植物纖維化學(xué)答案

1、第一章第一章1.如何將造紙植物纖維原料進(jìn)行分類？如何將造紙植物纖維原料進(jìn)行分類？答：答：①木材纖維原料：針葉材、闊葉材②非木材纖維原料:禾本科纖維原料、韌皮纖維原料、籽毛纖維原料、葉部纖維原料；③半木材纖維原料：這類原料主要指棉稈；④合成纖維、合成漿：人造絲、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯等；⑤二次纖維：舊報(bào)紙、舊雜志紙、舊瓦楞箱紙板。2.造紙植物纖維原料中，主要化學(xué)組成是什么？寫出定義或概念。造紙植物纖維原料中，主要化學(xué)組成是什么？寫

2、出定義或概念。答：主要化學(xué)成分：答：主要化學(xué)成分：纖維素、半纖維素和木素。纖維素和半纖維素皆由碳水化合物組成，木素則為芳香族化合物。纖維素纖維素是不溶于水的均一聚糖。它是由D葡萄糖基構(gòu)成的鏈狀高分子化合物。纖維素大分子中的D葡萄糖基之間按照纖維素二糖聯(lián)接的方式聯(lián)接(14β苷鍵)。纖維素具有特性的X射線圖。半纖維素半纖維素是指植物纖維原料中非纖維素碳水化合物這樣一群物質(zhì)的總稱?；虬肜w維素是除纖維素和果膠質(zhì)以外的植物細(xì)胞壁聚糖。木素木素是由

3、苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元通過醚鍵和碳碳鍵聯(lián)結(jié)構(gòu)成具有三度空間結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物。3.比較纖維素與半纖維素的異同。比較纖維素與半纖維素的異同。答：答：纖維素和纖維素都是碳水化合物，均存在與綠色植物中，都不溶于水。但纖維素是均一聚糖，只由D葡萄糖基組成，且有支鏈，而半纖維素由10種糖組成，且有枝鏈，纖維素聚合度比半纖維素高，且具有X—射線圖。4.寫出綜纖維素的定義及四種制備方法，并指出哪種方法比較好？寫出綜纖維素的定義及四種制備方法，并指出哪

4、種方法比較好？答：綜纖維素答：綜纖維素是指植物纖維原料在除去抽出物和木素后保留的全部碳水化合物。既植物纖維原料中纖維素和半纖維素的總和。制備方法：氯化法(Cl2)、亞氯酸鈉法(NaClO2→ClO2)、二氧化氯法(ClO2)、過醋酸法(CH3COOOH)。其中亞氯酸鈉法比較好。5.如何自綜纖維素制備如何自綜纖維素制備α－纖維素？并指出其化學(xué)組成。－纖維素？并指出其化學(xué)組成。答：答：用17.5%NaOH溶液在20℃下處理綜纖維素，將其中的

5、非纖維素的碳水化合物大部分溶出，留下的纖維素及抗堿的非纖維素碳水化合物，稱為綜纖維素的α－纖維素。化學(xué)組成化學(xué)組成：綜纖維素中的纖維素及抗堿的非纖維素碳水化合物。6.如何自漂白化學(xué)漿制備如何自漂白化學(xué)漿制備α－纖維素、－纖維素、β－纖維素、－纖維素、γ－纖維素？并指出各自的化學(xué)組成。－纖維素？并指出各自的化學(xué)組成。答：答：用17.5%NaOH溶液在20℃下處理漂白化學(xué)漿，將其中的非纖維素的碳水化合物大部分溶出，留下的纖維素及抗堿的非纖維

6、素碳水化合物，稱為化學(xué)漿的α－纖維素。將溶解部分用醋酸中和，沉淀出來的部分稱為β纖維素，不沉淀部分稱γ纖維素?；瘜W(xué)組成：化學(xué)組成：α纖維素包括漂白化學(xué)漿中的纖維素與抗堿性的半纖維素；β纖維素含高度降解的纖維素與半纖維素；γ纖維素全部為半纖維素。7.如何制備如何制備CrossBevan纖維素？纖維素？答：答：采用氯氣處理濕潤的無抽提物試料，使木素轉(zhuǎn)化為氯化木素，然后用亞硫酸及約含2%亞硫酸鈉溶液洗滌、以溶出木素。重復(fù)以上處理、直至加入亞硫

7、酸鈉后僅顯淡紅色為止。8.如何制備硝酸乙醇纖維素？如何制備硝酸乙醇纖維素？答：答：用20%的硝酸和80%乙醇的混合液，在加熱至沸騰的條件下處理無抽提的試樣，使其中的木素變?yōu)橄趸舅厝苡谝掖贾卸怀?，所得殘?jiān)葹橄跛嵋掖挤ɡw維素。9.寫出有機(jī)溶劑抽出物的定義，并指出常用的有機(jī)溶劑有哪些？寫出有機(jī)溶劑抽出物的定義，并指出常用的有機(jī)溶劑有哪些？答：答：有機(jī)溶劑抽出物是指植物纖維原料中可溶于中性有機(jī)溶劑的那些化合物。常用的有機(jī)溶劑：常用的有機(jī)

8、溶劑：乙醚、苯、丙酮、乙醇、苯乙醇混合液、石油醚等。10.寫出針葉材、闊葉材和草類原料各自的有機(jī)溶劑抽出物的化學(xué)組成及存在的位置？寫出針葉材、闊葉材和草類原料各自的有機(jī)溶劑抽出物的化學(xué)組成及存在的位置？答：答：①針葉材抽出物主要成分是松香酸、萜烯類化合物、脂肪酸及不皂化物等。存在位置：樹脂道和射線薄壁細(xì)胞中。②闊葉材的抽出物主要含游離的已酯化的脂肪酸，中性物；不含或只含少量松香酸(一般為1%以下)，主要存在于木射線細(xì)胞及木薄壁細(xì)胞中。③

9、禾本科原料抽出物主要成分：蠟質(zhì)，伴以少量的高級(jí)脂肪酸、高級(jí)醇等，蠟質(zhì)存在于禾本科原料的外表面。11.寫出果膠質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式、并說明果膠質(zhì)存在于哪些植物中？寫出果膠質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式、并說明果膠質(zhì)存在于哪些植物中？答：答：果膠質(zhì)果膠質(zhì)主要存在于胞間層，是細(xì)胞間的粘結(jié)物質(zhì)。果膠質(zhì)也存在于細(xì)胞壁中，尤其是初生壁中。但在木材和其他高等植物組織中，次生壁的果膠質(zhì)含量則十分少。雙子葉植物細(xì)胞的初生壁和某些植物的皮部(如麻、棉桿皮、桑皮、檀皮等)含果膠質(zhì)

10、較多(故灰分含量也高)；針葉木及草類原料的果膠質(zhì)含量較少，通常單子葉植物的果膠質(zhì)含量僅是雙子葉植物的果膠質(zhì)含量的10%。12.寫出植物纖維的定義。寫出植物纖維的定義。答：答：植物纖維植物纖維指的是失去生命機(jī)能的細(xì)長銳端永久細(xì)胞。13.試述死亡細(xì)胞壁的構(gòu)造。試述死亡細(xì)胞壁的構(gòu)造。答：答：初生壁P、次生壁外層S1、中層S2、內(nèi)層S3，瘤層，還有兩細(xì)胞共有的胞間層ML，三個(gè)或四個(gè)細(xì)胞共有的細(xì)胞角隅CC細(xì)胞壁上還有紋孔，胞間聯(lián)絲等結(jié)構(gòu)。14.敘

11、述木材的粗視結(jié)構(gòu)。敘述木材的粗視結(jié)構(gòu)。答：木材由內(nèi)到外：答：木材由內(nèi)到外：樹心(髓心)、木質(zhì)部、形成層、樹皮(外皮、內(nèi)皮)；其中木質(zhì)部上具有許多同心圓環(huán)，即年輪。化作用是一個(gè)漸進(jìn)過程，只有在胞間層木素濃度大約達(dá)到其最大值一半時(shí)才開始。在次生壁中，S1層最先木素化，隨后是S2層，最后S3層。4.木素的分離方法分為幾大類？各自的缺點(diǎn)是什么？木素的分離方法分為幾大類？各自的缺點(diǎn)是什么？答：答：①木素作為殘?jiān)蛛x：將無抽提物木材經(jīng)水解除去聚糖

12、(纖維素、半纖維素)，木素則以不溶性殘?jiān)蛛x出來。②木素被溶解而分離：選用與木素不起反應(yīng)溶劑將木材中的木素抽提出來或?qū)⒛舅剞D(zhuǎn)變成可溶性的衍生物，再用適當(dāng)溶劑抽提。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：第一類：這種方法分離的木素其結(jié)構(gòu)已發(fā)生了變化。第二類：只能分離出全部木素量相對為改變的一部分。5.如何制備如何制備Klason木素，并說出此法的缺點(diǎn)及主要應(yīng)用范圍？木素，并說出此法的缺點(diǎn)及主要應(yīng)用范圍？答：答：木粉首先用苯醇混合液抽提6hr，以除去木粉中的有機(jī)溶劑提

13、物，然后將木粉在72%H2SO4、溫度1820℃條件下水解，這時(shí)試樣中聚糖的聚合度下降，2hr后聚合度下降至10左右。再加水使H2SO4的濃度稀釋至3%，在稀酸條件下繼續(xù)水解，使聚糖水解成單糖溶于溶液中，余下的殘?jiān)礊镵lason木素。缺點(diǎn)：①由酸水解聚糖時(shí)，木素的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，主要是縮合反應(yīng)。原因是木素對無機(jī)酸極為敏感易生成下列陽碳離子。產(chǎn)生的陽碳離子極易與另外的苯基丙烷結(jié)構(gòu)的C6產(chǎn)生縮合。②木素當(dāng)中有少部分溶于72%H2SO

14、4，針葉材：闊葉材：3%～5%。我們稱之為“酸溶木素”，這部分木素在Klason木素測定過程中會(huì)被溶解。6.為什么用為什么用Klason木素測定方法、測定草及闊葉材木素時(shí)，必須同時(shí)測定酸溶木素？木素測定方法、測定草及闊葉材木素時(shí)，必須同時(shí)測定酸溶木素？答：答：①對于闊葉材，由于多酚類的存在而會(huì)產(chǎn)生誤差，在樹皮存在時(shí)由于受到樹皮酚酸的影響也難已適用。②對于草類，由于灰分中的成分(例如鈣鹽和硅)在硫酸處理時(shí)不溶解，因此對稻草等要進(jìn)行灰分的補(bǔ)

15、正。③在Klason木素測定方法中，木素的一部分，溶于Klason木素定量的母液中，成為酸溶性木素，它在闊葉材和草類原料中含量比較大，不能忽略。7.為什么為什么Brauns“天然木素天然木素”不能代表原本木素？不能代表原本木素？答:雖然Brauns木素與不溶解的原本木素有相似之處，但Brauns木素抽出量非常少，針葉材為2%～8%，闊葉材為4%～7%。Brauns木素是原本木素中的低分子量部分，而且Brauns木素比原本木素含有較多的酚

16、羥基。8.如何制備磨木木素如何制備磨木木素(MWL)？并說出其主要應(yīng)用范圍？？并說出其主要應(yīng)用范圍？答：答：20目的木粉經(jīng)有機(jī)溶劑抽提后，放在Lampn磨中磨48hr、再在振動(dòng)球磨中磨48hr，磨料介質(zhì)采用甲苯(因木素、纖維素和半纖維素在甲苯中不發(fā)生潤脹)。經(jīng)細(xì)磨后，用含少量水的二氧六環(huán)進(jìn)行抽提，然后把溶劑蒸發(fā)，把木素溶于醋酸水溶液中，再在水中沉淀、干燥，又溶于二氯乙烷乙醇(體積比2:1)中，在乙醚中沉淀、洗滌、干燥，這樣分離出的木素成

17、為“磨木木素”。Bj.rkman木素為黃褐色非晶體粉末狀。應(yīng)用：用：由于MWL的提取過程中，化學(xué)變化較少，故可作為研究的材料。9.通過木素的通過木素的KMnO4氧化分解得出什么結(jié)論？氧化分解得出什么結(jié)論？答：答：構(gòu)成木素的芳香核，系由對羥基苯基、愈瘡木芬基、紫丁香基構(gòu)成，進(jìn)一步從分解分析研究，也可以了解芳香核單位間結(jié)合形式。10.通過木素的堿性硝基苯氧化得出什么結(jié)論？通過木素的堿性硝基苯氧化得出什么結(jié)論？答：答：針葉木木素中存在大量的愈

18、瘡木基和少量的對羥基苯基；闊葉木木素中存在大量的愈瘡木基和紫丁香基，少量的對羥基苯基；禾本科植物中存在大量的愈瘡木基、紫丁香基和對羥基苯基。11.通過木素的乙醇解得出什么結(jié)論？通過木素的乙醇解得出什么結(jié)論？答：答：針葉木木素中存在大量的愈瘡木基丙烷結(jié)構(gòu)和少量的對羥基苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元；闊葉木和禾本科植物中，存在大量的愈瘡木基丙烷和紫丁香基丙烷結(jié)構(gòu)單元，少量的對羥基苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元。12.如何應(yīng)用紫外光譜和紅外光譜對木素進(jìn)行研究？如何應(yīng)用紫

19、外光譜和紅外光譜對木素進(jìn)行研究？答：應(yīng)用紫外光譜：答：應(yīng)用紫外光譜：因?yàn)槟舅厥欠枷阕寤衔?，對紫外線有很強(qiáng)的吸收，而碳水化合物幾乎不吸收紫外光，因此選擇適當(dāng)?shù)臏y定條件測定紫外吸收光譜可以在碳水化合物存在狀態(tài)下對木素定性、定量分析。通常采用光波在205nm及280nm附近有極大吸收；在230nm及310～350nm附近，能看到弱的吸收，這通常稱為肩峰；在380nm以上的可見光區(qū)是沒有特定吸收峰的末端吸收；由于木素的各結(jié)構(gòu)單元吸收光譜重合，

20、因此其紫外光吸收峰比較單調(diào)而且粗寬。應(yīng)用紅外光譜：應(yīng)用紅外光譜：可研究木素的結(jié)構(gòu)及變化，確定木素中存在的各種能力及各種化學(xué)鍵。了解木素中存在基團(tuán)及結(jié)構(gòu)，它們在化學(xué)反應(yīng)中的變化。紅外光譜的測定，通常采用分離的木素，多用KBr壓片法。13.木素結(jié)構(gòu)單元間的聯(lián)接方式有哪幾種？并說明其比例及化學(xué)穩(wěn)定性？木素結(jié)構(gòu)單元間的聯(lián)接方式有哪幾種？并說明其比例及化學(xué)穩(wěn)定性？答：答：在木素大分子中，大約有60%～70%的苯丙烷單元是以醚鍵的形式聯(lián)接到相鄰的單

21、元上的，其余30%～40%的結(jié)構(gòu)單元之間以碳碳鍵聯(lián)接，非常穩(wěn)定。醚鍵聯(lián)接：α烷基芳基醚(αO4)、二烷基醚(αOγ’)、β烷基芳基醚(βO4)、二芳基醚聯(lián)接(4O5)(較穩(wěn)定)、甲基芳基醚聯(lián)接；CC鍵聯(lián)接：β1、α6、55’、β5、αβ’、β6、ββ’。CC鍵對化學(xué)藥品降解作用具有高度穩(wěn)定性。14.寫出木素寫出木素—碳水化合物碳水化合物(L.C.C.)的聯(lián)接鍵型及聯(lián)結(jié)點(diǎn)糖基？的聯(lián)接鍵型及聯(lián)結(jié)點(diǎn)糖基？答：答：α醚鍵結(jié)合、苯基糖苷鍵、縮醛鍵