無(wú)機(jī)合成化學(xué)作業(yè)4-5

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1、第四章1.何謂軟化學(xué)？他有什么特征？答：通常將在溫和條件下進(jìn)行的反應(yīng)如先驅(qū)物法，水熱法，溶膠凝膠法，局部化學(xué)反應(yīng)，流變相反應(yīng)，低熱固相反應(yīng)稱(chēng)之為軟化學(xué)。特點(diǎn)：反應(yīng)常在交溫和的條件下進(jìn)行。反應(yīng)過(guò)程路徑機(jī)制易于控制。2.綠色化學(xué)是在什么背景下提出的？它有什么內(nèi)涵和特點(diǎn)？答：化學(xué)物質(zhì)大規(guī)模地生產(chǎn)和廣泛使用，使得全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重。在經(jīng)過(guò)千方百計(jì)的末端治理效果不佳的情況下，國(guó)際社會(huì)重新審視已經(jīng)走過(guò)的環(huán)保歷程，提出了綠色化學(xué)的概念。所謂綠色化學(xué)又稱(chēng)環(huán)境無(wú)害化學(xué)，環(huán)境友好化學(xué)，清潔化學(xué)，在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展的技術(shù)稱(chēng)環(huán)境友好技術(shù)。它的主要特點(diǎn)是“原子經(jīng)濟(jì)型”。即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中充分利用原

2、料中的每個(gè)原子，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中廢物的零排放。3.軟化學(xué)和綠色化學(xué)有哪些異同點(diǎn)？答：綠色化學(xué)和軟化學(xué)關(guān)系密切。但又有區(qū)別。軟化學(xué)強(qiáng)調(diào)的是反應(yīng)條件的溫和與反應(yīng)設(shè)備的簡(jiǎn)單。從而達(dá)到節(jié)能高效的目的。在某些情況下這也是經(jīng)濟(jì)潔凈的，這與綠色化學(xué)是一致的。但在有些情況下，它并沒(méi)有解決經(jīng)濟(jì)潔凈的問(wèn)題。綠色化學(xué)是全方位地要求達(dá)到高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)潔凈，可以預(yù)見(jiàn)，軟化學(xué)和綠色化學(xué)將會(huì)逐漸統(tǒng)一。4.分別敘述先驅(qū)物法和溶膠-凝膠法的定義和特點(diǎn)。在何種情況下不宜用先驅(qū)物法？(P127P129P130P131)答：先驅(qū)物法：先驅(qū)物法是為了解決高溫固相反應(yīng)中產(chǎn)物的組成均勻性和反應(yīng)物的傳質(zhì)擴(kuò)散所發(fā)展起來(lái)的節(jié)能的合成方法。其基本思

3、路是：首先通過(guò)準(zhǔn)確的分子設(shè)計(jì)，合成出具有預(yù)期組分、結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的先驅(qū)物，再在軟環(huán)境下對(duì)先驅(qū)物進(jìn)行處理，進(jìn)而得到預(yù)期的材料。先驅(qū)物法特點(diǎn)：（1）混合的均一化程度高（2)陽(yáng)離子的摩爾比準(zhǔn)確（3）反應(yīng)溫度低下種情況不宜使用先驅(qū)物法：（1)兩種反應(yīng)物在水中溶解度相差很大（2）生成物不是以相同的速度產(chǎn)生結(jié)晶（3）常生成過(guò)飽和溶液溶膠-凝膠法：膠體分散系是分散程度很高的多相體系。溶膠的粒子半徑在1～100nm間，具有很大的相界面，表面能高，吸附性能強(qiáng)，許多膠體溶液之所以能長(zhǎng)期保存，就是由于膠粒表面吸附了相同電荷的離子。由于同性相持使膠粒不易聚沉，因而膠體溶液是一熱力學(xué)不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的體系。如果在膠

4、體溶液中加入電解質(zhì)或者兩種帶相反電荷的膠體溶液相互作用，這種動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定性立即受到破壞，膠體溶液就會(huì)發(fā)生聚沉，成為凝膠。這種制備無(wú)機(jī)化合物的方法叫做溶膠凝膠法。溶膠凝膠法特點(diǎn)：（1）通過(guò)混合個(gè)反應(yīng)物的溶液，可獲得所需要的均相多組分體系（2）可大幅度降低制備材料和固體化合物的溫度，從而可在比較溫和的條件下制備陶瓷、玻璃等功能材料。(3)利用溶膠或凝膠的流動(dòng)性，通過(guò)某種技術(shù)如噴射、浸涂等合成出特殊形態(tài)的材料如薄膜、纖維、沉積材料。5.溶膠有什么特點(diǎn)？如何使溶膠成為凝膠？為什么說(shuō)溶膠體系是熱力學(xué)上不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)上穩(wěn)定的體系？答：溶膠分散系是分散程度很高的多相體系。溶膠粒子半徑在1到100nm之間

5、，具有很大的相界面。表面能高，吸附性強(qiáng)，許多膠體溶液之所以能長(zhǎng)期保存，就是由于膠粒表面吸附了相同電荷的離子。由于同性相斥使得膠粒不易聚成，因?yàn)槟z體溶液是一個(gè)熱力學(xué)不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的體系。如果在膠體溶液中加入電解質(zhì)或者兩種相反電荷的膠體溶液相互作用，這種動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定性立即受到破壞，膠體溶液就會(huì)發(fā)生聚沉，成為凝膠。這種制備無(wú)機(jī)化合物的方法就叫做溶膠凝膠法。6.試述局部化學(xué)反應(yīng)的意義和類(lèi)型。（答案P134）意義：局部化學(xué)反應(yīng)也成為拓?fù)浞磻?yīng)或規(guī)整化反應(yīng)。局部化學(xué)反應(yīng)通過(guò)反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)來(lái)控制反應(yīng)性，反應(yīng)前后主體結(jié)構(gòu)大體上或基本上保持不變。類(lèi)型：脫水反應(yīng)、分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、嵌入反應(yīng)、離子交換反應(yīng)

6、、同晶置換反應(yīng)。7.試述低熱固相反應(yīng)的機(jī)理、規(guī)律和應(yīng)用。（答案P139--P141）機(jī)理：固相反應(yīng)的發(fā)生起始于兩個(gè)反應(yīng)物分子的擴(kuò)散接觸，接著發(fā)生鍵的斷裂和重組等化學(xué)作用，生成新的化學(xué)物分子。此時(shí)的生成物分子分散在源反應(yīng)物中，只有當(dāng)產(chǎn)物分子聚積形成一定大小的粒子，才能出現(xiàn)產(chǎn)物的晶核，從而完成成核過(guò)程。隨著晶核的長(zhǎng)大，達(dá)到一定的大小后出現(xiàn)產(chǎn)物的獨(dú)立晶相。這就是固相反應(yīng)經(jīng)歷的擴(kuò)散、反應(yīng)、成核、生長(zhǎng)四個(gè)階段。規(guī)律：1潛伏期2無(wú)化學(xué)平衡3拓?fù)浠瘜W(xué)控制原理4分布反應(yīng)5嵌入反應(yīng)應(yīng)用：1低熱固相反應(yīng)在合成化學(xué)中的應(yīng)用，如在原子簇、新的多酸化合物、新的配合物等方面的應(yīng)用。2低熱固相反應(yīng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用：a低熱固

7、相反應(yīng)在顏料制造業(yè)中的應(yīng)用b低熱固相反應(yīng)在制藥業(yè)中的應(yīng)用c其他的應(yīng)用，如工業(yè)上采用加熱苯胺磺酸鹽制備對(duì)氨基苯磺酸等8.什么叫水熱合成法？按反應(yīng)溫度可分為幾類(lèi)？水熱合成法有哪些優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用前景？高溫高壓下水熱合成法有哪些特征？說(shuō)明用水熱合成法合成水晶的必然性。（答案P139-P146）水熱合成法：水熱法是指在密閉體系中，以水為溶劑，在一定的溫度下，在水的自生壓強(qiáng)下，反應(yīng)混合物進(jìn)行反應(yīng)的一種方法。按反應(yīng)溫度分類(lèi)：1