【題目】為探究不同條件下甘油(丙三醇)和辛酸酯化合成甘油二酯的最佳條件,科研工作者做了甘油二酯的酶法合成工藝研究。

實(shí)驗(yàn)1:研究不同投料比對(duì)產(chǎn)率的影響

(1)理論分析合成甘油二酯所需辛酸與甘油的投料比(物質(zhì)的量之比)21。實(shí)驗(yàn)證明提高投料比,甘油二酯的產(chǎn)率會(huì)降低,其原因可能是_______。

實(shí)驗(yàn)2:研究吸水劑對(duì)反應(yīng)的影響

(2)硅膠易與羥基結(jié)合,故有較強(qiáng)的親水性,易于吸附水分子。但是在反應(yīng)體系里加入硅膠后甘油二酯含量明顯降低,說(shuō)明合成甘油二酯的平衡發(fā)生了逆向移動(dòng),分析可能的原因是________

實(shí)驗(yàn)3:研究不同催化劑的催化效果

曲線

催化劑

縱坐標(biāo)

脂肪酶I號(hào)

辛酸轉(zhuǎn)化率

脂肪酶II號(hào)

辛酸轉(zhuǎn)化率

脂肪酶I號(hào)

甘油二酯含量

脂肪酶II號(hào)

甘油二酯含量

(3)其他條件相同時(shí),不同脂肪酶(I號(hào)、II號(hào))催化合成甘油二酯的效果如圖所示,選擇此實(shí)驗(yàn)中催化效果相對(duì)最佳的反應(yīng)條件是________(填字母序號(hào))。

A.12 h,I號(hào) B.24 h,I號(hào)

C.12 h,II號(hào) D.24 h,II號(hào)

實(shí)驗(yàn)4:研究溫度對(duì)反應(yīng)速率和產(chǎn)率的影響

(4)選定脂肪酶做催化劑,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。

①綜合上圖,選擇6 h時(shí)比較適宜的反應(yīng)溫度是________。

②在6 h之后,辛酸的轉(zhuǎn)化率總趨勢(shì)緩慢上升,30、40℃甘油二酯的含量上升,但是50℃的卻有所降低,分析可能的原因是________

【答案】辛酸的量增加,會(huì)有更多的甘油三酯生成,導(dǎo)致產(chǎn)物中甘油二酯的產(chǎn)率降低 甘油分子有3個(gè)羥基,故硅膠對(duì)甘油的吸附能力也較強(qiáng),降低了體系中反應(yīng)物甘油的濃度,從而使合成甘油二酯的酯化反應(yīng)平衡逆向移動(dòng),降低了甘油二酯的含量 A 50 催化合成甘油二酯反應(yīng)的脂肪酶,長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下活性(選擇性)下降,導(dǎo)致甘油二酯含量下降,副反應(yīng)產(chǎn)物含量增加

【解析】

1)甘油的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2(OH)CH(OH)CH2OH,甘油二酯分子中含有1個(gè)羥基,投料比增大,即增大辛酸,辛酸與甘油二酯中羥基繼續(xù)發(fā)生反應(yīng),生成甘油三酯,即提高投料比,甘油二酯產(chǎn)率降低的原因是辛酸的量增加,會(huì)有更多的甘油三酯生成,導(dǎo)致產(chǎn)物中甘油二酯的產(chǎn)率降低;

2)硅膠硅膠能與羥基結(jié)合,甘油分子中含有3個(gè)羥基,硅膠對(duì)甘油的吸附能力較強(qiáng),降低了體系中反應(yīng)物中甘油的濃度,使平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,降低了甘油二酯的含量;

3)根據(jù)圖像,曲線①在12h辛酸的轉(zhuǎn)化率較大,曲線①12h以后雖然辛酸的轉(zhuǎn)化率增大,但是增大的并不大,即催化效果相對(duì)最佳的反應(yīng)條件是①號(hào),12h,故選項(xiàng)A正確;

4)①根據(jù)圖像6h時(shí),50℃的曲線辛酸的轉(zhuǎn)化率最大,故反應(yīng)溫度為50℃;

50℃轉(zhuǎn)化率有所降低的原因是:催化合成甘油二酯反應(yīng)的脂肪酶,長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下活性(選擇性)下降,導(dǎo)致甘油二酯含量下降,副反應(yīng)產(chǎn)物含量增加。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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B. H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1

C. 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=+ 571.6 kJ·mol-1

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查閱資料,平衡I:Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-

平衡II:Cu(OH)2 + 2OH- [Cu(OH-)4]2-

項(xiàng)目

廢水水質(zhì)

排放標(biāo)準(zhǔn)

pH

1.0

6~9

Cu2+/ mg·L-1

72

≤0.5

NH4+/ mg·L-1

2632

≤15

下列說(shuō)法不正確的是

A. 廢水中Cu2+處理的最佳pH約為9

B. b~c段:隨pH升高,Cu(OH)2的量增加,平衡I正向移動(dòng),銅元素含量上升

C. c~d段:隨pH升高,c(OH-)增加,平衡I逆向移動(dòng),銅元素含量下降

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