上海师范大学化学综合实验二思考题

实验一重晶石表面改性及改性效果评价硬脂酸钠改性作用机理：重晶石粒子表面与水相介质之间的电性能转换可以用以下公式描述：在等电点时，在重晶石浆料中加入一定量酸，使其pH值小于重晶石等电点时，会与表层重晶石粒子反应，形成一层活性无机壳层，使重晶石矿粉表面带正电，带正电的重晶石粒子与阴离子表面活性剂发生反应，硬脂酸钠亲水基吸附在固体表面，在重晶石表面生成硬脂酸钡包覆重晶石粒子。当pH过小时，硬脂酸钠水解加快，析出硬脂酸，影响改性效果。水滴大小是否对接触角大小有影响？从杨氏方程：可以看出接触角只与两两界相的表面张力有关，而表面张力又只与物质的本性、温度和压力有关，所以液体大小对接触角读数无影响。还有哪些改性剂：（碳链的长短和饱和度）油酸钠；亚油酸钠；棕榈酸钠；月桂酸钠；实验二纳米氧化铝粉体的制备聚乙二醇（PEG）的作用？其聚合度对纳米氧化铝粒径的影响？答：聚乙二醇(PEG)的分子式为HO-(CH2CH2O)n-H,含有羟基和醚键两种亲水基而无疏水基,因此水溶性、稳定性极好,其在水溶液中呈蛇行,易于氢氧化铝胶粒表面建立较强的氢键,其醚键也易与含氧的胶粒表面产生同名离子亲和作用,所以聚乙二醇能较容易地吸附于胶粒表面,形成一层高分子保护膜,包围了胶体粒子。保护膜具有一定厚度，会存在空间位阻效应，故可以有效的抑制胶体粒子的团聚，使胶粒能稳定的分散在溶液中。聚乙二醇(PEG)的位阻作用随着分子量(聚合度)的增加而增加,当聚合度过大时，PEG分子的体积较大,蛇形分子较长,PEG分子间容易绞合,使胶体在水中的运动也变得比较困难,从而较难在胶粒表面形成均匀的保护膜,使位阻作用变弱,本实验体系中PEG2000的分散效果最好。写出煅烧前样品制备的离子反应式，并说明氨水的作用，能否用氢氧化钠溶液代替氨水？答：氨水的作用是使铝离子完全沉淀生成氢氧化铝。不能用氢氧化钠代替氨水。因为氢氧化铝是两性化合物，他能和强碱反应生成偏铝酸根，若用氢氧化钠溶液最后得不到氢氧化铝。3. 激光粒度仪测试的基本原理是什么？激光粒度分析仪是根据光的散射原理测粉颗粒的大小。米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光发生散射，散射光传播方向与主光束方向形成一个角θ，θ角的大小与颗粒大小有关，颗粒越大，θ角越小，颗粒越小，θ角越大。散射光的强度代表该粒径颗粒的数量，这样，测量不同角度上的散射光的强度就可以得到颗粒分布了。4. 等效球体的概念？答：等效球体理论是测量粒子的某种特性（如质量）并根据该特性转化成为相应球体的特性，用一个唯一的数字（球体的直径）来描述该粒子大小。实验三酶催化合成安息香及利用元素分析仪测定安息香中CH含量安息香缩合反应的原理：主要的副反应有：注意事项：VB1分子中右边噻唑环上的氮原子和硫原子之间的氢有较大的酸性，在碱的作用下易被除去形成碳负离子，从而催化苯偶姻的形成。VB1在反应中作为催化剂使用，它的质量对反应产生直接的影响，VB1通常在酸性条件下稳定，易吸水，在水溶液中易被氧化失效。同时光、金属离子（如铜、铁、锰等）均可加速VB1的氧化，氢氧化钠溶液中噻唑环易开环失效。；反应第一步加入冰冷的氢氧化钠，是为了防止噻唑环发生开环反应，而氢氧化钠的作用是促使VB1形成碳负离子VB1醇水溶液加碱时必须在冰浴冷却和搅拌下慢慢加入，加热时也不要过于激烈。VB1溶液和氢氧化钠溶液反应前要用冰水充分冷透。思考题1.试述VB1在安息香缩合反应中的作用。答：VB1分子中右边噻唑环上的氮原子和硫原子之间的氢有较大的酸性，在碱的作用下易被除去形成碳负离子，作为亲核试剂进攻苯甲醛，得到产物又是一亲核试剂，在进攻另一分子苯甲醛，从而发生安息香缩合反应。具体过程见上面机理。2.安息香缩合、羟醛缩合、歧化反应有何不同?答：安息香缩合反应是由催化剂做亲核试剂，使得芳香醛发生双分子缩合，生成a-羟基酮类。羟醛缩合反应是含有a-H的醛酮类化合物在碱的进攻催化下失去a-H而成为亲核试剂，再去进攻另一分子的醛或酮，生成羟基醛（酮）类化合物。歧化反应是不含a-H的醛或酮在浓碱的作用下，自身发生氧化还原反应生成相应的醇和羧酸。3.本实验为什么要使用新蒸馏出的苯甲醛?为什么加入苯甲醛后，反应混合物的pH要保持在910?溶液的pH过低或过高有什么不好?答：苯甲醛放置过久会被氧化成苯甲酸，而苯甲酸不参与反应，会影响反应产率，故应该要使用新蒸馏出的苯甲醛。催化剂VB1必须在碱性条件下才能形成碳负离子，如果溶液PH过高，VB1中的噻唑环会发生开环反应；过低不利于VB形成碳负离子。4.VarioelIII型元素分析仪使用的干燥剂是什么？管内的干燥剂何时需要更换？更换时需注意哪些事项？答：使用的干燥剂是白色的五氧化二磷（P2O5）粉末，其吸水性极强；由于干燥剂消耗较慢，当它有超过二分之一失效变质（变色）时，即需进行更换；干燥管上下部为夹子夹持，更换干燥剂时取下干燥管即可更换（有个扣子需要注意）。5.VarioelIII型元素分析仪的基本原理.VarioelIII型元素分析仪在本实验中采用CHNS模式，所用的标准样品是对氨基苯磺酸。在氧化管内填充氧化钨做催化剂，样品在1150℃下燃烧，其中N变为NOX，H变为H2O，C变为CO2，S变为SO3。分解产物通过一根加热至850℃的装有铜的还原管，NOX被还原为N2，SO3被还原为SO2，H2O和CO2则不变。然后混合气体SO2，H2O，CO2通过3根吸附柱分别被吸附分离，气体中只剩N2进入TCD检测器进行测量，当N2被测量后，CO2，H2O，SO2依次被解析，逐次通过TCD检测器被检测。实验四配合物键合异构体的制备及用红外光谱对其进行分析与鉴别思考题：阐述两种鉴别键合异构体的方法？答：（1）测定配合物的骨架振动。基团与金属离子形成配合物时，配位键的形成会引起金属离子与配位原子之间的振动（称为配合物的骨架振动），而且还影响配体中原来基团的特征频率。配合物的骨架振动直接反映了配位键的特性和强度，这样就可以通过测定配合物的骨架振动直接研究配合物的配位键性质。但由于配合物的中心原子质量一般都比较大，配位键的力常数比较小，因此，这种配位键的振动频率都很低，一般出现在200-500cm-1的低频范围，该低频区的红外吸收比较复杂，这对研究配位键带来很大困难。（2）测定配体特征频率的变化。由于配合物的形成，配体中的配位原子与中心原子的配位作用会改变整个配体的对称性和配体中某些原子的电子云，同时还可能使配体的构型发生变化，这些因素都能引起配体特征频率的变化，因此可以利用这种配体特征频率的变化来研究的配位键的性质。2.在制备二氯化一氯五氨合钴时，最后分别用稀盐酸、冰水、乙醇洗涤产品的原因是什么？答：用盐酸洗是防止产品在pH过高的情况下发生水解。用冰水洗是防止产品溶解过多，顺便将可溶性杂质除去。用乙醇两次洗是为了用乙醇把水带走（相似相溶），乙醇比水易挥发，这样产品就会很快地干燥。3．制备的每一步反应方程式及其产物颜色变化？4.制备两种键合异构体最关键的因素是，其取值范围是？异构体的转化方式是？久置后异构体会发生什么变化？答：最关键的因素是温度，随着温度升高，晶体颜色逐渐由橙红色向棕黄色转变，当温度升至70℃时，键合异构体II向I转变。久置后键合异构体逐渐向改变，异构体由橙红色变为棕黄色，说明最终稳定在。实验五荧光粉的合成及其发光性能研究思考题：湿法共沉淀制备荧光粉比火法(或干法)有何优点？答：湿化学合成方法的优点是其原料各组分能在分子或原子级别上进行，有利于精确控制掺杂量，反应活性高，且可显著降低合成温度。而干法是将原料研细，机械混合然后进行高温煅烧反应，这样反应就仅限于在颗粒表面进行，故效率低，反应活性不高。共沉淀法制备荧光粉时陈化的作用？答：在陈化过程中，因小颗粒沉淀的比表面积大，表面能也大，体系的变化有从高能量到低能量的自发趋势，因此小颗粒沉淀会逐渐溶解，大颗粒沉淀可慢慢再长大，使沉淀颗粒表面完整，减少吸湿和结块，提高产品的性能。陈化过程由于小颗粒的溶解，减少了杂质的吸附和包裹夹带，起到所谓局部重结晶的作用，可以提高沉淀产品的纯度。3.荧光和磷光的区别？答：荧光和磷光的根本区别在与荧光是由单重态至单重态的跃迁而产生的，而磷光是由三重态