(8)提取反应在水热与溶剂热条件下从化合物(或矿物)中提取晶届的反应。例如：钾矿石中钾的水热提取，重灰石中钨的水热提取。
(10)沉淀反应水热与溶剂热条件下生成沉淀得到
新化合物的反应。例如:
(12)水解反应在水热与溶剂热条件下，进行加水分
解的反应。例如：醇盐水解等。
②活化的离子受生长体表面活性中心的吸引
功能更能反映实质。
◆时间的证明与水热条件
◆化学的阶梯：合成与进化
3.大分子形成
年的研究，人们对生命的水热起源可能性有了相当深的认识，水热的海底可能孕育最原始生命的研究会继续下去。在没有阳光，没有氧气，高温高压的还原性的水热条件下，从无机物到有机物的反应确实可以发生，生物可以生长繁殖。地热和化学能提供了能量，最初的生命是化学自养的，探索生命的水热起源。对于寻找外星生命，从而扩展人第5节超临界水—新型的反应体系超临界水(SCW)具有完全不同于标准状态下水的性
5.6.1 反应釜
化工容器内衬聚四氟乙烯内衬反应釜实验室用简易内衬聚四氟乙烯内衬反应釜
(PTFE-lined Stainless Steel Autoclave)
第一章 无机合成定义：研究无机物及其不同物态的合成原理，合成技术，合成方法及对合成产物进行分离、提纯、鉴定、表征的一门学科。 合成方法：包括常规的经典合成方法、极端条件下（超高温、超高压、等离子体、溅射、激光等）的合成方法和特殊合成方法（含电化学合成、光化学合成、微波合成、生物合成等）以及软化学和绿色合成方法。 无机合成VS有机合成方法技术——不同点：（1）无机合成经常采用独特的方法和技术，（2）有机合成主要是分子层次上反应和加工；无机合成主要注重晶体或其他凝聚态结构上的精雕细琢。相同点：方法和技术。 合成对象：典型无机化合物的合成，典型材料的合成，晶体生长等。 第二章气体和溶剂 溶剂效应是指因溶剂而使化学反应速度和化学平衡发生改变的效应 气体除杂净化的方法 1化学除杂—设计原则要求特效型、灵敏性和高的选择性。2气体的分级分离净化—原则是基于气体的沸点、蒸气压等性能的不同。3吸附分离和净化—基于吸附剂对气体混合物中各组分的吸附能力的差异，甚至只有微小的差别，在恒温或恒压条件下，进行快速的吸附-脱附循环，达到分离提纯气体的目的 气体干燥剂分两类：一类是同气体中的水分发生化学反应的干燥剂（P2O5），另一类是可吸附气体中的水分的干燥剂（硅胶、分子筛） 选吸附剂作干燥剂时应考虑的因素 1干燥剂的吸附容量，越大越好；2吸附效率，越快越好；3残留水的蒸汽压，吸附平衡后残留水的蒸汽压越小越好；4干燥剂的再生，越易再生成本越低越好 使用气体要注意安全，即要防毒、防火、防爆 一般说来溶剂分为质子溶剂、质子惰性溶剂、固态高温溶剂。 质子溶剂是能接受或提供质子的溶剂。显著特点是都能自电离，这种自电离是溶剂分子之间的质子传递，也称自递 水是使用最为广泛和廉价的一种质子溶剂。高的介电常数使它成为离子化合物和极性化合物的一种良好溶剂。 质子溶剂的种类：A 液氨B液体氟化C 硫酸D “超酸”溶剂 质子惰性溶剂可简单的分为四类 第一类称惰性溶剂，其基本上不溶剂化不自电离。如Ccl4。第二类称偶极质子惰性溶剂（配位溶剂），即极性高但自电离程度不大的溶剂。如乙腈，二甲基亚砜等。第三类称为两性溶剂。包括那些极性强和能自电离的溶剂。如Brcl3。第四类称无机分子溶剂，不含氢，也不接受质子，几乎不自电离。如SO2,N2O4 固态高温溶剂 a.熔盐第一类为以离子间力成键的化合物，包括像碱金属卤化物这类化合物。第二类包括以共价键为主的化合物 b.金属 选择溶剂的根据反应物的性质；生成物的性质和溶剂的性质。
第一章物质存在的状态………………………………………………………………2 一、气体 .......................................................................................................... 2 二、液体 .......................................................................................................... 3 ①溶液与蒸汽压 ................................................................................................ 3 ②溶液的沸点升高和凝固点的下降 ................................................................... 3 ③渗透压 .......................................................................................................... 4 ④非电解质稀溶液的依数性 .............................................................................. 4 三、胶体 .......................................................................................................... 4 第二章 化学动力学初步……………………………………………………………5 一、化学反应速率 ............................................................................................ 5 二、化学反应速率理论 ..................................................................................... 6 三、影响化学反应速率的因素 .......................................................................... 6 2、温度 ............................................................................................................ 7 第三章 化学热力学初步……………………………………………………………8 一、热力学定律及基本定律 .............................................................................. 8 二、化学热力学四个重要的状态函数 ................................................................ 9 4、自由能 ....................................................................................................... 10 ①吉布斯自由能 .............................................................................................. 10 ②自由能G ——反应自发性的判据 .................................................................. 11 ③标准摩尔生成自由能θ m f G ? (11)
物理化学核心教程 P13 2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。试问，这两容 器中气体的温度是否相等？ 答：不一定相等。根据理想气体状态程，若物质的量相同，则温度才会相等。 3. 两个容积相同的玻璃球充满氮气，两球中间用一玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气 体分开。当左球的温度为273 K ，右球的温度为293 K 时，汞滴处在中间达成平衡。试问： （1）若将左球温度升高10 K ，中间汞滴向哪边移动？ （2）若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动？ 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。 （2）两球温度同时都升高10 K ，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K 所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的 压力）左边比右边大。 P24 1. 在两个容积均为V 的烧杯中装有氮气，烧瓶之间有细管相通，细管的体积可以忽略 不计。若将两烧杯均浸入373 K 的开水中，测得气体压力为60 kPa 。若一只烧瓶浸在273 K 的冰水中，另外一只仍然浸在373 K 的开水中，达到平衡后，求这时气体的压力。设气体可 以视为理想气体。 解： 12n n n =+ 根据理想气体状态程 1221122p V p V p V RT RT RT =+ 化简得： 12112 211()p p T T T =+ 221212732260 kPa 50.7 kPa 273373 T p p T T =?=??=++ 5. 有氮气和甲烷（均为气体）的气体混合物100 g ，已知含氮气的质量分数为0.31。 在420 K 和一定压力下，混合气体的体积为9.953 dm 。求混合气体的总压力和各组分的分 压。假定混合气体遵守Dalton 分压定律。已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为281g mol -?和 161g mol -?。
无机合成参考题
无机合成化学参考题 1.进行无机合成时，选择溶剂应遵循什么样的原则？ 答：有利于反应进行 对人毒性较小 对环境污染小 不是很贵 2.分子筛可以用于纯化与催化反应的原理是什么？ 答：原理：分子筛中有均匀的空隙结构当物质大小与分子筛空隙大小相近时就会透过分子筛进而阻挡一部分物质，达到纯化的目的。分子筛中有许许多多的空腔，空腔内又有许多直径相同的微孔相连，这些微孔能将极性不同，沸点不同，饱和程度不同的分子分离开来就可以达到纯化的作用。 分子筛经过质子交换处理后，表面具有丰富的质子酸位，可以在酸催化反应中可以提供很高的催化活性，其孔道结构形成选择性也可催化炼油反应。 3.以1 : 1摩尔比的MgO和Al2O3的混合物反应生成尖晶石为例来讨论固体反 应过程的影响因素。并解释为什么在实际实验中反应生成两界面以1 : 2.7的比例移动？ 4.精细陶瓷与传统陶瓷有什么区别？ 答：原料：前者使用粘土为主要原料，后者则使用可以在化学组成、形态、粒度和分布精确控制的氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳化物等为主要原料。 成分：前者由粘土产地决定，后者因为是纯化合物由人工配比决定。 定制工艺：前者主要是手工来制坯，上釉工艺，以炉窑来生产，后者主要用等静压，注射成型和气相沉积来获得相对精确的和较大密度的坯体，以真空烧结等先进烧结手段。 性能：前者主要用来观赏，生活使用，后者则具有高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能
在高温机械等领域得到广泛的应用。 5.什么叫水热与溶剂热合成，影响水热反应的因素有哪些？ 答：概念：水热与溶剂热合成指在一定温度下（100—1000°C）和压强 （1-100MPa）条件下利用溶液中物质化学反应来合成材料，重点研究高温和密闭或高压条件下溶液中的化学行为与规律一般在特定类型的密闭容器活高压釜中进行的一类有效的合成方法。 影响因素：溶液中的溶剂种类，如水或者非水 反应物本身性质 温度一般是较低温度 压力，pH等 反应时间，添加剂， 6.溶胶—凝胶合成的原理是什么？该合成方法有哪些特点？ 答：原理：一般以无机物或者金属醇盐做前驱体，在液相将这些原料均匀混合，并进行水解，缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，形成凝胶，再经过干燥，烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 特点：优点：因为起始原料首先被分散在溶剂中形成低粘度溶液所以可以均匀混合得到均匀的材料 所制备的原料具有较高的纯度 材料组成组分较好控制 反应时温度比较低 具有流变特性 可以控制孔隙度 缺点：原料成本较高 存在残留小空洞 较长反应时间 有机溶剂对人有一定的危害性 7.离子液体的含义，与传统溶剂相比有哪些优点？
无机化学知识点归纳 一、常见物质的组成和结构 1、常见分子（或物质）的形状及键角 （1）形状：V型：H2O、H2S 直线型：CO2、CS2 、C2H2平面三角型：BF3、SO3 三角锥型：NH3正四面体型：CH4、CCl4、白磷、NH4+ 平面结构：C2H4、C6H6 （2）键角：H2O：104.5°；BF3、C2H4、C6H6、石墨：120°白磷：60° NH3：107°18′CH4、CCl4、NH4+、金刚石：109°28′ CO2、CS2、C2H2：180° 2、常见粒子的饱和结构： ①具有氦结构的粒子（2）：H－、He、Li+、Be2+； ②具有氖结构的粒子（2、8）：N3－、O2－、F－、Ne、Na+、Mg2+、Al3+； ③具有氩结构的粒子（2、8、8）：S2－、Cl－、Ar、K+、Ca2+； ④核外电子总数为10的粒子： 阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+； 阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－； 分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 ⑤核外电子总数为18的粒子： 阳离子：K+、Ca 2+； 阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－； 分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4。 3、常见物质的构型： AB2型的化合物（化合价一般为＋2、－1或＋4、－2）：CO2、NO2、SO2、SiO2、CS2、ClO2、CaC2、MgX2、CaX2、BeCl2、BaX2、KO2等 A2B2型的化合物：H2O2、Na2O2、C2H2等 A2B型的化合物：H2O、H2S、Na2O、Na2S、Li2O等 AB型的化合物：CO、NO、HX、NaX、MgO、CaO、MgS、CaS、SiC等 能形成A2B和A2B2型化合物的元素：H、Na与O，其中属于共价化合物（液体）的是H 和O［H2O和H2O2］；属于离子化合物（固体）的是Na和O［Na2O和Na2O2］。 4、常见分子的极性： 常见的非极性分子：CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4、、SF6、C2H4、C2H2、C6H6等 常见的极性分子：双原子化合物分子、H2O、H2S、NH3、H2O2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等5、一些物质的组成特征： （1）不含金属元素的离子化合物：铵盐 （2）含有金属元素的阴离子：MnO4－、AlO2－、Cr2O72－ （3）只含阳离子不含阴离子的物质：金属晶体 二、物质的溶解性规律 1、常见酸、碱、盐的溶解性规律：（限于中学常见范围内，不全面） ①酸：只有硅酸（H2SiO3或原硅酸H4SiO4）难溶，其他均可溶； ②碱：只有NaOH、KOH、Ba(OH)2可溶，Ca(OH)2微溶，其它均难溶。 ③盐：钠盐、钾盐、铵盐、硝酸盐均可溶； 硫酸盐：仅硫酸钡、硫酸铅难溶、硫酸钙、硫酸银微溶，其它均可溶；
无机合成化学课后习题 第一章 1.现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 2. 为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的 标志？ 3. 为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会财富的最有力的手段？ 4.您能举出几种由p区元素合成的无机材料吗？ 5.为什么从某种意义上讲,合成化学的发展史就是化学的发 展史？ 6.您或您的朋友的研究课题属于无机合成领域吗？如果是，属于哪个热点领域？举例说明。 7. 什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 8. 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9. 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么 特点？ 10.在研究工作中，您最喜欢利用哪种工具查阅化合物的合成方法 第二章 1. 化学热力学在无机合成中的起着什么样的重要的作用？
2. Bartlett是怎样从吉布斯-亥姆霍兹方程分析，确立稀有气体第一个化合物制备的热力学根据？ 3. Ellingham 图建立的依据是什么？ 4. 查阅Ellingham 图，看MnO被C还原为金属的最低温度是多少？写出该温度下的总反应方程式。 5. 偶合反应在无机合成中应用的原理何在？请举例说明。 6. 10.Pourbaix图(pH-E)的实质是什么？它都有哪些方面的应用？ 第三章 1.温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 2.实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举 一例。 3.为什么任何碱金属与液氨反应后溶液都具有同一吸收波长 的蓝光？核心物种是什么？如何证明？ 4. 什么是金属陶瓷？有什么特殊性质？用在哪些方面？它们是如何在高温下制备的？ 5. 获得高温有哪些手段？高温合成技术有哪些广泛应用？ 6.何谓高温下的化学转移反应？它主要应用在无机合成的哪些方面？ 7.什么是等离子体超高温合成？它主要有哪些方面的用途？ 8.什么是自蔓延高温合成？该法有什么特点？其关键技术是什么？
第一章概论 1 现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 答： 2 为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的标志？ 无机合成化学与国民经济的发展息息相关，在国民经济中占有重 要的地位。工业中广泛使用的三酸两破” 业生产中必不可少的化肥、农药，基础建设中使用的水泥、玻璃、陶瓷，涂料工业中使用的大量无机料等无一不与 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。 3．为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会財富的最有力的手段？ 答：作为化学学科中当之无愧的核 心，合成化学已成为化学家改造世界创造未来最有力的工具。合成化学领域的每 一次进步都会带动产业的一次革命。发展合成化学，不断创造和开发新的物种，不仅是研究结构、性能及其相互关 系，揭示新的规律与原理的基础，也成为推动化学学科与相关学科发展的主要动力。 4 您能举出几种由 p 区元素合成的无机材料吗？ 碳纳米管、 5 为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？ 6. 无机合成有哪些热点领域？ （1）特种结构无机材料的制备 （2）软化学合成 （3）极端条件下的合成 （ 4）无机功能材料的制备 （5）特殊聚集态材料的合成 7．什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 极端条件是指极限情况，即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光等离子体等。 例如，在模拟宇宙空间的情况下，可能合成出没有位错的高纯度品体。 8 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么特点？ 软化学是相对于硬化学而言的。它是指在较温和条件下实现的化学反应过程。 第二章 低温合成 1 温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 温度与物性的关系：对于一般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。 物质的第五态就是玻色—爱因斯坦凝聚（ BoSe-EinstemcondenSation ,简称BEQ ,它是科学巨匠爱因斯坦在 多年前预言的一种新物态：预言当原来不同状态的原子在温度足够低时，会突然聚集在一种尽可能低的能量状态， 即处于不同状态的原子 “凝聚”到了同一种状态（一般是基态） 。 2 为什么稀有气体化合物总是在低温或超低温下合成？ 由于稀有气体自身就是在低温下进行分离纯化的，因此它们的一些化合物也是在低温下进行的。 3 实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举一例 （ 1）恒温低温浴。低温合成需要的低温源装置可分为制冷浴与相变冷浴。例：干冰啤酒 / 水果 （ 2）制冷产生低温。例：科学研究中使用的大型氦制冷机。 （ 3）低温恒温器。 （4）储存液化气体的装置。①储存液化气体的杜瓦瓶②储存液化气体的钢瓶。 (5) 低温的测量。①蒸气压温度计②低温热电偶③低温电阻温度计 4在Xe 的氟化物制备中，为什么系统要严格地隔绝湿气， 所用仪器、管路应是防爆的，并且要用镍和蒙铜品制作？ ，农 6）特种功能材料的分子设计 7）仿生合成 8）纳米粉体材料的制备 9）组合化学 10）绿色化学。 特点： 1. 不需用高纯金属作原料 2. 制得的合金是有一定颗粒度的粉末，不需在使用时 再磨碎 3. 产品本身具有高活性 4. 产品具有良好的表面性质和优良的吸放氢性能 5. 合成方法简单 6. 有可能降低成本 7. 为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径 80
无机化学（上） 知识点总结 第一章 物质存在的状态 一、气体 1、气体分子运动论的基本理论 ①气体由分子组成，分子之间的距离>>分子直径； ②气体分子处于永恒无规则运动状态； ③气体分子之间相互作用可忽略，除相互碰撞时； ④气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。 ⑤分子的平均动能与热力学温度成正比。 2、理想气体状态方程 ①假定前提：a 、分子不占体积；b 、分子间作用力忽略 ②表达式：pV=nRT ；R ≈8.314kPa 2L 2mol 1-2K 1- ③适用条件：温度较高、压力较低使得稀薄气体 ④具体应用：a 、已知三个量，可求第四个； b 、测量气体的分子量：pV=M W RT （n=M W ） c 、已知气体的状态求其密度ρ：pV=M W RT →p=MV WRT →ρMV RT =p 3、混合气体的分压定律 ①混合气体的四个概念 a 、分压：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同体积时的压力； b 、分体积：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同压力时的体积 c 、体积分数：φ= 2 1 v v d 、摩尔分数：xi= 总 n n i ②混合气体的分压定律 a 、定律：混合气体总压力等于组分气体压力之和； 某组分气体压力的大小和它在混合气体中体积分数或摩尔数成正比 b 、适用范围：理想气体及可以看作理想气体的实际气体 c 、应用：已知分压求总压或由总压和体积分数或摩尔分数求分压、 4、气体扩散定律 ①定律：T 、p 相同时，各种不同气体的扩散速率与气体密度的平方根成反比： 2 1 u u =21p p =2 1 M M (p 表示密度) ②用途：a 、测定气体的相对分子质量；b 、同位素分离 二、液体
第二章 试述气体的来源和净化步骤。如何除去气体中的水分。（P11---P12） 答： ⑴来源：工业制备和实验室制备 ⑵净化步骤：a除去液雾和固体颗粒。b 干燥。c 除氧。d 除氮 ⑶一是让气体通过低温冷阱，是气体中的水分冷却下来，已达到除水的目的 二是让气体通过干燥剂，将水分除去。 干燥气体的干燥剂有几种类型？选择干燥剂应该考虑哪些因素？P12 答: 种类：一类是可同气体中的水分发生化学反应的干燥剂 一类是可吸附气体中水分的干燥剂 因素：a干燥剂的吸附量，干燥剂的吸附量越大越好 b吸附速率，吸附速率愈快愈好。 c残留水的蒸气压，吸附平衡后残留水的蒸气压愈小愈好 d干燥剂的再生，干燥剂越易再生成本越低 如何进行无水无氧实验操作？P16 答 1 无水无氧操作室2保护气体及其净化3 试剂的储存和转移4 反应、过滤和离心分离及升华提纯5 样品的保存和转移 溶剂有哪些类型？质子溶剂有哪些特点？质子惰性溶剂分为几类？举例说明P18 和P34 答： 溶剂类型：质子溶剂，质子惰性溶剂，固态高温溶剂 质子溶剂的特点：都能自电离，这些溶剂主要是些酸碱 质子惰性溶剂分类：
a惰性溶剂，基本不容计划不自电离。如四氯化碳，环己烷等 b偶极质子惰性溶剂，即极性高但电离程度不大的溶剂。乙腈，二甲基亚砜等 c两性溶剂，三氟化溴 d无机分子溶剂，二氧化硫，四氧化二氮 使用溶剂时应考虑哪些因素？依据哪些原则？P35--P40 答： 因素：①反应物的性质②生成物的性质③溶剂的性质 原则：a反应物充分溶解b反应物不与溶剂作用c使副反应最少d易于使产物分离 什么叫拉平效应和区分效应？P40/P41 答： 拉平效应：但一种酸溶于任一溶剂时，酸中的质子完全转移给溶剂分子，这种现象被称为拉平。当不同的酸在同一溶剂中被拉平时，它仍在该溶剂中所表现的酸性强度时相同的。即原有的酸性差别因溶剂无法区分而被拉平，这种效应被称为溶剂的拉平效应。 区分效应：能区分酸（或碱）强弱的作用为区分效应。具有区分效应的溶剂为区分溶剂。 第三章 化学气相沉积法有哪些反应类型？该法对反应体系有什么要求？在热解反应中用金属烷基化物和金属烷基氧化物作为源物质时，得到的沉积层分别为什么物质?如何解释？P47--- 答： 1、反应类型：热分解反应；化学合成反应；化学输运反应。 2、要求： ①反应物在气温下最好是气态，或在不太高的温度下就有相当的蒸气压，且容易获得高纯产品。 ②能够形成所需要的材料沉积层，反应副产物均易挥发
第一部分无机合成的基础知识 知识点：溶剂的作用与分类 例如：根据溶剂分子中所含的化学基团，溶剂可以分为水系溶剂和氨系溶剂根据溶剂亲质子性能的不同，可将溶剂分为碱性溶剂、酸性溶剂、两性溶剂和质子惰性溶剂。 例如：丙酮属于（）溶剂：A 氨系溶剂 B 水系溶剂 C 酸性溶剂 D 无机溶剂 进行无机合成，选择溶剂应遵循的原则： （1）使反应物在溶剂中充分溶解，形成均相溶液。 （2）反应产物不能同溶剂作用 （3）使副反应最少 （4）溶剂与产物易于分离 （5）溶剂的纯度要高、粘度要小、挥发要低、易于回收、价廉、安全等 试剂的等级及危险品的管理方法 例如酒精属于（） A 一级易燃液体试剂B二级易燃液体试剂C三级易燃液体试剂D四级易燃液体试剂 真空的基本概念和获得真空的方法 低温的获得及测量 高温的获得及测量 第二部分溶胶-凝胶合成 溶胶－凝胶法：用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解/醇解、缩聚化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的金属有机化合物的一部分，可用通式M(OR)n来表示。M是价态为n的金属，R代表烷基。 *金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体 *金属氢氧化物M（OH）n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。 *金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基
的试剂。 例如：关于溶胶-凝胶合成法中常用的金属醇盐，以下说法错误的是(D ) A金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体 B金属醇盐可看作是金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。 C金属醇盐具有很强的反应活性，能与众多试剂发生化学反应，尤其是含有羟基的试剂。 D 异丙醇铝不属于金属醇盐 溶胶-凝胶合成法的应用 溶胶一凝胶法作为低温或温和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。在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用，更广泛用于制备纳米粒子。 溶胶与凝胶结构的主要区别： 溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，粒子自由运动，分散的粒子大小在1～1000nm之间，，具有流动性、无固定形状。凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，无流动性，有固定形状。 溶胶-凝胶合成法的特点： （1）能与许多无机试剂及有机试剂兼容，通过各种反应物溶液的混合，很容易获得需要的均相多组分体系。反应过程及凝胶的微观结构都较易控制，大大减少了副反应，从而提高了转化率，即提高了生产效率。 （2）对材料制备所需温度可大幅降低，形成的凝胶均匀、稳定、分散性好，从而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料。 （3）由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制地进行，因此可制备高纯或超纯物质。 （4）溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某些技术如喷射、旋涂、浸拉等加工成各种形状，容易制备出粉末、薄膜、纤维、块体等各种形状的材料。 （5）制品的均匀性好，尤其是多组分制品，其均匀度可达到分子或原子尺度，产品纯度高。
第一章习题： 1.现代无机合成的内容和方法与旧时代相比有哪些变化？ 2.为什么说无机合成化学往往是一个国家工业发展水平的标志？ 3.为什么说合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界、创造社会财富的最有力的手段？ 4.您能举出几种由p区元素合成的无机材料吗？ 5.为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？ 6.您或您的朋友的研究课题属于无机合成领域？如果是，属于哪个热点领域？举例说。 7. 什么是极端条件下的合成？能否举一例说明。 8. 查阅文献，找出一例绿色合成原理在无机合成化学中的应用。 9. 何谓软化学合成方法？与所谓的“硬化学法”相比有什么特点？ 10.在研究工作中，您最喜欢利用哪种工具查阅化合物的合成方法？ 第二章习题： 1.化学热力学在无机合成中的起着什么样的重要的作用？ 2. Bartlett是怎样从吉布斯-亥姆霍兹方程分，确立稀有气体第一个化合物制备的热力学根据？ 3.Ellingham 图建立的依据是什么？ 4. 查阅Ellingham 图，看MnO被C还原为金属的最低温度是多少？写出该温度下的总反应方程式。 5. 偶合反应在无机合成中应用的原理何在？请举例说明。 6. 10.Pourbaix图(pH-E)的实质是什么？它都有哪些方面的应用？ 第三章习题： 1.温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？ 2.实验室中，获得低温的方法或低温源装置有哪几种？各举一例。 3.为什么任何碱金属与液氨反应后溶液都具有同一吸收波长的蓝光？核心物种是什么？如何证明？ 4. 什么是金属陶瓷？有什么特殊性质？用在哪些方面？它们是如何在高温下制备的？ 5. 获得高温有哪些手段？高温合成技术有哪些广泛应用？ 6.何谓高温下的化学转移反应？它主要应用在无机合成的哪些方面？ 7.什么是等离子体超高温合成？它主要有哪些方面的用途？ 8.什么是自蔓延高温合成？该法有什么特点？其关键技术是什么？ 9.从物理化学原理说明高温高压合成的机理。 10.什么是超导体？超导体具有什么突出的性质？哪些元素是超导元素？ 第四章习题 1.什么是水热-溶剂热合成？该法有什么特点？有无不足？ 2. 水热-溶剂热合成都有哪些反应类型？ 3. 影响水热-溶剂热合成的因素有哪些？ 4. 水热-溶剂热合成有哪些具体应用？ 5.什么是“空气敏感化合物”？无水无氧操作主要应用在哪些方面？ 6.无水无氧操作有哪几种具体技术？相比各有什么特点？ 7.何谓电解合成？无机化合物的电解合成有哪些其他合成方法所不及的优点？ 8.有哪些电解条件影响理想的电解合成？ 9.电解合成技术有哪些广泛应用？ 第五章：
1.高温合成（怎么获得高温，电阻发热材料有哪些，测量高温仪器，使用电阻发热体注意事项？） ①高温获得的方法电阻炉是最常用的加热炉，优点是设备简单、温度控制精确 ②几种重要的电阻发热材料 a.石墨发热体：在真空下可以获得相当高的温度（2500℃），但吸附、和周围气体结合形成挥发性物质，使加热物质污染，石墨本身在使用中损耗。b.金属发热体：在真空和还原性气氛下，钽、钨、钼适用产生高温（1650~1700℃）。在惰性气氛下钨管的工作温度可达3200℃。c.氧化物发热体：氧化物发热体是最理想的加热材料，但存在发热体和通电导线连接问题。 ③使用电阻发热体注意事项根据不同的需要选择发热体、数目设计电阻炉；氧化物发热体的电阻温度系数是负的；若各发热体并联使用，其中的发热体电阻值不同，电阻稍低的发热体会产生更多热量，被烧毁。因此，每个发热体尽量分开使用。例如：高温箱式电阻炉、碳化硅电炉、碳管炉、钨管炉、感应炉、电弧炉④测温仪表的主要类型：接触式：膨胀式温度计：液体、固体；压力表式温度计：充液体、冲气体；热电阻式：铂热、铜热、半导体热敏；热电偶：铂铑－铂、镍铬－镍硅（镍铝）、镍铬－康铜；非接触式：光学高温计、辐射高温计、比色高温计 ⑤热电偶高温计优缺点及注意事项 热电偶高温计：①体积小、重量轻、结构简单、易装配维护、使用方便②热惰性很小、热感度良好③可与被测量物体直接接触，不受环境介质影响，误差可控制在预期范围内④测量范围较广2000℃左右⑤测量信号可远距离传送，能自动记录和集中管理⑥注意环境气氛⑦避免侵蚀、污染和电磁干扰⑧不能在较高温度环境中长时间工作 光学高温计：①利用受热体的单波辐射强度随温度升高而增加原理进行高温测量。 ②不须与被测物质接触，不影响被测物质的温度场③测量温度高，范围广，７００～６０００℃④精确度高，±１０℃⑤使用简便、测量迅速 ⑥还原剂的选择:根据G-T图选择还原能力强的金属；容易处理；不能和生成的金属形成合金；可以制得高纯度金属；副产物容易和制备的金属分离；成本尽可能低 2.高温下的固相反应 固相反应的机制和特点：该反应从热力学角度讲完全可以进行，但实际上在１２００℃下几乎不能进行，在１５００℃下反应须数天才能完成。 影响该反应的主要因素①反应物固体表面积和反应物间接触面积②生成物相的成核速率③相界面间特别是通过生成物相层的离子扩散速率 固相反应合成的几个问题①反应物固体的表面积和接触面积②固体反应物的反应性③固相反应产物的性质 3.低温合成与分离 低温测量：低温热电偶、电阻温度计、蒸汽压温度计
无机合成化学基本题库 一、问答题 1.溶剂有哪些类型？质子溶剂有什么特点？质子惰性溶剂分为几类？举例说明 2.什么叫拉平效应和区分效应？ 3.化学气相沉积法有哪些反应类型？该法对反应体系有什么要求？在热解反应中，用金属 烷基化物和金属烷氧基化物作为源物质时，得到的沉积层分别为什么物质？如何解释？ 4.写出制备光导纤维预制棒的主要反应和方法。反应体系的尾气如何处理？在管内沉积法 和管外沉积法中添加剂的顺序有什么不同？ 5.化学输运反应的平衡常数有什么特点？为什么？试以热力学分析化学输运反应的原理。 6.用氢还原氧化物的特点是什么？在氢还原法制钨的第三阶段中，温度高于1200℃时反 应会发生什么变化？ 7.低温分离的方法有哪些？在什么情况下用低温化学分离法？其主要特点是什么？用什 么方法分离O2和CO？在分级冷凝中如何选择冷肼？简述液氨中的合成反应。 8.低温下稀有气体化合物的合成方法有哪些？在低温水解合成XeO3时，应选择XeF4还是 XeF6作源物质？为什么？合成KrF2的反应机理是什么？有哪些因素影响KrF2的量子产率？ 9.分别叙述先驱物法和溶胶-凝胶法的定义和特点。在何种情况下不宜用先驱物法？ 10.说明光化学反应的原理和配位化合物光化学合成的类型。 11.试解释吸收、荧光、磷光、内部转换和系间窜跃的意义。 12.从溶液中生长晶体有哪些方法？电解溶剂法和溶液蒸发法有何区别和共同之处？ 13.理想晶体为什么是无色透明的？ 14.什么叫模板反应？举例说明。 15.试述局部化学反应的意义和类型。 16.什么叫水热合成法？按反应温度可分几类？水热合成法有哪些优点和应用前景?高温高 压下水热反应有哪些特征？说明用水热法合成水晶的必然性。 17.某氯碱厂用隔膜槽电解食盐水，每个电解槽通过电流10 000A，问理论上每个电解槽每 天可生产多少氯、氢和氢氧化钠？设阳极的电流效率为97%，问实际上每天产氯多少？ 18.在上题中若槽电压为 3.8V，则每个槽每天消耗的能量为多少焦耳？相当于多少度电 能？生产1t氯消耗多少度电能？ 19.简述自蔓延高温合成的意义和类型。 20.无机合成中如何应用等离子体？ 21.采用直流等离子体化学沉积法合成金刚石时，往往会有石墨析出。若在原料气中引入一 定比例的氢气，则可以在很大程度上抑制石墨的析出。氢的作用机理是什么？ 22.什么叫溅射合成法？溅射合成法有哪些应用？ 23.试述凝胶法生长晶体的基本原理，凝胶的作用是什么？ 24.用水热法制备二氧化硅单晶的原理是什么？写出其反应式和反应条件。 25.简述SPS烧结法的原理与特点。 26.解释纳米粒子吸收光谱蓝移和红移的原因。 27.何谓非晶态材料？其结构特征有哪些？ 28.制备非晶态材料有哪些方法？ 29.何谓色心？其形成机理是什么？
（4）F-+HSO3-=SO32-+HF 2、解释下列现象 （1）AgI2-和I3-是稳定的，而AgF2-和I2F-不存在？ （2）BH3CO稳定存在而BF3CO不能形成？ 3—6 有效原子序数（EAN）规则（Effective atomic number） 一、概念 1927年英国化学家西奇维克提出，是指中心原子的电子数和配体给予中心原子的电子数之和。即中心原子形成稳定配合物的EAN应等于紧跟它后面的惰性原子的序数。主要用于羰基及其它非经典配合物结构中。如：[Cr(CO)6]→24e-+12e-=36e- [Fe(CO)5] →26e-+10e-=36e-→Kr(氪) -36e- [Co(NH3)6]3+→24e-+12e-=36e- 对于中心原子三偶数电子的，可直接形成羰基配合物，而一般中心原子为奇数电子的羰基配合物多不稳定，（不能满足EAN），所以它们容易氧化，还原或聚和成多核配合物，以符合EAN要求，如V为23e-，在形成V(CO)6的总电子数为35，它不稳定，易被还原成[V(CO)6]-。而V(CO)6+Na→Na++[V(CO)6]- 又如具有奇电子数的Mn(0),Co(0),它们的羰基配合物以二聚体Mn2(CO)10,Co2(CO)8或混合形式[Mn(CO)5Cl]和[HCo(CO)4]存在，它们的结构，有效原子序数计算如下图： 二、常见配体提供电子数的计算 1、NO：一氧化氮分子虽不是有机配体，但与CO十分类似。能理解成NO+，与CO有相当数目的电子（等电子体）。NO参加配体是以三电子成键，因而许多有亚硝酰作配体的配合物能符合EAN法则。如： [Co(CO)3NO]→27+6+3=36e- [Fe(CO)2(NO)2] →26e-+4e-+6e-=36e- [Mn(CO)(NO)3] →25+2+9=36e-[Cr(NO)4] →24+12=36e- 2、烷基与金属形成σ键，按单电子计算。对不饱和的碳氢分子或离子可按参加配位双键的π电子数目计算。如：[Mn(CO)5(C2H4)]+=25e-+2e-+10e--e-=36e- [Cr(C6H4)2]=24e-+2×6e-=36e- [Fe(C4H6)(CO)3]=26e-+4e-+6e-=6e- 3、环戊二烯基和羰基的混合配合物：环戊二烯基作为5个e-，如： [Mn(CO)3(C5H5)]=25+6+5=36e- [Co(CO)2(C5H5)]=27+4+5=36e- [V(CO)4(C5H5)]=23+8+5=36e- EAN法则的另一种说法是18e-规则。而中心原子内层电子不予考虑，只考虑外层和次外层的电子（即价电子），中心原子价电子数加上配体给予的电子数目总和等于18e-时，则形成稳定的配合物。一些过渡元素不成键的内层电子数也是18。 为16的配合物。 三、应用： 练习1: 运用EAN规则判断下列金属羰基配合物是否存在？若存在，计算n值，并画出空间结构示意图。 ACr(CO)n BMn(CO)n CNi(CO)n DFe2(CO)n 练习2：利用EAN规则完成下列反应： 1Re2O7+CO→ 2Fe(CO)5+NO→
《无机合成与制备化学》 期末考试试卷B （ 2008 —— 2009 学年第 二 学期） (闭卷 120 分钟) 学号 姓名 专业 年级 重修标记 □ 一、填空题（每空2分，共40分） 1.固相反应与液相反应的主要差别可归为以下几点 ： ； ； 等。P67 2. 溶胶－凝胶合成过程为：分子态→聚合体→ 溶胶 → 凝胶→ 晶态或非晶态。P10 3. 低温下的气体分离方法主要有： ； ； 等。P105 4. 在高温高压水热体系中，水的性质将产生下列变化： 。 蒸汽压变高；密度变低；表面张力变低；粘度变低；离子积变高。P 131 5. 目前用于光化学合成的光源主要是汞灯光源，依据汞灯中汞蒸气的压强，汞灯有三种类型 。 （低压汞灯，中压汞灯和高压汞灯）。P240 6.由于石墨和金刚石都是由碳元素构成的，高压高温作用使它们发生了同素异型相转变，金刚石是石墨通过静高压高温直接合成值得的P174 7.从溶液中生长晶体的最关键因素是控制溶液的 过饱和度 ，其手段有改变温度，移去溶剂，控制化学反应等方式。 8. 表面与界面效应、 小尺寸效应 、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应是纳米微粒与纳米固体的基本特性。 二、选择题 （只选1个正确答案，填在横线处，每题2分，共20分） 1. 由于液氧、液氮、液氩的沸点比较接近，因此，用于贮存它们的贮槽基本相同，通常用 。 (A) 杜瓦瓶 （B ）冷阱 (C)反应釜 2．CVD 装置通常可以由气源控制部件、 、沉积控温部件、真空排气和压强控制部件等部分组成。 (A) MPCVD 反应器 （B ）沉积反应室 (C) 金属蒸发器 3． 该反应属于 。 (A) 光敏化反应 （B ）光取代反应 (C) 光异构化反应 4．可以通过静高压高温直接合成的是 。 (A) 富勒烯 （B ） 金刚石 (C) 巴基球 5. 产生富勒烯笼外配合物的反应主要有四种，其中金属加成到富勒烯的连接六元环的烯式C-C 键上，形成 。 (A) η2-配位络合物 （B ）μ2-配位络合物 (C) μ2- C 60配位络合物 6.下图为 装置示意图。 22222222[()()][()()]hv cis Ru bipy H O trans Ru bipy H O ++ -←?→-
第一篇：化学反应原理 第一章：气体 第一节：理想气态方程 1、气体具有两个基本特性：扩散性和可压缩性。主要表现在： ⑴气体没有固定的体积和形状。⑵不同的气体能以任意比例相互均匀的混合。⑶气体是最容易被压缩的一种聚集状态。 2、理想气体方程：nRT PV = R 为气体摩尔常数，数值为R =8.31411--??K mol J 3、只有在高温低压条件下气体才能近似看成理想气体。 第二节：气体混合物 1、对于理想气体来说，某组分气体的分压力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气 体相同体积时所产生的压力。 2、Dlton 分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和。 3、(0℃=273.15K STP 下压强为101.325KPa = 760mmHg = 76cmHg) 第二章：热化学 第一节：热力学术语和基本概念 1、 系统与环境之间可能会有物质和能量的传递。按传递情况不同，将系统分为： ⑴封闭系统：系统与环境之间只有能量传递没有物质传递。系统质量守恒。 ⑵敞开系统：系统与环境之间既有能量传递〔以热或功的形式进行〕又有物质传递。 ⑶隔离系统：系统与环境之间既没有能量传递也没有物质传递。 2、 状态是系统中所有宏观性质的综合表现。描述系统状态的物理量称为状态函数。状态函 数的变化量只与始终态有关，与系统状态的变化途径无关。 3、 系统中物理性质和化学性质完全相同而与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部 分叫做相。相可以由纯物质或均匀混合物组成，可以是气、液、固等不同的聚集状态。 4、 化学计量数()ν对于反应物为负，对于生成物为正。 5、反应进度νξ0 )·(n n sai k e t -==化学计量数 反应前反应后-，单位：mol 第二节：热力学第一定律 0、 系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热。热能自动的由高温物体传向低温 物体。系统的热能变化量用Q 表示。若环境向系统传递能量，系统吸热，则Q>0；若系统向环境放热，则Q<0。 1、 系统与环境之间除热以外其他的能量传递形式，称为功，用W 表示。环境对系统做功， W>O ；系统对环境做功，W<0。 2、 体积功：由于系统体积变化而与环境交换的功称为体积功。 非体积功：体积功以外的所有其他形式的功称为非体积功。 3、 热力学能：在不考虑系统整体动能和势能的情况下，系统内所有微观粒子的全部能量之 和称为热力学能，又叫内能。 4、 气体的标准状态—纯理想气体的标准状态是指其处于标准压力θ P 下的状态，混合气体 中某组分气体的标准状态是该组分气体的分压为θP 且单独存在时的状态。 液体（固体）的标准状态—纯液体（或固体）的标准状态时指温度为T ，压力为θP 时的状态。