形成,在一定程度上有利于表面的疏水性[9].3 结论采用溶胶-凝胶法制备了无定形态Al 2O 3薄膜,并采含氟聚合物PFPMA 对其表面进行修饰,获得了具有高疏水性的透明Al 2O 3薄膜.有可能在玻璃表面的防污处理,高级汽车、飞机等的挡风玻璃、太阳能电池、热水器等的外壳、家用窗玻璃、太阳镜等的防污处理等领域获得应用.参考文献:[1]彭平,李效东,袁桂芳,聚乙烯醇缩丁醛/氧化铝杂化高分子材料的研究[J].高分子学报,2001,2,167-171.[2]TADANGAGA K,KATATA N,MINAMI T.F ormation Pr ocess of Super-Water-Repellent Al 2O 3Coating Films with H ighTransparency by the Sol-Gel Method ,J.Am.Ceram.Soc.1997,80(12):3213-3229.[3]TADA K,NAGAYAMA H.Chemical Vapor Surface Modification of Porous Glass with Fluoroalkyl-Functionalized Silanes.2.Resistance to Water,Langmuir,1995,11,136-142.[4]JEONG H J,KIM D K,LEE S B et al.Preparation of water-repellent Glass by Sol-Gel process using perfluoroalkylsilane andtetraethoxysilane,Journal of colloid and interface science,2001,235:130-134.[5]TADANAGA K,KATAKA N,MI NAMI T.Super -Water -Repellent Al2O3Coating F ilms wit h High Transparency.,J.Am.Ceram.Soc.,1997,80(4):1040-1042.[6]唐芳琼,郭广生,侯莉萍.纳米Al 2O 3粒子的制备[J].感光科学与光化学.2001,19(3):198-201.[7]夏长荣,王大志,彭定坤,等.纳米勃姆石(C -AlOOH)膜的结构及热稳定性[J].无机材料学报.1994,Vol 9(4):437-442[8]谷国团,张治军,党鸿辛.一种可溶性低表面自由能聚合物的制备及其表面性质[J].高分子学报,2002,6:770-775.[9]SCHMIDT D L,DEKOVEN B M,COBUM C E,et al.Character ization of a New Family of Nonwettable,Nonstick Surfaces,Langmuir,1996,2:518-529.46 河南大学学报(自然科学版),2004年,第34卷第1期。
《3.2醛和酮》(同步训练)高中化学选择性必修3 有机化学基础_沪科版_2024-2025学年
《3.2醛和酮》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于醛和酮的叙述中，正确的是（）A. 醛和酮都含有醛基B. 醛和酮都含有羰基C. 醛和酮的官能团都是碳氧双键D. 醛和酮都易发生加成反应2、下列化合物中，属于醛的是（）。
A、CH3CH2COOHB、CH3COCH3C、CH3CHOD、CH3COOH3、醛和酮在有机合成中非常重要，下列关于醛和酮性质的描述中，正确的是（）A. 醛和酮都不具有还原性B. 醛和酮的还原产物均为醇C. 醛和酮在催化加氢和催化氧化的条件下，都会发生结构上的变化D. 醛和酮分子中都含有羰基，但羰基的位置不同4、下列关于醛的说法中正确的是( )A.甲醛是甲基醛，因为它符合通式C n H2n OB.醛的官能团是−CHO，与羟基(−OH)是同一种官能团C.饱和一元醛的通式为C n H2n O，其组成符合通式的有机物一定是醛D.醛类既能被氧化又能被还原5、下列化合物中，哪一个不能通过与氢氰酸(HCN)加成反应形成相应的羟基腈？A. 丙酮 (CH₃COCH₃)B. 甲醛 (HCHO)C. 苯甲醛 (C₆H₅CHO)D. 乙醛 (CH₃CHO)6、下列化合物中，不属于酮类化合物的是：A. 丙酮（CH3COCH3）B. 乙醛（CH3CHO）C. 苯甲醛（C6H5CHO）D. 甲苯（C6H5CH3）7、下列化合物中，既能发生银镜反应又能与钠反应放出氢气的是（）A. 乙醇B. 乙醛C. 丙酮D. 甲酸8、下列化合物中，能与2,4-二硝基苯肼发生反应生成黄色沉淀的是（）A、乙醛B、正丙醇C、乙酸乙酯D、苯酚9、下列关于醛类的说法中正确的是( )A.醛类都能与银氨溶液发生银镜反应B.醛类都能被弱氧化剂（如新制氢氧化铜悬浊液）氧化为羧酸C.甲醛是甲基醛，它符合醛类的通式D.饱和一元醛的通式为C n H2n O10、下列化合物中，既能发生银镜反应又能与氢氰酸加成的是：A. 丙醇B. 乙醛C. 丙酮D. 丁酸11、下列化合物中，不属于醛类化合物的是：A. 乙醛（CH3CHO）B. 甲醛（HCHO）C. 丙酮（CH3COCH3）D. 苯甲醛（C6H5CHO）12、下列化合物中，属于醛类的是（）。
生成丙酮的反应
生成丙酮的反应
丙酮是一种常见的有机溶剂，在化工、制药和食品工业等领域有着广泛的应用。
而生成丙酮的反应主要有以下几种方式：
1. 丙酮重氮化反应
这是一种将丙烯酸与亚硝酸反应，生成丙酮的方法。
在反应中，丙烯酸首先与亚硝酸反应生成丙烯酸亚硝酸酯，然后将其重氮化生成丙酮。
2. 丙酮酸催化脱羧反应
这是一种将酮酸与丁醇反应生成丙酮的方法。
在反应中，酮酸先与丁醇酸化生成丁酸，然后经过催化剂的作用脱羧生成丙酮。
3. 丙酮酸钾催化氧化反应
这是一种将异戊二烯与氧气反应生成丙酮的方法。
在反应中，异戊二烯和氧气在催化剂的作用下发生氧化反应，生成丙酮和二氧化碳。
4. 异丙醇脱水反应
这是一种将异丙醇在高温下脱水生成丙酮的方法。
在反应中，异丙醇分子中的羟基和氢离子失去，形成丙酮分子。
5. 乙醇氧化反应
这是一种将乙醇在氧气的存在下氧化生成丙酮的方法。
在反应中，乙醇先被氧气氧化生成乙醛，然后再被氧气氧化生成丙酮。
总的来说，生成丙酮的反应有很多种，不同的反应方式在不同的领域都有着广泛的应用。
对于化学工作者来说，了解这些反应的原理和条件，对于合成丙酮有着重要的意义。
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科研与开发文章编号:1002-1124(2001)02-0007-03Fe 2O 3-CaO/γ-Al 2O 3催化乙醇 转化制丙酮的研究 杨坤国 (广西师范大学化学系 桂林541004)摘 要:FeCl 3和CaCl 2水溶液与γ-Al 2O 3通过氨水沉淀、120℃干燥、450℃焙烧制得的Fe 2O 3-CaO/γ-Al 2O 3催化剂(含1011%Fe 、214%Ca ,Ca 、Fe 原子比为1:3),在乙醇转化制丙酮的反应中表现了较好的催化活性。
当乙醇:水的进料摩尔比为1:7、420～430℃气相条件下反应时,乙醇的转化率可达6311%,丙酮选择性为9119%。
关键词:乙醇;转化;丙酮;催化中图分类号:O 6231411 文献标识码:AR esearch on Conversion of Ethanol to Acetone C atalysed by Fe 2O 3-C aO/γ-Al 2O 3Yang Kunguo(Department of Chemistry G uangxi N ormal University G uilin 541004)Abstract :G as phase (420～430℃)conversion of E tOH on Fe 2O 3-CaO/γ-Al 2O 3catalysts showed a significant yield of acetone in presence of water vapor.The catalysts prepared by aq.FeCl 3and CaCl 2supported on γ-Al 2O 3(pre 2cipitated by 10%aq ,NH 3,dried at 120℃,calcined at 450℃)contained 10.1%Fe ,2.4%Ca ,the atomic ratio of Ca :Fe was 1:3.The conversion of ethanol was 63.1%and the selectivity of acetone was 91.9%when E tOH :H 2O m olar ratio was 1:7.K eyw ords :E thanol ;C onversion ;Acetone ;Catalysis收稿日期:2000-11-23作者简介:杨坤国,男,硕士,副教授,主要研究方向为天然产物提取与精细有机化学品研究,已发表论文二十余篇。
1 前言目前,丙酮的生产主要依赖于异丙醇的脱氢、丙烯的氧化以及作为异丙醇氧化苯酚的副产品[1]。
随着世界性石油资源的日益枯竭,从可再生资源中寻求精细化学品直接或间接的生产方法,已逐渐成为化学工作者关注的课题。
乙醇可由淀粉类物质通过发酵法生产,由乙醇催化氧化合成乙酸、乙醛等早已有较成熟的工艺,但通过乙醇直接催化转化为丙酮的方法自20世纪初[2]以来很少有研究报道。
目前,以过渡金属的氧化物及其混合物为催化剂、低压高温(350～500℃)下乙醇与水的混合气通过固定床工艺转化为丙酮是普遍采用的方式。
就催化剂而言,可主要分为铁(Ⅲ)氧化物[3,4]和铜(Ⅱ)氧化物及其配合物[5,6]两大类。
由于铁盐或其氧化物在活化C -H 键及有机物脱氢方面具有的良好催化活性[7,8],有研究认为[4],铁氧化物在乙醇的转化率及丙酮的选择性方面具有明显优于其它氧化物的特点。
为了进一步提高催化剂的反应活性,适当选用CaO 、ZnO 等氧化物作为助催化剂是必要的,NaK jima等[9,10]甚至直接使用ZnO -CaO 作为混合氧化物催化剂,也表现出了一定的活性。
根据组成型式的不同,催化剂又可分为负载型和非负载型两类,其中负载型催化剂所用载体迄今基本上均为硅胶[5],几乎无使用其它载体的报道。
乙醇催化缩合制丙酮的研究在我国目前还未见报道,开展这方面的研究具有明显的现实意义与实际应用价值。
鉴于氧化铁所具有的高催化活性,以及γ-Al 2O 3所具有的高比表面积和可能的助催化剂作用,本研究拟采用Fe 2O 3-CaO/γ-Al 2O 3为催化剂,气相条件下实现乙醇为原料的丙酮转化。
实验表明,在此条件下的催化剂表现了较好的活性。
2 实验部分211 催化剂的制备与成份分析分别称取一定量的无水Fe 2O 3和适量CaCl 2・2H 2O 溶于150m L 蒸馏水中,加入60～80目的γ-Al 2O 328100g ,快速搅拌下滴加10%氨水至溶液pH值为9～915,静置一段时间后过滤,蒸馏水洗至无氯离子。
120℃干燥2h ,450℃焙烧5h ,粉碎过筛,制Sum 83N o 12 化学工程师Chemical Engineer 2001年4月成60～80目催化剂备用。
将一定量催化剂充分溶解于2m ol/L盐酸中,调节溶液的pH值,E DT A配位滴定溶液中Fe3+、Ca2+浓度,计算催化剂中各组分含量。
212 催化反应与产品分析在单一程管式微型反应器中填充25100g催化剂,将乙醇与水按一定摩尔比配制的物料喷入300℃左右的预热器中,经定量泵(LHS V210～212)输送到420～430℃反应器中,然后经冰水循环冷却得液体混合物(反应一般为30min)。
气相色谱分析反应稳定状态下的液体产品中各组分含量,条件: G C122型气相色谱仪(上海分析仪器总厂出品),硅藻土负载PEG-400(80～120目)柱,火焰光度检测器(FPD)。
3 结果与讨论311 催化剂的选择与比较在300℃以上温度下,乙醇除能缩合为丙酮外,还有可能产生许多副产物如乙酸、乙醛、乙烯、乙酸乙酯及C O2、C O等[3],因此既能提高乙醇的转化率又能提高丙酮收率,是衡量催化剂好坏的标准。
通过检验以不同用量的无水FeCl3制得的Fe2O3-γ-Al2O3的催化活性(表1)表明:催化剂中活性成分含量(以Fe%计)在9%～15%范围内具有稳定的较高活性。
载体的存在有利于催化活性的提高。
助催化剂的主要作用在于改善催化剂的表面结构,提高反应的转化率和产物的选择性。
在本实验条件下,通过保持催化剂制备液中FeCl3的用量(10100g FeCl3/28100γ-Al2O3),调节CaCl2・2H2O用量,制得不同活性组分含量的Fe2O3-CaO/γ-Al2O3,测定催化活性得到表2结果。
表1 Fe2O3/γ-Al2O3的催化活性及其比较aFeCl3用量/g b 催化剂活性成分含量/Fe/%乙醇转化率/%丙酮收率/%c610061745143215 810081648124114 10100101554154713 13100121954184710 16100151452124615 20100181147184113 30100d701635153110 a.反应物进料摩尔比为乙醇:水=1:7b.载体γ-Al2O3用量为28100gc.相对于反应物料中的乙醇含量计d.无载体情况表2 Fe2O3-CaO/γ-Al2O3的催化活性及其比较aCaCl2・2H2O用量/g催化剂中活性成分含量与分析Fe/%Ca/%原子比(Ca:Fe)乙醇转化率/%丙酮收率/%111510130191:856184914115210131121:660145215212810121181:462175713310310112141:36311581041559193161:25814501791059156181:1471444129105b-718-1118517 a.催化剂按111方法制备,反应条件同表1b.催化剂形式为CaO/γ-Al2O3比较表1和表2可知,CaO本身几乎无催化活性[9],但在Fe2O3催化体系中适量CaO的存在对提高催化反应活性有明显的改善,尤其在减少副反应的发生,提高丙酮的收率方面作用更为显著,其中以原子比为Ca:Fe=1:3～1:4时的活性最佳。
312 反应物进料比的选择水份的作用不仅是作为反应物,而且对于抑制乙醇的氧化及消除反应的发生也是至关重要的,因此实际反应体系中水的用量总是大大过量的。
据此,本催化体系以乙醇与水的摩尔比为1:10～1:2进料,分别考察反应效果,得到表3结果。
表3 乙醇与水进料摩尔比对反应转化率和选择性的影响a乙醇、水进料比/m ol乙醇转化率/%丙酮收率/%选择性/%1:104713431792141:76311581091191:56818501773171:2701526123712 a.Fe2O3-CaO/γ-Al2O3催化剂(原子比Ca:Fe=1:3,Fe 含量1011%)反应物料中水份含量的增加有利于丙酮相对于乙醇的选择性提高,但同时乙醇的转化率也会有所下降。
综合考虑认为,以乙醇与水的进料摩尔比为1:7较佳。
313 催化剂重复使用性将Fe2O3-CaO/γ-Al2O3催化剂在420～430℃稳定反应30min后取出,450℃焙烧3h后重新装料,依据使用次数分别考察其催化剂活性得到表4结果。
表4 催化剂使用次数对转化率和选择性的影响a次数乙醇转化率/%丙酮选择性/%163119119261188617361118410460158318 a.催化剂构成同表3,反应物进料摩尔比为:乙醇:水= 1:7随着使用次数的增加,催化剂显示出一定的失活现象(尤其对丙酮的选择性),这说明催化剂的表面结构发生了改变。
只有当使用两次后催化活性才趋于稳定。
4 结论以10100g无水FeCl3和3103g CaCl2・2H2O溶于150m L水中配制的溶液,加入2810gγ-Al2O3载体,制得的Fe2O3-CaO/γ-Al2O3催化剂(Ca、Fe原子比为1:3,Fe含量为1011%)在乙醇缩合制丙酮的反应中体现了较好的催化活性。
在420～430℃的气相条件下乙醇的转化率可达6311%,其中丙酮的选择性为9119%,但催化剂在重复使用性上存在一定的不稳定性和失活性。
因此,研究活性更高、反应稳定性更好的催化剂是需要进一步摸索的课题。
参 考 文 献[1] 韩大维,薛丽梅,王焕民,王镜石1丙酮的生产与发展[J]1化学与粘合,1996,(4):228-2331[2] K agan M.Y a.and klimenkov V.C.Eh.Fiz.khim.,1932,3,244(C A,1933,27,2232).[3] Hinc M.and Arata K.C onversion of E thanol into Acetonecatalysed by Iron oxide treated with T ellurate I on[J].J.chem.S oc.chem.C ommun.,1988,(17),1168-1169. [4] Nakajima T.,Nameta H.,Mishimas.,et al.A highly activeand highly selective oxide catalyst for the conversion ofethanol to acetone in the presence of water vapor[J].J.Nater.chem.,1994,4(6),853-858.[5] Nishiguchi T.and Asano F.Oxidation of alcohols by metallicnitrates supported on silica gel[J],chem.,1989,54(7),1531-1535.[6] Bussi J.,Parodi S.,Irigaray B.,et al.,Catalytic trans forma2tion of ethanol into acetone using Cu-pyrochlore catalysts [J].Appl.Catal.A,1998,172(1),117-129.[7] Y oshizawa K.,Shiota Y.,Y amebe T.Abstraction of the Hy2drogen atom of methane by Iron-Ox o species[J].Organometallic,1998,17(13),1825-1828.[8] K hadilkar B.and Borkar S.S ilica gel supported ferric nitrate:a convenient oxidiE ing reagent[J].Synth.C ommun.,1998,28(2),207-212.[9] Nakajima T.,Y amaguchi T.,T anabe K.E fficient Synthesis ofAcetone from E thanol over ZnO-CaO Catalyst[J].J.chen.S oc chem commun,1987(3),395-396.[10] Nakajima T.,T anobe K.,Y amaguchi T,et al.C onversion ofethanol to acetone over Z inc Oxide-Calcium Oxide Cata2lyst:optimization of catalyst preparation and reaction condi2tion and dedution of reaction mechanism[J].Appl.catal.,1989,52(3),237-248.国内最大的油田三次采油用化学助剂生产基地诞生中油大庆炼化公司揭牌 2000年11月8日,随着中国石油大庆炼化公司成立揭牌仪式的举行,一家固定资产和年销售收入均超过百亿元的特大炼油化工企业的大庆诞生。