沸石的新发现大用途
有机实验考试题(含答案)
【有机实验测考题】1、沸石的作用是什么？如果加热后发现没加沸石怎么办？由于某种原因中途停止加热再重新开始蒸馏时，是否要补加沸石？为什么？(P36)答：防止液体暴沸，是沸腾保持平衡；绝对不可以在液体加热到接近沸腾时补加，因为这样往往会引起剧烈的暴沸，使部分液体冲出瓶外，有时还易发生着火事件。
应待液体冷却后再行补加；需要。
因为在持续沸腾时，沸石可以继续有效，但一旦停止沸腾或中途停止蒸腾，则原有的沸石即失效，在再次加热蒸馏前，应补加新的沸石。
2、什么时候用气体吸收装置？如何选择剂？(P33)答：在有机实验中，常有刺激性甚至有毒物为反应物，多数情况下这些反应物不能完全转化，会散发到空间。
在有些实验中，合成的产物是气体，更多的是生成有害气体作为副产物。
无论是从实验者的安全考虑还是从保护环境出发，对有害气体必须进行处理，所以此时要用气体吸收装置；气体有物理所吸收法和化学吸收法.物理法使用的吸收剂由气体的溶解度决定。
化学法使用的吸收剂由被吸收气体的化学性质决定。
3、蒸馏时加热的过快或过慢，对实验结果有何影响？为什么？(P37)答：加热过快易使温度计读数不正确；过慢易使水银球周围的蒸汽短时间中断；致使温度计的读数有不规则的变动，过快或过慢都易使蒸馏过程不稳定，使其数据不准确。
4、何谓分馏？它的基本原理是什么？(P37)答：在分馏柱内将液体混合物中沸点有差异的组分多次汽化和冷凝使其精确分离；在分馏柱内当上升的蒸汽与下降的冷凝液互相接触时，上升的蒸汽部分冷凝放出热量使其下降的冷凝液部分汽化，两者之间发生了热量交换。
其结果，上升蒸汽中易挥发组分增加，而下降的冷凝液中高沸点组分增加。
这样，靠近分馏柱顶部易挥发物质的组分的比率高，而在烧瓶里高沸点组分的比率高。
当分馏柱的效率足够高时，开始从分馏柱顶部出来的几乎是纯净的易挥发组分，而最后在烧瓶里残留的则是几乎纯净的高沸点组合。
5、用羧酸和醇制备酯的合成实验中，为了提高酯的收率和缩短反应时间，应采取哪些主要措施？(P110)答：用过量的羧酸或醇使反应正向移动；采用回流分水装置，回收生成物水。
Sn-Beta沸石合成研究进展
Sn-Beta沸石合成研究进展蔡静;吴志杰【摘要】含强L酸中心的Sn-Beta沸石在生物质平台化合物转化中表现出独特的活性和选择性,具有广阔的应用前景.Sn-Beta沸石主要合成方法有干胶法、水热法和同晶取代法.不同方法制备的Sn-Beta沸石Sn活性位的微环境及酸性质存在差异,在反应中表现出不同的反应性能.主要介绍Sn-Beta沸石合成方法及控制合成的影响因素.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2019(027)006【总页数】8页(P1-8)【关键词】催化化学;Sn-Beta沸石;水热合成法;同晶取代法;干胶法【作者】蔡静;吴志杰【作者单位】中国石油大学(北京),重质油国家重点实验室,CNPC催化重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京),重质油国家重点实验室,CNPC催化重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TQ424.25;O643.36自1967年美国美孚公司Wadlinger R L等[1]用水热法首次合成Beta沸石以来，在加氢裂化反应、异构化反应和烷基化反应等化工领域，Beta沸石因其高的热稳定性和水热稳定性、良好的抗积炭性，展现出优异的催化性能[2]。
Sn是第ⅣA 族元素，原子半径为0.14 nm，119Sn MAS-NMR光谱证明，Sn与O能够形成四面体，可取代Beta沸石骨架中的Al或Si，形成杂原子Sn-Beta沸石[3-4]。
Sn-Beta沸石骨架的Sn具有空轨道，能接受电子对从而产生L酸[5]。
Sn-Beta沸石活化C—O和CO键能力强，在生物质来源的含羰基、醛基、酮基和羧基有机化合物转化中具有独特的性能，如Baeyer-Villiger (B-V)氧化反应[6]、Meerwein-Ponndorf-Verley (MPV) 还原[7]及5-羟基糠醛转化[8]等。
2003年，Corma A 等[9]通过Sn-Beta沸石催化Meerwein-Ponndorf-Verley-Oppenauer (MPVO) 反应发现，醛和酮在Sn-Beta沸石作用下可还原为相应的醇，同时还将异丙醇氧化为丙酮。
分子筛催化剂的解析
分子筛催化剂的解析分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由 SiO4和AlO4四面体组成和框架结构。
在分子筛晶格中存在金属阳离子（如 Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。
分子筛的类型按其晶体结构主要分为： A型，X型，Y型等 A型主要成分是硅铝酸盐，孔径为 4A（1A=10 -10 米），称为 4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。
X型硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为 9—10A的分子筛晶体，称为 13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称钙X型）分子筛。
沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。
通常，天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。
1 分子筛的应用领域沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。
分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。
3A分子筛用途：各种液体(如乙醇)的干燥；空气的干燥；制冷剂的干燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。
4A分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。
5A分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。
13X分子筛用途：空气分离装置中气体净化，脱除水和二氧化碳；天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。
改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。
沸石特征
沸石一、矿产名称沸石（Zeolite）二、矿产类型及其分布沸石族矿物是一种富含水的K、Na、Ca、Ba的铝硅酸盐。
形成沸石族矿物的先决条件，必须有富含足够水份的碱和碱土金属的铝硅酸盐等成矿物质。
从世界范围看，沸石岩一般产在厚层沉积和同生的火山作用的较年轻的（主要是新生代，其次为中生代）造山带。
集中分布在环太平洋地区和古地中海地区。
中国东部濒临太平洋，属环太平洋造山带的一部分，我国已发现的沸石产地，绝大多数分布在这个地区。
1、矿床的成因类型沸石矿床的类型很多，分类方法也不一致，按地质成因可分为内生和外生沸石矿床两大类，内生成因的矿床一般不能形成大规模单矿物堆积，暂无工业意义，而外生成因的矿床，往往形成有重要价值的工业矿体。
现将国外有代表性的二种分类方案列出，见表1。
R.L.Hay(1966)、A.Ii ji ma和M.Utad a(1972)、R.A.S eppard(1973)、F.A.Mu mpt on(1973)、米哈伊诺夫(1977)G.Got tardi和J.Ob rado vic(1978)、A.Iiji ma(1980)等。
其中具有代表性的是R.A.S eppard(1973),米哈伊诺夫(1977)和 A.Iij i ma(1980)的分类方案（附表二）。
据《国外地质》一九八二年五斯期资料。
注**：盐碱湖沉积型沸石矿床是目前工业意义最大的矿床类型；产于“开放”淡水湖或地下水沉积型矿床分布广泛，工业意义较大。
其它沸石矿床类型的意义因地而异，但自然界常有二种以上类型彼此重叠形成的复杂类型。
国内的沸石矿床成因分类研究主要是参考国外的分类方案结合本国的实际情况有所创新、有所发展。
1979年以来，赵宗溥、徐邦梁等同志先后归纳、提出过一些分类方案，一般认为有风化型、热水型、沉积型（包括与火山物质有关的沉积型和与火山物质无关的沉积型。
中国科学院地质研究所苏明迪、戴长禄同志在“地质科学”（1983.4,№.2）发表的“中国东部中生代火山岩中沸石岩的地质特征和成因”一文中指出：在中国东部中生代火山岩中的沸石岩主要是由降落或喷溢在淡水湖盆地或陆地上的火山灰、火山灰流和火山熔岩中的火山玻璃在“开放体系”中与湖水、渗透地下水或火山活动后期的热水反应所形成，进一步可分为二种成因亚类：一种亚类是指在远离火山通道的淡水湖盆地中由火山碎屑岩中的玻屑在成岩作用期间与水介质反应生成的沸石岩，以产出斜发沸石为特征，它多呈层状、似层状，甚至多层状，具有规模较大，质量较均匀等特点。
【盐碱地】滨海盐碱地生态修复现状及趋势
【盐碱地】滨海盐碱地生态修复现状及趋势滨海盐碱生态修复不仅改善滨海地区的生态环境，丰富当地绿化景观格局，为生物多样性提供新的生境，同时还能更好地解决滨海地区环境发展及经济发展中遇到的问题，为实现社会、经济和生态良性循环及可持续发展，提供广阔空间。
目前，国内外对滨海地区的盐碱治理多在土壤改良、耐盐植物品种、工程技术等方面进行单一的研究，尤其在气候改良方面存在较大空白。
因此，我们以盐碱环境因子——土壤、水体、植被、气候的研究进展为切入点，以期寻找出滨海盐碱地生态修复的可持续发展方向。
滨海盐碱地主要形成原因为海水影响、土壤蒸腾、填海造田工程、砍伐森林、围湖产盐。
其特点主要体现在土壤含盐量和地下水位高，土壤自然脱盐率低等因素上。
淡水资源缺乏，水文存在日变化及季节变化、植被品种多样性及数量性均较差，乡土树种及耐盐碱树种生长缓慢，不能迅速成林。
气候方面，生态环境易受台风、海潮、盐尘、盐雾的影响。
为充分提升盐碱地的生产力，世界各国均在盐碱地修复方面进行了深入研究。
本研究从土壤、水体、植被、气候4个方面进行了综述。
中国的盐碱地防治与修复有着极其悠久的历史，中国古代盐碱地改良技术主要有：引水种稻洗盐、淤灌压碱、深翻窝盐与压砂抗碱、生物治盐等。
这些在当代仍有一定的借鉴意义。
在20世纪30—40年代，以前苏联B.A.科夫达为代表的学者，建议修建排水网作为防治的主要手段，再采用其他措施结合。
经过长期的研究和实践，利用排水措施来治理改良盐碱化土壤得到广泛认同。
作物秸秆还田、种植绿肥、绿肥翻压、改土、培肥等农艺措施的原理是通过改良土壤物理结构及成分等起到改良盐碱土的作用。
除了常用的农艺措施，通过化学方法改良盐碱土也是一个有效的途径。
如在碱化土壤中加入含钙物质（石膏、磷石膏、亚硫酸钙）及酸性物质（如硫酸亚铁、黑矾、风化煤、糠醛渣）的方法改良。
随着化学改良方法研究的深入，从20世纪90年代开始，利用高聚物改良剂改良盐碱地的研究引起国际上的广泛关注。
活化沸石的作用
活化沸石的作用
活化沸石是一种经过特殊工艺活化的天然沸石，其吸附性能和离子交换性能都比天然沸石更强。
具体来说，活化沸石的主要作用包括但不限于：
1. 提高水质：活化沸石可以去除水中的杂质和有害物质，从而提高水的纯度和清澈度。
它不仅可以去除水中的浊度、色度、异味，而且对水中有害的重金属，如铬、镉、镍、锌、汞、铁离子及有机物，如酚、六六六、滴滴涕、三氮、氨氮、磷酸根离子等物质具有吸附交换作用。
2. 作为催化剂：由于活化沸石具有独特的结构和高度的稳定性，它可以作为许多化学反应的催化剂，如合成氨、石油化工等。
在这些化学反应中，活化沸石可以提供高效的催化作用，从而提高反应的效率和产物的纯度。
3. 作为吸附剂：活化沸石具有高效的吸附作用，可以吸附许多有害物质，如有机物、重金属等。
总的来说，活化沸石的作用主要体现在提高水质和处理废水等方面，为工业生产和环境保护提供了重要的支持。
沸石在水处理中的应用
5.消除废水中的氨氮和磷 5.消除废水中的氨氮和磷 废水中氨氮和磷含量过多会引起水的富营养化， 废水中氨氮和磷含量过多会引起水的富营养化，导致藻类的过量 繁殖，造成水体污浊和鱼类死亡的公害，因此引起水质恶化。 繁殖，造成水体污浊和鱼类死亡的公害，因此引起水质恶化。同 时，氨氮的耗氧特性会使水体的溶解氧降低，而且当水体的PH值 氨氮的耗氧特性会使水体的溶解氧降低，而且当水体的PH值 PH 较高时，氨对鱼类等水生物具有毒性。 较高时，氨对鱼类等水生物具有毒性。利用天然沸石去除城市废 水或工业废水中的氨氮，在国内外获得了较为广泛的研究。 水或工业废水中的氨氮，在国内外获得了较为广泛的研究。 Ciambelli等人利用Phlipsite沸石从城市废水中去除氨， Ciambelli等人利用Phlipsite沸石从城市废水中去除氨，研究了 等人利用Phlipsite沸石从城市废水中去除氨 利用沸石去除氨的离子交换能力，实验结果表明： 利用沸石去除氨的离子交换能力，实验结果表明：该沸石能有效 去除城市废水中95%的氨，出水中铵离子浓度低于有关排放标准。 去除城市废水中95%的氨，出水中铵离子浓度低于有关排放标准。 95%的氨 李德生等研制的生物沸石反应器能高效的除去水中的NH3李德生等研制的生物沸石反应器能高效的除去水中的NH3-N、 NH3 NO2NO2-N等。生物沸石反应器是以通过特定处理的颗粒沸石作为生物 载体的一种固定生物膜处理装置，处理效果好。 载体的一种固定生物膜处理装置，处理效果好。
3.除去和回收水中的重金属离子 3.除去和回收水中的重金属离子
通常将比重在5以上的金属称为重金属,冶炼厂、 通常将比重在5以上的金属称为重金属,冶炼厂、有色金属矿山 等化学工业部门所排放的含重金属阳离子的废水造成环境污染， 等化学工业部门所排放的含重金属阳离子的废水造成环境污染， 对人体产生极大危害，试验表明， 对人体产生极大危害，试验表明，丝光沸石和斜发沸石对于消除 重金属离子的效果较佳，特别是用碱处理过的沸石，其吸附量可 重金属离子的效果较佳，特别是用碱处理过的沸石， 以得到大大提高，用0.05mol/L HCl可浓缩回收吸附的重金属离子 HCl可浓缩回收吸附的重金属离子 以得到大大提高， ,用NaOH溶液可使沸石再生。当PH大于4时，经沸石处理的污水即 NaOH溶液可使沸石再生。 PH大于4 溶液可使沸石再生 大于 可消除污染。 可消除污染。 在除砷方面，已取得出了较好的效果。 在除砷方面，已取得出了较好的效果。有人对不同产地的斜发沸 石进行了研究， 石进行了研究，发现对砷具有较大吸附力的是格鲁吉亚共和国捷 格维和捷扎米产的斜发沸石，吸砷量为0.21-0.22mg/g。 格维和捷扎米产的斜发沸石，吸砷量为0.21-0.22mg/g。 0.21
实验1-3蒸馏与沸点的测定由于某...
实验1-3 蒸馏与沸点的测定1、沸石(即止暴剂或助沸剂)为什么能止暴？如果加热后才发现没加沸石怎么办？由于某种原因中途停止加热，再重新开始蒸馏时，是否需要补加沸石？为什么？答：(1)沸石为多孔性物质，它在溶液中受热时会产生一股稳定而细小的空气泡流，这一泡流以及随之而产生的湍动，能使液体中的大气泡破裂，成为液体分子的气化中心，从而使液体平稳地沸腾，防止了液体因过热而产生的暴沸。
(2)如果加热后才发现没加沸石，应立即停止加热，待液体冷却后再补加，切忌在加热过程中补加，否则会引起剧烈的暴沸，甚至使部分液体冲出瓶外，有时会引起着火。
(3)中途停止蒸馏，再重新开始蒸馏时，因液体已被吸入沸石的空隙中，再加热已不能产生细小的空气流而失效，必须重新补加沸石。
2、冷凝管通水方向是由下而上，反过来行吗？为什么？答：冷凝管通水是由下而上，反过来不行。
因为这样冷凝管不能充满水，由此可能带来两个后果：其一，气体的冷凝效果不好。
其二，冷凝管的内管可能炸裂。
3、当加热后已有馏分出来时才发现冷凝管没有通水，怎么处理？答：立即停止加热，待冷凝管冷却后，通入冷凝水，同时补加沸石，再重新加热蒸馏。
如果不将冷凝管冷却就通冷水，易使冷凝管炸裂。
4、蒸馏时加热的快慢，对实验结果有何影响？为什么？答：蒸馏时加热过猛，火焰太大，易造成蒸馏瓶局部过热现象，使实验数据不准确，而且馏份纯度也不高。
加热太慢，蒸气达不到支口处，不仅蒸馏进行得太慢，而且因温度计水银球不能被蒸气包围或瞬间蒸气中断，使得温度计的读数不规则，读数偏低。
5、在蒸馏装置中，温度计水银球的位置不符合要求会带来什么结果？答：如果温度计水银球位于支管口之上，蒸气还未达到温度计水银球就已从支管流出，测定沸点时，将使数值偏低。
若按规定的温度范围集取馏份，则按此温度计位置集取的馏份比规定的温度偏高，并且将有一定量的该收集的馏份误作为前馏份而损失，使收集量偏少。
如果温度计的水银球位于支管口之下或液面之上，测定沸点时，数值将偏高。
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沸石滤料
天然沸石是铝硅酸盐类矿物，外观呈白色或砖红色，属弱酸性阳离子交换剂，经人工导入活性组分，使其具有新的离子交换或吸附能力，吸附容量也相应增大。
主要用于中小型锅炉用水的软化处理，以除去水中的钙、镁离子，从而减少锅炉内水垢的生成，减轻水测金属的腐蚀，延长锅炉的使用寿命。
在废水处理中，可用于除去水中的磷和铅以及六价铬。
失效后的沸石可用于浓盐水逆流再生后重复使用。
天然斜发沸石理化性能指标：
比重 g/cm3 2.0 ~ 2.6 含泥量 % ≤1.0
容重 g/cm3 1.6 水分 % ≤1.5
磨损率 % ≤1.0钠离子交换
能力 g/cm
≥800
沸石滤料的化学成份及矿物类型
SiO2 TiO
2 Al2O
3
Fe2O
3
FeO MgO CaO MnO NaO K2O
68.6 0 0.1
12.4
3
1.21 0.1
3
0.8
1
2.5
7
0.0
6
1.0
8
2.8
3
LOS P2O
5 SiO2/Al
2O3
沸石含量
（％）
原岩种类沸石类
型
10. 0
0.0
1
9.33 50～70 凝灰岩、角砾凝灰
岩
斜发沸
石
该图所示为除氨氮及氟离子效果最好的沸石滤料，日本研究人员发现它可
以去除一些放射性物质，除去效果可达87%以上！
该沸石滤料将成为水处理行业中的新型过滤材料，可以预见它在以后的水处理行业中将起到重要的作用。
由于沸石具有比表面积大，吸附性能好，离子交换能力强等特点；对无机物离子交换剂的去除有着良好的作用，在水中还可以与各种重金属阳离子进行交换以降低水质的硬度，另对水中的氨氮氟离子也有很好的去除效果，是水处理行业理想中的新型过滤材料，失效后的沸石还可用浓盐水逆流再生后重复使用。
采用沸石和砂滤料作为BAF滤料处理纺织废水。
细胞计数结果表明、沸石滤料上生长的亚硝化单胞菌和硝化菌的数量分别为3.0×108和2.2×109 CFU/mL.而砂滤料上生长的数量分别是4.5×108和6.5×108 CFU/mL.从硝化菌的数量来上看，沸石滤料上更适宜微生物的硝化作用，另外从对有机物和TKN的去除来看、以沸石为滤料的BAF的效果要好于以砂为滤料的BAF。
采用沸石作为滤料的BAF可使纺织废水的COD去除率达86%~92%、BOD去除率达99%，色度去除率在77%-79%，这是由于自然沸石滤料的比表面积大于
砂滤料，宜于微生物的附着，且沸石滤料的离子交换能力强，能够吸附水中的NH4＋，而适宜环境的硝化菌的大量生长，使NH4＋转化为硝酸盐。
粒径可根据需要制作，水流流态好、过滤周期长、反冲洗容易进行、截污能力强。
以下为日本用沸石等材料除去一些放射性物质的研究报告及图片：。