无机合成化学复习题答案

1、1化学的核心任务是争辩化学反响与制造物质。无机合成化学争辩的目标是为制造物 的分子工程学； 无机合成化学与国民经济的进展息息相关，在国民经济中占有重要的地位。工业中广泛使用的“三酸两碱”，农业生产中必不行少的化肥、农药，根底建设中使用的水泥、玻璃、陶瓷，涂料工业中使用的大量无机颜料等无一不与无机合成有关。这些产品的产量和质量几乎代表着一个国家的工业水平。2第一章：3070.312 条原则：污染预报最好是预防废物产生而不要等到产生以后再来治理。原子经济化学合成的设计要最大限度地将生产过程使用的全部原料纳入最终产品中。不那么有害的化学合成只要办得到,设计合成方法时要使用和生产对人群安康和环境危害

2、小或无毒的物质。 设计较安全的化学物质，设计化学产品要让它发挥所需功能而尽量削减, 要使用安全的物质。 设计考虑能源效率，从环境和经济影响角度重生疏化学过程的能源需求并应尽量少用能源，合成方法应在常温常压下进展。 使用可再生原料技术，经济上可行时要用可再生原料代替消耗性原料。 削减衍生物，用一些手段如锁定基因、保护与反保护和临时转变物理、化学过程尽量削减不必要的衍生物,由于它要求额外反响物 质并能产生废物。 催化物质(尽可能有选择性)比化学计量物质要好。 设计时考虑可降解性，设计化学产品要使其用过后能降解成无害物质而不是持续存在于环境中。 对污染预防进展实时分析，要进一步开展分析方法的争辩,进

3、展实时和生产过程中的监测,在生成有害物质前加以把握。 选择安全的化学过程，在化学过程中使用的物质和物质的形成过程要能尽量削减发生化学事故的可能性,包括释放化学物质、爆炸和起火。(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3( 首先通入氨气， 然后再通入二氧化碳 (2)NH 4HCO3+NaCl=NH 4Cl+NaHCO 3NaHCO3溶解度最小，所以析出。；(3)2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O(NaHCO 3热稳定性很差，受热简洁分解 ；且利用 NH4Cl ,可以在低温状态下向 (2)中的溶液参加 NaCl, 则 NH4Cl 析出,得到化肥 ,提高了 NaCl 的利用率。4无机合成

4、反响的首要任务是设计合成方法，合成反响设计的方法随合成目标物的不同而 有很意义的，在很大程度上可以削减工作的盲目性。5 Gr RT lnK6A 的 G 0A，从热力学观点来看，该反响根本上不能进展。但是假设再合并另一个反响BB B 能把反响A 中不需要的产物消耗掉；反响B 的G 为很大的负值，能使总反响：G GAG 0B。于是，原来单独不能自发进展的反响 A，在反响 B 的帮助下，合并在一起的总反响就可以进展了。这冰-水糊状物0种状况称为偶合反响。举例：其次章：2326. 冰-水糊状物0干冰浴干冰浴78.5液氮196制冷产生低温：液氖液氖液氢正常沸点 27K ， 减压降温到 24K三相点正常沸

5、点 20K ，减压降温到 14K三相点8它是由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。为了使陶瓷既可以耐高温又不简洁裂开陶瓷，又称弥散增加材料 ，主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧结铍铍-氧化铍、TD 镍镍-氧化钍等。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金料。金属陶瓷广泛地应用于火箭、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等的制备。9 电阻炉； 高温箱形电阻炉 ； 碳化硅电炉：可加热到1350，也可以短时间加热到 1500 ； 碳管炉：用碳制管作为发热元件的电阻炉。由于它们的电阻很小，所以也称为“短路电炉”。这种炉可以很简洁地到达2022的高温； 钨管炉：用钨作发热体的应用： 高温下的

6、固相合成反响： 尖晶石型 MgAl2O4 的高温固相合成； 单晶硼酸铝微管的高温固相合成； 高温下的固-气反响： 锂复原YCl3； 制备金属钾； 制10化学转移反响是一种固体或液体物质A 在肯定的温度下与一种气体B 反响，形成气相A。这个过程好似像一个升华或者蒸馏过程，但是在这样一个温度下，物质 A 并没有经过一个它应当有的蒸气相，又用到了物质B转移试剂，所以称化学转移。测定一些热力学数据等方面。剂气体在与原料反响之后生成的是气体化合物移，传输剂还得在管中来回转移，因此，真空条件是必不行少的。通常，温度和浓度是影响转移反响的重要因素。可逆的多相反响到达平衡时，即A(s)B(g)C(g) ，其平

7、衡常数为 Kp=pC/pB；在原料放置区，即图中的T1 段,A 和B 尽可能生成C 并向沉淀区转移，在沉淀区T2，C 尽可能分解沉积出T 太大，Kp 1，即平衡时气体的分压应近似相等才好。TaS2 晶体: TaS2(s)2I2(g) TaI4(g)S2(g)，由于是吸热反850750 TaS2在温度较低的一端沉积。112WO3+ H2 W2O5+H2O；W2O5+ H2 2WO2+H2O ；WO2+2H2 W+2H2O自集中高温合成材料制备是指利用原料本身的热能来制备材料。特点：能量利用充分；产品纯度高，由于 SHS 能产生 15004000高温，使大量杂质蒸发而除去；产量高，由于反响传播速度

8、可达0.115cms-1，大大高于常规合成方法；反响进展的关键是引燃需要高能量；常用的引燃技术：1.燃烧波点火：用钨丝或镍铬合金线圈作为点火剂点燃。2.辐射流点火：用氖灯等作为辐射源，承受辐射脉冲的方式点火。 3.激光点火法、火花点火、电热爆炸、微波能点火、化学(自燃式)点火，及线性加热等。12定义：在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零的物质。超导体都具有两个突出的性质：1.临界温度以下的电阻为零；2.Meissner 效应完全抗磁性：超导体一旦进入超导态，体内磁通量将全部被排解出体外，磁感应强度恒等于。铁磁性金属Fe、Co 和Ni 不显示超导性，碱金属和钱币金属Cu、Ag 和Au 也

9、没有超导性；Be，Ti，Zn，Cd，Hg，Y，Zr，Nb，Mo，Tc，Ru，Rh，Hf，Ta，W，Re，Os，Ir，Al， Ga，In，Tl，Sn，Pb，La，Th，Pa，Am。13水热-1001000 1MPa1GPa 条件下利用水溶液中物质化学反响所进展的合成。特点：水热-溶剂热条件下，由于反响物处于临界状态，反响活性会有大大提高，有可能 代替固相反响以及难于进展的合成反响；在水热-溶剂热条件下中间态、介稳态及特别物 相易于生成，可用于特种介稳构造、特种分散态的合成产物； 能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在此条件下晶化生成； 有利于生长极少： 由于反响在密闭

10、容器中进展，无法观看生长过程，不直观，难以说明反响机理； 设备要求高()(温压把握严格) 安全性能差(我国已有试验室发生“炮弹”冲透楼顶的事故)。14 合成反响 ：指通过数种组分在水热-溶剂热条件下直接化合或经中间态发生的化合反响。利用此类反响可合成各种多晶或单晶材料。 热处理反响 ：指利用水热-溶剂热条件处理一般晶体而得到具有特定性能晶体的反响。 转晶反响 ：指利用水热-溶剂热条件下物质热力学和动力学稳定性差异进展的反响。 离子交换反响 ：指一些沸石阳离子交换、硬水的软化、长石中的离子交换反响。 单晶培育：指在高温高压水热-溶剂热条件下从籽晶培育大单晶粒的反响。 脱水反响：指在肯定温度肯定压

11、力下物质脱水结晶的反响。 分解反响 ：在水热-溶剂热条件下分解化合物得到结晶的反响。 提取反响：指在水热-溶剂热条件下从化合物(或矿物)中提取金属的反响。 沉淀反响：指水热-溶剂热条件下因生成沉淀得到化合物的反响。 氧化反响 ：金属和高温高压的纯水/水溶液/有机溶剂反响得到氧化物、协作物、金属有机化合物的反响以及超临界有机物种的全氧化反响。 晶化反响：指在水热-溶剂热条件下使溶胶、凝胶(sol、gel)等非晶态物质晶化的反响。 烧结反响 ：指在水热-溶剂热条件下实现烧结的反响。 反响烧结 ：指在水热-溶剂热条件下同时进展化学反响和烧结的反响。 水热热压反响 ：指在水热热压条件下，材料固化与复合

12、材料的生成反响。影响因素： 压强-温度：高温高压下水的蒸气压变高、离子积变高、密度、黏度和外表张 条件下，压强大小依靠于反响容器中的原始溶剂的填充度。 合成溶剂性质的转变：水热反响中，溶剂会使反响物溶解或局部溶解，生成溶剂合物，影响化学反响速率。应用： 微孔材料的水热-溶剂热合成； 纳米粉料的水热-溶剂热合成： 纳米氧化物的水热合成； 陶瓷纳米材料的水热合成 ； 溶胶-水热合成纳米粉料； 有机溶剂热合成纳米粉料； 特别构造材料的水热-溶剂热合成； 无机-有机复合材料的水热-溶剂热合成；15技术： Schlenk 装置 ：被称为“用特别玻璃装置在工作台上进展的操作”，能抽除空气和引入惰性气体的玻

13、璃装置。排代或排解空气 被操作物质的量方法Schlenk和注射技术手套箱技术真空线技术的性能 好至很好差至很好 很好至特好*中至大 小至很大很小至中特征操作溶液快速而便利；固体样品的转移简单的转移操作；能把握毒性物质和放射性物质气体定量测定；挥发性溶液的无污染转移和储存*1mg; 小:100 mg 左右； 中：数克； 大：数百克； 很大：数千克16电解合成指通过电氧化或电复原过程，在水溶液、熔盐和非水溶液中的合成。电解合成有其他合成方法所不及的优点：1.在电解中能供给高电子转移的功能，可以使之到达2.合成反响体系及其产物不会被复原剂(或氧化剂)及其相应的氧化产物(或复原产物)所污染；3.由于能

14、便利地把握电极电势和电极的材质， 因而可选择性地进展氧化或复原，从而制备出很多特定价态的化合物；4.由于电氧化复原过程的持殊性，因而能制备出其他方法不能制备的很多物质和聚拢态。2 H F ( l )( 不纯电解H249K2 F22KHF2电解353 363K2KF (s) H2 F2不能只用HF：HF自偶电离，导电性差；不能只用KF：KF 熔点不断上升； 制备最高价和特别高价的化合物高铁酸盐；含中间价态或特别低价元素化合物的合成； C，B，Si，P，S，Se 等二元或多元金属陶瓷型化合物的合成;非金属元素间化合物的合成; 混合价态化合物，簇合物,嵌插型化合物，非计量氧化物等难于用其他方法合成的

15、。 获得高纯金属； 工艺合成碘酸钙的争辩：用带离子膜电解槽电解氧化生成碘酸钾，然后反响液与氯化钙反响得到符合饲料添加剂标准的碘酸钙产品。 电化学合成无机纳米材料 ； 熔盐体系的电化学无机合成。17等离子体(plasma)是由局部电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，是物质存在的第四态。可促使很多化学反响发生； 由于任何气态物质均能形成等离子体,因此很简洁调整反响系统气氛,通过对等离子介质的选择可获得氧化气氛、复原气氛或中性气氛； 本身是一种良导104105的热等离子体是目前地球上温度最生的化学反响。合成方法： 气体放电法：在电场作用下获得加速动能的带电粒子与气体

16、分子碰撞、加之阴极二次电子放射等机制的作用，导致气体击穿放电而形成等离子体。 光电离法和激光 不仅有单光子，还有多光子和级联电离机制，还可获得高温高密度等离子体。 射线辐照法：用各种射线包括 、 、 射线或粒子束(电子束、离子束)等对气体辐照也可产生等离,这种方法产生的等离子体称火焰等离子体。 冲击波法：当冲击波在气体中通过时，气体受绝热压缩产生的高温来获得等离子体,称为冲击波等离子体。微波诱导法 ：微波辐射可以加剧分子运动，提高分子平均能量，利用微波可以诱导产生等离子体。区分：高温平衡等离子体(或称热等离子体、高温等离子体)只有在温度足够高时发生。温等离子体或称冷等离子体、低温等离子体是指在

17、等离子体内电子的温度很高，可达上 离子体，如电晕放电、辉光放电、微波等离子体等均属于此类。应用： 等离子体冶炼：等离子体冶炼的优点是产品成分及微构造的全都性好，可免除容器材料的污染。 等离子体喷涂：用等离子体沉积快速固化法可将特种材料粉末喷入热等离子部件大大提高喷涂质量。 等离子体焊接：可用以焊接钢、合金钢、铝、铜、钛等及其合金。特,没有氧化物杂质,焊接速度快。用于切割钢、铝及其合金， 切割厚度大。 等离子体切割：切割速度快、切缝狭窄、切口平坦、热影响区小、工件变形度低、操作简洁，并且具有显著的节能效果。 等离子体刻蚀：等离子体刻蚀是干法刻蚀中最常见的一种方法，它产生的带能粒子轰击的正离子在强

18、电场下朝硅片外表加速， 这些粒子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片外表材料，从而完成一局部的硅刻蚀。的亲水性能，改善材料外表张力；材料外表清洗；薄膜材料制备与外表接枝技术，等离子体天线。一些突出的等离子体应用： 特别材料的合成； 有特别性能的薄膜材料喷涂 ； 纳米材料的合成 ； 陶瓷材料的合成； 有机物的合成； 在催化合成方面的应用； 等料中的应用。1术。特点： 淀积反响如在气固界面上发生,则淀积物将依据原有固态基底(又称衬底)的外形包覆一层薄膜。 可以得到单一的无机合成物质,可作为原材料制备。 可以得到各种特定外形的游离沉积物器具。 可以沉积生成晶体或纫粉状物质。装置：气源把握部件;沉积反响

19、室;沉积温控部件;真空排气和压强把握部件等局部组成。在等离子增加型或其他能源激活型CVD 装置，还需要增加鼓励能源把握部件。应用： 沉积生成碳化物/氮化物； 沉积生成金属或合金； 沉积SiO2； 沉积陶瓷薄膜； 沉积硅薄膜； 金刚石薄膜； 纳米管、线、绳、带:需较低温度，产量高。19溶胶-凝胶法作为低温或温存条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。独特优点： 由于溶胶-子水平上均匀地混合。 由于经过溶液反响步骤，因此很简洁均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。 与固相反响相比，化学反响将简洁进展，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶-凝胶体系中组分的集中在纳米范围内，而固相反响时组分 集中是在微米范围内，因此反响简洁进展，温度较低。 选择适宜的条件可以制备各种型材料。重要应用： 薄膜涂层材料 ； 超细粉末： 将所需成分的前驱体制成溶胶，加热成为凝胶，高温抽真空烘干得干凝胶，在玛瑙研钵中研碎，于高温电阻炉中煅烧，制得产品后取-凝胶法是制备纳米粉体的一种低温工