高一化学必修2知识点

天然气化工

化工的分支之一。天然气为原料生产化工产品的行业。气体通过净化分离和裂解，蒸汽重整，如氧化物，氯化物，硫化物，硝化，脱氢反应，可以由氨，甲醇，和其加工产品（甲醛，乙酸，等），乙烯，乙炔，二氯甲烷，四氯一氧化碳，二硫化碳，硝基甲烷等。

天然气化工 - 天然气化工以天然气为原料生产化工产品的行业，是将燃料的化学的组成部分。由于天然气和石油埋在地下的油气资源，有时是共生的矿物加工技术和产品相互密切的关系，它也可以是天然气和化工石化行业的归属。天然气化学工业一般，包括天然气分离，化学处理（载在加工和利用甲烷，乙烷，丙烷和其它烷烃）的纯化。

净化分离和化学处理的天然气化工 - 天然气处理

可以分成。后

净化分离，包括天然气从地下开采，天然气井场，脱水，脱砂，分离冷凝水，气体成分进一步提纯分离处理。硫化物丰富的天然气，你必须去通过脱硫过程中，以实现交货要求，低温分离后的硫作为副产物生产的硫酸，二硫化碳，以及一系列的硫化物的硫的资源脱硫，天然气（天然气深冷分离），液化天然气（甲烷）可以得到丰富的天然气在惰性气体氦，氦（见彩图），天然气乙烷丰富的凝析气，可同时流体的水分烷烃，它通常被用来精馏方法恢复乙烷，丙烷，丁烷，以及有一个部分冷凝液。的

化学加工

包括天然气在高温，乙炔和碳黑的生产，部分氧化，蒸汽重整的天然气或气体中的热解，可以通过以下来制备合成气氯化天然气体，硫化，硝化，氨化，氧化，甲烷氧化可制备的各种衍生物湿天然气，乙烷，丙烷，丁烷，天然气冷凝液，等，由蒸汽裂解或热裂解生产乙烯，丙烯，丁二烯丁烷脱氢或氧化生产丁二烯或乙酸乙酯，甲基乙基酮，马来酸酐，等（见图）。

天然气化工 - 世界天然气化学工业在世界上约50个国家，不同程度的天然气化工产业的发展。

分布的天然气化工产业较为发达的国家，美国，苏联，加拿大。发展天然气化工最早，产品品种和生产继续保持第一。在化工行业，占天然气消费量的一半以上的原料和燃料消耗占全国化工行业的。调整化学工业在20世纪70年代中期，苏联的政策，加快发展天然气和化工生产。一个新的生产工厂在西伯利亚天然气产区，适用于大型合成氨，甲醇，乙烯，二硫化碳。目前，天然气和化工产品的生产国，仅次于美国。加拿大有丰富的天然气资源生产合成氨，尿素，甲醇和乙烯。

1980年世界主要国家的产品方向，天然气和化工产品产量超过150MT。年产超过1000万吨的产品是氨，尿素，甲醇，甲醛，和乙烯。

氨产量居世界首位，天然气为原料的80％左右。世界合成氨厂建设的重点由欧洲和美国和其他国家的天然气资源丰富的地区。石脑油或燃料油为原料的合成氨厂逐渐以天然气或煤为原料的过渡（见合成氨工业）。

甲醇为世界大宗有机化工产品，世界甲醇生产以天然气为原料的70％。除了保持传统的用甲醇的应用方向是开发利用替代能源和化工新产品。

天然气为原料的乙烯装置产能约32％的世界乙烯收率，乙烯生产能力约高两倍，比轻质石油馏分，如石脑油为原料。随着增加的生产天然气和乙烷，丙烷回收率增加，这一比例将逐渐增加。

天然气化工 - 中国天然气化工开始于20世纪60年代初，现在已经初具规模，主要分布在四川，黑龙江，辽宁，山东，台湾省。中国的气体主要是用于生产氮气，随后由生产的甲醇，甲醛，乙炔，二氯甲烷，四氯化碳，二硫化碳，硝基甲烷，氢氰酸和炭黑，以及提取的氦。自20世纪70年代以来，天然气和油田伴生气为原料，以及在一些小合成氨厂，合成氨生产的原料结构，天然气的比例约30％建设天然气制乙炔的大型合成氨厂的建设工厂生产甲醇制造维尼纶和醋酸乙烯酯，乙烯基乙炔气体。的天然气热氯化光敏材料的二氯甲烷作为溶剂用于工业生产中的使用。目前，中国的天然气，化学加工产品的生产是20世纪70年代初的约14倍。

天然气化工产业 - 展望随着世界能源需求的增长，在北海的天然气和石油伴生气资源，在中东，北非，南美和苏联正在加速发展和利用世界天然气生产，天然气化工蓬勃发展，供应充足的原材料和能源的稳定增长。在这种情况下，天然气化工产业的发展具有以下特点：

出发的天然气，大宗化工产品，如更快的发展氮肥，甲醇及其加工产品（甲醛，醋酸，等）

烯烃生产，美国已扩大使用天然气原料，中东和南美国家计划大力发展天然气制烯烃产业，从而增加天然原料的比例在世界上生产烯烃的气体

能源中心正在积极发展

新技术不断涌现，尤其是在碳化学合成气更加突出。

天然气和化工行业

化工的分支之一。以天然气为原料生产化工产品的行业。通过裂解，蒸汽重整的天然气的分离和纯化，氧化，氯化物，硫化物，硝化，和脱氢反应等可制成的合成氨，甲醇和它们的加工产品（甲醛，乙酸，等），乙烯乙炔，二氯甲烷，四氯化碳，二硫化碳，硝基甲烷，和等等。

天然气及天然气和化工行业化工 - 天然气为原料生产化工产品的行业，化工行业是一个不可分割的一部分的燃料。由于石油和天然气是埋在地下的油气资源，在某些情况下的共生矿藏，加工工艺，其产品彼此密切相关，它也可以被归因于天然气和化工行业石化。天然气和化学工业中，一般包括天然气净化分离，化学处理（含有甲烷，乙烷，丙烷，和其他的处理和利用与链烷烃）。

天然气和化工 - 天然气处理

可分为化学处理的分离和纯化。

纯化，包括从地下天然气气场的分离，脱水，分离沙和凝析油，气体成分的基础上进一步的净化分离处理。硫化物丰富的气体，必须处理的脱硫，以满足硫资源生产硫酸，二硫化碳和一系列硫化物的硫作为副产物的交货要求脱硫后的低温气体分离（见如果天然气的水分丰富的在乙烷石蜡，低温气体分离），液化天然气（甲烷），如果天然气储量丰富的稀有气体氦，氦可以在同一时间（见彩图）可以获得同时天然气冷凝液分析的流体中，经常使用的方法回收乙烷，丙烷，丁烷，和部分冷凝物的更正。

化学处理

含天然气生产炭黑和乙炔的热分解的温度高，蒸汽重整的天然气或天然气的部分氧化，可以得到合成气，天然气，通过氯化，硫化物可以得到，硝化，氨化氧化，氧化AN所有种衍生物湿的气体乙烷，丙烷，丁烷，天然气液体冷凝物中，并因此，蒸汽裂解或热裂解生产乙烯，丙烯，丁二烯脱氢的丁烷氧化或产生小的二烯或乙酸，甲基乙基酮，和马来酸酐，等等（参见图）。

天然气和化工行业 - 世界天然气，化工等行业在世界上约50个国家在不同程度的天然气和化工行业的发展。

天然气化工产业中的分布较为发达的国家是美国，苏联，加拿大。美国发展天然气化工产业，产品的品种和目前的生产仍排名。天然气消费量在化工行业，化工原料和燃料的消耗占总数的一半以上。 20世纪70年代中期，苏联调整化学工业，化学工业，以加快天然气生产的发展。西伯利亚天然气产区在生产新的设备，用于在大型合成氨，乙烯和甲醇，二硫化碳。目前，化工产品和天然气生产国，仅次于美国。加拿大有丰富的自然资源，生产合成氨，尿素，甲醇和乙烯。

该产品在1980年的世界大国，化工产品和天然气产量超过150MT的主要方向。具有年产超过1000万吨的合成氨，尿素，甲醇，甲醛和乙烯产品的。

在世界合成氨生产，天然气为原料的80％左右。全球合成氨厂建设的重点从欧洲和美国和其他国家在该地区丰富的天然气资源。燃料或石脑油为原料的合成氨厂将天然气或煤为原料的过渡（见合成氨工业）。

大部分的世界上有机化工产品之一，世界在70％以天然气为原料生产甲醇的甲醇。除了保持传统用途，甲醇的应用方向，发展替代能源和化工产品的用途。

天然气为原料的乙烯产能的乙烯产能占世界约32％的乙烯收率比轻质油馏分，如石脑油为原料，高一倍左右。随着生产天然气，乙烷，丙烷的比例的增加，其中增加的回收率增加。

天然气和化工 - 天然气化工产业在中国起步于20世纪60年代初，目前已初具规模，主要分布在四川，黑龙江，辽宁，山东，台湾省等地。中国主要用于生产氮气的天然气，然后由生产甲醇，甲醛，乙炔，二氯甲烷，四氯化碳，二硫化碳，硝基甲烷，氢氰酸和氦和炭黑萃取。 70年代以来，目前已建成超过天然气和油田伴生气为原料的大型合成氨厂，以及一些小型和中型合成氨厂的合成氨生产，使国家结构原料，天然气的份额约为30％也可以内置在同一时间的系统，乙炔气厂制造维尼纶和乙酸乙烯酯，甲醇的生产中使用的乙炔气体。使用天然气热氯化二氯甲烷中的感光材料，用于生产用于工业溶剂。目前，中国第一天然气处理化学产品的产量大约是70倍，在14。

天然气和化工行业 - 需求的增加，世界能源的前景北海，中东，北非，南美和苏联的天然气和石油伴生气资源，加快开发和利用世界总产量的天然气，天然气和化工行业的蓬勃发展，并提供足够的原料，能源的稳定增长。在这样的条件下，天然气和化学工业的发展，具有以下特点：

从一开始的大部分天然气化学产品，如氮，甲醇和它们的加工产品（甲醛，乙酸等）的快速发展

扩大在美国的烯烃生产原料和天然气的使用，中东和南美国家计划发展天然气制烯烃产业，从而提高了烯烃生产的天然气体在世界原材料的比例

以能源为重点的研究和开发工作十分活跃

这项新技术已经出现，特别是合成气的碳基化学品放在更加突出的。

氢气是未来理想的清洁能源之一，也是重要的化工原料，在加氢反应(煤的液化和汽化、重油的重整等)、阻氧剂、内燃机燃料、制冷剂制造等方面都大量使用。氢气若直接用于燃料，可获得比一般碳氢化合物燃料更高的效率，而且还具有零污染排放的优异性能；将氢气用于氢氧燃料电池则可得到高达45％—60％的化学能-电能转化效率，而一般内燃机的热机效率仅为15％。近年来，由于质子交换膜燃料电池(pemfc)技术的突破，高效燃料电池动力车样车已陆续出现。随着技术的不断发展，氢能的应用范围必将不断扩大，大力开发氢能具有重大意义。

工业上大量生产氢气的方法是用水蒸汽通过灼热的焦炭，生成的水煤气经过分离得到氢气，电解水或甲烷与水蒸汽作用后生成的物质经分离也可以得到氢。随着对氢能越来越大的需求，近年来又开发出多种新的制氢方式。

在21世纪，氢的需求量将持续增加，最主要的应用可能是燃料电池和燃料电池电动车。燃料电池通过补加燃料实现连续运转，尤其适用于偏远隔绝的地方。这种装置体积小、效率高、排污很少，主要产物是水。然而，燃料电池商业化还存在巨大的障碍，即氢的储存与配给的问题。现有的工业方法难以避免这一困难，解决这些问题的有效办法之一就是通过合适的具有高能量密度的液体燃料的催化转化即时产生氢气。在所有可能利用的液体燃料中，低碳醇如甲醇和乙醇以其含氢量高、廉价、易储存、运输方便而成为最佳选择。甲醇和乙醇理论上都可以通过直接裂解、水蒸汽重整、部分氧化、氧化重整等方式转化为氢气。从长远观点看，乙醇无毒、不含易使燃料电池铂电极中毒的硫、易于储存和运输。因此由乙醇催化制氢必将是一种具有前景的制氢方法。然而，甲醇催化制氢的研究已经受到广泛的关注，相对而言，乙醇催化制氢的研究则还没有受到足够的重视，难度大，已有的积累仅限于热力学理论分析和催化剂与反应的初步探索。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种乙醇催化制氢的方法及系统。

本发明提供的一种乙醇催化制氢的方法，包括如下步骤：

步骤s1：以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和乙酸乙酯的混合气相产物；

步骤s2：将步骤s1所得混合气相产物冷却后进行气液分离，得到混合气相氢气和混合液相乙酸乙酯；

步骤s3：将步骤s2所得混合气相氢气进入含有脱氧催化剂的除氧装置，用于去除步骤s2所得混合气相氢气中的氧气；将步骤s2所得混合液相乙酸乙酯灌入乙酸乙酯罐；

步骤s4：将步骤s3所得混合气相氢气进入制冷机，用于液化步骤s3所得混合气相氢气中的乙酸乙酯，乙酸乙酯进一步液化凝结后，将所述液化乙酸乙酯分离，灌入所述乙酸乙酯罐；

步骤s5：将步骤s4所得混合气相氢气加热后进行变压吸附，得到纯净氢气。

本发明提供的乙醇催化制氢的方法以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和副产物乙酸乙酯，无水乙醇作为原料来源广泛、无毒、易储运，此外，副产物乙酸乙酯可作为化工原料被广泛使用，原料成本低，产物收益大。本发明中，通过制冷机液化副产物乙酸乙酯从而将其与主产物氢气有效分离，操作简便，效果显著，气态的氢气在经过变压吸附后能够去除掺杂的杂质气体，如乙烯、甲醛、乙酸乙酯等，得到纯净的氢气，可直接应用于燃料电池中。

进一步地，所述步骤s1中，所述催化剂为cu-zn-al催化体系，cu-zn-al催化体系具有高活性及高选择性，且成本较低，易形成规模化生产，在乙醇催化制氢的过程中,cu是反应活性组分,并促进c-h、o-h键的断裂,zn对催化活性没有明显的作用，al提高了cu的脱氢能力，使乙醇的转化率提高，并能在zn的作用下增加产物的收率和选择性。

进一步地，所述步骤s2中，将步骤s1所得混合气相产物冷却包括将步骤s1所得混合气相产物自然冷却或热交换，降温到25℃-85℃。根据氢气与副产物乙酸乙酯沸点的不同，能够更多的分离出氢气中的乙酸乙酯。

进一步地，所述步骤s3中，所述除氧装置内反应温度为20℃-70℃，反应压力为1-3pma，所述脱氧催化剂为负载有pt、pd、rh、au、ni、co中一种或多种的金属催化剂。

进一步地，步骤s4中，所述制冷机的制冷温度为-84℃～10℃。根据氢气与副产物乙酸乙酯熔点的不同，对混合气相产物进行降温，进一步分离出氢气中的乙酸乙酯。

更进一步地，步骤s4将步骤s3所得混合气相氢气进入制冷机之前，还包括将步骤s3所得混合气相氢气干燥。

进一步地，步骤s5中，所述变压吸附包括利用变压吸附装置得到纯净氢气和产生解吸气的过程。

更进一步地，所述变压吸附装置包括至少六个吸附塔，其中至少一个所述吸附塔处于进料吸附状态；吸附剂为活性炭或分子筛。

更进一步地，所述解吸气通入处于进料吸附状态的所述吸附塔中，进行循环变压吸附。

本发明还提供了一种乙醇制氢系统，包括：顺序相连的反应罐、气液分离器、除氧装置、制冷机、变压吸附装置，

其中，所述反应罐，用于发生催化裂解反应；

所述气液分离器，用于分离混合气相氢气和混合液相乙酸乙酯；

所述除氧装置，用于去除所述混合气相氢气中的氧气；

所述制冷机，用于液化步骤所述混合气相氢气中的乙酸乙酯；

所述变压吸附装置，用于纯化所述混合气相氢气，得到纯净氢气。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的一种乙醇制氢方法的流程图；

图2为本发明一个较佳实施例的一种乙醇制氢系统的流程结构示意图。

附图标记说明

1.反应罐；

2.气液分离器；

3.除氧装置；

4.制冷机；

5.变压吸附装置。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，本发明并不局限于以下描述的实施方式。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合，且本发明的技术理念可以与其他公知技术或与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

参照图1所示，本实施方式提供的一种乙醇催化制氢的方法包括如下步骤：

步骤s1：以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和乙酸乙酯的混合气相产物，其中，所述催化剂可以为cu-zn-al催化体系，cu-zn-al催化体系具有高活性及高选择性，且成本较低，易形成规模化生产，在乙醇催化制氢的过程中,cu是反应活性组分,并促进c-h、o-h键的断裂,zn对催化活性没有明显的作用，al提高了cu的脱氢能力，使乙醇的转化率提高，并能在zn的作用下增加产物的收率和选择性。

此外，还可以在反应过程采用电加热矿物油的方法进行加热，一方面是因为反应需要吸收热量，另一方面是能够进一步气化无水乙醇，让反应稳定在220-280℃之间一个尽量狭窄的温度区间，使反应充分，减少副反应。

步骤s2：将步骤s1所得混合气相产物冷却后进行气液分离，得到混合气相氢气和混合液相乙酸乙酯，其中，将步骤s1所得混合气相产物冷却包括将步骤s1所得混合气相产物自然冷却或热交换，降温到25℃-85℃，优选的，可以为40℃。根据氢气与副产物乙酸乙酯沸点的不同，能够更多的分离出氢气中的乙酸乙酯。

步骤s3：将步骤s2所得混合气相氢气进入含有脱氧催化剂的除氧装置，用于去除步骤s2所得混合气相氢气中的氧气；将步骤s2所得混合液相乙酸乙酯灌入乙酸乙酯罐，其中，所述除氧装置内反应温度可以为20℃-70℃，反应压力为1-3pma，所述脱氧催化剂可以为负载有pt、pd、rh、au、ni、co中一种或多种的金属催化剂。除氧装置内的反应可以为利用氢气与氧气反应，从而除去氧气而生成水蒸气，虽然会消耗少量所需产物氢气，但不会引入新的杂质，且除氧效果优越。

步骤s4：将步骤s3所得混合气相氢气进入制冷机，用于液化步骤s3所得混合气相氢气中的乙酸乙酯，将所述液化乙酸乙酯分离后，灌入所述乙酸乙酯罐，其中，所述制冷机的制冷温度为-84℃～10℃。根据氢气与副产物乙酸乙酯熔点的不同，对混合气相产物进行降温，进一步分离出氢气中的乙酸乙酯，温度越低乙酸乙酯凝结越多越快，通过深度冷冻，乙酸乙酯的浓度能够从百分之几降低到百万分之几。

将步骤s3所得混合气相氢气通入制冷机前，还可以将混合气相氢气进行脱水干燥，避免在制冷过程中因气体中的水蒸气结冰而导致设备遭到破坏。

步骤s5：将步骤s4所得混合气相氢气加热后进行变压吸附，得到纯净氢气，其中，所述变压吸附包括利用变压吸附装置得到纯净氢气和产生解吸气的过程。可以为经过预处理后转化气自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的吸附塔，经由吸附、二次均压降压、顺放、逆放、冲洗、二次均压升压和产品最终升压等步骤，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得合格产品氢气从塔顶排出。

此外，步骤s4所得混合气相氢气温度较低，对其加热后再进行变压吸附，使得吸附更完全，产物纯度更高。

更进一步地，所述变压吸附装置可以包括至少六个吸附塔，其中至少一个所述吸附塔处于进料吸附状态；吸附剂可以为活性炭或分子筛。

更进一步地，所述解吸气通入处于进料吸附状态的所述吸附塔中，进行循环变压吸附。

在进行变压吸附前，还可以对步骤s4所得混合气相氢气进行变温吸附，主要去除乙烯及其它c2以上的重烃等可能出现的副反应产物。

本实施方式提供的乙醇催化制氢的方法以无水乙醇为原料，在催化剂作用下发生催化裂解反应，生成氢气和副产物乙酸乙酯，无水乙醇作为原料来源广泛、无毒、易储运，此外，副产物乙酸乙酯可作为化工原料被广泛使用，原料成本低，产物收益大。本实施方式中，通过制冷机液化副产物乙酸乙酯从而将其与主产物氢气有效分离，操作简便，效果显著，气态的氢气在经过变压吸附后能够去除掺杂的杂质气体，如乙烯、甲醛、乙酸乙酯等，得到纯净的氢气，可直接应用于燃料电池中。

参照图2所示，本实施方式还提供了一种乙醇制氢系统，包括：顺序相连的反应罐1、气液分离器2、除氧装置3、制冷机4、变压吸附装置5，

其中，所述反应罐1，用于发生催化裂解反应；

所述气液分离器2，用于分离混合气相氢气和混合液相乙酸乙酯；

所述除氧装置3，用于去除所述混合气相氢气中的氧气；

所述制冷机4，用于液化步骤所述混合气相氢气中的乙酸乙酯；

所述变压吸附装置5，用于纯化所述混合气相氢气，得到纯净氢气。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中既可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

在以上具体实施例的说明中，方位术语“上”、“下”、”左”、“右”、“顶”、“底”、“竖向”、“横向”和“侧向”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是即使没有这些技术细节和基于上述实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本发明各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式做各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

http://www.bondch.com/lunwen/yuanqing/12.htm

废聚苯乙烯泡沫塑料再生胶粘剂的研究

鲍春阳

(黑龙江省石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040)

摘要：聚苯乙烯泡沫塑料由于其质轻、坚固、吸震、低吸潮、易成型及良好的耐水性、绝热性、价格低等特点，被广泛地应用于包装、保温、防水、隔热、减震等领域。PS大都是一次性使用，废弃在自然界中既不能腐烂转化，又不能自行降解而消失，这样既浪费了宝贵的不可再生资源，又造成了严重的环境污染。本论文就是以节约资源、保护环境，变废为宝为目的，研究了以废PS为主要原材料，经改性剂改性，制备两种低毒性、低成本、性能好的胶粘剂。其中一种是以环氧树脂及甲苯二异氰酸酯作为改性剂的溶剂型多功能胶粘剂，可用于金属、陶瓷、玻璃、木材等的粘接，拉伸剪切强度大于4．7MPa；另外一种是以丙烯酸丁脂和醋酸乙烯脂的混合单体作为改性剂的接枝共聚乳液型胶粘剂，其性能优于市售的乳白胶，压缩剪切强度高达10．4MPa，价格仅为乳白胶的70％。

关键词：废聚苯乙烯泡沫塑料；改性剂；胶粘剂

1 引 言

1．1 国内外现状

聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene，简称EPS)是现代塑料工业发展中的新型材料，它的生产自1951年西德巴斯夫公司发明可挥发性聚苯乙烯珠粒发泡成型法，到七十年代美国发明一步成型法以来得到了迅速的发展。1985年我国相继从美国、日本引进五套聚苯乙烯泡沫生产装置，促进了我国塑料工业的发展。聚苯乙烯泡沫塑料是当今世界上应用最广泛的塑料之一，由于它具有良好的耐水性、绝热性、绝缘性、低吸湿性以及较强的抗震强度，及其质轻、坚固、易成型、价格低等特点，被广泛地应用于包装、保温、防水、隔热、减震、装璜、餐饮业等领域，渗透入国民经济的各个部门。据统计，近十年

来，我国聚苯乙烯塑料年平均消费量增长10％。1990年已达21．7万吨，随着电子仪表、家用电器工业的迅速发展及西部大开发的推进，EPS的用量会越来越大[1]，预计到2005年，我国将需要聚苯乙烯泡沫塑料120万吨。聚苯乙烯泡沫塑料大部份都是一次性使用，数以百万吨的白色垃圾散于自然界中，既不能腐烂转化，又不能自行降解而消失，这样，一方面造成严重的环境污染，另一方面也是宝贵的不可再生资源的浪费。如何合理地、有效地回收利用废弃聚苯乙烯泡沫塑料已引起包括我国在内的世界各国科研工作者的普遍重视。从七十年代开始，日本、西欧和美国就相继对塑料废料进行工业化处理，到九十年代，综合利用废旧塑料的技术已趋于成熟，产业化高达80％，截止到1999年，美国塑料废弃物回收率达50％，英国达80％，日本达49％，意大利不仅回收本国的塑料垃圾，还从欧洲其它国家进口废旧塑料进行再生利用。我国从80年代末期开始起步研究废弃塑料的回收再利用技术，进入九十年代以后，研究开始活跃起来，技术产业化率还很低，每年大约仅有15％的废弃塑料得到回收[2],其余大都被掩埋。聚苯乙烯泡沫的密度很小，只有0．02－0．04g／cm3，因此，体积非常庞大，会占用大面积土地，而且当泡沫塑料进入土壤以后，基本上不会被微生物降解，使土壤中的空气、水分、养分等不能正常的循环交换，而且它还会逐渐释放出一些有害物质，从而影响到生态系统的正常循环，使掩埋处及其周围方圆面积内的土地土质变差，造成悲剧[3]。

1．2 聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用

有关聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用已先后出现了不少专利和研究报道，其应用技术主要集中在以下几个方面[4-9]：

1．用于制造轻质建筑材料。用可发性聚苯乙烯的预发泡颗粒或以破碎成小块的聚苯乙烯泡沫废弃物为主体补加不同的填料，使用不同的粘结剂制成各种轻质的建筑材料。比如，用碎木丝为填料，以水泥为粘结剂，加水混合，然后模塑成各种形状的轻质水泥隔板，或制成人造木材；内衬铁丝支架制成的轻质泡沫板可以做为墙板、台面，或装饰板；用膨胀珍珠岩做填料能制成屋顶隔热板；以泥土为粘接剂兼填料，与聚苯乙烯泡沫颗粒等量均匀混合并压制成型，干燥后煅烧，可制成供高层建筑用的轻质大砌块，或地下渗排废水的透水管；以废尼龙丝为填料可制成轻质抗弯浇铸材料等等。这种回收方法工艺简单，可回收量大，投资小，是一种较好的回收利用方式，唯一不足就是产品的技术附加值较小。

2．用于制造通用型苯聚乙烯。将聚苯乙烯泡沫废弃物经高温消泡冷却后，机械破碎，挤塑成条，再切粒制成通用型聚苯乙烯。这种方法的主要问题是再生料的外观可能是由于废弃泡沫破碎前未洗净以及在烘焙挤塑过程中局部温度过高等原因而呈棕色，失去了新聚苯乙烯无色透明的特点。其抗冲击性能也较差，只能用做一些低值塑料零件，很难与一般塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯制品媲美。

3．用于再制可发性聚苯乙烯。用废弃PS泡沫循环再制EPS或再模制泡沫制品，应该说是废PS泡沫最合理的利用方向。因为废聚苯乙烯泡沫材料除表面受环境污染略变质外，内部还保持着原有聚苯乙烯泡沫的性能，这就为多次利用创造了条件。只有这样，重新模塑或制造EPS才能最好地发挥聚苯乙烯泡沫的多方面优良特性。利用废聚苯乙烯泡沫制造EPS或再模塑有下列几种方法：第一，溶解聚合法。将废烙泡沫材料溶解于苯乙烯单体中，加入分散剂使PS的苯乙烯溶液成珠粒状悬浮在水中，加热使其聚合，然后加发泡剂，继续聚合制成珠粒发泡料。本方法的优点是利用废PS代替了部分苯乙烯，可使成本降低，缺点是要消耗苯乙烯单体，同时也受到PS表面清洁度不稳定对引发剂活性的影响，很难制得均匀一致的产品。第二，球化再发泡法。是将通用型的聚苯乙烯切成圆柱形粒料，悬浮在分散剂的水溶液中，加热使圆柱体熔融球化，再降温加压加发泡剂，冷却后经过滤、洗涤和低温干燥制成EPS珠粒[10]，本方法的关键在于原料的质量，否则难以保证新制EPS的质量。第三，珠粒破碎再模塑法。是在液体介质中选用合适的软化剂，表面活性剂和消泡剂，将大块废PS泡沫选择性地破碎到直径4－8mm的球形珠粒，加发泡剂后再模塑成泡沫制品。本法工艺简单，消耗的附加材料少，模制成品的各项物理性能与原废料接近，而且投资小，效益大，值得推广。

4．溴化改性制备阻燃剂。聚苯乙烯分子中含有苯环结构，苯环上的氢原子可被亲电试剂取代。有人将回收的聚苯乙烯泡沫塑料清洗干燥后溶于二氯甲烷溶液中，在三氯化铝催化下，与液溴发生亲电取代反应而制得阻燃剂溴化聚苯乙烯。含溴量可高达6％。可作为聚氯乙烯、ABS、聚丙烯等塑料制品的阻燃。与其它有机阻燃剂相比，溴化聚苯乙烯用量低，阻燃效果好，燃烧过程中不释放二(口恶）英等有毒致癌物质，特别是与三氧化二锑并用，其协同阻燃效果更好，是一种性能良好的阻燃剂。用该工艺制备的溴化聚苯乙烯，性能可以与商品溴化聚苯乙烯阻燃剂相媲美，而且成本低[11]。但因为阻燃剂本身的用量就不是很大，因此此法不能满足大量废PS的回收工作。

5．热分解技术。一方面，可裂解制造苯乙烯单体，即把废聚苯乙烯泡沫塑料在加热条件下，选择合适的催化剂使其裂解生成苯乙烯单体。在苯乙烯供应比较紧张的情况下，利用聚苯乙烯泡沫废弃物解聚制造苯乙烯，以满足市场的需要，是一条合理的利用途径。美国、法国、和日本等也进行过大量实验，但未见有工业化的报导。解聚制造苯乙烯主要问题是苯乙烯的转化率比较低，在较好的情况下也不过70％左右，一般仅在40％左右，转化率低，不仅影响生产成本，而且留下的残渣还给裂解设备的清洗和连续运转造成困难[12]。另一方面，可裂解制油。将泡沫塑料隔绝空气加热或在水汽下加热分解可得到低分子量烃的混合物，再用催化剂分解重整，可得不含硫的汽油馏份和煤油馏份及部分气体。1kg塑料可得11油品，其余主要是残炭[13]。日本在这方面研究较多，我国在这方面也取得一定成效，现在正在进行产业化。

6．燃烧回收能源。由于聚苯乙烯泡沫的主要成份是碳和氢，它可以燃烧且总热值(大约是4600kJ／kg)，大于标准煤(大约2600kJ／kg)和燃料油(大约4400kJ／kg)。因此经焚烧处理利用其燃烧热也是一条有效途径。这种方法，被许多资金雄厚、设备先进的发达国家采用。比如日本刚管公司用废塑料代替焦炭做炼铁的燃料和还原剂；法国一空调公司开发一种用废塑料焚烧产生的热量生产蒸汽的新工艺，蒸汽可供给生产之用，这样可节约能源。但就我国情况看，焚烧法还较其它方法落后。塑料燃烧时发热量大，普通炉子易烧坏而且不易燃烧完全，要专门设计燃烧炉，设备维修费用较大，同时燃烧产生的气体易造成二次污染，还要进行处理。

7．接枝改性制备涂料。涂料的制备均由基料添加颜料经搅拌研磨而成。基料为成膜物，聚苯乙烯泡沫由有机高分子组成，经溶剂溶解以后可以作为涂料的基料，其耐水性和绝缘性良好。但用PS作基料制备的涂料附着力和成膜性很差，只要将其进行改性处理并添加适量的交联剂，增塑剂，以改善其成膜性能及膜层质量，这样就可以制成各类涂料。比如，李良波等将废聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后溶于二甲苯中，加入引发剂，在一定温度下滴入丙烯酸进行接枝改性反应，得组份甲；将石油沥青溶于二甲苯，得组份乙；将水、乳化剂以及助剂混合均匀得份丙；将上述三种成份在乳化釜中进行共乳化，制得防水涂料。丙烯酸分子在聚苯乙烯的分子链上的接枝，不仅增强了涂膜的附着力，而且提高了乳液的稳定性。制得的涂料具有良好的耐热性、低温柔韧性和粘接强度。另外，用柔性的丙稀酸丁酯接枝在刚性的聚苯乙烯分子链上，可提高聚苯乙烯的柔韧性和附着力，与适当助剂配合，可制成性能良好的防腐涂料[14]。

1．3 聚苯乙烯泡沫改性胶粘剂的进展

胶粘剂在国民经济各部门中都有重大作用。无论是航天、航空还是建筑、装璜都离不开胶粘剂。全世界胶粘剂的总产量在七十年代中期已接近500万吨，近年来大约以每年增长30万吨的速渡继续增长。在全部胶粘剂产品中，建筑用胶粘剂约占25％－35％。随着我国国民经济的迅猛发展，建筑用胶存在很大缺口，用废PS制备胶粘剂满足市场对质优价廉胶粘剂的需求，是一举两得的事情。我国科研工作者从80年代末起步从事这方面的研究，到九十年代末取得了一些成绩。但研究空间仍很大。因此这是一个很好的研究方向，也是废PS再生利用的最佳方向。

聚苯乙烯是一种无定型的线性非极性物质，它的分子中含有苯环，刚性大而柔性小，它在极性物质表面上粘接力很弱，用它直接制得的胶粘剂强度不够而且胶层又硬又脆，因此需要在苯乙烯链节上引入极性和柔性基团，以增加柔顺性提高粘接强度，这样才能得到粘结力和附着力都很好的胶粘剂。利用废聚苯乙烯泡沫制备胶粘剂的关键技术是改性剂的选择。据文献报道[15-35]，有以下几种改性剂：

1．邻苯二甲酸酯改性。胡光军利用增塑剂邻苯二甲酸二丁酯对聚苯乙烯泡沫塑料进行改性，溶剂为丙酮，用氧化镁做填料，制得的胶粘剂可用于粘接扬声器回路，粘接成本降低约百分之七十；王秀岩将废聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后加入创新一号溶剂中溶解后加入邻苯二甲酸二辛酯和香精，可制成不干胶，这种不干胶粘接效果好，可以重复使用，可用于各种标签，商标及纸制品的粘接。

2．异氰酸酯改性。雷阎盈等研究了异氰酸酯改性PS制胶粘剂：PS溶于甲苯、丙酮和乙酸乙酯混合溶剂中，溶解完全后加入异氰酸酯反应一段时间后，再加入填料氧化锌可制得固含量约30％的胶粘剂，该胶粘剂粘度为0．5－1 Pa．s，剪切强度为3．4MPa，不均匀剥离强度为1．2 KN／m，该胶可用于木材、纸制品、日用塑料、地毯背衬的粘接。

3．酚醛树脂改性。酚醛树脂分子结构中含有羟基，是聚苯乙烯泡沫塑料的优良改性剂。陆友玲等将聚苯乙烯泡沫塑料熔于甲苯、乙酸乙酯、丙酮和三氯甲烷混合溶剂中，充分搅拌后加入酚醛树脂进行反应，制得乳白色PS改性胶粘剂。该胶粘剂的剪切强度为3．47MPa，不均匀剥离强度为14．8KN／m，可用于木材和日用品的粘接。商金明等研究表明，当酚醛树脂与聚苯乙烯泡沫塑料用量相等时，它的粘接强度接近于酚醛树脂胶粘剂。为了增加胶粘剂固化以后的韧性和对被粘物的粘接强度，可添加少量高分子交联剂作为改性剂，这样胶粘剂固化后在被粘接物表面形成一网状分子层。李键等选择了异氰酸酯和酚醛树脂两种含强极性基团的改性剂对废聚苯乙烯泡沫塑料进行改性取得了良好的效果。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶解在甲苯、丙酮、氯仿、乙酸乙酯的混合溶剂中，完全溶解以后分离机械杂质，加入适当比例的交联剂甲苯二异氰酸酯和酚醛树脂，然后加填料制得粘稠状红色粘合剂，这种粘合剂的剪切强度可达3．72 MPa，不均匀扯离强度17．10KN／m。该胶粘剂可代替乳白胶用于木材粘接，效果良好，同时对塑料以及多孔物质也有较好的粘接性能。

4．松香树脂改性。曲俊杰等研究了松香树脂改性废聚苯乙烯泡沫塑料制备胶粘剂。选用二甲苯为溶剂，所制得的胶粘剂可粘接瓷板、马赛克和塑料地板等。陈震等研究了松香用量对PS改性胶粘剂性能的影响，同时考察了各种溶剂对PS改性胶粘剂粘接强度的影响。研究结果表明添加少量松香时有利于提高粘接强度，但由于松香中菲环易于解离，随着松香用量增加，粘接强度反而降低；在所有溶剂中聚苯乙烯与乙酸乙酯混合改性后粘接强度最大。

5．苯乙烯－丁二烯－苯乙稀(SBS)嵌段共聚物改性。苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯嵌段与聚苯乙烯的结构相似，相容性好，因此用SBS嵌段共聚物作PS改性剂，可以提高胶粘剂的剥离强度，降低胶层的硬度和脆性。包其富选择乙酸乙酯、120号汽油、甲苯、松节油为混合溶剂，以SBS嵌段共聚物为改性剂，松香树脂为增粘剂，制得胶粘剂剪切强度达4．43 MPa，不均匀剥离强度为1．4KN／m。该胶粘剂可用木材、瓷砖等材料的粘接，既可代替聚醋酸乙烯酯乳白胶用于家具和玩具的粘接，也可替代氯丁胶用于木材的封边。

6．马来酸酐改性。孟跃中等将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于有机溶剂中，加入引发剂、顺丁烯二酸酐进行接枝反应，然后与聚乙烯醇的水溶液在乳化装置内乳化，制得PS改性白胶，剪切强度在3．92MPa以上，成本仅为聚醋酸乙烯酯乳液的三分之一，而且生产工艺简单，生产周期短。

7．聚乙烯醇缩醛改性。石生勋采用甲苯、70号汽油做混合溶剂，将废聚苯乙烯泡沫塑料溶解以后，加入聚乙烯醇缩醛进行改性，得到白色稠状的胶粘剂，这种粘剂最大特点是使用温度宽，-40－40℃均可使用，且剪切强度一直保持在8．7 MPa，而市售的白乳胶只能在0－40℃之间保持9．0MPa的强度。

8．聚乙烯醇改性。陈恩德用二甲苯将聚苯乙烯泡沫塑料完全溶解以后加入聚乙烯醇进行改性，可制得医用密封胶，这种医用密封胶不与福尔马林发生反应，且耐热、耐寒、不漏水。

9．活性单体接枝改性。废聚苯乙烯与活性单体接枝共聚，可在苯乙烯链节上接枝活性基团，从而利用废聚苯乙烯泡沫塑料制取性能良好的胶粘剂。有专利报道，100份PS溶于芳烃、氯代烃混合溶剂中成为胶液，加活化剂氯化亚铜，引发剂过氧化苯甲酸丁酯，升温到90－120℃，加入20－30份丙烯腈、丙烯醇单体，接枝反应2小时，使聚苯乙烯接枝上极性基团从而改变PS的性质，然后加入石棉粉或硅酸钙，形成一种耐水性好、粘接力强的白色稠状胶粘剂。其耐水性和剪切强度分别是聚醋酸乙烯酯乳白胶的10倍和3倍以上，该PS胶粘剂可作为木材、家具和日常生活用胶，也可用于粘接水泥制品、地板、壁纸及各种织物。在聚苯乙烯大分子上接枝丙烯腈、丙烯醇，能明显提高其粘接性，但加入的单体比例甚高，这样成本也就较高，而且丙烯腈单体的毒性也非常大，给生产带来一定的困难。因此很难推广应用。陈开来等研究了羧酸酯单体接技于苯乙烯链节上，成功地制得了建筑内装饰耐水胶粘剂。将废聚苯乙烯泡沫塑料溶于甲乙两种有机溶剂中制成胶液，在引发剂的作用下，与不饱和单体发生接枝共聚反应，在聚苯乙烯大分子链上接枝上极性基团，加入增粘树脂，可制得棕色的胶液，剪切强度在4．4－4．7MPa，且其耐火性远远优于同类产品，浸水后强度能达到4．5 MPa，这样制取的耐水胶可用于墙纸、瓷砖、拼花、地板的粘接。以1：1入掺入水泥中，施工性能较佳，且不影响粘接地板、瓷砖的性能。在上述的这些改性剂中，还没有用环氧树脂做改性剂的报道，环氧树脂常被称作“万能胶”，对各种金属和大部分非金属材料都有良好的粘接性能，广泛用于飞机、导弹、汽车、建筑、电子电器和木材加工等工业部门，而且环氧树脂胶具有工艺性能好、胶接强度高、收缩率小、耐介质性能优良、电绝缘性能良好等优点[43]。它的分子中也含有极性基团，如果能用它来改性PS胶液，应该会得到性能优良的改性PS胶。另一方面，环氧树脂胶粘剂一般比较脆，因此加一种既能改善PS脆性，又可改善环氧树脂脆性的增韧剂，就可解决这一问题。我最后选择异氰酸酯达到了满意的结果。既提高了粘接强度又缩短了固化时间，还能节省溶剂降低成本。此外，我还偿试了在乳白胶配方的基础上，大幅降低配方中单体的用量，用PS代替聚合单体，添加增塑剂，制得性能优于乳白胶的木材用胶粘剂。大大降低了市售乳白胶的成本，同时达到了废物利用的目的。

2 PS改性胶粘剂的研制

2．1 溶剂型PS改性胶粘剂的研制

2．1．1 仪器及药品 仪器：恒温水浴；电动搅拌器；NDJ－1型旋转粘度计；Instron 4467、4505通用材料试验机；鼓风烘箱；SC－7型气相色谱仪(氢焰鉴定器)。药品：聚苯乙烯泡沫塑料；环氧树脂(E－51)；甲苯二异氰酸酯；偶氮二异丁氰；乙酸乙酯；甲苯；滑石粉；胺类固化剂。

2．1．2 实验原理

聚苯乙烯是一种无定型线性非极性物质，其分子中含有苯环，刚性大而柔性小。在极性物质表面上粘接力很弱，用聚苯乙烯直接制得的胶粘剂强度不够而且胶层又脆又硬。因此，需要在PS胶液中加入改性剂进行改性处理，在苯乙烯链节上引入极性基团，以增加柔顺性，提高粘接强度。我选择了环氧树脂(E－51)及甲苯二异氰酸酯作为改性剂。在引发剂偶氮二异丁氰的作用下，甲苯二异氰酸酯先和聚苯乙烯发生反应。反应式如下：

(2)链自由基与甲苯2、4－二异氰酸酯进行交联反应

(R代表苯甲基）

然后加人环氧树脂，环氧树脂的结构中含有－OH，异氰酸酯可与环氧树脂中的－OH发生反应，反应通式如下：

这样，异氰酸酯就先后使PS、环氧树脂得到改性，并使二者产生部分交联。

2．1．3 胶粘剂的配制

将反应容器放在恒温水浴中，安装好搅拌棒，加入100份混合溶剂(乙酸乙酯：甲苯＝4：1)，分批加入50份洗净干燥的废聚苯乙烯泡沫碎料，边加边开

动搅拌，待全部溶解以后，逐渐升温至70℃，加入0.5份引发剂偶氮二异丁腈，3份甲苯2、4－二异氰酸酯，于中速搅拌下反应大约1－1．5小时，再加0．5

份甲苯2、4－二异氰酸酯，降温至50℃，加入10份环氧树脂(6101)，继续反应1小时，降温后加入10份填料，可制得微黄色粘稠胶液，此胶液用时需加入固化剂。

2．1．4 胶粘剂各项指标的测试方法

不挥发物含量按GB／T2793－95方法进行测定，粘度按GB／T2794－95方法进行测定，拉伸剪切强度按GB7124方法进行测定，胶粘剂中有害物质限量按GB18583－2001方法进行测定。

2．2 乳液型PS改性胶粘剂的研制

2．2.1 仪器及药品

仪器：电动搅拌机；电热套；四口烧瓶；球形回流冷凝管；温度计；滴液漏斗；Instron 4467、4505通用材料试验机；鼓风烘箱；SC－7型气相色谱仪；红外光谱仪。

药品：聚苯乙烯泡沫塑料；丙烯酸丁酯；醋酸乙烯酯；邻苯二甲酸二辛酯；乙酸乙酯；甲苯；引发剂过硫酸铵；混合乳化剂(十二烷基硫酸钠：OP－10＝

1：2)

2．2．2 水剂PS改性胶的制备

于四口烧瓶中加入50份混合溶剂(乙酸乙酯：甲苯：4：1)，分批于搅拌下加入40份洗净晾干粉碎的废聚苯乙烯泡沫，逐渐升温到40℃，待完全溶解成透明粘稠液体后，加入1份复合乳化剂，搅拌乳化30min,加入40份水(蒸馏水或去离子水)及4份混合单体(丙烯酸丁酯：酯酸乙烯酯＝1：1)，升温到60℃，加大搅拌速度，再乳化30－40min，滴加部分引发剂(过硫酸铵10％溶液)；反应时，有热量放出，温度开始自动升高，此时，加热使温度达到75℃，逐滴加入12份混合单体与80份水组成的溶液，在加入混合单体水溶液的过程中，每隔一段时间加入一部分引发剂(引发剂总量为1份)，反应温度应控制在75－85℃之间，全部加完以后(大约需1．5－2h)，把剩余引发剂全部加入，升温到90℃保温，待回收的溶剂达到加入量的80－85％时停止加热，然后，冷却到50℃，加入两份增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，搅拌均匀后，调节PH值到7左右，冷却到室温，得到白色粘稠液体。

2．2．3 PS改性乳液胶粘剂各项性能指标的测试方法

胶粘剂不挥发物含量按GB／T2793－95方法进行测定，胶粘剂旋转粘度按GB／T2794－95方法进行测定，压缩剪切强度按HG／T2727附录B方法进行测定，灰份、PH值按GB11175方法进行测定，胶粘剂中有害物质限量按GB18583－2001方法进行测定。

3 结果与讨论

3．1 溶剂型PS改性胶粘剂的结果与讨论

3．1．1 所制得PS改性胶粘剂的各项技术性能见表1

3．1．2溶剂的选择

聚苯乙烯泡沫塑料溶解于芳烃(如苯，甲苯，二甲苯等)，氯代烃(如三氯甲烷，三氯乙烯)，羧酸酯(如乙酸乙酯，乙酸丁酯)，酮(如丙酮，丁酮)等大部

分有机溶剂中。选择合适的溶剂溶解泡沫塑料，主要从以下几个方面考虑：首先，所选择的溶剂要对聚苯乙烯及新加入的改性剂有良好的溶解能力，对添料有良好的分散性能；其次，溶剂的性质最好对胶粘剂的性质有一定的改善作用；第三，所选用的溶剂要低毒，价廉，易得，安全。综合考虑以上各因素，用乙酸乙酯或甲苯作溶剂比较适合。但又考虑到混合溶剂的溶解性较单一溶剂要好，并且由于沸点、挥发度、极性不同，通过改变混合比例，可以调节胶粘剂

的干燥时间，满足不同场合的需要，因此，选择了乙酸乙酯和甲苯二者混合作为聚苯乙烯泡沫塑料的溶剂，这两种溶剂的物理化学参数见表2。

聚苯乙烯的溶解度参数为9.11

3．1．3 溶剂比的选择

采用乙酸乙酯与甲苯作为混合溶剂，乙酸乙酯含极性基团，对胶粘剂性能的改善有较大帮助，它沸点低，挥发快；甲苯是非极性物质，沸点高，挥发较

慢，两者比例不同定会影响着改性PS胶的干燥速度和粘附力，所以有必要选择一个较为合适的溶剂比。

从图中可以看出，随着溶剂比的增大，也就是乙酸乙酯的比例上升时，改性液的剪切强度增大，到溶剂比为4：1此后，又有所下降。其原因可能是由于

乙酸乙酯的极性较大，一方面对赐有改性作用，另一方面，能与被粘材料的表面形成分子间的相互作用力，因此，提高了剪切强度；而且它挥发的较快，正

好满足了环氧树脂固化以后残留溶剂少，而提高剪切强度的要求。因此，它比例增大而胶液强度上升。但乙酸乙酯比例太大时，由于它沸点低，挥发快，当

胶接边缘固化以后，内部的溶剂有可能长期处于液态或半固态，影响粘接效果而使剪切强度略有下降。

3．1．4 改性剂甲苯二异氰酸酯用量对胶粘剂剪切强度的影响

甲苯二异氰酸酯是一种强极性物质，其改性效果极为明显，只需极少量就可以明显改善胶粘剂的性能，其不仅对聚苯乙烯有较好的改性作用，而且对环氧树脂也有很好的改性作用。在废聚苯乙烯改性反应中，改性剂TDI作用有两个：一是在聚苯乙烯大分子中引入极性基团，使聚苯乙烯大分子链产生交联，二是与环氧树脂发生反应，改性环氧树脂，并使环氧树脂与聚苯乙烯两者产生部分交联。改性剂TDI的用量直接影响着改性PS胶的性质，如果改性剂用量少，则聚苯乙烯分子链上含极性基团少，交联度不够，韧性不足，且环氧树脂也不能很好的被改性，胶层较脆；如果用量太多，又使物质交联过度，甚至形成网状体型结构，降低了剪切强度，实验表明，改性剂用量为2．0％时，改性效果较好。如图2

3．1．5 环氧树脂的选择及其用量对PS改性胶粘剂性质的影响

环氧树脂常被称作“万能胶”，对各种金属和大部分非金属材料都有良好的粘接性能，广泛用于飞机、导弹、汽车、建筑、电子电器和木材加工等工业部门，而且环氧树脂胶具有工艺性能好，胶接强度高，收缩率小，耐介质性能优良，电绝缘性能良好等优点。在PS胶改性剂中，有酚醛树脂，松香树脂，邻苯二甲酸酯等，还没有人偿试用环氧树脂来改性PS。因环氧树脂中也有极性基团，应该对PS有良好的改性作用。因此，我偿试了用环氧树脂来改性PS。但单独用环氧改性PS效果不好，胶层易脱膜，粘接强度不太大，且胶层较脆，这可能是由于两者刚性都较大的因素造成的。我又在两者中加入第三种改性剂，选用异氰酸酯获得成功。环氧树脂的用量对胶液性质也有影响，用量太小，强度不高，但用量稍大时，剪切强度反而下降，这可能是由于PS改性胶粘剂是溶剂型胶粘剂，而环氧树脂固化后，有一部分溶剂仍残留在胶层中，影响了胶粘剂的性能，这种影响随环氧树脂的加入量增大而更加明显。况且，加入量太大成本也很高。环氧树脂用量与胶粘剂性能的关系见表3

3．1．6 反应温度对PS改性胶粘剂剪切强度的影响

首先，引发剂的分解需要能量，其次，PS的交联反应也需要能量，因此，

家里溶解这东西 如果简单

就不会有白色污染一说。

所以如果你真的有心要去溶解 可以参考上面的资料

要家里常用的 知识不够 不好意思

Inconel 600是镍－铬－铁基固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接工艺性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性。合金可以通过冷加工得到强化，也可以用电阻焊、熔焊或钎焊连接。

Inconel 600具有以下特性：

1. 具有很好的耐还原、氧化、氮化介质腐蚀的性能

2. 在室温及高温时都具有很好的耐应力腐蚀开裂性能

3. 具有很好的耐干燥氯气和氯化氢气体腐蚀的性能

4. 在零下、室温及高温时都具有很好的机械性能

5. 具有很好的抗蠕变断裂强度，推荐用在700℃以上的工作环境。

Inconel 600的金相结构：

Inconel 600为面心立方晶格结构。

Inconel 600的耐腐蚀性：

600合金对于各种腐蚀介质都具有耐腐蚀性。铬的成分使该合金在氧化条件下比镍 99.2 (合金 200) 和镍 99.2（合金 201,低碳）具有更好的耐腐蚀性。同时，较高的镍含量使合金在还原条件和碱性溶液中具有很好的耐腐蚀性，并且能有效地防止氯-铁应力腐蚀开裂。 600合金在乙酸、醋酸、蚁酸、硬脂酸等有机酸中具有很好的耐蚀性，在无机酸中具有中等的耐蚀性。在核反应堆中一次和二次循环使用的高纯度水中具有很优秀的耐蚀性。 600尤其突出的性能是能够抵抗干氯气和氯化氢的腐蚀，应用温度达 650℃。在高温下，退火态和固溶处理态的合金在空气中具有很好的抗氧化剥落性能和高强度。该合金也能抵抗氨气和渗氮、渗碳气氛，但是在氧化还原条件交替变化时，合金会受到部分氧化介质的腐蚀（如绿色死亡液）

Inconel 600工艺性能与要求：

热加工

1.热加工温度范围1200℃～900℃，冷却方式为水淬或快速空冷。

2.得到最佳耐蚀性能和最适宜的晶体结构，热加工后要进行热处理。

3.材料可以直接送入已升温的炉中。

冷加工

1. 冷加工材料应为退火或固溶热处理态，600合金的加工硬化率与奥氏体不锈钢接近，因此可以选择类似的加工设备。

2. 在冷加工量过程中应进行中间退火。

3. 在冷加工量大于5%时，则需要对工件进行固溶处理。

4. 为减少材料的磨损，模具应选择合金刀具钢、硬质合金或铸钢。

Inconel600焊接工艺

合金焊接性能良好，可用电弧焊、氩弧焊、电阻焊和钎焊等各种方法连接，大型或复杂的焊接结构件在熔焊后应在870℃退火1h，以消除焊接应力。

Inconel600零件热处理工艺

零件的热处理工艺应按相应的材料标准的热处理制度进行。薄板和带材零件的退火处理应在保护气氛中进行。

Inconel 600应用范围应用领域有：

1.侵蚀气氛中的热电偶套管2.氯乙烯单体生产：抗氯气、氯化氢、氧化和碳化腐蚀3.铀氧化转换为六氟化物：抗氟化氢腐蚀4.腐蚀性碱金属的生产和使用领域，特别是使用硫化物的环境5.用氯气法制二氧化钛6.有机或无机氯化物和氟化物的生产：抗氯气和氟气腐蚀7.核反应堆8.热处理炉中曲颈瓶及部件，尤其是在碳化和氮化气氛中9.石油化工生产中的催化再生器在700℃以上的应用中推荐使用合金600以获得较长的使用寿命。

Inconel600主要规格：

Inconel600无缝管、Inconel600钢板、Inconel600圆钢、Inconel600锻件、Inconel600法兰、Inconel600圆环、Inconel600焊管、Inconel600钢带、Inconel600直条、Inconel600丝材及配套焊材、Inconel600加工件

篇幅有限，如需更多更详细介绍，欢迎咨询了解。

汽车用合成油代替汽油对车有影响。

影响混合气的形成及燃烧速度，导致汽车动力性、经济性及冷启动性的下降，不利于汽车的加速性。乙醇在燃烧过程中，会产生乙酸，对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。

合成油的黏度指数更高，所以黏温特性更好，高温时润滑更充足，低温下流动性好（室温条件下外观感觉比同级别矿物油稀）。用合成油调配的机油抗氧化性更强，大大地延长了换油周期，虽然在机油上增加了投入，但减少了更换机油和滤清器的次数。

扩展资料：

汽油可燃，馏程为30℃至220℃，主要成分为C5～C12脂肪烃和环烷烃类，以及一定量芳香烃，汽油具有较高的辛烷值（抗爆震燃烧性能），并按辛烷值的高低分为90号、93号、95号、97号等牌号。

2012年1月起，汽油牌号90号、93号、97号拟修改为89号、92号、95号。汽油由石油炼制得到的直馏汽油组分、催化裂化汽油组分、催化重整汽油组分等不同汽油组分经精制后与高辛烷值组分经调和制得，主要用作汽车点燃式内燃机的燃料。

参考资料来源：百度百科-合成油

1. 从石脑油和减压馏分油到重整生成油和裂化汽油

根据网上的资料，腾龙芳烃生产PX的原料是全馏分石脑油（96万吨／年）和减压馏分油（220万吨／年）。什么是全馏分石脑油？什么是减压馏分油？这要从石油的化学成分说起。

石油是一种主要由碳氢化合物（简称“烃”）组成的成分复杂的混合物。要想把石油用做化工原料，就必须把它“拆分”成一些组成成分相对比较简单的混合物。最简单、也是最常用的“拆分”方法，叫做分馏。它的原理很简单：石油的各个组分的沸点是不同的；把石油加热到一定温度，低沸点的组分就会先沸腾气化，而和母液分离，把这部分蒸气冷凝，就得到了一个低沸点的馏分；提高温度，较高沸点的组分又会接着沸腾气化，于是又可以分离出一个馏分……

现在在石油化工上，把常压沸点在60℃－220℃之间的馏分，统称为石脑油（英文为naphtha）。如果一个馏分正好将这个沸程内的全部组分都包括进去了，那就叫做“全馏分石脑油”。全馏分石脑油以直链烃类（即分子中的碳原子排成一条链而不是一个环）为主成分。

因为烃类分子中的碳原子数目越多，沸点越高，而且彼此越来越接近，所以对于石油中那些含碳更多的烃类，用常压分馏不易分开。但在减压的情况下，其沸点不仅大大降低，而且彼此的间隔拉大了，因而也就容易分开了。所谓“减压馏分油”，就是指的利用减压分馏得到的比石脑油更重的常温常压下呈液态的石油馏分，其主成分也是直链烃类。

直链烃类不能直接用于生产PX，因为PX是芳烃，分子中的碳原子排成环状而不是链状。所以，全馏分石脑油和减压馏分油都必须经过处理，才能用于生产PX，不过处理的方法不一样。对全馏分石脑油，采用的技术叫做“连续重整”，是用含铂的催化剂把直链烃类变成芳烃，得到的产品叫“重整生成油”。对减压馏分油，采用的技术叫做“加氢裂化”，是用加氢催化的方法，把其分子中较长的碳链打断成较短的两截或多截，生成小分子的烃类，得到的产品叫“裂化汽油”。所以，重整生成油和裂化汽油中芳烃的含量都大大提高了。

这两步工艺的主要副产物是氢、甲烷、乙烷和液化石油气，而这些都是重要的化工原料或燃料，所以化工厂是不会把它们白白浪费掉的。而且这些气体都是低毒的，否则，玩氢气球的小孩、生活在沼气池旁边的农民和使用液化石油气生火做饭的人可就都危险了！

2. 从重整生成油和裂化汽油到BTX

上文已述，重整生成油和裂化汽油中芳烃的含量都有所提高。得到这两样产品后，再经过一步分馏，专取其中含6个碳到8个碳（简作C6－C8，严格书写时，数字应写成下标的形式）的馏分，其中的主要成分基本就是苯、甲苯和二甲苯了。因为苯的英文是benzene，甲苯是toluene，二甲苯是xylene，所以三者合称BTX。再通过名为“抽提分离”的工艺，便可以把这三者分开。

这一步得到的主产物中，苯是著名的高毒性、高致癌性物质，甲苯和二甲苯的毒性都比较低，而且都没有证据表明它们是致癌物。副产物是C9以上的重油，则可以做为柴油使用。如果你不怕柴油味，那么你也不必怕这种副产的重油。

3. 从甲苯到苯和二甲苯

在BTX中，甲苯的需求量较少。为了得到更多的PX，需要把甲苯转化为二甲苯。这一步工艺叫做“甲苯歧化”，就是把两分子的甲苯变成一分子的苯和一分子的二甲苯。副产物是C9以上的芳烃，一般产量很少，分离出来之后如果不作为燃油添加剂，直接烧掉即可。

由此可知，腾龙芳烃生产的苯有两个来源，或者是从重整生成油和裂化汽油中直接分离得到，或者是通过甲苯歧化得到。腾龙芳烃规划的苯产量是22.8万吨／年。

4. 从二甲苯到PX

二甲苯是邻-二甲苯（英ortho-xylene，缩写为OX）、间-二甲苯（英meta-xylene，缩写为MX）和对-二甲苯（PX）三者的混合物。三者都是重要的化工原料，但PX的需求量最大，OX次之，MX很少。为了得到更多的PX，还要再通过名为“二甲苯异构化”的工艺，把MX和OX转化为PX。腾龙芳烃规划的PX产量是80万吨／年，OX产量是16万吨／年，不产MX。

MX和OX的毒性和PX相仿，都是低毒物质，没有致癌性，但有一定的致畸性。这一步的副产物有少量的苯、甲苯和C9以上的芳烃，其中苯、甲苯分离出来后可以直接导回“甲苯歧化”的反应塔中循环使用，C9以上的芳烃的处理则上文已述。

以上四步在生产上是连续进行的，前一步的产物马上就做为后一步的原料，所以完成这四步的化工装置是紧密连合成一体的，化工上叫“芳烃联合装置”，而不存在中间产物长途运输的问题。当然，还有一个重要的副产物需要提一下，这就是硫化氢。硫化氢不是在上述四步反应中生成的，而是全馏分石脑油和减压馏分油中的杂质硫形成的。硫化氢具有高毒性，并且是重要的大气污染物，所以芳烃联合装置产生的废气必须经过脱硫处理。

5. 从PX到PTA

从PX到PTA，需要两步。第一步是把PX氧化成粗对苯二甲酸，第二步是通过加氢精制，除掉其中的一种名为4-羧基苯甲醛的杂质，而得到PTA。第一步需要把PX溶解在乙酸中反应，还要使用溴化物作为反应的促进剂，反应中会生成副产物乙酸甲酯，因而排出的废气中会含有PX、乙酸、乙酸甲酯和溴的蒸气。这就是为什么居住在海沧区的居民有时可以闻到翔鹭化纤排出的气体有淡淡的酸味的原因。虽然据厦门市环保局的解释，乙酸的排放量虽然超过了人的嗅阈，但仍符合排放标准，不会对人体造成危害，但天天闻酸味总不是一件愉快的事。所以厦门市环保局在接受采访时，说他们正在敦促翔鹭化纤（以及准备和腾龙芳烃80万吨PX配套建设的翔鹭石化150万吨PTA工程）采用国际上最先进的废气处理方法，尽可能地减少有异味的乙酸、乙酸甲酯的排放。

把上面说的综合一下，就可以知道，整个PX和PTA的生产过程中，生成的高毒性或有高致癌性的物质，不过苯和硫化氢两种，此外还有乙酸、乙酸甲酯具有令人不快的异味。知道了这些，厦门民众就可以有针对性地要求和监督腾龙芳烃和翔鹭石化两家公司有效地减少这些物质的排放或泄漏，而不是在无知的情况下，没有凭据地幻想PX和PTA的生产过程中会有多少高毒、高致癌性的物质产生，并用这种空话作为维权的依据。两种情况下，孰者可以提高维权的效率，不是一目了然吗？

广东省化学会主办

2004年全国高中学生化学竞赛决赛

理论试题及答案

第一题（6分）选取表1中的合适物质的字母代号（A～H）填人相应标题（①一⑧）后的括号中（单选），并按要求填空。

表1 字母所代表的物质

A B C D E F G H

NO2+ NO N2O3 N2H4 NH3 N2O4 H2N2O2 NH2OH

①（　）不是平面分子，其衍生物用作高能燃料。

②（　）存在两种异构体，其中一种异构体的结构为　。

③（　）具有线型结构，Lewis结构式中每个键的键级为2.0。

④（　）是无色的，平面分子，它的一种等电子体是　。

⑤（　）既有酸性，又有碱性，可作制冷剂。

⑥（　）既有酸性，又有碱性；既是氧化剂，又是还原剂，主要做　剂。

⑦（　）是顺磁性分子。

⑧（　）水溶液会分解生成N20,反应式为　。

第二题(6分)图1是元素的△fGm /F一Z图，它是以元素的不同氧化态Z与对应物种的△fGm /F在热力学标准态pH =0或pH == 14的对画图。图中任何两种物种联线的斜率在数值上等于相应电对的标准电极电势ψA 或ψB ，A、 B分别表示pH＝0（实线）和pH＝14（虚线）。

上图中各物种的△fGm /F的数值如表2所示。

表2 各物质的△fGm /F

A X- X2 HXO HXO2 XO3- XO4-

F -3.06 0 / / / /

Cl -1.36 0 1.61 4.91 7.32 9.79

Br -1.06 0 1.60 / 7.60 11.12

I -0.54 0 1.45 / 5.97 9.27

B X- X2 XO- XO2- XO3- XO4-

F -3.06 0 / / / /

Cl -1.36 0 0.40 1.72 2.38 3.18

Br -1.06 0 0.45 / 2.61 4.47

I -0.54 0 0.45 / 1.01 2.41

⒈用上表提供的数据计算：ψA (IO3-/I-) ψB (IO3-/I-) ψA (ClO4-/HClO2)

⒉由上述信息回答：对同一氧化态的卤素，其含氧酸的氧化能力是大于、等于还是小于其含氧酸盐的氧化性。

⒊溴在自然界中主要存在于海水中，每吨海水约含0.14 kg溴。Br2的沸点为58.78℃；溴在水中的溶解度3.58 g/100 g H20（20℃）。利用本题的信息说明如何从海水中提取Br2，写出相应的化学方程式，并用方框图表达流程。

第三题（6分）过氧乙酸是一种广谱消毒剂，可用过氧化氢与乙酸反应制取，调节乙酸和过氧化氢的浓度可得到不同浓度的过氧乙酸。

过氧乙酸含量的分析方法如下：

准确称取0.5027 g过氧乙酸试样，置于预先盛有40 mLH20、5 mol 3 mol/L

H2SO4溶液和2～3滴1 mol/L MnSO4溶液并已冷却至5℃的碘量瓶中，摇匀，用0.02366 mol/L KMnO4标准溶液滴定至溶液呈浅粉色（30 s不退色），消耗了12.49 mL随即加人10 mL 20％KI溶液和2～3滴（NH4）2 MoO4溶液（起催化作用并减轻溶液的颜色），轻轻摇匀，加塞，在暗处放置5 min ～10 min，用0.1018 mol/LNa2S2O3标准溶液滴定，接近终点时加人3 mL 0.5％淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失，并保持30s不重新显色，为终点，消耗了Na2S2O3 23.61 mL。

⒈写出与测定有关的化学方程式。

⒉计算过氧乙酸的质量分数（要求3位有效数字；过氧乙酸的摩尔质量为76 .05 g/mol）。

⒊本法的KMnO4滴定不同于常规方法，为什么？

⒋简述为什么此法实验结果只能达到3位有效数字。

⒌过氧乙酸不稳定，易受热分解。写出热分解反应方程式。

第四题（8分）日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜，发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。

⒈写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。

⒉.若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。

⒊假设有一种聚乙炔由9个乙炔分子聚合而成，聚乙炔分子中碳一碳平均键长为140 pm。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来，形成一个大环轮烯分子，请画出该分子的结构。π电子在环上运动的能量可由公式 给出，式中h为普朗克常数(6.626 × 10-34J•s)，me是电子质量（9.109 × 10-31kg），l是大环周边的长度，量子数n=0，士1，士2，…计算电子从基态跃迁到第一激发态需要吸收的光的波长。

第五题（6分）氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作能源，必须解决好安全有效地储存氢气问题。化学家研究出利用合金储存氢气，LaNi5是一种储氢材料。LaNi5的晶体结构已经测定，属六方晶系，晶胞参数a=511 pm,c＝397 pm,晶体结构如图2所示。

⒈从LaNi5晶体结构图中勾画出一个LaNi5晶胞。

⒉每个晶胞中含有多少个La原子和Ni原子？

⒊LaNi5晶胞中含有3个八面体空隙和6个四面体空隙，若每个空隙填人1个H原子，计算该储氢材料吸氢后氢的密度，该密度是标准状态下氢气密度(8.987× 10-5 g•m-3)的多少倍？（氢的相对原子质量为1.008；光速c为2．998×108 m•s-1；忽略吸氢前后晶胞的体积变化）。

第六题（7分）地球表面约70％以上是海洋，全球约95％的生物物种在海洋中，由此可见海洋拥有极其丰富的天然资源，是有待开发的天然宝库。

从某种海洋微生物中分离得到具有生理活性的有机化合物A，用质谱法和元素分析法测得A的化学式为C15H28O4。在苯溶液中，A可与等物质的量的Pb(OAc)4反应，生成物经酸水解得乙醛酸和另一化合物B。B遇热失去一分子水得化合物C。将C与KMnO4溶液共热得草酸和十一酸。

⒈请写出化合物A、B和C的结构式。

⒉A可能存在多少种光学异构体？

⒊已测得化合物B为S一构型，请写出化合物A最稳定的构象式。

⒋写出A的3-羟基与D-甘露糖形成的α-单糖苷的构象式。D-甘露糖的结构式如下：

第七题（9分）

⒈写出下列反应式中A～D的结构式：

提示：药物合成中常见如下反应：

⒉写出下列反应式中E～I的结构式：

第八题（12分）车载甲醇质子交换膜燃料电池(PEMFC)将甲醇蒸气转化为氢气的工艺有两种：（1)水蒸气变换（重整）法；（2)空气氧化法。两种工艺都得到副产品CO。

⒈分别写出这两种工艺的化学方程式，通过计算，说明这两种工艺的优缺点。

有关资料（298 .15K）列于表3。

表3 物质的热力学数据

物质 ΔfHm /kJ•mol-1 Sm /J•K-1•mol-1

CH3OH(g) -200.66 239.81

CO2(g) -393.51 213.64

CO(g) -110.52 197.91

H2O(g) -241.82 188.83

H2 (g) 0 130.59

⒉上述两种工艺产生的少量CO会吸附在燃料电池的Pt或其他贵金属催化剂表面，阻碍H2的吸附和电氧化，引起燃料电池放电性能急剧下降，为此，开发了除去CO的方法。现有一组实验结果（500K）如表4。

表中PCO、PO2 分别为CO和O2的分压；rco为以每秒每个催化剂Ru活性位上所消耗的CO分子数表示的CO的氧化速率。

⑴求催化剂Ru上CO氧化反应分别对CO和O2的反应级数（取整数），写出速率方程。

⑵固体Ru表面具有吸附气体分子的能力，但是气体分子只有碰到空活性位才可能发生吸附作用。当已吸附分子的热运动的动能足以克服固体引力场的势垒时，才能脱附，重新回到气相。假设CO和O2的吸附与脱附互不影响，并且表面是均匀的，以θ表示气体分子覆盖活性位的百分数（覆盖度），则气体的吸附速率与气体的压力成正比，也与固体表面的空活性位数成正比。

研究提出CO在Ru上的氧化反应的一种机理如下：

其中kco,ads、 kco,des分别为CO在Ru的活性位上的吸附速率常数和脱附速率常数，ko2,ads为O2在Ru的活性位上的吸附速率常数。M表示Ru催化剂表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上的吸附比O2的吸附强得多。

试根据上述反应机理推导CO在催化剂Ru表面上氧化反应的速率方程（不考虑O2的脱附；也不考虑产物CO2的吸附），并与实验结果比较。

⒊有关物质的热力学函数（298．15 K）如表5。

表5　物质的热力学数据

物质 ΔfHm /kJ•mol-1 Sm /J•K-1•mol-1

H2 (g) 0 130.59

O2(g) 0 205.03

H2O (g) -241.82 188.83

H2O (l) -285.84 69.94

　在373.15K，100kPa下，水的蒸发焓Δvap Hm =40.64kJ•mol-1，在298.15～373.15K间水的等压热容为75.6 J•K-1•mol-1。

⑴将上述工艺得到的富氢气体作为质子交换膜燃料电池的燃料。燃料电池的理论效率是指电池所能做的最大电功相对于燃料反应焓变的效率。在298.15K，100 kPa下，当1 molH2燃烧分别生成H2O(l) 和 H2O(g)时，计算燃料电池工作的理论效率，并分析两者存在差别的原因。

⑵若燃料电池在473.15 K、100 kPa下工作，其理论效率又为多少（可忽略焓变和嫡变随温度的变化）？

⑶说明⑴和⑵中的同一反应有不同理论效率的原因。

答案及评分标准

第一题（6分）每空0.5分

第二题（6分）

⒉大于 (0.5分)

⒊化学方程式：

⑴将氯气通人浓缩的酸性的海水中，Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 (1分)

⑵压缩空气将溴吹出，碱性溶液吸收：

3Br2+3CO32-=BrO3-+5Br-+3CO2 或3Br2+6OH-= BrO3-+5Br-+3H2O (1分)

⑶浓缩⑷酸化 BrO3-+5Br-+6H+=3Br2↑++3H2O (1分)

⑸冷凝：Br2(g)→Br2(l) 流程框图：

(1分)

第三题（6分）

⒈化学方程式：2KMnO4+3H2SO4+5H2O2=2MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O

2KI+2H2SO4+CH3COOOH=2KHSO4+ CH3COOH+H2O+I2

I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6(各0.5分)

⒉计算过程：

过氧乙酸的质量分数＝0.182

⒊为避免过氧乙酸与高锰酸钾反应。或：为避免过氧乙酸分解产生过氧化氢继续与高锰酸钾反应。 （1分）

4.可推测：过氧乙酸在水溶液中会分解，因而该测定方法本身不可能达到4位有效数字的准确度。 （1分）

⒌CH3COOOH CH3COOH+ O2↑（1分）

第四题（8分）

3分（数对电子数0.5分，正确判断跃迁能级1分，计算结果正确1.5分）

第五题（6分）

⒈晶胞结构见图4。（2分）

⒉晶胞中含有　1　个La原子

和　5　个Ni原子　（共1分）　

⒊计算过程：

　六方晶胞体积：

　V=a2csin120°=(5.11×10-8)2×3.97×10-8×31/2/2=89.7×10-24cm3 (1分)

氢气密度

　 2分）

是氢气密度的1.87×103倍。

第六题（7分）

每个1分

⒉存在23=8个光学异构体（1分）

⒊最稳定的构象式：（1分）

以椅式表示，3个取代基均应处于平伏键（e键），其中2位烃基为S-构型，3位烃基为R-构型。

4.

第七题（9分）

⒈A～D每个结构式各占1分，共4分。

⒉(共5分)

E～I每个结构式各占1分，共5分，I格氏试剂和加热各占0.5分

第八题（12分）评判分36分

⒈化学方程式：

甲醇水蒸气变换（重整）的化学反应方程式为：

CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ⑴ （1分）

甲醇部分氧化的化学反应方程式为：

CH3OH(g)+ O 2 (g)=CO2(g)+2H2(g) ⑵ （1分）

以上两种工艺都有如下副反应：

CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g) ⑶ （1分）

反应⑴、⑵的热效应分别为：

ΔfHm ⑴=(-393.51+200.66+241.82)kJ•mol-1=48.97 kJ•mol-1 （1分）

ΔfHm ⑵=(-393.51+200.66)kJ•mol-1=-192.85 kJ•mol-1 （1分）

上述热力学计算结果表明，反应⑴吸热，需要提供一个热源，这是其缺点；反应⑴的H2收率高，这是其优点。反应⑵放热，可以自行维持，此为优点；反应⑵的氏收率较低，且会被空气（一般是通人空气进行氧化重整）中的N2所稀释，因而产品中的H2浓度较低，此为其缺点。（2分）

⒉⑴CO的氧化反应速率可表示为： ⑷（1分）

将式⑷两边取对数，有

将题给资料分别作 图，得两条直线，其斜率分别为：

α≈-1（1分）β≈1（1分）

另解：pco保持为定值时，将两组实验资料( rco、pO2)代人式⑷，可求得一个β值，将不同组合的两组实验资料代人式⑷，即可求得几个β值，取其平均值，得β≈1(若只计算1个β值，扣0．5分)

同理，在保持pO2为定值时，将两组实验资料（rco, pco）代人式⑷，可求得一个α值，将不同组合的两组实验资料代人式⑷，即可求得几个α值，取其平均值，得α≈-1(若只计算1个α值，扣0 ．5分)

因此该反应对CO为负一级反应，对O2为正一级反应，速率方程为： （1分）

⑵在催化剂表面，各物质的吸附或脱附速率为：

式中θv, θco分别为催化剂表面的空位分数、催化剂表面被CO分子占有的分数。表面物种O-M达平衡、OC-M达吸附平衡时，有：

⑻（2分） ⑼（1分）

于是，有 ⑽，

k为CO在催化剂Ru活性位的氧化反应的表观速率常数。

由于CO在催化剂表面吸附很强烈，即有θco≈1，在此近似下，由式⑽得到：⑾　（1分）

上述导出的速率方程与实验结果一致。

另解：CO和O2吸附于催化剂Ru的活性位上，吸附的CO与吸附的O2之间的表面反应为速率控制步骤，则可推出下式：

（4分）

上式中的k、kco、ko2是包含kco,ads、ko2,ads、kco,des等参数的常数。

根据题意，在Ru的表面上，CO的吸附比O2的吸附强得多，则有

ko2Po2≈0 （1分），kcoPco>>1（1分）

于是上式可简化为式⑾，即：rco=kPo2/Pco

　按上述推导，同样给分。

⒊ ⑴H2(g)+ O2(g)→H2O(l)⑴

298.15 K时上述反应的热力学函数变化为：

ΔrHm ⑴= -285.84 kJ•mol-1 （1分）

ΔrSm ⑴=(69.94-130.59-205.03/2)J•K-1•mol-1=-163.17 J•K-1•mol-1（1分）

ΔrGm ⑴=ΔrHm ⑴－TΔrSm ⑴

=(-285.84+298.15×163.17×10-3)kJ•mol-1=-237.19 kJ•mol-1（1分）

燃料电池反应⑴的理论效率为： （1分）

H2(g)+ O2(g)→H2O(g) ⑵

反应⑵的热力学函数变化为： （1分）

燃料电池反应⑵的理论效率为： （1分）

两个反应的ΔrGm ⑴与ΔrGm ⑵相差不大，即它们能输出的最大电能相近；然而，这两个反应的热函变化ΔrHm ⑴与ΔrHm ⑵相差大，有：

ΔΔH＝ΔrHm ⑵－ΔrHm ⑴=44.01 kJ•mol-1

上述热函变化差ΔΔH恰好近似为图5流程的热函变化：

上述结果表明，由于两个燃烧反应的产物不同，所释放的热能（热函变化）也不同，尽管其能输出的最大电能相近，但其燃料电池的理论效率仍然相差较大。（2分）

⑵在473.15 K下，对于反应⑵，有：

　ΔrHm ⑵= -241.82 kJ•mol-1 (1分)

ΔrSm ⑵= -44.28J•K-1•mol-1 (1分)

ΔrGm ⑵=ΔrHm ⑵－TΔrSm ⑵=-220.88 kJ•mol-1（1分）

∴η⑵=ΔrGm ⑵/ΔrHm ⑵=91.3%（1分）

⑶比较⑴和⑵的计算结果，说明燃料电池的理论效率是随其工作温度而变化的，随着温度降低，其理论效率升高。反应的ΔrGm 随温度而变化，ΔrGm 随温度的变化主要是由TΔrSm 引起的。（2分）