浙江大學工程化學第二章習題答案參考.doc

第2章 練習題答案第二章 物質(zhì)的化學組成和聚集狀態(tài)2.1 物質(zhì)的化學組成練習題(p.23)1 化學式或名稱名稱或化學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、石墨和碳團簇都是碳的同素異形體。金剛石的C原子之間通過共價鍵形成原子晶體，是天然產(chǎn)物中硬度最大、熔點最高(3 550)、不導電的貴重材料；石墨晶體中同層原子間以共價鍵結(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，所以有導電性和滑動性, 用于鉛筆芯、潤滑材料、電極材料。碳團簇, 如C60, 是由60個碳原子以20個六邊形和12個五邊形相間組成的32面體球形分子，形如足球，具有類似“烯烴”的某些反應性能，也稱“足球烯”，球碳團簇及其衍生物在超導電性、半導體、非線性光學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體，可以用于未來電子工業(yè)制造電子器件和超薄導線，使電子芯片集成度更高，體積更小, 也是制備高強度輕質(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)、重復單元都是，聚合度是n。聚酰胺610,有兩個鏈節(jié)：和，兩個鏈節(jié)組成一個重復單元, 聚酰胺的聚合度是2n?！咀⒁狻扛叻肿踊衔锏闹貜蛦卧梢园煌逆湽?jié)，聚合度以鏈節(jié)數(shù)來計量。特別注意，在聚酰胺化學式中，名稱后的第一個數(shù)字指二元胺的碳原子數(shù)，第二個數(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 名稱化學式類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高分子6 高分子名稱單體化學式命名聚乙烯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苯二甲酸乙二(醇)酯HO CH2 CH2OH1，4-苯二甲酸（對苯二甲酸）乙二醇酚醛樹脂 ，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肽鍵（酰胺鍵，CONH）共價連接而成，相對分子質(zhì)量可從一萬到數(shù)百萬。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。蛋白質(zhì)有不同層次的結(jié)構(gòu)，分為一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)。多肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類和連接順序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)；多肽鏈中若干肽段在空間的伸張方式，如-螺旋、-折疊等稱二級結(jié)構(gòu)；多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)基礎上，依靠基團相互作用進一步卷曲、折疊而成的更復雜的三維空間結(jié)構(gòu)稱三級結(jié)構(gòu)；兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈按特定方式結(jié)合而成的聚合體稱四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)又稱為基本結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)以上屬高級結(jié)構(gòu)。通常只有那些具有高級結(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、有機堿組成，有機堿分別為腺嘌呤（Adenine），鳥嘌呤（Guanine），胞嘧啶（Cytosine），胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil），簡稱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通過堿基互補配對原則形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA和RNA的基本化學組成組成DNARNA酸H3PO4H3PO4戊醛糖 脫氧核糖 核糖有機堿嘌呤堿腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（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 鳥嘌呤核苷酸 5 尿嘧啶核苷酸8（1）金屬有機，CO，CO，化學氣相沉積。（2）DNA，RNA，蛋白質(zhì)。2.2 固 體練 習 題 （p.32）1（1）B，F(xiàn)。 （2）D。 （3）C、D、E、F。 （4）A。2熔點高低為：MgO CaO CaF2 CaCl2。因為電荷之間作用力為f = k(Q+Q)/(r+r)2，典型離子晶體的熔點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熔點高低為：SiC SiBr4 SiF4。因為粒子間作用力大小與晶體的熔點高低規(guī)律一致，SiC是原子晶體，SiF4和SiBr4為分子晶體，原子晶體以共價鍵結(jié)合，分子晶體以分子間力結(jié)合，共價鍵作用強于分子間力。在同為分子晶體的SiF4和SiBr4中，SiBr4 的相對分子質(zhì)量大于SiF4，前者分子間力大于后者。4因為鈉鹵化物是離子晶體，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總比鈉鹵化物的低。離子鍵強弱隨電荷數(shù)增大而增強，而分子間力隨相對分子量的增大而增強，所以兩者間變化規(guī)律不一致。5(1) 熔點由高到低為：BaCl2 FeCl2 AlCl3 CCl4。因為BaCl2 為典型的離子晶體，熔點較高；FeCl2 和AlCl3同為過渡型晶體，高價態(tài)的傾向于形成共價鍵為主的分子晶體，熔點、沸點較低；低價態(tài)的傾向于形成以離子鍵為主的離子晶體，熔點、沸點較高。正離子價態(tài)越高，吸引負離子的電子云的能力越強；負離子的半徑越大，其電子云越易被正離子吸引過去。結(jié)果減弱了正、負離子間作用力。故AlCl3 比FeCl3 更偏向于分子晶體，熔點更低；CCl4 則為典型的分子晶體，熔點更低。 (2) 硬度從大到小為：SiO2 BaO CO2。因為SiO2 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3 410)，Re (錸，熔點3 180) 。W 和Re 用于測高溫的熱電偶材料。易熔金屬：Hg (汞，熔點38.87)，用于測體溫的溫度計。Sn (錫，熔點231.9)，用于制作自動滅火設備、鍋爐安全裝置、信號儀器(表)、電路中的保險絲等的合金材料。7非晶態(tài)線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)。低溫時處于玻璃態(tài)，此時不僅高分子的整個分子鏈不能運動，連個別的鏈節(jié)也不能運動，變得如同玻璃一般堅硬。當溫度升高到一定程度時，高分子的整個鏈還不能運動，但其中的鏈節(jié)已可以自由運動了，此時在外力作用下所產(chǎn)生的形變可能達到一個很大的數(shù)值，表現(xiàn)出很高的彈性，稱為高彈態(tài)。當溫度繼續(xù)升高，使整條分子鏈可以自由運動，成為流動的粘液，此時稱為粘流態(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，流動性大，便于注塑、澆塑和吹塑等加工。但Tf過高可能引起分解，高分子化合物的分解溫度是成型加工的上限溫度。對高分子材料的加工來說，Tf越低越好；對耐熱性來說，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，熔點高，穩(wěn)定性較好，不易受熱分解，其熔融態(tài)可用作高溫時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）基于金屬有機化合物中化學鍵的不同穩(wěn)定性。過渡金屬有機化合物中，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 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，潤濕劑；16-18，洗滌劑、增溶劑。（5）熱致液晶，溶致液晶2 (1) pH大小：10時 20時 50時，因為pH = 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) 電導率大?。?0時 20時 0.2 molkg1 0.5 molkg1，因為， 表示溶液的凝固點下降值，、分別表示純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c； 是溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位為molkg-1，為凝固點下降常數(shù)，取決于純?nèi)軇┑奶匦远c溶質(zhì)特性無關(guān)。(4) 凝固點高低：C6H12O6的 NaCl的 Na2SO4的， 因為C6H12O6 是非電解質(zhì)，NaCl 和Na2SO4 是強電解質(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 溶液的實際質(zhì)點的質(zhì)量摩爾濃度分別為0.2 molkg-l 和0.3 molkg-l，根據(jù)凝固點下降公式，凝固點隨質(zhì)點數(shù)的增加而降低。(5) 滲透壓高低：0.1 molkg1 0.2 molkg1 0.5 molkg1，因為 P=cRT，濃度增大，滲透壓也增大。3(1) 水的氣化熱（100時的氣化熱為40.67 kJmol-1）很大，水氣化成水蒸氣時要吸收大量熱，水的摩爾熱容（25時為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，工廠常用噴水來降溫。（3）雪熔化成水需要從環(huán)境中吸收熔化熱（在101.325 kPa時為6kJmol-1）。（4）表面活性物質(zhì)具有潤濕作用，含有表面活性物質(zhì)的水溶液容易在固體表面鋪展開來而潤濕整個表面。（5）表面活性物質(zhì)濃度大于臨界膠束濃度時，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來而潤濕整個表面，帶走油污，水劑價廉、安全無毒，而汽油、煤油等有機溶劑存在一定毒性，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)生水煤氣反應等化學作用，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柴油十六烷值改進劑2,6-二叔丁基對甲酚抗氧化劑5常見表面活性物質(zhì)的分類、結(jié)構(gòu)舉例陰離子型類別羧基酸類烷基磺酸類烷基芳基磺酸類硫酸酯類結(jié)構(gòu)式RCOONaRSO3NaROSO3Na名稱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-己基硫酸鈉陽離子型類別胺基鹽類季銨鹽類吡啶鹽類結(jié)構(gòu)式名稱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別酯類醚類結(jié)構(gòu)式名稱失水山梨醇（斯盤）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)式名稱烷基二甲基銨丙酸卵