2021 年「高教社杯」全国大学生数学建模竞赛 ABC 题？
综述如下：
1、A题“FAST”主动反射面的形状调节
中国天眼——500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，简称FAST)，是我国具有自主知识产权的目前世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜。它的落成启用，对我国在科学前沿实现重大原创突破、加快创新驱动发展具有重要意义。
2、B题乙醇偶合制备C4烯烃
C4烯烃广泛应用于化工产品及医药的生产，乙醇是生产制备C4烯烃的原料。在制备过程中，催化剂组合（即：Co负载量、Co/SiO2和HAP装料比、乙醇浓度的组合）与温度对C4烯烃的选择性和C4烯烃收率将产生影响（名词解释见附录）。因此通过对催化剂组合设计，探索乙醇催化偶合制备C4烯烃的工艺条件具有非常重要的意义和价值。
3、C题生产企业原材料的订购与运输
某建筑和装饰板材的生产企业所用原材料主要是木质纤维和其他植物素纤维材料，总体可分为A，B，C三种类型。
该企业每年按48周安排生产，需要提前制定24周的原材料订购和转运计划，即根据产能要求确定需要订购的原材料供应商（称为“供应商”）和相应每周的原材料订购数量（称为“订货量”），确定第三方物流公司（称为“转运商”）并委托其将供应商每周的原材料供货数量（称为“供货量”）转运到企业仓库。
数学建模简介
数学建模，就是根据实际问题来建立数学模型，对数学模型来进行求解，然后根据结果去解决实际问题。
当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言作表述来建立数学模型。
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2021乙醇偶合制备 C4 烯烃 原创
2021-09-11 19:26:24
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2021高教社杯全国大学生数学建模
B 题 乙醇偶合制备 C4 烯烃
C4 烯烃广泛应用于化工产品及医药的生产，乙醇是生产制备 C4 烯烃的原料。在制备过程中，催化剂组合（即：Co 负载量、Co/SiO2 和 HAP 装料比、乙醇浓度的组合）与温度对 C4 烯烃的选择性和 C4 烯烃收率将产生影响（名词解释见附录）。
因此通过对催化剂组合设计，探索乙醇催化偶合制备 C4 烯烃的工艺条件具有非常重要的意义和价值。
某化工实验室针对不同催化剂在不同温度下做了一系列实验，结果如附件 1 和附件 2 所示。请通过数学建模完成下列问题：
(1) 对附件 1 中每种催化剂组合，分别研究乙醇转化率、C4 烯烃的选择性与温度的关系，并对附件 2 中 350 度时给定的催化剂组合在一次实验不同时间的测试结果进行分析。
(2) 探讨不同催化剂组合及温度对乙醇转化率以及 C4 烯烃选择性大小的影响。
(3) 如何选择催化剂组合与温度，使得在相同实验条件下 C4 烯烃收率尽可能高。若使温度低于 350 度，又如何选择催化剂组合与温度，使得 C4 烯烃收率尽可能高。
(4) 如果允许再增加 5 次实验，应如何设计，并给出详细理由。
问题一程序代码：
from mpl_toolkits import mplot3d
import numpy as np
from scipy.optimize import curve_fit
import matplotlib.pyplot as plt
m=200n=300
x=np.linspace(-6, 6, m)y=np.linspace(-8, 8, n)
x2, y2 = np.meshgrid(x, y)
x3=np.reshape(x2,(1,-1))y3=np.reshape(y2, (1,-1))
xy=np.vstack((x3,y3))
def Pfun(t, m1, m2, s):
return np.exp(-((t[0]-m1)**2+(t[1]-m2)**2)/(2*s**2))
z=Pfun(xy, 1, 2, 3)zr=z+0.2*np.random.normal(size=z.shape) #噪声数据
popt, pcov=curve_fit(Pfun, xy, zr) #拟合参数
print("三个参数的拟合值分别为：",popt)
zn=Pfun(xy, *popt) #计算拟合函数的值
zn2=np.reshape(zn, x2.shape)
plt.rc('font',size=16)
ax=plt.axes(projection='3d') #创建一个三维坐标轴对象
ax.plot_surface(x2, y2, zn2,cmap='gist_rainbow')
plt.savefig("1.png", dpi=500)
针对乙醇制备丁醇的反应，本文首先对Mg_xAlO_y催化剂的制备方法、焙烧温度进行了考察。研究表明共沉淀法制备、600°C焙烧处理的样品反应性能最优，反应温度为325°C时，乙醇转化率为29%，丁醇的选择性为54%，分析原因为该条件下处理的催化剂以单一的MgO晶相存在，且表面具有合适的酸、碱活性位。
随后考察了Co助剂的添加对催化性能的影响，发现Co是以Co~(2+)的活性态存在于催化剂表面，能够促进催化剂表面的脱氢及中间体的偶合。
乙醇是带有一个羟基的饱和一元醇，可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物，或者是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。乙醇分子是由C、H、O三种原子构成的极性分子，其中C、O原子均以sp³杂化轨道成键。
乙醇在常温常压下是一种无色透明、易挥发、易燃烧、不导电的液体，它的水溶液具有酒香的气味，味甘。在20 ℃常温下，乙醇液体密度是0.789 g/cm³。乙醇的熔点是-114.1 ℃，沸点是78.3 ℃。乙醇蒸气能与空气形成爆炸性混合物。20 ℃下，乙醇的折射率为1.3611。
乙醇还是一种良好的溶剂，能与水以任意比互溶，可混溶于氯仿、乙醚、乙酸、甲醇、丙酮、甘油等多数有机溶剂。
共4步，依次是：
1）乙醇用浓硫酸脱水，生成乙烯；
2）乙烯在卤素的水溶液中得到2-氯乙醇；
3）2-氯乙醇与氰化钠反应，得到3-羟基丙腈；
4）氢气催化得到目标结构丙醇胺。
合成路线
参考资料：百度百科-烯烃
B．中，与羟基相连的碳原子的邻位C上含有H原子，能够生成两种烯烃，故B正确；
C．，分子中与羟基相连的碳原子的邻位C上不含有H原子，不能够发生消去反应生成烯烃，故C错误；
D．中与羟基相连的碳原子的邻位C上没有H原子，不能发生消去反应，故D错误；
故选B．
乙醇偶合制备C4烯烃采用的催化剂是固体酸催化剂。同时进行乙醇脱水和耦合反应。乙醇在催化剂表面也会慢慢结碳，碳层覆盖在催化剂表面，是乙醇无法和催化剂表面结合，从而使乙醇的转化率越来越低。
（1）这是一个化学反应，原料是乙醇，产物是 C4烯烃。
（2）制备就是生产，一种反应类型，中和反应，偶合反应就是 2个乙醇分子反应生成 1个 C4烯烃分子丶合成时间大约在三分钟内完成！
