Ⅰ 化学试验中各种“无水溶剂”的处理方法
常用有机溶剂无水处理
1丙酮:沸点56.2℃,折光率1.358 8,相对密度0.789 9。
普通丙酮常含有少量的水及甲醇、乙醛等还原性杂质。其纯化方法有: ⑴于250mL丙酮中加入2.5g高锰酸钾回流,若高锰酸钾紫色很快消失,再加入少量高锰酸钾继续回流,至紫色不褪为止。然后将丙酮蒸出,用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥,过滤后蒸馏,收集55~56.5℃的馏分。用此法纯化丙酮时,须注意丙酮中含还原性物质不能 太多,否则会过多消耗高锰酸钾和丙酮,使处理时间增长。
⑵将100mL丙酮装入分液漏斗中,先加入4mL10%硝酸银溶液,再加入
3.6mL1mol/L氢氧化钠溶液,振摇10min,分出丙酮层,再加入无水硫酸钾或无水硫酸钙进行干燥。最后蒸馏 收集55~56.5℃馏分。此法比方法⑴要快,但硝酸银较贵,只宜做小量纯化用。
2、苯:沸点80.1℃,折光率1.501 1,相对密度0.87865。
普通苯常含有少量水和噻吩,噻吩和沸点84℃,与苯接近,不能用蒸馏的方法除去。
噻吩的检验:取1mL苯加入2mL溶有2mg吲哚醌的浓硫酸,振荡片刻,若酸层号蓝绿色,即表示有噻吩存在。
噻吩和水的除去:将苯装入分液漏斗中,加入相当于苯体积七分之一的浓硫酸,振摇使噻吩磺化,弃去酸液,再加入新的浓硫酸,重复操作几次,直到酸层呈现无色或淡黄色并检验无噻吩为止。
将上述无噻吩的苯依次用10%碳酸钠溶液和水洗至中性,再用氯化钙干燥,进行蒸馏,收集80℃的馏分,最后用金属钠脱去微量的水得无水苯。 氯仿
沸点61.7℃,折光率1.445 9,相对密度1.483 2。
氯仿在日光下易氧化成氯气、氯化氢和光气(剧毒),故氯仿应贮于棕色瓶中。市场上供应的氯仿多用1%酒精做稳定剂,以消除产生的光气。氯仿中乙醇的检验可用碘仿反应;游离氯化氢的检验可用硝酸银的醇溶液。
除去乙醇可将氯仿用其二分之一体积的水振摇数次分离下层的氯仿,用氯化
钙干燥24h,然后蒸馏。
另一种纯化方法:将氯仿与少量浓硫酸一起振动两三次。每200mL氯仿用10mL浓硫酸,分去酸层以后的氯仿用水洗涤,干燥,然后蒸馏。
除去乙醇后的无水氯仿应保存在棕色瓶中并避光存放,以免光化作用产生光气。 二氯甲烷
沸点40℃,折光率1.424 2,相对密度1.326 6。
使用二氯甲烷比氯仿安全,因此常常用它来代替氯仿作为比水重的萃取剂。普通的二氯甲烷一般都能直接做萃取剂用。如需纯化,可用5%碳酸钠溶液洗涤,再用水洗涤,然后用无水氯化钙干燥,蒸馏收集40~41℃的馏分,保存在棕色瓶中。
3、二氧六环:沸点101.5℃,熔点12℃,折光率1.442 4,相对密度1.033 6。
二氧六环能与水任意混合,常含有少量二乙醇缩醛与水,久贮的二氧六环可能含有过氧化物(鉴定和除去参阅乙醚)。二氧六环的纯化方法,在500mL二氧六环中加入8mL浓盐酸和50mL水的溶液,回流6~10h,在回流过程中,慢慢通入氮气以除去生成的乙醛。冷却后,加入固体氢氧化钾,直到不能再溶解为止,分去水层,再用固体氢氧化钾干燥24h。
然后过滤,在金属钠存在下加热回流8~12h,最后在金属钠存在下蒸馏 ,压入饥丝密封保存。精制过的1,4-二氧环己烷应当避免与空气接触。 二硫化碳
沸点46.25℃,折光率1.631 9,相对密度1.2632。
二硫化碳为有毒化合物,能使血液神经组织中毒。具有高度的挥发性和易燃性,因此,用时应避免与其蒸气接触。
对二硫化碳纯度要求不高的实验,在二硫化碳中加入少量无水氯化钙干燥几小时,在水浴55℃~65℃下加热蒸馏、收集。如需要制备较纯的二硫化碳,在试剂级的二硫化碳中加入0.5%高锰酸钾水溶液洗涤三次。除去硫化氢再用汞不断振荡以除去硫。最后用2.5%硫酸汞溶液洗涤,除去所有的硫化氢(洗至没有恶臭为止),再经氯化钙干燥,蒸馏收集 。 DMFN,N-二甲基甲酰胺 沸点149~156℃,折光率1.430 5,相对密度0.948 7。无色液体,与多数有机溶剂和水可任意混合,对有机和无机化合物的溶解性能较好。 N,N-二甲基甲酰胺含有少量水分。常压蒸馏时有些分解,产生二甲胺和一氧化碳。在有酸或碱存在时,分解加快。所以加入固体氢氧化钾(钠)在室温放置数小时后,即有部分分解。因此,最常用硫酸钙、硫酸镁、氧化钡、硅胶或分子筛干燥,然后减压蒸馏,收集76℃/4800Pa(36mmHg)的馏分。其中如含水较多时,可加入其1/10体积的苯,在常压及80℃以下蒸去水和苯,然后再用无水硫酸镁或氧化钡干燥,最后进行减压蒸馏。纯化后的N,N-二甲基甲酰胺要避光贮存。
N,N-二甲基甲酰胺中如有游离胺存在,可用2,4二硝基氟苯产生颜色来检查。
DMSO(结构简式:(CH3)2-S-O) 二甲基亚砜
沸点189℃,熔点18.5℃,折光率1.4783,相对密度1.100。二甲基亚砜能与水混合,可用分子筛长期放置加以干燥。然后减压蒸馏,收集
76℃/1600Pa(12mmHg)馏分。蒸馏时,温度不可高于90℃,否则会发生歧化反应生成二甲砜和二甲硫醚。也可用氧化钙、氢化钙、氧化钡或无水硫酸钡来干燥,然后减压蒸馏。也可用部分结晶的方法纯化。
二甲基亚砜与某些物质混合时可能发生爆炸,例如氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等应予注意。 乙醇
沸点78.5℃,折光率1.361 6,相对密度0.789 3。
制备无水乙醇的方法很多,根据对无水乙醇质量的要求不同而选择不同的方法。
若要求98%~99%的乙醇,可采用下列方法:
⑴利用苯、水和乙醇形成低共沸混合物的性质,将苯加入乙醇中,进行分馏,在64.9℃时蒸出苯、水、乙醇的三元恒沸混合物,多余的苯在68.3与乙醇形成二元恒沸混合物被蒸出,最后蒸出乙醇。工业多采用此法。
⑵用生石灰脱水。于100mL95%乙醇中加入新鲜的块状生石灰20g,回流3~5h,然后进行蒸馏。
若要99%以上的乙醇,可采用下列方法:
⑴在100mL99%乙醇中,加入7g金属钠,待反应完毕,再加入27.5g邻苯二甲二乙酯或25g草酸二乙酯,回流2~3h,然后进行蒸馏。
金属钠虽能与乙醇中的水作用,产生氢手和氢氧化钠,但所生成的氢氧化钠又与乙醇发生平衡反应,因此单独使用金属钠不能完全除去乙醇中的水,须加入过量的高沸点酯,如邻苯二甲酸二乙酯与生成的氢氧化钠作用,抑制上述反应,从而达到进一步脱水的目的。
⑵在60mL99%乙醇中,加入5g镁和0.5g碘,待镁溶解生成醇镁后,再加入900mL99%乙醇,回流5h后,蒸馏,可得到99.9%乙醇。
由于乙醇具有非常强的吸湿性,所以在操作时,动作要迅速,尽量减少转移次数以防止空气中的水分进入,同时所用仪器必须事前干燥好。 乙醚
沸点34.51℃,折光率1.352 6,相对密度0.713 78。普通乙醚常含有2%乙醇和0.5%水。久藏的乙醚常含有少量过氧化物
过氧化物的检验和除去:在干净和试管中放入2~3滴浓硫酸,1mL2%碘化钾溶液(若碘化钾溶液已被空气氧化,可用稀亚硫酸钠溶液滴到黄色消失)和1~2滴淀粉溶液,混合均匀后加入乙醚,出现蓝色即表示有过氧化物存在。除去过氧化物可用新配制的硫酸亚铁稀溶液(配制方法是FeSO4?H2O60g,100mL水和6mL浓硫酸)。将100mL乙醚和10mL新配制的硫酸亚铁溶液放在分液漏斗中洗数次,至无过氧化物为止。
醇和水的检验和除去:乙醚中放入少许高锰酸钾粉末和一粒氢氧化钠。放置后,氢氧化钠表面附有棕色树脂,即证明有醇存在。水的存在用无水硫酸铜检验。先用无水氯化钙除去大部分水,再经金属钠干燥。其方法是:将100mL乙醚放在干燥锥形瓶中,加入20~ 25g无水氯化钙,瓶口用软木塞塞紧,放置一天以上,并间断摇动,然后蒸馏,收集33~ 37℃的馏分。用压钠机将1g金属钠直接压成钠丝放于盛乙醚的瓶中,用带有氯化钙干燥管的软木塞塞住。或在木塞中插一末端拉成毛细管的玻璃管,这样,既可防止潮气浸入 ,又可使产生的气体逸出。放置至无气泡发生即可使用;放置后,若钠丝表面已变黄变粗时,须再蒸一次,然后再压入钠丝。 乙酸乙酯
沸点77.06℃,折光率1.372 3,相对密度0.900 3。
乙酸乙酯一般含量为95%~98%, 含有少量水、乙醇和乙酸。可用下法纯化:于1000mL乙酸
乙酯中加入100mL乙酸酐,10滴浓硫酸,加热回流4h,除去乙醇和水等杂质,然后进行蒸
馏。馏液用20~30g无水碳酸钾振荡,再蒸馏。产物沸点为77℃,纯度可达以99%。 甲醇
沸点64.96℃,折光率1.328 8,相对密度0.791 4。
普通未精制的甲醇含有0.02%丙酮和0.1%水。而工业甲醇中这些杂质的含量达0.5%~1%。
为了制得纯度达99.9%以上的甲醇,可将甲醇用分馏柱分馏。收集64℃的馏分,再用镁去水(与制备无水乙醇相同)。甲醇有毒,处理时应防止吸入其蒸气。 石油醚
石油醚为轻质石油产品,是低相对分子质量烷烃类的混合物。其沸程为30~150℃,收集的温度区间一般为30℃左右。有30~60℃,60~90℃,90~120℃等沸程规格的石油醚。其中含有少量不饱和烃,沸点与烷烃相近,用蒸馏法无法分离。
石油醚的精制通常将石油醚用其体积的浓硫酸洗涤2~3次,再用10%硫酸加入高锰酸钾配成的饱和溶液洗涤,直至水层中的紫色不再消失为止。然后再用水洗,经无水氯化钙干燥后蒸馏。若需绝对干燥的石油醚,可加入钠丝(与纯化无水乙醚相同)。 吡啶
沸点115.5℃,折光率1.509 5,相对密度0.981 9。
分析纯的吡啶含有少量水分,可供一般实验用。如要制得无水吡啶,可将吡啶与粒氢氧化钾(钠)一同回流,然后隔绝潮气蒸出备用。干燥的吡啶吸水性很强,保存时应将容器口用石蜡封好。
二氧六环
沸点101.5℃,熔点12℃,折光率1.442 4,相对密度1.033 6。
二氧六环能与水任意混合,常含有少量二乙醇缩醛与水,久贮的二氧六环可能含有过氧化物(鉴定和除去参阅乙醚)。二氧六环的纯化方法,在500mL二氧六环中加入8mL浓盐酸和50mL水的溶液,回流6~10h,在回流过程中,慢慢通入氮气以除去生成的乙醛。冷却后,加入固体氢氧化钾,直到不能再溶解为止,分去水层,再用固体氢氧化钾干燥24h。然后过滤,在金属钠存在下加热回流8~12h,最后在金属钠存在下蒸馏 ,压入饥丝密封保存。精制过的1,4-二氧环己烷应当避免与空气接触。
Ⅱ 有机溶剂中的醋酸去除方法
根据溶剂的水溶性,可分两种方法。
1,不溶于水的溶剂,比如二氯甲烷、正己烷等,可以用碱性水溶液洗涤,分层后酸酸都在水相中,分开即可。
2,溶于水的溶剂,比如乙醇、丙醇,可加入固体NaHCO3,搅拌一段时间后过滤,再用蒸馏法蒸出溶剂。
Ⅲ 化学中溶剂有杂质如何提纯
将混合物中的几种物质分开而分别得到较纯净的物质,这种方法叫做混合物的分离。将物质中混有的杂质除去而获得纯净物质,叫提纯或除杂。除杂题是初中化学的常见题,它灵活多变,可以综合考察学生的解题能力。现列举几种方法:
一、 物袜宽宏理方法
1.1
过滤法.原理:把不溶于液体的固体告册与液体通过过滤而分开的方法称为过滤法。如:氯化钙中含有少量碳酸钙杂质,先将混合物加水溶解,由于氯化钙溶于水,而碳酸钙难溶于水,过滤除去杂质碳酸钙,巧州然后蒸发滤液,得到固体氯化钙。如果要获得杂质碳酸钙,可洗涤烘干。
1.2
结晶法.原理:几种可溶性固态物质的混合物,根据它们在同一溶剂中的溶解度或溶解度随温度的变化趋势不同,可用结晶的方法分离。例如:除去固体硝酸钾中混有的氯化钠杂质,先在较高温度下制成硝酸钾的饱和溶液,然后逐步冷却,由于硝酸钾的溶解度随温度的升高而显着增大,温度降低,大部分硝酸钾成为晶体析出,而氯化钠的溶解度随温度的升高而增大得不显着,所以大部分氯化钠仍留在母液中,通过过滤把硝酸钾和氨化钠溶液分开。为进一步提纯硝酸钾,可再重复操作一次,叫重结晶或再结晶。
二、常用化学除杂方法有以下几种:
2.1 沉淀法:使混合物中的杂质与适当试剂反应,生成沉淀通过过滤而除去。
2.2 化气法:将混合物中的杂质与适当试剂反应变成气体而除去。
2.3
置换法:将混合物中的杂质与适量试剂通过发生置换反应而除去。如:硫酸锌固体中含有少量硫酸铜杂质,可将混合物溶解之后,加人适量锌粉,再过滤除去被置换出来的铜,蒸发滤液获得硫酸铜固体。
2.4 吸收法:两种以上混合气体中的杂质被某种溶剂或溶液吸收,而要提纯的气体不能被吸收时,可用此方法。
Ⅳ 什么叫去溶剂化
去溶剂化是溶胶胶粒的溶剂卜搏化层在受热或加入其他溶剂(它和原失溶剂有较强的结合力)的条件下,溶剂化层被削弱,导致胶体聚沉。如加乙醇、丙酮可去掉溶胶的水层而得到沉淀。
溶剂效应对反应的影响的关注历史悠久。不同的溶剂可以影响反应速率,甚至改变反应进程和机理,得到不同的产物。溶剂对反应速率的影响十分复杂,包括反应介质中的离解作用、传能和传质、介电效应等物理作用和化学作用,溶剂参与催化、或者直接参与反应(有人不赞成将溶剂参与反应称返带作溶剂效应)。溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用,而累积在离子周围的过程。该过程形成离子与溶剂分子的络合物,并放出大量的热。溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。溶剂化作用也是高分子和溶剂分子上的基团能够相漏弊芦互吸引,从而促进聚合物的溶解。
Ⅳ 如何除掉作为溶剂的DMF
第1题(8分)1964年,美国的F.A.Cotton研究小组测定了K2[Re2Cl8] 2H2O的晶体结构,他们惊讶地发现在[Re2Cl8]2-结构(如右图所示)中Re-Re间距离异常的短,仅为224pm(金属Re中Re-Re间的平均距离为275pm)。此后,类似结构的化合物不断被发现,无机化学这个古老的学科因此开辟了一个新的研究领域。关于[Re2Cl8]2- 的结构,请回答下列问题:
1-1 Re原子的价电子组态是 ,[Re2Cl8]2-中Re的化合价为 ;
1-2 [Re2Cl8]2-中Re-Re间距离特别短,是因为存在四重键,它们分别是 键、 键、
键(请填键型和个数);
1-3 Cl原子的范德华半径和为360pm,因此理应期望[Re2Cl8]2- 为 式构型,但实验结果如图所示却为重叠式构型,其原因是 。
第2题(6分)最近国外一研究小组报道了利用高真空阴离子聚合制作“纳米章鱼”(星形高分子链结构)的研究成果。这意味着人们有可能根据需要,定向合成特殊形状的高分子。制作“纳米章鱼”所用的原料是苯乙烯和对苯乙烯,溶剂是环己烷,催化剂是正丁基锂。合成过程如下图所示:
2-1 显然,上述“章鱼”的爪臂是一种高聚物,其单体是 ,爪臂的长度取决于 ;
2-2 研究发现,控制聚苯乙烯活性链(A)和对苯乙烯(B)的物质的量(摩尔数)之比,可以得到不同爪臂数的“章鱼”。当A:B =2:1时,“章鱼”的爪臂数是2;当A:B=3:2时,“章鱼”的爪臂数是3。据此,若要合成爪臂数为4的“章鱼”,A:B应该为 ;
2-3 然而实际合成时,即使保持A:B=3:2,“章鱼”的爪臂数也往往会少于3,可能的原因是
。
2-4 通过对反应产物进行分级沉淀,可以分离出不同爪臂数的“章鱼”。你认为进行分级沉淀的主要依据是 。
第3题(6分)
3-1 解热镇痛药阿司匹林(乙酰水杨酸)是一种一元酸,其pKa=3.50,服用后以未离解的分子型体在胃中被吸收。如果患者先吃了调节胃液酸度的药物,使得胃的内容物的酸度保持为pH=2.95,再吃两片阿司匹林药片,其中含阿司匹林0.65g。假如服后阿司匹林可立即溶解,且不改变胃内容物的酸度,则可能被吸卜梁收的阿司匹林有 g。
3-2 阿司匹林的含量可以用酸碱滴定法测定。取某试样0.2500g,准确加入50.00mL 0.1020molL-1NaOH溶液,煮沸、冷却后,再以浓度为0.05264molL-1的H2SO4溶液回滴过量的NaOH,,以酚酞指示终点,共消耗H2SO423.75mL。则该试样中阿司匹林的质量分数为 %。
3-3 肾结石的主要成分是草酸钙。研究发现,大量饮水、少吃草酸含量高的食物、服用补钙剂与吃饭时间错开等均可以降低患肾结石的风险。已知:Ksp(CaC2O4)=2×10-9,则纯水中草酸钙的溶解度为 molL-1;0.10 molL-1CaCl2溶液中草酸钙的溶解度为 molL-1。
第4题(12分)顺铂,即顺式-二氯二氨合铂(Ⅱ),1967年被现具有抗肿
瘤活性,1979年经美国食品和医药管理局(FDA)批准,成为第一个
用于临床治疗某些癌症的金属配合启弊隐物药物。现今顺铂已成为世界上用于
治疗癌症最为广泛的3种药物之一。
4-1 在顺铂中,中心原子Pt的杂化方式为 ,顺铂的磁矩为 ;
4-2 将1mmol氯亚铂酸钾(K2PtCl4)溶于水,搅拌条件下,加入8mmol碘化钾溶液,室温搅拌30min后,过滤。搅拌条件下,加入2.5mmol的环己胺溶液到滤液中,室温反应25min,可得到产物A,产率为78.36%。在1mmol产物A中分别加入高氯酸1.0mL和无水乙醇30mL,50℃搅拌反应25h,过滤,得到铂配合物B,产率悄厅为98.25%。B的元素分析结果为C:13.14%,N:2.56%,H:2.39%,Pt:35.60%,红外光谱、紫外光谱等分析结果表明,B有对称中心,存在两种Pt—I键、一种Pt—N键,Pt的配位数仍然为4.体外抗肿瘤活性研究表明该配合物B对5种人的肿瘤细胞的增殖抑制作用明显好于临床用药顺铂。写出化合物B的分子式,画出它的可能结构。
4-3 Pt也有八面体场配合物,如[Pt(Py)(NH3)(NO2)ClBrI](其中Py为吡啶),如果只考虑NO2的硝基配位方式,请在下图中添加其余基团,以画出[Pt(Py)(NH3)(NO2)ClBrI]结构中Py和NH3对位的所有同分异构体(所给图可不全用完,如果不够时也可以自行增加)。
第5题(15分)X元素是一种重要的生命元素,在人体中参与血红蛋白、细胞色素及多种酶的合成,促进生长,在血液运输氧和营养物质的过程中,X元素起了重要作用。人体缺少该元素会发生小细胞性贫血、免疫功能下降和新陈代谢紊乱,使人的脸色萎黄,皮肤也失去光泽。
A是含X元素的复盐,为浅绿色晶体,A中含结晶水的质量分数为27.6%。A是一种重要的化工原料,还可以被直接用来做净水剂、治疗贫血等。A在空气中较稳定,在定量分析中常被用作氧化还原标定的基准物质。
将A溶于水中,加入氨水和双氧水,得到大量红棕色沉淀B。B与KHC2O4溶液共热得到黄绿色溶液,过滤、蒸发、浓缩后有翠绿色晶体C析出,C中含结晶水的质量分数为11.0%。若向B的浓NaOH悬浮液中通Cl2可得含D的紫红色溶液,向该溶液中加入BaCl2溶液则有红棕色沉淀E生成。D是一种新型水处理剂,在酸性条件下氧化性极强而不稳定。
5-1 元素X的中文名称是 ;
5-2 写出下列物质的化学式:
A 、B 、C 、E
5-3 写出向B的浓NaOH悬浮液中通氯气的离子反应方程式:
5-4 已知EAΘ: O2(g) H2O2(aq) H2O(l)
X3+ G X
在酸性溶液中H2O2氧化G的EΘ为 ,该反应能否发生自发进行?
若能进行,写出反应方程式:
5-5 实验表明,室温下碘单质不能氧化G,但加入KCN后却可以。请通过标准状态下电极电势的计算解释这一现象。
已知:EΘ(I2/I—)=0.54V,EΘ(X3+/G)=0.77V,lgK稳Θ[G(CN)64-]=35,lgK稳Θ[G(CN)63-]=42
第6题(10分)随着便携式电子设备的大量使用,具有高能量密度特点的锂二次电池的重要性日益突出。目前多采用无机金属氧化物作为正极,但这类材料的比容量普遍低于200mAh/g,能量密度难以提高。元素硫作为锂二次电池正极材料,具有极高的理论容量(1672 mAh/g),因此锂硫电池的开发引起人们的关注。研究人员尝试将二硫或多硫基桥接于各种有机或无机化合物中,从而得到正极材料。
某研究小组尝试将S—S—S交联于聚磷氮烯分子中,得到一类新型的具有高能量密度和安全性的无机化合物聚三硫代磷氮烯。制备该材料的方法如下:将一定量的PCl5和NH4Cl分别溶解于四氯乙烷中制成溶液,将PCl5溶液滴加到沸腾状态的氯化铵溶液中,在一定条件下充分反应后,重结晶得到中间产物A。将纯化后的A在Ar气氛下加热聚合,得到灰白色橡胶状固体B。将B与溶有S和Na2S的N,N—二甲基甲酰胺(DMF)溶液在沸腾条件下反应,减压蒸馏除去溶剂DMF后,用去离子水洗涤所剩棕黄色固体,经AgNO3检验,确认NaCl完全除掉后,对所得产品真空干燥,得到可用于制作电池正极的干燥聚合物粉末C。
从各物质表征信息可知,A含有P、N、Cl,它们的原子个数比为1:1:2,为环状结构的分子;B为链状聚合分子;C的红外(IR)光谱如图1所示。元素含量测试结果表明聚合物C的主要元素组成与含量为P:22.0%、N:9.9%、S:68.1%。C的热重分析如图2所示。
6-1 写出生成A的化学反应方程式;
6-2 写出B和C的结构式:
B C
6-3 C实际使用的温度范围是 ,该材料具有较好导电性的原因是 。
第7题(11分)碳是元素周期表中最神奇的元素,它不仅是地球上所有生命的基础元素,还以独特的成键方式形成了丰富多彩的碳家族。碳元素有多种同素异形体:除金刚石和石墨外,1985年克罗托(H.W.Kroto)等人发现了C60,并获1996年诺贝尔化学奖;1991年日本NEC的电镜专家饭岛澄男(Iijima S)首先在高分辨透射电子显微镜下发现碳纳米管(图1);2004年安德烈盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)首次用胶带纸从高定向热解石墨上成功分离出单层石墨片——石墨烯(图2),并获得2010年诺贝尔物理学奖;2010年我国中科院化学所的科学家成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的又一新的同素异形体——石墨炔(图3)。这些新型碳材料的特性具有从最硬到极软、从全吸光到全透光、从绝缘体到高导体等极端对立的特异性能。碳材料的这些特性是由它们特殊的结构决定的,它们的发现,在自然科学领域都具有里程碑的重要意义。
7-1 碳纳米管研究较多的有图1所示的齿式和椅式两种结构。假如我们把它近似地看成一维晶体(假设管是无限长的),请分别在图1中画出它们的一维结构基元。
7-2 石墨炔是我国科学家发现的一种重要的大面积全碳材料,应用前景广阔,试在图3中构建出其二维结构基元。
7-3 石墨烯不仅自身具有优良性质,而且是一种优良的掺杂载体。科学家估计:以石墨烯代替石墨掺杂锂离子,制成的锂电池具有更见优良的性能,假设以Li+:C=1:2的比例在石墨烯层间掺杂锂离子,试构建这种材料的晶胞结构示意图;嵌入离子的密度与材料性质密切相关,假设掺杂后相邻两层石墨烯层间距为540pm,C—C键长为140pm,列式计算该掺杂材料中锂离子的密度。
7-4 在C60中掺杂碱金属能合成出具有超导性质的材料,经测定C60晶体为面心立方结构,直径约为710pm。一种C60掺杂晶体是有K+填充C60分子推积形成的一半四面体空隙,以“口”表示空层,并在晶体中保留一层K+,抽去一层K+,一次类推形成的。以A、B、C表示C60层,a、b、c表示K+层,写出该掺杂晶体的堆积周期,并计算C60中心到K+的距离。
第8题(8分)塑化剂(Plasticizers)或称增塑剂、可塑剂,是一种增加材料的柔软性等特性的添加剂。它不仅使用在塑料制品的生产中,也会添加在一部分混凝土、墙板泥灰、水泥与石膏等材料中。化合物B作为一种塑化剂(简称DEHP),可以由化合物A为主要原料制备,DEHP只能在工业上使用,不能作为食品添加剂。B可还原为C,以C为原料经过下列步骤反应后,可以合成化合物F。
8-1 写出化合物A、B、C、D、E的结构式:
8-2 化合物F中有 种不同类型的氢原子;有 种不同类型的碳原子;
8-3 化合物F中的所有氢核 (填“是”或“不是”)在同一个平面上。
第9题(12分)加兰他敏(Galantamine)是一种天然活性生物碱,临床广泛用于阿尔茨海默病及重症肌肉无力等疾病的治疗。其结构如右图:
药理研究显示,加兰他敏一方面具有强效的可逆乙酰胆碱酯酶抑制活性,另一方面又具有神经元烟碱受体构象调节作用,因而较其他胆碱酯酶抑制剂具有更好的疗效及安全性,应用前景十分广阔。天然加南他敏主要源于石蒜科植物如石蒜、夏水仙、雪花莲等,其含量仅为万分之一左右,由于资源有限,且提取工艺复杂,故加兰他敏的价格一直居高不下。有鉴于此,化学家们对其合成方法进行了研究。下面是其合成路线之一:
9-1 写出B、C、D、E、G、H、I的结构式:
B 、C 、D 、E 、
G 、H 、I 。
9-2 产物加兰他敏中手性碳1、2、3各为什么构型?
9-3 上述合成路线中从(A)到(B)以及(F)与亚甲胺的反应各属于什么反应类型?
第10题(12分)通过不对称反应立体定向合成一对对映异构体是获得手性药物最直接的方法。以下是科研人员最近设计出的一条合成(R)-(+)-和(S)-(-)-磷酸苯丙呱林的合成路线。已知饱和碳亲核取代反应有SN1和SN2两种机理。SN2反应的立体化学特征为:对发生在手性中心的反应来说伴随着构型的翻转。
(TsCl:对甲苯磺酰氯 CH3— C6H6 —SO2Cl)
10-1 写出BDEFG的结构式,若涉及立体化学,请用R、S等符号标明:
10-2 用系统命名法命名化合物C:
10-3 写出A其他含环氧乙烷的所有立体异构体
Ⅵ 化学中如何选择去除杂质的溶液
首先,既然是要除杂,那么,为了要得到我们所需的物质,必定不能选会与要念手得到的物质反应的东西,比如干燥酸性气体不能用碱石灰,这是其一。
第二,反应的过程中不应该产生会阻碍反应进行的产物,比如去除碳酸钙的时候不能用硫酸。
第仔兆嫌三,所要得到的东西不应溶解在溶液中,比如猜歼不能用氢氧化钠溶液来给一种易溶于水的气体和二氧化碳气体的混合物除杂。
对了,补充一点,通常我们在连接装置的时候考虑先选择除去水蒸气的(如果有的话)。
(ps.本人在家里,参考书不在身边,如果你要详细的,我可以明天再补充。)