浙江大學(xué)工程化學(xué)第二章習(xí)題答案參考.doc

第2章 練習(xí)題答案第二章 物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)2.1 物質(zhì)的化學(xué)組成練習(xí)題(p.23)1 化學(xué)式或名稱(chēng)名稱(chēng)或化學(xué)式配位中心配位體配位原子配位數(shù)KPt(NH3)C13三氯一氨合鉑()酸鉀Pt()NH3,ClN,Cl4Na2Zn(OH)4四羥合鋅()酸鈉Zn()OHO4Ni(en)3SO4硫酸三乙二胺合鎳()Ni()H2NCH2CH2NH2(en)N6Co(NH3)5ClC12二氯化一氯五氨合鈷()Co()NH3,ClN,Cl6Na2CaY乙二胺四乙酸合鈣()酸鈉Ca()(OOCCH2)2NCH2-CH2N(CH2COO)2(EDTA或Y4)N,O6Ni(CO)4四羰合鎳(0)Ni(0)COO4氯化二氨合銀(I)Ag(NH3)2C1Ag(I)NH3N2六氰合鐵()酸鉀K4Fe(CN)6Fe()CNN6其中，螯合物有：（3）Ni(en)3SO4 和（5）Na2CaY2答：金剛石、石墨和碳團(tuán)簇都是碳的同素異形體。金剛石的C原子之間通過(guò)共價(jià)鍵形成原子晶體，是天然產(chǎn)物中硬度最大、熔點(diǎn)最高(3 550)、不導(dǎo)電的貴重材料；石墨晶體中同層原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，平面結(jié)構(gòu)的層與層之間則以分子間力結(jié)合。由于層間的結(jié)合力較弱，容易滑動(dòng)，所以有導(dǎo)電性和滑動(dòng)性, 用于鉛筆芯、潤(rùn)滑材料、電極材料。碳團(tuán)簇, 如C60, 是由60個(gè)碳原子以20個(gè)六邊形和12個(gè)五邊形相間組成的32面體球形分子，形如足球，具有類(lèi)似“烯烴”的某些反應(yīng)性能，也稱(chēng)“足球烯”，球碳團(tuán)簇及其衍生物在超導(dǎo)電性、半導(dǎo)體、非線(xiàn)性光學(xué)等方面具有奇異性能。碳納米管是一種由單層或多層石墨卷成的納米微管，多層碳管各層之間的間隔為石墨的層間距。碳管兩頭可以是空的，也可被半個(gè)C60或更大的球碳所封閉。碳納米管可以是不同禁帶寬度的半導(dǎo)體，可以用于未來(lái)電子工業(yè)制造電子器件和超薄導(dǎo)線(xiàn)，使電子芯片集成度更高，體積更小, 也是制備高強(qiáng)度輕質(zhì)材料的理想組元。3 Sn1xCnxO2 ，存在于黑漆古銅鏡中，是表層耐磨物質(zhì)；Y2O2S:Eu3+ ，可用作彩色電視的發(fā)光材料；GaAs1-xPx，制備發(fā)光二極管的材料。（另外還可以舉出許多例子）4聚苯乙烯中的鏈節(jié)、重復(fù)單元都是，聚合度是n。聚酰胺610,有兩個(gè)鏈節(jié)：和，兩個(gè)鏈節(jié)組成一個(gè)重復(fù)單元, 聚酰胺的聚合度是2n。【注意】高分子化合物的重復(fù)單元可以包含不同的鏈節(jié)，聚合度以鏈節(jié)數(shù)來(lái)計(jì)量。特別注意，在聚酰胺化學(xué)式中，名稱(chēng)后的第一個(gè)數(shù)字指二元胺的碳原子數(shù)，第二個(gè)數(shù)字指二元酸的碳原子數(shù)，所以聚酰胺610是由己二胺和癸二酸為單體縮聚而得的。5 名稱(chēng)化學(xué)式類(lèi)型聚丙烯碳鏈高分子聚丙烯腈碳鏈高分子尼龍66雜鏈高分子聚二甲基硅氧烷元素有機(jī)高分子6 高分子名稱(chēng)單體化學(xué)式命名聚乙烯CH2CH2乙烯聚丙烯CH3CHCH2丙烯聚氯乙烯ClCHCH2氯乙烯聚苯乙烯苯乙烯聚四氟乙烯CF2CF2四氟乙烯聚異戊二烯2-甲基-1，3-丁二烯（異戊二烯）聚酰胺H2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH己二胺己二酸 己內(nèi)酰胺聚甲基丙烯酸甲酯2-甲基-丙烯酸甲酯聚環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷聚丙烯腈CH2CHCN丙烯腈聚丙烯酰胺丙烯酰胺聚對(duì)苯二甲酸乙二(醇)酯HO CH2 CH2OH1，4-苯二甲酸（對(duì)苯二甲酸）乙二醇酚醛樹(shù)脂 ，HCHO苯酚甲醛聚二甲基硅氧烷二甲基二羥基硅烷ABSCH2CHCN，CH2CHCHCH2，丙烯腈，1，3-丁二烯，苯乙烯7答：蛋白質(zhì)分子是一條或多條多肽鏈構(gòu)成的生物大分子，多肽鏈由氨基酸通過(guò)肽鍵（酰胺鍵，CONH）共價(jià)連接而成，相對(duì)分子質(zhì)量可從一萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)。各種多肽鏈都有自己特定的氨基酸順序，人體蛋白質(zhì)由20種氨基酸組成，除脯氨酸外，其它19種均是-氨基酸，結(jié)構(gòu)通式為RCH(NH2)COOH，R是每種氨基酸的特征基團(tuán)。蛋白質(zhì)有不同層次的結(jié)構(gòu)，分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。多肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類(lèi)和連接順序稱(chēng)為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)；多肽鏈中若干肽段在空間的伸張方式，如-螺旋、-折疊等稱(chēng)二級(jí)結(jié)構(gòu)；多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，依靠基團(tuán)相互作用進(jìn)一步卷曲、折疊而成的更復(fù)雜的三維空間結(jié)構(gòu)稱(chēng)三級(jí)結(jié)構(gòu)；兩條或兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈按特定方式結(jié)合而成的聚合體稱(chēng)四級(jí)結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為基本結(jié)構(gòu)，二級(jí)結(jié)構(gòu)以上屬高級(jí)結(jié)構(gòu)。通常只有那些具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才有生物活性。脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)由磷酸、脫氧核糖或核糖、有機(jī)堿組成，有機(jī)堿分別為腺嘌呤（Adenine），鳥(niǎo)嘌呤（Guanine），胞嘧啶（Cytosine），胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil），簡(jiǎn)稱(chēng)A，G，C，T，U。它們的基本結(jié)構(gòu)單元是單核苷酸，單核苷酸通過(guò)3，5-磷酸二酯鍵互相連接形成多核苷酸鏈。DNA和RNA結(jié)構(gòu)之間的主要區(qū)別在戊醛糖和嘧啶堿上。核酸與蛋白質(zhì)一樣，也有特殊的空間結(jié)構(gòu)，DNA通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA和RNA的基本化學(xué)組成組成DNARNA酸H3PO4H3PO4戊醛糖 脫氧核糖 核糖有機(jī)堿嘌呤堿腺嘌呤（A） 鳥(niǎo)嘌呤（G）腺嘌呤（A） 鳥(niǎo)嘌呤（G）嘧啶堿胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U）單核苷酸3腺嘌呤脫氧核苷酸 5胸腺嘧啶脫氧核苷酸3 鳥(niǎo)嘌呤核苷酸 5 尿嘧啶核苷酸8（1）金屬有機(jī)，CO，CO，化學(xué)氣相沉積。（2）DNA，RNA，蛋白質(zhì)。2.2 固 體練 習(xí) 題 （p.32）1（1）B，F(xiàn)。 （2）D。 （3）C、D、E、F。 （4）A。2熔點(diǎn)高低為：MgO CaO CaF2 CaCl2。因?yàn)殡姾芍g作用力為f = k(Q+Q)/(r+r)2，典型離子晶體的熔點(diǎn)與其作用力有相同的變化規(guī)律，其中以Q+、Q為主，r+、r 為參考。3熔點(diǎn)高低為：SiC SiBr4 SiF4。因?yàn)榱Ｗ娱g作用力大小與晶體的熔點(diǎn)高低規(guī)律一致，SiC是原子晶體，SiF4和SiBr4為分子晶體，原子晶體以共價(jià)鍵結(jié)合，分子晶體以分子間力結(jié)合，共價(jià)鍵作用強(qiáng)于分子間力。在同為分子晶體的SiF4和SiBr4中，SiBr4 的相對(duì)分子質(zhì)量大于SiF4，前者分子間力大于后者。4因?yàn)殁c鹵化物是離子晶體，而所列硅鹵化物均為分子晶體。離子晶體以離子鍵結(jié)合，離子間作用力大，而分子晶體以分子間力結(jié)合，分子間力較離子鍵弱，所以硅鹵化物的熔點(diǎn)總比鈉鹵化物的低。離子鍵強(qiáng)弱隨電荷數(shù)增大而增強(qiáng)，而分子間力隨相對(duì)分子量的增大而增強(qiáng)，所以?xún)烧唛g變化規(guī)律不一致。5(1) 熔點(diǎn)由高到低為：BaCl2 FeCl2 AlCl3 CCl4。因?yàn)锽aCl2 為典型的離子晶體，熔點(diǎn)較高；FeCl2 和AlCl3同為過(guò)渡型晶體，高價(jià)態(tài)的傾向于形成共價(jià)鍵為主的分子晶體，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低；低價(jià)態(tài)的傾向于形成以離子鍵為主的離子晶體，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高。正離子價(jià)態(tài)越高，吸引負(fù)離子的電子云的能力越強(qiáng)；負(fù)離子的半徑越大，其電子云越易被正離子吸引過(guò)去。結(jié)果減弱了正、負(fù)離子間作用力。故AlCl3 比FeCl3 更偏向于分子晶體，熔點(diǎn)更低；CCl4 則為典型的分子晶體，熔點(diǎn)更低。 (2) 硬度從大到小為：SiO2 BaO CO2。因?yàn)镾iO2 是原子晶體，硬度最大；BaO是典型的離子晶體，硬度較大；CO2 為典型的分子晶體，硬度最小。6耐高溫金屬：W (鎢，熔點(diǎn)3 410)，Re (錸，熔點(diǎn)3 180) 。W 和Re 用于測(cè)高溫的熱電偶材料。易熔金屬：Hg (汞，熔點(diǎn)38.87)，用于測(cè)體溫的溫度計(jì)。Sn (錫，熔點(diǎn)231.9)，用于制作自動(dòng)滅火設(shè)備、鍋爐安全裝置、信號(hào)儀器(表)、電路中的保險(xiǎn)絲等的合金材料。7非晶態(tài)線(xiàn)型高分子聚合物在不同溫度下可以呈現(xiàn)出玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)等三種不同的物理狀態(tài)。低溫時(shí)處于玻璃態(tài)，此時(shí)不僅高分子的整個(gè)分子鏈不能運(yùn)動(dòng)，連個(gè)別的鏈節(jié)也不能運(yùn)動(dòng)，變得如同玻璃一般堅(jiān)硬。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，高分子的整個(gè)鏈還不能運(yùn)動(dòng)，但其中的鏈節(jié)已可以自由運(yùn)動(dòng)了，此時(shí)在外力作用下所產(chǎn)生的形變可能達(dá)到一個(gè)很大的數(shù)值，表現(xiàn)出很高的彈性，稱(chēng)為高彈態(tài)。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，使整條分子鏈可以自由運(yùn)動(dòng)，成為流動(dòng)的粘液，此時(shí)稱(chēng)為粘流態(tài)。由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度叫做玻璃化溫度（Tg）。由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度叫做粘流化溫度（Tf）。塑料的Tg高于室溫，橡膠的Tg低于室溫。作為塑料，要求在室溫下能保持固定的形狀，因此Tg越高越好。作為橡膠，要求能夠保持高度的彈性，因此Tg越低越好。Tf是高分子化合物成型加工的下限溫度。溫度高，流動(dòng)性大，便于注塑、澆塑和吹塑等加工。但Tf過(guò)高可能引起分解，高分子化合物的分解溫度是成型加工的上限溫度。對(duì)高分子材料的加工來(lái)說(shuō)，Tf越低越好；對(duì)耐熱性來(lái)說(shuō)，Tf越高越好。Tg與Tf差值越大，橡膠的耐寒、耐熱性也越好，其應(yīng)用溫度范圍越寬。8（1）基于橡皮室溫下處于高彈態(tài)這一力學(xué)特征。室溫下橡皮塞處于高彈態(tài)，在外力作用下能產(chǎn)生形變，表現(xiàn)出很高的彈性，故可以密封容器口使其不漏氣。（2）基于BaCl2 的高溫穩(wěn)定性。BaCl2 是典型的離子晶體，熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性較好，不易受熱分解，其熔融態(tài)可用作高溫時(shí)某些金屬的加熱或恒溫介質(zhì)，即鹽浴劑，使該經(jīng)高溫處理的金屬慢慢冷卻保持晶形。（3）基于金屬有機(jī)化合物中化學(xué)鍵的不同穩(wěn)定性。過(guò)渡金屬有機(jī)化合物中，MC鍵不是典型的離子鍵，鍵能一般小于CC鍵，容易在MC處斷裂，用于化學(xué)氣相沉積（CVD），能沉積成高附著性的金屬膜，致密的金屬膜附著在玻璃上制得鏡子。2.3 液體和液晶練 習(xí) 題(p.44)1（1）飽和，方向，降低，氫，氧（2）1 kg 溶劑（3），-SO3，C17H35，油包水型乳狀液（4）8，潤(rùn)濕劑；16-18，洗滌劑、增溶劑。（5）熱致液晶，溶致液晶2 (1) pH大?。?0時(shí) 20時(shí) 50時(shí)，因?yàn)閜H = 1gc(H+)c，Kw= c(H+)cc (OH)c，Kw 隨溫度升高而升高，故 c(H+) 隨溫度升高而升高，pH隨溫度升高而減小。(2) 電導(dǎo)率大?。?0時(shí) 20時(shí) 0.2 molkg1 0.5 molkg1，因?yàn)椋?表示溶液的凝固點(diǎn)下降值，、分別表示純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)； 是溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位為molkg-1，為凝固點(diǎn)下降常數(shù)，取決于純?nèi)軇┑奶匦远c溶質(zhì)特性無(wú)關(guān)。(4) 凝固點(diǎn)高低：C6H12O6的 NaCl的 Na2SO4的， 因?yàn)镃6H12O6 是非電解質(zhì)，NaCl 和Na2SO4 是強(qiáng)電解質(zhì)，在水溶液中電離出的離子數(shù)不同，0.1 molkg-l NaCl和0.1 molkg-l Na2SO4 溶液的實(shí)際質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量摩爾濃度分別為0.2 molkg-l 和0.3 molkg-l，根據(jù)凝固點(diǎn)下降公式，凝固點(diǎn)隨質(zhì)點(diǎn)數(shù)的增加而降低。(5) 滲透壓高低：0.1 molkg1 0.2 molkg1 0.5 molkg1，因?yàn)?P=cRT，濃度增大，滲透壓也增大。3(1) 水的氣化熱（100時(shí)的氣化熱為40.67 kJmol-1）很大，水氣化成水蒸氣時(shí)要吸收大量熱，水的摩爾熱容（25時(shí)為75.4 Jmol-1K-1）也很大，使水升高溫度需要吸收較大的熱，水溫受環(huán)境溫度影響較小，所以水是廉價(jià)安全的制冷劑和載冷劑。（2）水的摩爾熱容很大，使水升高溫度能夠吸收較大的熱，工廠(chǎng)常用噴水來(lái)降溫。（3）雪熔化成水需要從環(huán)境中吸收熔化熱（在101.325 kPa時(shí)為6kJmol-1）。（4）表面活性物質(zhì)具有潤(rùn)濕作用，含有表面活性物質(zhì)的水溶液容易在固體表面鋪展開(kāi)來(lái)而潤(rùn)濕整個(gè)表面。（5）表面活性物質(zhì)濃度大于臨界膠束濃度時(shí)，溶液中內(nèi)部的表面活性物質(zhì)分子的憎水基之間互相以分子間力締合形成膠束，膠束中能使溶液溶解一些原本不溶或微溶于水的物質(zhì)，即表面活性物質(zhì)具有增溶作用。（6）含有少量表面活性物質(zhì)的水溶液容易在固體表面鋪展開(kāi)來(lái)而潤(rùn)濕整個(gè)表面，帶走油污，水劑價(jià)廉、安全無(wú)毒，而汽油、煤油等有機(jī)溶劑存在一定毒性，所以用溶有表面活性物質(zhì)的水劑清洗油污是一項(xiàng)既節(jié)能又安全的措施。（7）乳化燃料指由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油）和水組成的油包水型乳化液。水是分散相，均勻地懸浮在油中，燃料油則包在水珠的外層。由于水的沸點(diǎn)低于燃料，高溫下包裹在油滴中的水珠發(fā)生“微爆”作用，使油滴變得更小，有利于燃燒。另外，可以發(fā)生水煤氣反應(yīng)等化學(xué)作用，即：C + H2O = CO + H2，C + 2 H2O = CO2 + 2 H2，CO + H2O = CO2 + H2，2H2 + O2 = 2H2O，使燃燒反應(yīng)更趨完全。所以，乳化燃料能夠節(jié)約能源、減少污染。4物質(zhì)化學(xué)式作用四乙基鉛(C2H5)4Pb提高汽油辛烷值，高度有效抗爆劑甲基叔丁基醚CH3OC(CH3)3提高汽油辛烷值硝酸異辛酯CH3CH2 CH2 CH2 CH(CH2 CH3)CONO2柴油十六烷值改進(jìn)劑2,6-二叔丁基對(duì)甲酚抗氧化劑5常見(jiàn)表面活性物質(zhì)的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)舉例陰離子型類(lèi)別羧基酸類(lèi)烷基磺酸類(lèi)烷基芳基磺酸類(lèi)硫酸酯類(lèi)結(jié)構(gòu)式RCOONaRSO3NaROSO3Na名稱(chēng)C17H35COONa硬脂酸鈉(肥皂主要成分)烷基酰胺磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉2-乙基-己基硫酸鈉陽(yáng)離子型類(lèi)別胺基鹽類(lèi)季銨鹽類(lèi)吡啶鹽類(lèi)結(jié)構(gòu)式名稱(chēng)氯化烷基胺溴化十六烷基三甲基銨烷基氯代吡啶非離子型類(lèi)別酯類(lèi)醚類(lèi)結(jié)構(gòu)式名稱(chēng)失水山梨醇（斯盤(pán)）聚氧乙烯基醇醚（平平加型）聚氧乙烯烷基苯酚醚（OP型）兩性型結(jié)構(gòu)式名稱(chēng)烷基二甲基銨丙酸卵