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乙醇的碘化反应乙醇是一种非常重要的有机化合物，它被广泛应用于酒精饮料的生产、化妆品与医药制品的制造等领域。
其中，乙醇的碘化反应是绝大多数人所熟知的一个重要反应过程，本文主要阐述一下这个反应的基本原理和实验操作。
一、乙醇的基本结构和性质乙醇，化学式为 C2H5OH，是一种醇类化合物，它是由两个碳原子、一个氧原子和一个氢原子构成的。
在化学结构上，乙醇分子中的羟基部分(-OH)与甲烷有相似的结构，但是它的羟基具有更强的极性，这意味着它在水中更易溶于甲烷。
乙醇的碘化反应是一种经典的化学反应，它是将一定量的碘元素或碘化合物加入到乙醇溶液中，发生反应后产生的反应产物。
该反应的产物是一种叫做碘化乙烷的有机物，其化学式为C2H5I。
碘化乙烷是一种低沸点、易挥发的无色液体，在化学实验室中被广泛应用于有机合成反应中。
二、乙醇的碘化反应的基本原理乙醇的碘化反应是一种亲电取代反应，其反应机理可以用经典的催化剂作用模型来描述。
在该模型中，乙醇的羟基(-OH)与碘离子(I-)之间发生一种亲电性的攻击反应，生成了一个中间体正离子。
随后，该正离子再与碳上的氢原子发生亲电性取代反应，进一步产生碘代乙酮；最后，碘代乙酮又与碘离子(I-)形成了碘化乙烷反应产物。
在化学实验室中，乙醇的碘化反应一般是通过将碘化钠(NaI)或碘酸钠(NaIO3)加入到含有乙醇的反应瓶中来进行的。
其中，碘化钠或碘酸钠可以起到使反应底物乙醇与碘化合物直接形成配位络合物而加速反应的作用；反应底物中的乙醇则作为亲电取代反应的自由基基团，与碘化钠或碘酸钠中的离子一起发生碘化反应。
三、乙醇的碘化反应实验操作步骤1、准备反应试剂：将碘化钠(NaI)、碘酸钠(NaIO3)、乙醇(EtOH)等试剂加入到干燥的反应瓶中。
该反应瓶可以是一个常规的三口瓶，其中一个口用于加入试剂，一个口用于安置反应管，另一个口用于通气。
2、装配反应管和降冷器：将一根玻璃棒插入反应瓶中的三口管中，再将一根降冷器插入其中一个角落里(以防避免碘烟溅到室内导致危险)。
2022-2023学年第二学期六校联合体第二次联合调研高一化学可能用到的相对原子质量H 1C 12O 16Ca 40单项选择题：共14小题，每题3分，共42分。
每题只有一个选项符合题意。
1.党的二十大报告“点赞”这些科技创新——载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算等重大成果，标志我国进入了创新型国家行列。
下列说法正确的是A ．潜水器“奋斗者”号使用的碳纤维材料是有机高分子材料B ．制造潜水器载人球舱的钛合金比纯金属钛具有更高的强度、韧性和熔点C ．用于制造载人飞船上太阳能电池板的半导体材料主要成分为SiO 2D ．天和核心舱的霍尔发动机燃料13154Xe 原子核中含77个中子2.反应4222ΔNH Cl+NaNO NaCl+N +2H O 可用于石油开采。
下列说法正确的是A ．H 2O的结构式B ．N 2的电子式C ．Na +和Cl -具有相同的电子层结构D ．NH 4Cl 中只含有离子键3.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是A ．硝酸见光易分解，可用于制氮肥B ．氢氟酸具有弱酸性，可用于蚀刻玻璃C ．二氧化硫有还原性，可用作葡萄酒的抗氧化剂D ．石英坩埚耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体阅读下列资料，完成4～5题。
由于化石燃料的长期大量消耗，传统能源逐渐枯竭，而人类对能源的需求量越来越高，氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。
4.以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保获取氢能源的方法，其反应过程如下：已知：反应1：SO 2(g)＋I 2(g)＋2H 2O(l)2HI(aq)＋H 2SO 4(aq)；ΔH <0反应2：H 2SO 4(aq)SO 2(g)＋H 2O(l)＋12O 2(g)；ΔH >0反应3：2HI(aq)H 2(g)＋I 2(g)；ΔH >0江苏省南京市六校联合体下列说法不正确．．．的是A.升高热源温度可使上述三个反应的平衡常数均增大B.该过程降低了水分解制氢反应的活化能，可加快反应速率C.热化学硫碘循环分解水的总反应为2H 2O===2H 2↑＋O 2↑D.该过程实现了将太阳能转化为化学能5.水合肼(N 2H 4·H 2O)是重要的氢能源稳定剂，其制备的反应为NaClO+2NH 3===N 2H 4·H 2O ＋NaCl 。
第1章1. 下列各测量值含有的有效数字是几位？（定量化学分析简明教程（北大编第3版）P38-2.8）解：0.0030；26.023 ⨯ 1023；464.120；54.80 ⨯ 10-10；30.998；3（也可认为是四位）1000；不明确1.1⨯ 103；2pH=5.23。
22. 按有效数字计算下列结果：（定量化学分析简明教程（北大编第3版）P38-2.9，有修改）解：（1）213.64+4.4+0.3244；=213.6+4.4+0.3=218.3（2）10004182.1)1003206.16239.1400.20(0982.0⨯⨯⨯-⨯（注：3、100、1000为自然数）=0.0982×(20.00-7.780)/(1.4182×1000)=0.0982×12.22/(1.4182×1000）=0.0982×12.2/(1.42×1000)=8.44×10-4（3）pH=12.00 溶液的[H+]1.0×10-12mol/L3.甲乙二人同时分析一矿物试样中含硫量，每次称取试样4.7克，分析结果报告为：甲：0.062% ，0.061% ；乙：0.06099% ，0.06201%；问哪一份报告是合理的，为什么？（定量化学分析简明教程（北大编第3版）P37—思考题5，有修改）解：有效数字第9章1.定量分析过程中出现下面的情况，试回答它造成什么性质的误差，如何改进?（1) 过滤时错用了定性滤纸，最后灰份加大；（2) 过滤时沉淀发生穿滤；（3) 试剂中含有少量被测组分；（4) 滴定管读数时，最后一位估计不准；（5) 天平砝码锈蚀；（6) 天平零点稍有偏移；（7) 双臂天平臂长不等；（8) 容量仪器未经校正；（9) 指示剂的变色点于化学计量点不一致；（10) 溶液溅失。
解：(1) 过失重做(2) 过失重做(3) 系统更换试剂(4) 随机培训(5) 系统更换砝码(6) 系统校准(7) 系统校准(8) 系统校准(9) 系统(10) 过失重做2.某人对某铁矿石标准样品中铁的含量分别进行了两次测定，数据如下：①57.21%，58.35%，59.18%。
攀枝花市2020届高三第二次统考理综化学试题2020．01注意事项：I.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上刘山题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦千净后再选涂其它答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡→并交回己说明：可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 Si-28 S-32 Cl-35.5 Ca-40 Fe-56 Cu-64一、选择题：本题共13小题，每小题6分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
7.下列关于物质用途的说法中，错误的是（）A. 硫酸铁可用作净水剂B. 碳酸钡可用作胃酸的中和剂C. 碘酸钾可用作食盐的添加剂D. 氢氧化铝可用作阻燃剂8.化学与工业生产密切相关。
下列说法中正确的是（）A. 工业上常用电解熔融MgO制镁单质B. 工业上常用金属钠与水反应制NaOHC. 工业上炼铁的原料是铁矿石和氢气D. 工业上制备粗硅的原料是石英砂和焦炭10.X、Y、Z、M、N、R均是第三周期主族元素。
25℃时，各元素最高价氧化物对应水化物的pH 与原子半径的关系如图，其中X、N、W、R 测定的是浓度均为0.01 mol/L溶液的pH，Y、Z测定的是其饱和溶液的pH．下列说法正确的是（）A. R、N分别与X形成二元化合物的水溶液均呈碱性B. N、Z、X三种元素的最高价氧化物均不与水反应C. 单质与 H2化合由易到难的顺序是：R、N、MD. 金属单质与冷水反应由易到难的顺序是：Y、X、Z11.我国科学家设计出一种可将光能转化为电能和化学能的天然气脱硫装置，如图，利用该装置可实现：H2S+O2 ═H2O2 +S．已知甲池中发生转化：下列说法错误的是（）A. 甲池碳棒上发生电极反应：AQ+2H++2e-═H2AQB. 该装置工作时，溶液中的H+从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池C. 甲池①处发生反应：O2+H2AQ═H2O2+AQD. 乙池②处发生反应：H2S+I3-═3I-+S↓+2H+12.已知：25℃时，K sp[Ni（OH）2]=2.0×10-15，K sp[Fe（OH）3]=4.0×10-38．将含Fe2O3、Ag、Ni的某型废催化剂溶于盐酸，过滤，滤渣为Ag，所得溶液中c（Ni2+）=c（Fe3+）=0.1 mol/L．向该溶液中滴加一定浓度的NaOH 溶液（假设溶液体积不变）。
人教版高中化学选修5第三章知识点OHb)物理性质乙醇是无色透明液体，有特殊气味，熔点为-114℃，沸点为78℃，密度为0.79g/mL。
与水混合后体积收缩，形成最大体积时的质量分数为95.5%。
c)化学性质乙醇是一种重要的有机溶剂，可溶于水、乙醚、氯仿等多种有机溶剂。
在空气中易被氧化为乙醛和乙酸。
乙醇可以发生酸碱中和反应，生成乙醇盐和水，也可以被氧化为乙醛和乙酸，还可以发生取代反应、消去反应等。
d)应用乙醇是工业、农业、医药等领域的重要原料，广泛应用于饮料、香料、涂料、化妆品等生产中。
此外，乙醇还可用作燃料、消毒剂、溶剂等。
2.酚1)定义酚是苯环上带有一个或多个羟基的有机化合物，通式为Ar—OH。
其中，Ar代表苯环，称为苯酚，苯环上带有两个羟基的化合物称为邻二酚。
2)命名a)苯酚：按照苯环上带有羟基的位置，用数字1表示苯环上的羟基，如下图所示：b)邻二酚：按照苯环上带有羟基的位置，用数字1,2表示苯环上的羟基，如下图所示：3)物理性质酚是无色或微黄色晶体，有刺激性气味，熔点为40℃，沸点为181℃，密度为1.07g/mL。
酚具有较强的溶解性，可溶于水、乙醇、乙醚等多种有机溶剂。
4)化学性质酚具有酸碱性，可以与碱反应生成酚盐，也可以与酸反应生成酚酸。
酚还可以发生取代反应、加成反应、氧化反应等。
5)应用酚是重要的化工原料，广泛应用于染料、医药、香料、杀虫剂等领域。
此外，酚还可用作防腐剂、消毒剂等。
但酚具有毒性，对人体有害，应注意安全使用。
乙醇是一种官能团为-OH的有机化合物。
下面将从乙醇的物理性质和化学性质两个方面进行介绍。
物理性质方面，乙醇是一种无色透明、有独特香味的液体，密度比水小，沸点为78℃，易挥发，能与水互溶形成恒沸点混合物。
因此，直接蒸馏得到无水乙醇是不可能的，需要先加入新制生石灰吸收水分，再蒸馏得到无水乙醇。
乙醇还是一种重要的有机溶剂，在实验室中可用于洗涤苯酚和单质碘等物质，在医疗上也常用75%的酒精作为消毒剂。
山东省2021年普通高中学业水平合格性考试仿真模拟卷02可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Fe 56一、单项选择题（本题包括20小题，每小题3分，共60分）1．下列“中国制造”所用材料属于有机高分子材料的是（）A．北京大兴国际机场航站楼所用水泥B．北斗卫星太阳能电池板所用高纯硅C．国产航母“山东舰”舰身所用无磁镍铬钛合金钢D．医用口罩中间过滤层所用高熔融指数聚丙烯（PP）材料〖解析〗选D。
北京大兴国际机场航站楼所用水泥属于硅酸盐材料，不属于有机高分子材料，故A错误；北斗卫星太阳能电池板所用高纯硅属于非金属单质，不属于有机高分子材料，故B错误；国产航母“山东舰”舰身所用无磁镍铬钛合金钢属于金属材料，不属于有机高分子材料，故C错误；医用口罩中间过滤层所用高熔融指数聚丙烯是合成高分子材料，故D正确。
2．下列化学用语正确的是（）H B．Na+的结构示意图：A．中子数为2的氢原子：21C．OH－的电子式：D．N2分子的结构式：N－NH，故A错〖解析〗选C。
中子数为2的氢原子的质量数为3，该原子正确的表示方法为：31误；钠离子的核外电子总数为10，质子数为11，钠离子正确的离子结构示意图为：，故B错误；氢氧根离子带一个单位负电荷，电子式为，故C正确；氮气分子的电子式为：，将共用电子对换成短线即为结构式，氮气的结构式为：N≡N，故D 错误。
3．医院里医生给病人做心电图时，在仪器与皮肤接触部位擦的一种电解质溶液是）。
A．氯化钠溶液B．医用酒精C．葡萄糖溶液D．碘酒〖解析〗选A。
氯化钠是电解质，溶于水可以导电；乙醇、葡萄糖为非电解质，所以医用酒精、葡萄糖和碘酒均不导电，做心电图时在仪器与皮肤接触部位擦的一种电解质溶液是氯化钠溶液。
4．下列操作能达到实验目的的是（ ）选项目的 实验操作 AAl 2O 3有两性 将少量Al 2O 3分别加入盐酸和氨水中 B浓硫酸有脱水性 蔗糖中加入浓硫酸，用玻璃棒充分搅拌 C检验SO 42－ 向某溶液中滴加少量酸化的BaCl 2溶液 D检验Fe 2+ 向某溶液中滴入氯水，再滴入KSCN 溶液〖解 析〗选B 。
一、实验目的1. 了解乙醇碘化反应的基本原理和实验方法。
2. 掌握实验操作技能，培养实验观察和数据处理能力。
3. 通过实验验证乙醇碘化反应的化学性质。
二、实验原理乙醇碘化反应是指乙醇与碘单质在催化剂的作用下发生反应，生成碘乙烷和氢碘酸。
该反应的化学方程式如下：CH3CH2OH + I2 → CH3CH2I + HI三、实验仪器与试剂1. 仪器：锥形瓶、烧杯、酒精灯、滴定管、移液管、试管、玻璃棒等。
2. 试剂：乙醇、碘单质、氢氧化钠溶液、蒸馏水、稀盐酸、淀粉溶液、碘化钾溶液、硫酸铜溶液等。
四、实验步骤1. 将10mL乙醇溶液倒入锥形瓶中。
2. 加入少量碘化钾溶液，观察溶液颜色变化。
3. 加入适量的硫酸铜溶液，观察溶液颜色变化。
4. 加入少量碘单质，观察溶液颜色变化。
5. 用滴定管加入氢氧化钠溶液，观察溶液颜色变化。
6. 用移液管加入稀盐酸，观察溶液颜色变化。
7. 加入淀粉溶液，观察溶液颜色变化。
8. 观察溶液颜色变化，判断反应是否完成。
五、实验数据记录与处理1. 乙醇溶液颜色：无色2. 加入碘化钾溶液后溶液颜色：无色3. 加入硫酸铜溶液后溶液颜色：蓝色4. 加入碘单质后溶液颜色：蓝色5. 加入氢氧化钠溶液后溶液颜色：无色6. 加入稀盐酸后溶液颜色：无色7. 加入淀粉溶液后溶液颜色：无色根据实验结果，反应完成。
六、实验结论与讨论1. 乙醇碘化反应在硫酸铜催化下，碘单质与乙醇反应生成碘乙烷和氢碘酸。
2. 在反应过程中，氢氧化钠溶液与碘化钾反应生成碘化钠，使溶液呈蓝色。
3. 加入稀盐酸后，氢氧化钠与稀盐酸反应，使溶液颜色变为无色。
4. 加入淀粉溶液后，碘乙烷与淀粉反应生成蓝色复合物，使溶液颜色变为蓝色。
本实验成功验证了乙醇碘化反应的化学性质，为后续实验提供了参考。
在实验过程中，需要注意以下几点：1. 操作过程中应保持实验台整洁，防止试剂污染。
2. 注意观察实验现象，准确记录实验数据。
3. 严格按照实验步骤进行操作，避免发生意外。
乙醇在传导O2-条件下的电极反应式1. 引言乙醇是一种常见的醇类化合物，具有丰富的化学反应活性。
其在传导O2-条件下的电极反应式一直以来都备受研究者们的关注。
本文将深入探讨乙醇在传导O2-条件下的电极反应式，旨在加深对该反应机理的理解并为相关研究提供参考。
2. 乙醇在传导O2-条件下的电极反应式乙醇在传导O2-条件下的电极反应式包括了乙醇在电解质溶液中的氧化还原过程。
在氧化反应中，乙醇被氧化为乙醛或醋酸；在还原反应中，乙醇被还原为乙醛或醋酸。
整个反应过程可以用如下反应式表示：CH3CH2OH + O2- → CH3CHO + H+ + e- （氧化反应）CH3CHO + 2H+ + 2e- → CH3CH2OH （还原反应）以上反应式中，CH3CH2OH代表乙醇，O2-代表氧离子，CH3CHO代表乙醛，H+代表氢离子，e-代表电子。
通过上述反应式，可以清晰地看到乙醇在传导O2-条件下的电极氧化还原过程。
3. 影响乙醇在传导O2-条件下电极反应的因素乙醇在传导O2-条件下的电极反应受到多种因素的影响，包括温度、pH值、电极材料等。
3.1 温度温度是影响乙醇在传导O2-条件下电极反应的重要因素之一。
一般来说，随着温度的升高，反应速率也会增加，因为温度升高会导致反应物分子的热运动加剧，从而增加碰撞频率和反应速率。
在一定温度范围内，乙醇在传导O2-条件下的电极反应速率会随着温度的升高而增加。
3.2 pH值乙醇在传导O2-条件下的电极反应还受pH值的影响。
在不同的pH 条件下，乙醇氧化还原反应的速率会有所不同。
一般来说，在酸性条件下，乙醇氧化反应速率较快；而在碱性条件下，乙醇氧化反应速率较慢。
这是因为在酸性条件下，溶液中存在更多的H+离子，能够提高反应速率；而在碱性条件下，溶液中存在更多的OH-离子，会对反应速率产生抑制作用。
3.3 电极材料电极材料也对乙醇在传导O2-条件下的电极反应有着重要影响。
不同材料的电极表面对反应物的吸附能力、传导能力、电子转移速率等都会有所不同，从而影响整个反应过程的进行。
斐林试剂和乙醇反应方程式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：斐林试剂是一种常用的有机试剂，它在有机合成和分析化学中扮演着重要的角色。
斐林试剂通常以红褐色液体形式存在，其主要成分为碘化银和异丙基氯化铵，是一种甲基化试剂。
在化学实验室中，斐林试剂常用于甲基化反应，例如与乙醇反应，在乙醇与斐林试剂反应时，会产生甲基化产物。
下面我们就来详细探讨一下斐林试剂和乙醇的反应方程式。
斐林试剂和乙醇的反应方程式可以表示为：C2H5OH + CH3I → C2H5I + CH3OH在上面的反应方程式中，乙醇（C2H5OH）与斐林试剂中的甲基碘化合物（CH3I）发生反应。
在反应过程中，乙醇中的羟基（-OH）被甲基碘（CH3I）取代，生成乙基碘（C2H5I）和甲醇（CH3OH）。
通过这种方法，我们可以将乙醇中的一个羟基进行甲基化反应，得到甲基化的产物。
这种甲基化反应对于有机合成有着很大的应用价值。
通过甲基化反应，我们可以将醇类化合物中的羟基进行烷基化处理，得到烷基化的产物。
这种方法可以在有机合成中起到很大的作用，帮助我们合成特定的化合物。
斐林试剂和乙醇的反应方程式具有很大的实用价值。
第二篇示例：斐林试剂和乙醇是化学实验室中常用的试剂，它们可以用来进行多种反应。
斐林试剂和乙醇的反应方程式也是许多化学学生和研究人员感兴趣的领域。
在本文中，我们将探讨斐林试剂和乙醇的反应机理、过程及其方程式。
让我们先来了解一下斐林试剂和乙醇分别是什么。
斐林试剂是一种常用的化学试剂，化学名为三碘甲烷，分子式为CHI3。
斐林试剂是一种有机碘化物，可以用来检测醇类、醛类和酮类化合物的存在。
它在实验室中常被用作碘的供应来源，也用作试剂的一部分。
而乙醇则是一种常见的醇类化合物，化学名为乙醇，分子式为C2H5OH。
乙醇是一种无色的液体，在实验室中常被用作溶剂或是反应试剂。
斐林试剂和乙醇在一起反应时，会发生一种有趣的反应。
这种反应通常被称为斐林试剂和乙醇的碘化反应。
乙醇中碘的分离方法
分离乙醇中的碘可以通过多种方法实现，其中包括化学方法和物理方法。
化学方法：
1. 碘酸钠沉淀法，将乙醇与碘酸钠反应，生成沉淀的碘酸钠，然后通过过滤或离心分离出碘酸钠。
2. 碘化钠萃取法，将乙醇与碘化钠反应，生成沉淀的碘化钠，然后可以使用有机溶剂（如氯仿）进行萃取，从而分离出碘化物。
3. 碘化钠还原法，将乙醇与碘化钠反应生成碘，然后通过蒸馏或其他物理方法将碘从乙醇中分离出来。
物理方法：
1. 蒸馏法，利用碘的沸点较低于乙醇的特点，可以通过蒸馏的方法将碘从乙醇中分离出来。
2. 膜分离法，利用特定的膜过滤技术，可以实现对乙醇中碘的分离，这种方法在工业上得到广泛应用。
总的来说，分离乙醇中碘的方法有很多种，具体选择哪种方法取决于实际情况，包括实验条件、设备条件、经济成本等因素。
希望以上信息可以帮助到你。
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)September Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2006,22(9)：1043~1046碘乙醇在Ni(100)表面的化学热反应赵清1,2*张慧敏1Francisco Zaera2(1北京理工大学理学院物理系,北京100088；2Department of Chemistry,University of California,Riverside,California92521,USA)摘要利用热脱附(TPD)实验和X射线光电子能谱(XPS)研究了碘乙醇在Ni(100)表面的吸附和热反应过程.实验结果表明,碘乙醇在100K温度下以两种分子的形式吸附在Ni(100)的表面,既有碘原子端的吸附也有碘原子端和羟基端同时吸附在表面.热分解反应发生在140K,伴有少量的乙烯和水产生.碘乙醇在150K经过C—I键断裂形成—O(H)CH2CH2—和羟乙基两种中间产物.在160K温度下—O(H)CH2CH2—脱去氢形成—OCH2CH2—氧金属环.中间产物经过进一步分解氧化反应分别在210和250K产生乙醛,一部分乙醛从表面脱出,而其余的则分解成氢气、水和CO.关键词：碘乙醇,热脱附(TPD),Ni(100)中图分类号：O642Chemical Thermal Decomposition of2鄄iodoethanol on Ni(100)ZHAO,Qing1,2*ZHANG,Hui⁃Min1ZAERA,Francisco2(1Department of Physics,College of Science,Beijing Institute of Technology,Beijing100088,P.R.China；2Department of Chemistry,University of California,Riverside,California92521,USA) Abstract The temperature⁃programmed desorption(TPD)and X⁃ray photoelectron spectroscopy(XPS)were used tostudy the adsorption and thermal decomposition of2⁃iodoethanol on clean Ni(100).The results show that2⁃iodoethanoladsorbs molecularly at100K in two ways,either just by iodine atom or by both iodine and hydroxyl ends of themolecule.A thermal decomposition starts around140K with the production of small amounts of ethylene and water.Thebulk of the2⁃iodoethanol decomposes at about150K via a carbon⁃iodine scission to form—O(H)CH2CH2—and2⁃hydroxyethyl intermediates.Around160K the—O(H)CH2CH2—dehydrogenates to an oxametallacycle species(—OCH2CH2—).The two intermediates further decomposes to acetaldehyde,at around210K and above250K,respectively,and some of the acetaldehyde desorbs while the rest decomposes to hydrogen and carbon monoxide.Keywords：2⁃iodoethanol,TPD,Ni(100)随着复杂化催化过程的研究与发展,催化的重点已经转移到怎样改进选择性催化[1].如果催化反应在生成目标产物的过程中具有极高的可选择性,那么这个过程将节省原料,减少对费用昂贵且难度大的分离过程的需求,减少废气,从而降低污染.在分子水平控制催化剂的选择反应是催化领域一个极具挑战性的研究方向[2].工业生产中已经意识到选择性催化的问题,突出表现在碳氢化合物的氧化,因为大多数的热反应都产生了水和CO[3⁃4].对非完全氧化过程的选择可以通过分子动力学的控制完成,前提是充分认识表面化学反应机理[2,5].本文研究了碘乙醇在Ni(100)表面的化学热反应过程.在用卤素碳氢化合物制备一系列表面中间产物(如烷基[6⁃7]、碳烯[8⁃9]、乙烯基[10⁃11]、烯丙基[12⁃13]和氧金属环[14⁃15]等)的经验基础上,选择碘乙醇作为制备氧金属环的表面中间产物.采用碘乙醇的前提是,碳⁃卤素[Communication]Received：April5,2006；Revised：June14,2006.*Correspondent,E⁃mail：qzhaoyuping@；Tel/Fax：+8610⁃68948149.美国能源部基础能源科学及北京理工大学(BIT⁃UBF⁃200507A4225)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico⁃Chimica Sinica1043Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao ),2006Vol.22图2在预先吸附50L D 2的Ni(100)表面上吸附5.0L 的碘乙醇的TPD 脱附结果Fig.2TPD data for 5.0L 2⁃iodoethanol adsorbed on50L D 2⁃predosed Ni(100)surfaceThe left panel shows the raw traces,whereas the right frame contains the results from deconvolution with different deuteriumsubstitutions.键,尤其是碳⁃碘键很脆弱易于被吸收物质激活,并且产生的卤素对继续进行的化学反应影响不大[6,16⁃17].在本文的工作中我们发现实际上很大一部分碘乙醇可以转化成相应的金属环,对含有羟乙基和乙烯基中间产物的研究是很有意义的.1实验条件本研究是在气压低于1.3×10-8Pa,配有热脱附(TPD)和X 射线光电子能谱(XPS)的超高真空(UHV)系统中完成的.TPD 可同时记录15个质量的原子团随温度变化的数据,以10K ·s -1的速率线性升温.镍单晶被固定在质谱仪探测器前1mm 位置.XPS 光谱仪采用铝靶,分辨率为1.2eV.以Cu 的2p 3/2(932.7eV),Ni 的2p 3/2(852.65eV),和Ni 的3p 3/2(66.2eV)为标准作能量校正.样品表面清洁是经过氧化和氩离子轰击单晶表面三次以上,直至XPS 探测不到杂质.气体的剂量以Langmuirs(1L=1.33×10-4Pa ·s)为单位.2结果与讨论图1a 是100K 时8.0L 碘乙醇吸附在干净的Ni(100)表面热脱附后得到的TPD 吸收谱.在190K 乙烯脱出；在210K 有乙醛、乙烯、乙醇、碘乙醇放出,在250K 和400K 之间乙醛脱出,在380K 有CO 脱出.另外,水的脱出在160K 达到高峰后持续脱出至400K,氢气脱出主要在三个温度区：300、370和420K.碘乙醇分子脱出发生在210K,并随着碘乙醇吸附量的增加还没有达到饱和状态,说明它对应的是多层分子碘乙醇.图1b 是8.0L 碘乙醇在预先吸附50L 氢气的Ni(100)表面的TPD 结果.和干净镍表面相比,这里碳氢化合物的产生发生在210K,表明预先沉积的氢气抑制了乙烯和乙醛的放出,而在干净Ni(100)表面上,则是在180K 和300K 产生.此外,乙醇的脱出在较低的温度下就开始了,它的增加使乙烯、乙醛和CO 的产量减少.在碘乙醇吸附剂量较低时(0.5L),乙烯和乙醛在高温(>300K)便已经开始产生,而在干净表面(未提供图)则需要吸附2.0L 碘乙醇才开始产生.但是,在吸附剂量较高时,乙烯和乙醛的产生又受到了抑制.图1c 是8.0L 碘乙醇在预先吸附0.1L 氧气的Ni(100)表面的TPD 结果,和干净的镍表面相比,主要变化是乙烯、乙醇、乙醛和CO 在210K 的产量大幅增加.和干净的镍表面一样,在温度高于250K 的范围内,有大量的乙醛产生,但是180K 产生的乙烯却受到抑制(和预先吸附氢气的表面一样).这三种不同条件的表面上氢气在高温的表现基本上类似.图2是在预先吸附50L D 2的Ni(100)表面上吸附5.0L 的ICH 2CH 2OH 的TPD 结果.左图是分子量为31、32、33、45、46、47amu 的原始数据,而右图则是经过去卷积后的结果.用氘乙醇的质谱图来确定产物中含氘化合物的位置选择特性,用氘作为示踪原子.原始数据中没有ethanol ⁃d 2产生(注意：没图1100K 时8.0L 碘乙醇分别吸附在不同的Ni(100)表面后,热脱附得到的TPD 吸收谱Fig.1TPD spectra after 8.0L exposures of 2⁃iodoethanol at 100Ka)on clean Ni(100),b)50L H 2pre ⁃dosed Ni(100),c)0.1L O 2pre ⁃dosed Ni(100)；1L=1.33×10-4Pa ·s1044No.9赵清等：碘乙醇在Ni(100)表面的化学热反应有分子量为48amu 产物).这里只讨论了乙醇的形成：由吸附在表面的碘乙醇的C —I 键断裂形成羟乙基(eth ⁃l ⁃yl ⁃2⁃ol),经过氢化反应产生了乙醇.分子量为32amu 产生量很低,证实了脱出的乙醇主要成分为CH 2DCH 2OH.经过实验发现,3.0L 碘乙醇吸附在Ni(100)表面时达到饱和状态,因此在XPS 实验中选择3.0L 的吸附量.图3是Ni(100)表面分别在100、140和200K 时吸附3.0L 碘乙醇后Ni(100)表面I 3d 的XPS 光谱,图中的插图是3.0L 碘乙醇和碘乙烷在不同温度下分别吸附在Ni(100)表面时I 3d 5/2的结合能随温度的变化趋势.加热并没有使I 3d 5/2的XPS 光谱的强度和形状发生明显变化,但是I 3d 5/2的峰位发生了明显的平移,从低温100K 的620.2eV (ICH 2CH 2OH 分子状态)平移到200K 的619.6eV(碘的原子状态).这个位移发生在150K,与TPD 结果中碘乙醇的C —I 键断裂和表面羟乙基、碘原子的产生过程相对应.类似的C —I 键断裂在碘乙烷中也观察到,I 3d 5/2的XPS 峰位下移到619.8eV.图4是不同温度下Ni(100)表面吸附3.0L 碘乙醇O 1s 的XPS 结果.O 1s 结合能的变化范围在1.5eV,即从100K 的532.7eV 移动到了200K 的531.2eV.O 存在三个明显的化学态:分子吸附态中的氧位于532.8eV,乙醇盐XCH 2CH 2OH 中的氧位于531.8eV 附近,氧原子吸附态在530.8eV.I 3d XPS(图3)说明吸收的分子中碘化合物与Ni(100)之间有很强相互作用,在图4的O 1s XPS 显示存在着两种类型的吸附方式：通过碘原子和氧原子吸附于Ni(100)上形成—O(H)CH 2CH 2I —中间产物,或只有碘原子与金属表面连接.I 3d 和O 1s 的XPS 结果显示,这两种连接方式在100K 时保持分子结构不变.碘乙醇在Ni(100)表面发生热分解的起始温度较低,图1中TPD 数据表明脱水发生在140K 以下,显示中间产物乙烯产生的温度低于120K,这些产物都来源于碘乙醇的直接分解.低温下,乙烯可能是通过中间产物—O(H)CH 2CH 2I —中C —I 和C —O 键的同时断裂而产生的.中间产物(羟乙基),经过递减过程,发生氢化反应生成乙醇,该乙醇的脱出有两个阶段,分别在160K 和180K(图1).在预先吸附氢的同位素氘的Ni(100)表面上的对比实验(图2)显示脱出的乙醇均来自碘乙醇在Ni(100)表面上产生的中间产物与氢原子的结合,没有发现乙醇⁃d 2,这一结果证明C —I 键先于O —H 键断裂.乙醇的脱出发生在160K 和180K 左右,同时伴有乙醛的产生,可以说这两个温度下产生的乙醇都可能是由表面的中间产物———羟乙基产生.乙烯醇在Ni(100)表面或气相状态均能发生异构生成乙醛.产生乙醛和乙醇的动力学原理是完全不同的,乙醛的生成是在吸附碘乙醇剂量较低时(2.0L)在160K 产生,而乙醇的生成则需要吸附碘乙醇3.0L,图4不同温度下Ni(100)表面吸附3.0L 碘乙醇后表面的O 1s XPSFig.4O 1s XPS peak fitting spectra of 3.0L of2⁃iodoethanol adsorbed on Ni(100)as a function of adsorbed temperatureThree Gaussian peaks fitted from raw data are centered around 530.8,531.8,and 532.8eV bindingenergies.图3Ni(100)表面分别在100、140和200K 时吸附3.0L碘乙醇后表面I 3d 的XPS 光谱Fig.3I 3d XPS of 3.0L 2⁃iodoethanol adsorbed onNi(100)as a function of annealing temperatureThe inset shows the changes in I 3d binding energies as a function of temperature for 3.0L 2⁃iodoethanol and ethyl iodide adsorbed on Ni(100).vs1045Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao ),2006Vol.22TPD 结果显示乙醛产生的温度比乙醇低10~20K.这也促使表面的乙烯醇分解并在200K 产生少量的乙烯和水.中间产物—O(H)CH 2CH 2—的热化学性质与羟乙基类似,生成后很快在160K 经历了脱氢反应,氢从羟基上脱离,然后生成—OCH 2CH 2—氧金属环.图4中O 1s XPS 数据中随温度变化的结果证明了这个脱氢反应的发生.在250K 以上一个较宽的温度范围内,—OCH 2CH 2—表面氧金属环通过1、2位氢的迁移产生乙醛.在高温下CO 和H 2的脱出是由于部分乙醛的分解(见图1).图5是整个化学反应过程的示意图.3结论(1)碘乙醇在100K 温度下以分子形式吸附在Ni(100)表面,并以两种可能的方式与镍表面连接,即：—O(H)CH 2CH 2—通过碘原子和氧原子与金属表面相连,或通过分子一端的碘原子与金属表面连接.这两种连接均在150K 开始分解,通过C —I 键的断裂而分别生成—O(H)CH 2CH 2—和羟乙基两种中间产物.(2)碘的脱出产生中间产物———羟乙基,在160K 发生两个竞争反应:表面氢减少生成乙醇和茁⁃氢脱出生成表面乙烯醇.在175K 和210K,羟乙基发生氢化反应产生乙醇.小部分的乙烯醇失去氧原子生成乙烯(约在210K),剩余的部分发生异构分别在180K 和210K 产生乙醛.(3)中间产物—O(H)CH 2CH 2—在160K 脱去氢生成—OCH 2CH 2—表面氧金属环.在较高温度,氧金属环通过一个1、2位氢的迁移发生异构,转化为乙醛,一部分在250K 以上较大温度范围内脱出,其它部分在高温下分解为H 2和CO.References1Thomas,J.M.;Thomas,W.J.Introduction to the principles of heterogeneous catalysis.London:Academic Press,19672Zaera,F.J.Phys.Chem.B,2002,106:40433Haber,J.In:Handbook of heterogeneous catalysis.Ertl,G.;Kn özinger,H.;Weitkamp,J.Eds.Weinheim:VCH,Vol.5,1997:22534Mavrikakis,M.;Barteau,M.A.J.Mol.Catal.A,1998,131:1355Zaera,F.Acc.Chem.Res.,2002,35:1296Tjandra,S.;Zaera,F.J.Vac.Sci.Technol.,1992,A10:4047Lin,J.L.;Bent,B.E.J.Phys.Chem.,1992,96:85298Solymosi,F.Catal.Today,1996,28:1939Janssens,T.V.W.;Zaera,F.J.Phys.Chem.,1996,100:1411810Liu,Z.M.;Zhou,X.L.;Buchanan,D.A.;Kiss,J.;White,J.M.J.Am.Chem.Soc.,1992,114:203111Zaera,F.;Bernstein,N.J.Am.Chem.Soc.,1994,116:488112Celio,H.;Smith,K.C.;White,J.M.J.Am.Chem.Soc.,1999,121:1042213Chrysostomou,D.;Zaera,F.J.Phys.Chem.B,2001,105:100314Scoggins,T.B.;White,J.M.J.Phys.Chem.B,1999,103:966315Chrysostomou,D.;Chou,A.;Zaera,F.J.Phys.Chem.B,2001,105:596816Zaera,F.Prog.Surf.Sci.,2001,69:117Zaera,F.Appl.Catal.,2002,229:75图5碘乙醇在Ni(100)表面的吸附和热分解反应过程的示意图Fig.5Overall proposed reaction scheme for decomposition of 2鄄iodoethanol onNi(100)1046。
