题目列表(包括答案和解析)
生物体内重要氧化还原酶大都是金属有机化合物,其中金属离子不止一种价态,是酶的催化性中心。研究这些酶的目的在于阐述金属酶参与的氧化过程及其电子传递机理,进而实现这些酶的化学模拟。
据最近的文献报道,以(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(式中Cy-为环己基的缩写)与正丁酸铜(Ⅱ)在某惰性有机溶剂中氩气氛下反应1小时,然后真空除去溶剂,得到淡紫色的沉淀物。该沉淀被重新溶解,真空干燥,如此反复4次,最后在CH2Cl2中重结晶,得到配合物A的纯品,产率72%。元素分析:A含C(61.90%)、H(9.25%)、P(8.16%),不含氯。红外谱图显示,A中-CO2-基团υ(-CO2-)(CH2Cl2中)有3个吸收峰:1628,1576,1413cm-1,表明羧基既有单氧参与配位,又有双氧同时参与配位;核磁共振谱还表明A含有Cy、-CH2-,不含-CH3基团,Cy的结合状态与反应前相同。单晶x-射线衍射数据表明有2种化学环境的Cu,且A分子呈中心对称。(已知相对原子质量C:12.0,H:1.01,N:14.0,Cu:63.5,P:31.0,O:16.0)。
3-1写出配合物A的化学式;
3-2写出配合物A的生成化学方程式;
3-3淡紫色沉淀物被重新溶解,真空干燥,如此反复操作多次的目的是除去何种物质?
3-4画出配合物A的结构式;
3-5文献报道,如用(Ph3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(Ph-为苯基)代替(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H),
可发生同样反应,得到与A相似的配合物B。但B的红外谱图CH2Cl2中υ(-CO2-)只有2个特征吸收峰:1633和1344 cm-1,表明它只有单氧参与配位。画出配合物B的结构式。
(A)【物质结构与性质】
下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一种化学元素。
(1)T3+的核外电子排布式是____________。
(2)Q、R、M的第一电离能由大到小的顺序是___________________(用元素符号表示)。
(3)下列有关上述元素的说法中,正确的是______________________(填序号)。
①G单质的熔点高于J单质,是因为G单质的金属键较强
②J比X活泼,所以J可以在溶液中置换出X
③将J
④RE3沸点高于QE4,主要是因为前者相对分子质量较大
⑤一个Q2E4分子中含有五个σ键和一个π键
(4)加拿大天文台在太空发现了EQ9R,已知分子中所有原子均形成8电子或2电子稳定结构,是直线形分子,不存在配位键。写出其结构式:_________________。
(5)G与R单质直接化合生成一种离子化合物G3R。该晶体具有类似石墨的层状结构。每层中,G原子构成平面六边形,每个六边形的中心有一个R原子。层与层之间还夹杂一定数量的原子。请问这些夹杂的原子应该是____________(填G或R的元素符号)。
(B)【实验化学】
某资料显示,能使双氧水分解的催化剂有很多种,生物催化剂(如猪肝)、离子型催化剂(如FeCl3)和固体催化剂(如MnO2)等都是较好的催化剂。某实验小组通过测定双氧水分解产生的O2的压强,探究分解过氧化氢的最佳催化剂以及探究最佳催化剂合适的催化条件。
(一)探究一:
实验步骤
(1)往锥形瓶中加入50 mL 1.5%的双氧水
(2)分别往锥形瓶中加
(3)采集和记录数据。
(4)整理数据得出下表
不同催化剂“压强对时间斜率”的比较
催化剂 | 猪肝 | 马铃薯 | 氯化铜 | 氯化铁 | 氧化铜 | 二氧化锰 |
压强对时间的斜率 | 0.191 87 | 0.002 42 | 0.007 93 | 0.030 5 | 0.015 47 | 1.833 6 |
①该“探究一”实验的名称是_____________________________________________________。
②该实验所得出的结论是_______________________________________________________。
(二)探究二:二氧化锰催化的最佳催化条件
该实验小组的同学在进行探究二的实验时,得到了一系列的图表和数据。参看下图和表格分别回答相关问题。
3%的双氧水与不同用量二氧化锰的压力—时间图
表:不同浓度的双氧水在不同用量的二氧化锰作用下收集相同状况下同体积O2所需时间
MnO2 时间 H2O2 | |||
1.5% | 223 s | 67 s | 56 s |
3.0% | 308 s | 109 s | 98 s |
4.5% | 395 s | 149 s | 116 s |
分析图、表中数据我们可以得出:
③同浓度的双氧水的分解速率随着二氧化锰用量的增加而_________________,因而反应时间_______________。
④如果从实验结果和节省药品的角度综合分析,你认为当我们选用3.0%的双氧水,加入___________ g的二氧化锰能使实验效果最佳。你判断的理由是______________________。
⑤该小组的某同学通过分析数据得出了当催化剂用量相同时双氧水的浓度越小反应速率越快的结论,你认为是否正确____________,你的理由是________________________________。
让人死里逃生的叠氮化钠
如果你驾着车撞到了路边的树上,你可能会对这些美丽的树木颇有微词。但当你从扭曲的汽车里狼狈地爬出来时,你却应该由衷地感谢一种名叫叠氮化钠的化合物,正是它救了你的性命。叠氮化钠看起来是一种非常危险的化学物质——它具有强烈的毒性和爆炸性——但它能在瞬间发挥作用,挽救你的生命。
现代汽车工业生产出来的汽车,是工程技术的伟大创举,生产时为在撞车事故中挽救车内人员生命所采取的安全性措施也不少,但人们还是会在事故发生时死于车内,危险最大的就是司机和坐在前排的乘客。根据美国国家公路交通安全管理局的调查,每年都约有两万名坐在汽车前排的人因事故丧生,约三万人受伤后需接受治疗。
挽救这些人生命的方法之一,就是把这种相当危险的化学物质叠氮化钠放入车中,只需250克(约合半磅)即可救人于危险之中。当汽车发生剧烈碰撞时,会触发这种化学物质产生爆炸,使气袋立即膨胀,气袋可以保持坐在车前排的乘员在发生撞击时,不致让头部和颈部撞在钢架、仪表盘或挡风玻璃上。据统计,在美国,这种气袋已挽救了一千二百多名乘客的生命。
生产商在20世纪50年代就为气袋申请了专利。当时的设计是使气体从一个压缩气罐里释放出来,填充气袋。由于压缩气罐不可预料的特性和气罐内压力变化的原因,这种做法很不可靠,所以难以流行。解决之道就是用叠氮化钠来取代压缩气罐,通过在碰撞时使叠氮化钠“爆炸”来产生大量气体。一定数量的叠氮化钠可以在极短的时间内放出一定数量的氮气,这有利于整个过程的控制。
使气袋充气的过程如下:假设你正在驾驶着一辆汽车,撞到了另一辆车或某个固定物体,如果撞击速度高于每小时10英里(约合16千米),就会记录在电子控制器的传感器内,由电子控制器决定是否打开气袋。此控制器可能位于汽车的前部,或者靠近司机放脚的地方,或者可以和气袋放在一起。控制器会分析汽车产生的负加速度,以区分出产生的碰撞是来自于撞车或撞墙之类有生命危险的事故,还是仅仅由于颠簸造成的。如果是前者,它将发动起爆器(也叫爆筒),接下来就点燃叠氮化钠。叠氮化钠的爆炸产生大量气体,这些气体充入尼龙气袋时会受到过滤。当司机和前排乘客向前冲时,气袋可以起到缓冲作用,从而使他们免受致命的伤害。控制器分析撞击并能使气袋膨胀在0.025秒之内完成,这比一眨眼的速度还快四倍。千分之几秒后,司机和前排乘客会撞在气袋上,然后气袋会立即收缩,热的氮气能在可控方式下从两旁泄掉。
能使气袋正常发挥作用的混合化学物质就是所谓的爆炸剂,其中包括叠氮化钠、硝酸钾和二氧化硅。这一系列化学反应是从电子打火装置点燃叠氮化钠(化学式是NaN3)开始的。这能使局部温度上升到300 ℃,足以使大部分爆炸物迅速分解。首先,叠氮化钠燃烧产生出熔化的金属钠和氮气的混合物。然后,金属钠和硝酸钾反应释放出更多的氮气并形成氧化钾和氧化钠。这些氧化物会立即与二氧化硅结合,形成无害的硅酸钠玻璃。然后经过过滤,只有氮气充进了气袋。
人们对气袋普遍有一种畏惧心理。其一,人们害怕爆炸物发生爆炸时产生的巨响会把他们震聋;其二,人们害怕会被撞得失去知觉,导致脸埋在气袋里产生窒息。需要说明的是,事实上,这些担心都是不必要的:大多数遭遇撞车的人都注意不到气袋张开时产生的声响,因为碰撞本身产生的轰响会淹没气袋的声音;另外,人也不会产生窒息,因为设计人员在设计气袋时就已考虑到了这一点,在乘员扑到气袋上一秒钟之后,气袋就会完全收缩。
思考:写出NaN3发生爆炸充气的一系列化学反应方程式。
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