高等无机作业
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第二章原子结构和分子结构一、判断题3.杂化轨道中含p成分越多,原子的电负性越大。
×4.根据VSEPR理论,在SiF62-中,中心原子的价层电子总数为10个。
×5.根据VSEPR理论,氧族原子提供的电子数为6。
×6.在SO3-中,中心原子的价层电子总数为12个。
×7.SnCl2几何构型为直线型。
×8.ICl4—几何构型为四面体。
×9.NH3和NO3-的几何构型均为平面三角型。
×10.H2O和XeF2的几何构型均为平面三角型。
×11.SO32-和NO3-的几何构型均为平面三角型。
×12.下列三种离子,其极化作用顺序为:Al3+ > Mg2+ > Na+ √13.下列三种离子,其极化作用顺序为:Pb2+ > Fe2+ > Mg2+√14.Ag+的极化作用大于K+的极化作用,因此Ag+的极化率小于K+的极化率。
×15.H+的极化能力很强。
√16.极化作用愈强,激发态和基态能量差愈小,化合物的颜色就愈深。
√17.温度升高,离子间的相互极化作用增强。
√18.半径相近、电子层构型相同时,阳离子正电荷越大,极化作用越强。
√19.其它条件相同或相近时,阴离子半径越大,变形性越大。
√20.无机阴离子团的变形性通常较大。
×二、选择题3、与元素的电离能和电子亲和能有关的电负性标度是(B):(A)鲍林标度(B)密立根标度(C)阿莱-罗周标度(D)埃伦标度4、下列基团中,电负性值最大的是(A):(A)CF3- (B)CCl3- (C)CBr3- (D)CI3-5、在以下化合物中,碳原子电负性最大的是(C):(A)CH4 (B)C2H4 (C)C2H2 (D)电负性相同7、XeO3离子的几何构型为(A)(A) 三角锥 (B) 四面体 (C) V型 (D) 平面三角形8、根据VSEPR理论,多重键对成键电子对的排斥作用最大的是(A)(A) 叁重键 (B) 双重键 (C) 单重键9、根据VSEPR理论,成键电子对(BP)和孤电子对(LP)之间相互排斥作用最大的是(A)(A) LP-LP (B) LP-BP (C) BP-BP10、ClO3-离子的几何构型为(A)(A) 三角锥 (B) 四面体 (C) V型 (D) 平面三角形11、ClF3的几何构型为(C):(A)平面三角型(B)三角锥型(C)T型(D)V型12、NF3的几何构型为(B):(A)平面三角型(B)三角锥型(C)T型(D)V型13、BrF3的几何构型为(C):(A)平面三角型(B)三角锥型(C)T型(D)V型14、下列分子中键角最大的是(A):(A)NH3(B)NBr3(C)NCl3(D)NF315、下列分子中键角最大的是(A)(A) CH4 (B) NH3 (C)H2O (D)H2S16、下列分子中键角最大的是(A)(A) NH3 (B) PH3 (C) AsH3 (D)SbH317、下列分子中键角最小的是(D):(A)PI3(B)PBr3(C)PCl3(D)PF318、若阳离子电荷相同,半径相近,则最外层电子层构型为(A)电子构型的阳离子的变形性最小。
无机化学要求:一、独立完成,下面已将五组题目列出,请按照学院平台指定..的做题组数作答,每人只....,满分100分;....,多答无效...答.一组题目平台查看做题组数操作:学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数,显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识;例如:“做题组数”标为1,代表学生应作答“第一组”试题;二、答题步骤:1.使用A4纸打印学院指定答题纸(答题纸请详见附件);2.在答题纸上使用黑色水笔..作答;答题纸上全部信息要求....按题目要求手写手写,包括学号、姓名等基本信息和答题内容,请写明题型、题号;三、提交方式:请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个...........Word文档中...上传(只粘贴部分内容的图片不给分),图片请保持正向、清晰;1.上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”2.文件容量大小:不得超过20MB。
提示:未按要求作答题目....0.分记.....,成绩以..!........的作业...及雷同作业题目如下:第一组:一.填表题(本题30分)1.物质晶体类型晶格结点上的粒子粒子间作用力AlNCu2.根据价键理论填写下表(原子序数:Pt:78;Fe:26;Co:27):化学式未成对电子杂化类型空间构型[PtCl 4]2- 0Fe(CO)5 0[CoF 6]3- 43.离子 中心原子杂化轨道类型几何构型CH 3+ BH 4- H 3O +4.配合物 名称 配位数 形成体氧化数 [Cu(NH 3)4][PtCl 4]六氟合硅(Ⅳ)酸铜硝酸一羟基·三水合锌(Ⅱ)[CoCl 2(NH 3)3(H 2O)]Cl二.配平反应式(要求写出配平过程)(本题10分) 1.用氧化数法配平:FeO .Cr 2O 3 + Na 2CO 3 + O 2 → Fe 2O 3 + Na 2CrO 4 + CO 2↑2.用离子-电子法配平:IBr + BrO 3- + H 2O → IO 3- + Br - + H + 三.计算题:(本题共60分)1. 向浓度为0.10mol·L -1的MnCl 2溶液中慢慢滴加Na 2S 溶液,通过计算判断先生成MnS 沉淀还是先生成Mn(OH)2沉淀?( sp K (MnS) = 2.5×10-10, sp K (Mn(OH)2)=1.9×10-13, H 2S 的解离常数为 a1K (H 2S)=1.1×10-7; a2K (H 2S)=1.3×10-13。
《无机化学(专科)》 17 年 9 月作业核查一、单项选择题(共20道试题,共40分。
)1.缓冲溶液的缓冲范围是A.pH ± 1B.Ka ± 1C.Kb ± 1D.pKa ± 12.以下各组数字分别是指原子的次外层,最外层电子数和元素的氧化数,哪一组最吻合硫的情况A. 8, 6, -2B. 2, 6, -2C. 18, 6, +4D. 2, 6, +63.以下配合物中含有多齿 ( 基 ) 配体的是A.H[AuCl4]B.[CrCl(NH3 )5]ClC.[Co(NH3)2(en)2]Cl3D.[CoCl2(NO2)(NH3)3]4.以下配合物中,属于螯合物的是A.[Co(NO2)6]4-B.Ni(CO)4C.[Fe(C2O4)3]3-D.[Fe(NCS)6]3-5. 欲测定有机物的燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为变换关系式中的n(g) 为QV。
Qp与QV的A.生成物与反应物总物质的量之差B.生成物与反应物中气相物质的量之差C.生成物与反应物中凝聚相物质的量之差D.生成物与反应物的总热容差6.封闭系统、恒温恒压、不做非体积功的化学反应,在以下哪组条件下可自觉进行A.△ H>0,△ S>0,高温B.△ H>0,△ S>0,低温C.△ H<0,△ S<0,高温D.△ H>0,△ S<0,低温7. 在某温度下 ,反应A+B=G+F达平衡,已知H < 0 ,高升温度平衡逆向搬动的原因是A.正反应速率减小,逆反应速率增大B.正反应平衡常数减小,逆反应平衡常数增大C.正、逆反应速率均减小D.正反应速率增加的倍数小于逆反应速率增加的倍数8. 两个化学反应I 和 II ,其反应的活化能分别为EI 和 EII , EI > EII ,若反应温度变化情况相同(由T1→ T2),则反应的速率常数k1 和 k2 的变化情况为A. k1改变的倍数大B. k2改变的倍数大C. k1 和 k2 改变的倍数相同D. k1 和 k2 均不改变9. Ag3PO4在水中的溶解度为S mol?L-1 ,则其 Ksp?可表示为A.27S3B.3S4C.9S4D.27S410.以下物理量中,可以确定其绝对值的为A.HB.UC.GD.S11. 0.4 mol·L-1 HAc溶液中H+浓度是0.1 mol· L-1 HAc溶液中H+浓度的多少倍A.1 倍B.2 倍C.3 倍D.4 倍12.以下配合物拥有正方形或八面体的几何构型, 其中哪个 CO32-离子作为螯合剂A.[Co(NH3)5CO3]+B.[Co(NH3)4CO3Cl]+C.[Pt(en)CO3]D.[Pt(en)(NH3) CO3]13. 苯的消融热为 10.67kJ · mol-1 ,其熔点为 5℃,则苯消融过程的rSmy 约为A. 2.09 J· K-1 · mol-1B. 10.88 J· K-1 · mol-1C. 54.39 J· K-1 · mol-1D. 38.38 J· K-1 · mol-114.以下只需要战胜色散力就能使之沸腾的物质是A.O2B.SO2C.HFD.H2O15.取 5mL 0.002 mol·L-1 Na2SO4与等体积的 0.02mol ·L-1 的 BaCl2 混杂( BaSO4的 Ksp? =1.1 × 10-10 ),以下说法正确的选项是A.没有积淀生成B.有积淀生成,而且 Ba2+和 SO42-均积淀完好C.有积淀生成,而且 Ba2+积淀完好,但 SO42-未积淀完好D.有积淀生成,而且 SO42-积淀完好,但 Ba2+未积淀完好16.以下表达正确的选项是A.电子的钻穿本领越大,障蔽效应越小B.电子的钻穿本领越大,障蔽效应越大C.两者并没关系D.A 和 B 两种关系都可能17. n=4的电子层中,亚层数、原子轨道数、可容纳的电子总数、l = 2亚层的简并轨道数分别是A.3,8,18,7B.4,7,16,3C.4,16,32,5D.4,16,32,718. 25℃时, [Fe2+]=0.1 mol 反应 Fe2+(aq)+Ag+(aq)=Fe3+(aq)+Ag(s)的K?=3.2.· L-1, [Fe3+]=0.01 mol· L-1时反应向哪个方向进行当mol ·L-1,A.正反应B.逆反应C. 保持平衡D. 无法判断19. Cu2+ 可与 EDTA形成A.聚合物B.简单配合物C.螯合物D.复盐20.SO2(g) 的以下各热力学函数中,被规定为零的是A.△ cHm?B.△ fHm?C.△ fGm?D. Sm?《无机化学(专科)》 17 年 9 月作业核查二、多项选择题(共10道试题,共20分。
2020年奥鹏东北师范⼤学《⾼等⽆机化学》(离线考核)参考答案离线考核《⾼等⽆机化学》2020年奥鹏东北师⼤考核试题标准答案试读1页答案在最后满分100分⼀、简答题(每⼩题6分,共30分。
)1、试⽤分⼦轨道理论解释为什么丁⼆烯是⽆⾊的,⽽具有11个共轭双键的胡萝⼘素显橘黄⾊。
2、NH2-, NH3和NH4+的HNH键⾓分别为105°,107°和109°,解释这种键⾓变化。
3、指出HC≡C―CH3的中⼼原⼦的轨道杂化类型。
4.Cr2+和Mn3+的价电⼦层排布都为3d3, 但Cr2+有很强的还原性⽽Mn3+却有很强的氧化性。
解释这两个物质性质差异的原因。
5、指出ClO3-和CO32-的⼏何构型和电⼦对的⼏何构型。
⼆、计算题(每⼩题15分,共30分。
)1.计算⼀个中⼦的运动速度为多少时,其波长为500pm。
2、已知:H1=-3120kJ2C2H6(g)+7O2(g)→4CO2 (g)+6H2O (l)H2=-394kJC(s)+O2(g)→CO2 (g)H3=-572kJ2H2(g)+O2(g)→2H2O (l)求反应2C(s)+3H2(g)→C2H6(g) 的反应热?H=?三、应⽤题(每⼩题20分,共40分。
)1.⽔的密度⽐冰的密度⼤,试解释之。
假若反之,对地球上的⽔⽣⽣物会有什么影响?2.可以⽤柱⾊谱法将荧光黄和亚甲基蓝的混合液进⾏分离。
它们的分⼦式分别为:荧光黄(左图);亚甲基蓝(右图)。
吸附剂为氧化铝。
进⾏柱层析分离时,先⽤⼄醇洗脱亚甲基蓝,再⽤⽔洗脱荧光黄。
试解释柱层析实验结果。
答:简答题1. 答丁⼆烯英⽂名为:1,3-Butadiene或Butadiene、BD。
⽆⾊⽓体,有特殊⽓味。
稍溶于⽔,溶于⼄醇、甲醇,易溶于丙酮、⼄醚、氯仿等。
是制造合成橡胶、合成树脂、尼龙等的原料。
制法主要有丁烷和丁烯脱氢,或由碳四馏分分离⽽得。
有⿇醉性,特别刺激粘膜,易液化。
临界温度161.8,临界压⼒4.26兆帕。
无机化工流程1.MnCO3可用作电器元件材料,也可作为瓷釉、颜料的制作原料。
工业上用酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)制备MnCO3;已知:几种金属离子沉淀的pH如表回答下列问题:(1)①中加入过量MnO2的作用是___________________________,滤渣W的成分是___________________。
(2)过程③中,调pH的目的是_________________。
(3)过程④中有CO2生成,则生成MnCO3的离子方程式是________________________________。
(4)过程④中得到纯净MnCO3的操作方法是___________________________,该过程中的副产品化学式是________。
(5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物,其固体残留率随温度的变化如图所示。
则300 ℃时,剩余固体中n(Mn)∶n(O)为________;图中点D对应固体的成分为_____________________(填化学式)。
2.硒(Se)和铜(Cu)在生产生活中有广泛的应用。
硒可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂,也是动物体必需的营养元素和对植物有益的营养元素等。
氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。
CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。
以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下所示:请回答下列问题:(1)若步骤①中得到的氧化产物只有一种,则它的化学式是_______________。
(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式:___________________。
(3)步骤⑤包括用pH=2的溶液酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是________(写酸的名称)。
(4)上述工艺中,步骤⑥和⑦的作用是_____________________________。
1. 有一个原电池Pt│Fe3+(1 mol·L-1),Fe2+(1 mol·L-1)‖Ce4+(1 mol·L-1),Ce3+(1 mol·L-1)│Pt,则该A)Ce3+ + Fe3+ ⇔Ce4+ + Fe2+B)Ce4+ + Fe2+ ⇔Ce3+ + Fe3+C)Ce3+ + Fe2+⇔ Ce4+ + FeD)Ce4+ + Fe3+ ⇔Ce3+ + Fe2+2. 关于原电池的下列叙述中错误的是( D )。
A)盐桥中的电解质可以保持两半电池中的电荷平衡B)盐桥用于维持电池反应进行C)盐桥中的电解质不参与电池反应D)电子通过盐桥流动3. 已知φΘ(Cl2/Cl–) = 1.36V,φΘ(Cu2+/Cu) = 0.34V,则反应Cu + Cl2 = Cu2+ + 2Cl– 的标准电池电动势E Θ为(A)-1.02 VB)1.02 VC)1.70 VD)2.38 V 4. 已知Fe3+ + e ⇔Fe2+ 的φΘ = 0.771 V,当此电极的 φ= 0.750 V时,则溶液中必定是( A )。
A)c(Fe3+)/c(Fe2+)<1B)c(Fe3+)<1C)c(Fe2+)/c(Fe3+)<1D)c(Fe2+)<15. 已知φΘ(Sn2+/Sn) = -0.14 V、φΘ(Br2/Br-) = 1.07 V、φΘ(Fe3+/Fe2+) = 0.77 V、φΘ(Cu2+/Cu) = 0.34 V,则A)Br- 和Fe3+B)Fe2+ 和CuC)Cu和Sn2+D)Br2和Cu6. 在298K时,若将铜?锌原电池中Cu2+ 和Zn2+ 的浓度均降为0.10 mol·L-1,则此时原电池的电动势与标准状态时比较(A)无变化B)上升0.48 VC)下降0.48 VD)下降0.24 V7. 下列电对的标准电极电势最大的是( A )。
A)φΘ(Ag+/Ag)B)φΘ(AgCl/Ag)C)φΘ(AgBr/Ag)D)φΘ(AgI/Ag)8. 已知φΘ(Zn2+/Zn) = -0.76 V,φΘ(H+/H2) = 0.00 V,则反应Zn(s) + 2H+(aq) = Zn2+(aq) + H2(g) 的lgK Θ为(A)-25.68B)-12.84C)12.84D)25.689. 下列分子或离子中,可做配体的是( B )。
高等无机化学绪论1.简述无机化学学科目前的研究热点。
2.简述目前无机化学面临的挑战与机遇。
第一章无机化学一般理论1.简述化学键理论的基本内容,在哪些内容上仍需要进一步完善?2.N2分子的分子轨道与O2分子的分子轨道有何不同?3.画出HF分子的分子轨道能级图,指出哪些是成键轨道、反键轨道、非键轨道。
4.利用分子轨道理论可以解释无机分子的哪些基本性质?5.简述分子间作用力的种类和产生的原因。
简述分子间作用力的特点。
6.如何确定离子晶体的晶体类型?简述离子化合物的基本特性。
7.如何获得晶格能?8.简述杂化轨道理论的基本内容。
如何用杂化轨道理论预测分子的几何构形。
9.简述不同酸碱理论的基本内容,酸碱强度表示及应用范围。
10.在不同酸碱理论下,酸碱反应的本质是什么?11.简述溶剂的分类及溶剂的作用。
12.应用软硬酸碱理论的SHAB规则,举例说明,(1)化合物的稳定性规律;(2)物质的溶解性规律;(3)物质在自然界中的分布。
13.如何理解能带和能带理论?金属、半导体和绝缘体在内部结构上有何区别与联系。
第二章分子对称性与群论1.试写出以(x,y,z)为基函数是E、Cn、σ、I、Sn等对称操作的表示矩阵。
2.试用图示意乙烷分子的对称元素。
3.试举出四种不同的分子,它们同属于C2v点群、C3v点群、D4h点群、O h点群、Td点群。
4.指出下列分子或离子所属的点群:H2O2、S2O32-、N2O、Hg2Cl2、H2C=C=CH2、UO2F6、BF4-、SClF5、反式-Pt(NH3)2Cl2、PtCl3(C2H4)-。
5.简述群的基本性质;写出C2h点群的乘法表,并证明所有因素构成一个群。
6.简述群的不可约表示的特征标与群的阶、群中的元素、群的类等之间的关系。
7.有坐标x、y、z的变化情况写出C3v点群各对称操作的表示矩阵。
(提示:把三重C3轴定在Z轴上,镜面σv定在xz平面上,旋转对称操作C3和C23分别作用于反映面对称操作σv可给出σv'和σv "。
高等无机化学考试试题一.判断题(每题2分)1.氢原子的基态在原点处∣ψ∣2 . ()2. 4F的L值和S值分别为4和3/2。
()3. 假如某分子的对称元素有C2轴和一个σv ,则必有σv′. ()4. 乙烷比乙烯有较高的电离能,是因为乙烷分子结构为CH3—CH3由σ键组成,乙烯分子结构为CH2=CH2由σ键和π键组成,通常π电子能量高于σ电子。
()5.配合物的光谱(d-d跃迁)一般在可见—近紫外区域。
()6.凡是低自旋配合物,一定是反磁性的。
()7.面心立方金属晶体的一个晶胞中,正四面体空隙数与正八面体空隙数分别为4和2。
()8. 下列簇合物Fe3(CO)12 , H2Os3(CO)10 , [Re4(CO)6]2-具有M-M双键。
()9. H[Sb(OH)6]是难溶于水的弱酸。
()10.能形成共价分子的主族元素其原子的内层d轨道均能被电子占满,所以不能用内层d轨道参与形成杂化轨道。
()二.选择题(每题2分)1.对于电子原子,在无外场时,能量相同的轨道数是()A. n2B. 2(l+1)C. n-1D. n-l-12. 单电子组态d9s1的光谱项是()A. 3F 1DB. 1D 3DC. 2P 3PD.1S 2P3. B8H14是哪种类型的结构()A. closoB. nidoC. Arachno4.下列物种中,属于N2H5+的共轭碱是()A. NH3B. N2H4C. N2H62+D. N2H5OH5.下列溶剂中,HAc能表现出最强的酸性是()A. H2O(l)B. NH3(l)C. SO2(l)D. N2O4(l)6.Cr与CO形成羰基配合物Cr(CO)6 ,其分子点群为()A. D4hB.T dC. O hD. D6h7.如果某分子有S6,那么也必然有()A. C6,σhB. C3 ,σhC. C3 , iD. C6 , i8.H2分子的基态态函数是()A. 单重态B. 三重态C. 二重态D. 多重态9.下列配合物哪些是高自旋的()A.[C o(NH3)6]3+B. [C o(NH3)6]2+C. [C o(CN)6]4 -D. [C o(H2O)6]3+10.八面体配合物中哪个电子结构发生较大的畸变()A. (t2g) 5(e g)2B. (t2g) 6(e g)3C. (t2g) 4(e g)2D.(t2g) 3(e g)211.下列四种离子中为顺磁性的是()A. NO+B. NO-C. CN-D. O2-12.在晶胞AB中,其中A和B原子的坐标为A(0,0,0) 和B(1/2,1/2,1/2),它属于()A. 立方体心点阵B. 立方面心点阵C. 立方底心点阵D. 立方简单点阵13.根据EAN规则,下列物种中稳定性最差的是()A. Fe(CO)2(NO)2B. Ni(CO)2(NO)C. Mn(CO)(NO)3D. Co(CO)2(NO)14.下列配合物中,CO32-最有可能成为双齿配体的是()A. [C o(NH3)4CO3]+B. [C o(NH3)5CO3]+C. [Pt (en) (NH3)CO3]D. [Pt (en) 2(NH3)CO3]2+15.下列配合物或配离子中,没有反馈π键的是()A. [Pt (C2H4) Cl3]B. [C o(CN)6]4 –C. [FeF6]3-D. PO43-三.简答题(每题10分)1. 对反应M2CO3=M2O(s)+CO2(g)设计一个热力学循环,若M=Li和Cs, 说明两者热分解哪个容易?2.指出下列分子的群元素及属点群。
浅谈不同无机合成方法的优缺点
无机合成是无机化学的一个重要分支,主要方法有高温无机合成、低温合成、高压合成、水热合成、无水无氧合成、电化学合成、等离子体合成等。
高温无机合成
高温合成是无机合成的一个重要手段,为了进行高温无机合成,就需要一些符合不同需求的产生高温的设备和手段。
如各种高温电阻炉、聚焦炉、闪光放电、等离子体电弧、激光、原子核的分离和聚变、高温粒子等。
高温无机合成一般用于无机固体材料的制备。
一般的固相反应在常温常压下很难进行,或者反应很慢,因此需要高温使其加速。
很多合成反应需在高温下进行,如下:
a.高温下的固相合成反应。
C,N,B,Si等二元金属陶瓷化合物,多种类型的复合氧化物,陶瓷与玻璃态物质等均需借高温实现;
b.温下的固气合成反应。
如金属化合物借H2,CO,升至碱金属蒸气在高温下的还原反应等;
c.高温下的化学转移反应;
d.高温熔炼和合金制备;
e.高温下的相变合成;
f.高温熔盐电解;
g.离子体激光,聚焦作用下的超高温合成;
h.高温下的单晶生长和区域熔融提纯。
固-固相反应,首先是在反应物晶粒界面上或与界面邻近的晶格中生成产物晶核,由于生成的晶核与反应物的结构不同,成核反应需要通过反应物界面结构的重新排列,因而实现这步是相当困难的;同样,进一步实现在晶核上的晶体生长也有相当的难度,因为原料晶格中的离子分别需要通过各自的晶体界面进行扩散才有可能在产物晶核上进行晶体生长并使原料界面间的产物层加厚。
高温有利于这些过程的进行,因此大多数固-固相反应需要在高温下进行。
低温合成
低温合成是现代无机合成中经常采用的一种方法,获得低温的方法主要有冰盐共熔体系、干冰浴、液氮等。
低温合成常用来制备沸点低、易挥发、室温下不稳定的化合物。
如稀有气体化合物的合成等。
低温固相反应在生产应用中的优点:在固相热反应印刷线路板的全新工艺大大减少了传统工艺的湿法步骤,根本不需贵金属钯,降低了废水污染,也更经济,平均每块板子比原来便宜了两倍;固相热反应在工业催化剂制备中有非常好的应用前景,因为哪怕是最小限度的保持反应物的特征(拓扑控制原理)亦会节省大
量能量,而且可以通过选择生成不同的前体而达到最终产物进行分子设计,实现目标合成;在颜料制造业中较之于传统制法优点在于无需升温加热,因此彻底消除了SO2,SeO2等有毒气体对环境的污染;在制药业中,如苯甲酸钠制法中改用低热固相法根本不需要大量的水,消除了大量污水造成的环境污染,同时大大缩短了生产周期。
低温固相反应作为发展中的研究方向,需要解决的问题还很多,但其发展是诱人的,具有“减污节能高效”特征的低温固相反应符合时代发展的要求,必将在更多领域中生根、发芽、开花、结果。
高压合成
高压合成一般用于合成超硬材料,如金刚石、氮化硼等。
它是利用高压力使发生不同元素间的化合得到一种新化合物或新物质或产生多型相转变得到一种新相的方法。
一般地说,在高压或超高压下,无机化合物中由于阳离子配位数增加、结构排列变化或者结构中电子结构的变化和电荷的转移等原因导致相变,从而生成新结构的化合物或物相。
高压合成常常需要加温,所以高压合成一般是指高压高温合成,分为静态高压高温合成法,动态高压高温合成法。
前一种方法合成条件易控制,是目前常用的,后一种方法合成条件难控制,较少用。
成中也常加入一些催化剂、压力传输剂等。
通常需要高压手段进行合成的有以下几种情况:
a.大气压(0.1MPa)条件下不能生长出满意的晶体;
b.求有特殊的晶型结构;
c.体生长需要有高的蒸气压;
d.长或合成的物质在大气压下或在熔点以下会发生分解;
e.常压条件下不能发生化学反应而只有在高压条件下才能发生化学反应;
f.求有某些高压条件下才能出现的高价态(或低价态)以及其它的特殊的电
子态;
g.求某些高压条件下才能出现的特殊性能等情况。
高压可以提高反应速率和产物的转化率,大大缩短合成时间;高温可使容许因子偏小,而利于一般常压方法难于合成的化合物得以顺利合成,如PrTmO3等;高压有增加物质密度、对称性、配位数的作用和缩短键长的倾向;高压合成交易获得单相物质,可以提高结晶度;高压高温可以起到氧化作用,获得高氧化态的化合物。
高压还可以改变原子的自旋态,也可以使某些元素在晶体中具有优选位置的作用。
水热合成
水热合成(或广义地为溶剂热合成)是指在密闭的以水(或其他溶剂)为溶剂
的体系中,在一定温度和水(或其他溶剂)的自生压强下,利用溶液中的物质的化学反应所进行的合成,优缺点:
a.下反应物反应性的改变,活性的提高,水热和溶剂热合成方法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应,并产生一系列新的合成方法;
b.于在水热与溶剂热条件下反应物反应性的改变,中间态,介稳态以及特殊物相易于生成,因此易于合成与开发一系列特种介稳结构,特种凝聚态的新合成产物;
c.够使低熔点化合物,高蒸汽压且不能在融体中生成的物质,高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成;
d.于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛,因而易生成低价态,中间价态与特殊价态的化合物,并能均匀地进行掺杂;
e.适宜高温下存在相变和在接近熔点时近乎分解的材料;
f.适宜晶体完整、粒大、质优,能很好的控制材料成分;
g.生长的条件与自然界相似,合成晶体与天然成分最接近;
h.设备昂贵、内压大、安全性差;
i.生产过程均在反应釜内进行不能直观;
j.晶体生长的速率慢、周期长,产量受到反应釜内空间限制;
k.需要适当大小的优质粒晶。
无水无氧合成
无水无氧合成技术是空气敏感化合物合成中最广泛使用的方法。
由于无水无氧操作技术主要对象是对空气敏感的物质,操作技术是成败的关键。
稍有疏忽,就会前功尽弃,因此对操作者要求特别严格。
所以,无水无氧操作技术已在有机化学和无机化学中较广泛的运用。
由于无氧操作比一般常规操作机动灵活性小,因此实验前对每一步实验的具体操作、所用的仪器、加料次序、后处理的方法等等都必须考虑好。
所用的仪器事先必须洗净、烘干。
所需的试剂、溶剂需先经无水无氧处理。
在操作中必须严格认真、一丝不苟、动作迅速、操作正确。
实验时要先动脑后动手。
由于许多反应的中间体不稳定,也有不少化合物在溶液中比固态时更不稳定,因此无氧操作往往需要连续进行,直到拿到较稳定的产物或把不稳定的产物贮存好为止。
操作时间较长,工作比较艰苦。
电化学合成
电化学合成是指用电化学方法去合成化学物质。
它为人类提供了一系列用其他方法难于制得的材料,如钠、钾、镁、钙、铝及许多强氧化性或还原性的物质,一些功能陶瓷材料如C、B、Si、P、S、Se等二元或多元金属陶瓷型化合物、非金属元素间化合物、混合价态化合物、簇合物、嵌插型化合物及非计量化合物、
有机化合物的合成方法。
为解决目前化学工业给地球环境带来的污染问题,展示出了一条有效而又切实可行的道路,优缺点:
a.用不同的电极材料,介质和严格控制点位等方法能得到所需要的产品;
b.用电位等强有力手段可使其他方法不以实现的反应能够进行,从而得到其他方法不能制备的许多物质和聚集状态;
c.过电极进行电子交换,不另加还原剂或氧化剂,因而产物容易分离。
d.化学合成通常在常温常压下进行,反应条件温和、耗能低、设备造价低;
e.耗大量电能;
f.解槽结构复杂,电极活性不易维持;
g.理技术要求高
等离子无机合成
等离子体分为高温等离子体和低温等离子体,优缺点:
a.等离子体通常接近于局部热力学平衡状态,体系的动力学温度、激发温度和电离温度都相等,适用于粉末冶金、超耐高温材料和陶瓷材料的合成等,可用高强度电弧放电和射频放电获得高温等离子体。
b.温等离子体的电子温度远高于重粒子温度,处于非热力学平衡状态,可在低温时得到高浓度的活化成分,适用于合成非热稳定化合物,或使一些需要在高温、高压下进行的反应在温和的条件下进行,如合成氨和氮氧化物、金刚石等。
可用低强度电弧放电、微波诱导放电等方法获得低温等离子体。
c.离子体与固体表面的相互作用。
迫切需要揭示等离子体中的固体表面到底发生了一些什么过程,过程速率和作用如何,辉光放电中的现象与表面过程之间的联系等。
d.于在等离子体中存在电子、离子、中性原子、分子等许多能量和性质都不同的组分,实际发生的反应颇为复杂;既有形成欲得产物的正反应,又有使得该产物破坏的负反应或逆反应,且两者的反应速率都很高。
因此,有的反应虽然从热力学看完全可以行得通,但是在实践上却很难利用。