無機(jī)合成化學(xué)簡明教程課后習(xí)題參考答案

./第一章概論1現(xiàn)代無機(jī)合成的內(nèi)容和方法與舊時代相比有哪些變化？答：2為什么說無機(jī)合成化學(xué)往往是一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志？無機(jī)合成化學(xué)與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān),在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。工業(yè)中廣泛使用的三酸兩破",農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的化肥、農(nóng)藥,基礎(chǔ)建設(shè)中使用的水泥、玻璃、陶瓷,涂料工業(yè)中使用的大量無機(jī)料等無一不與無機(jī)合成有關(guān)。這些產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量幾乎代表著一個國家的工業(yè)水平。3．為什么說合成化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的核心,是化學(xué)家改造世界、創(chuàng)造社會財富的最有力的手段？答：作為化學(xué)學(xué)科中當(dāng)之無愧的核心,合成化學(xué)已成為化學(xué)家改造世界創(chuàng)造未來最有力的工具。合成化學(xué)領(lǐng)域的每一次進(jìn)步都會帶動產(chǎn)業(yè)的一次革命。發(fā)展合成化學(xué),不斷創(chuàng)造和開發(fā)新的物種,不僅是研究結(jié)構(gòu)、性能與其相互關(guān)系,揭示新的規(guī)律與原理的基礎(chǔ),也成為推動化學(xué)學(xué)科與相關(guān)學(xué)科發(fā)展的主要動力。4您能舉出幾種由p區(qū)元素合成的無機(jī)材料嗎？碳納米管、5為什么從某種意義上講,合成化學(xué)的發(fā)展史就是化學(xué)的發(fā)展史？6.無機(jī)合成有哪些熱點領(lǐng)域？.〔1〕特種結(jié)構(gòu)無機(jī)材料的制備〔2〕軟化學(xué)合成〔3〕極端條件下的合成〔4〕無機(jī)功能材料的制備〔5〕特殊聚集態(tài)材料的合成〔6〕特種功能材料的分子設(shè)計〔7〕仿生合成〔8〕納米粉體材料的制備〔9〕組合化學(xué)〔10〕綠色化學(xué)。.7．什么是極端條件下的合成？能否舉一例說明。極端條件是指極限情況,即超高溫、超高壓、超真空與接近絕對零度、強(qiáng)磁場與電場、激光等離子體等。例如,在模擬宇宙空間的情況下,可能合成出沒有位錯的高純度品體。8查閱文獻(xiàn),找出一例綠色合成原理在無機(jī)合成化學(xué)中的應(yīng)用。9何謂軟化學(xué)合成方法？與所謂的"硬化學(xué)法"相比有什么特點？軟化學(xué)是相對于硬化學(xué)而言的。它是指在較溫和條件下實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)過程。特點：.不需用高純金屬作原料制得的合金是有一定顆粒度的粉末,不需在使用時再磨碎產(chǎn)品本身具有高活性產(chǎn)品具有良好的表面性質(zhì)和優(yōu)良的吸放氫性能合成方法簡單有可能降低成本為廢舊儲氫合金的回收再生開辟了新途徑.第二章低溫合成1溫度與物性有怎樣的關(guān)系？什么是物質(zhì)的第五態(tài)？溫度與物性的關(guān)系：對于一般液體來說,隨著溫度降低,密度會逐漸增加。物質(zhì)的第五態(tài)就是玻色－愛因斯坦凝聚〔Bose-Einstemcondensation,簡稱BEC〕,它是科學(xué)巨匠愛因斯坦在80多年前預(yù)言的一種新物態(tài)：預(yù)言當(dāng)原來不同狀態(tài)的原子在溫度足夠低時,會突然聚集在一種盡可能低的能量狀態(tài),即處于不同狀態(tài)的原子"凝聚"到了同一種狀態(tài)〔一般是基態(tài)〕。2為什么稀有氣體化合物總是在低溫或超低溫下合成？由于稀有氣體自身就是在低溫下進(jìn)行分離純化的,因此它們的一些化合物也是在低溫下進(jìn)行的。3實驗室中,獲得低溫的方法或低溫源裝置有哪幾種？各舉一例〔1〕恒溫低溫浴。低溫合成需要的低溫源裝置可分為制冷浴與相變冷浴。例：干冰啤酒/水果〔2〕制冷產(chǎn)生低溫。例：科學(xué)研究中使用的大型氦制冷機(jī)。〔3〕低溫恒溫器。〔4〕儲存液化氣體的裝置。①儲存液化氣體的杜瓦瓶②儲存液化氣體的鋼瓶。〔5〕低溫的測量。①蒸氣壓溫度計②低溫?zé)犭娕饥鄣蜏仉娮铚囟扔?在Xe的氟化物制備中,為什么系統(tǒng)要嚴(yán)格地隔絕濕氣,所用儀器、管路應(yīng)是防爆的,并且要用鎳和蒙銅品制作？為了防止它與水發(fā)生反應(yīng)生成XeO4,而XeO4的固體極不穩(wěn)定,甚至在-40℃也發(fā)生爆炸,而用鎳和蒙銅制品是為了防止對儀器的侵蝕。5為什么任何堿金屬與液氨反應(yīng)后溶液都具有同一吸收波長的藍(lán)光？核心物種是什么？如何證明？M因為它們共同形成了氨合電子,即電子處于46個NH3的空穴中。核心物種為氨分子。證明：=1\*GB3①堿金屬的液氨溶液比純?nèi)軇┑拿芏刃?2\*GB3②液氨中隨堿金屬的濃度的增大,順磁性減少。6在氨基鈉的制備中,為什么特別強(qiáng)調(diào)整個裝置的連接都是不允許漏氣的？因為空氣中的氧會和氨基鈉反應(yīng)并形成一種黃色含各種氧化物的表面覆蓋層,這種被氧化的物質(zhì)易爆炸,并且摩擦或加熱就可引爆。7．一般來說,非金屬化合物的反應(yīng)不會很完全,并且副反應(yīng)較多。簡述它們低溫分離的主要方法。①低溫下的分級冷凝。低溫下的分級冷凝就是使氣體混合物通過不同低溫的冷阱,當(dāng)有一種氣體通過冷阱后其蒸氣壓小于1.3Pa,就認(rèn)為是定量地捕集在冷阱中；大于133.3Pa的氣體能穿過冷阱,被認(rèn)為不能冷凝。②低溫下的分級減壓蒸發(fā)。這是分離兩種沸點之差大于80℃揮發(fā)物質(zhì)最簡單的方法。③低溫吸附分離。從熱力學(xué)可知,物理吸附過程中吸附是放熱的。因此,吸附量將隨溫度的升高而降低。但當(dāng)氣體吸附質(zhì)分子<如N2、Ar、CO等>的大小與吸附劑的孔徑接近時,它們的活化能很低,而且在很低的溫度下,沸石的孔徑發(fā)生收縮,從而增加了這些分子在晶孔中擴(kuò)散難度,就會出現(xiàn)特殊的情況。④低溫化學(xué)分離。當(dāng)碰到兩種化合物通過它們的揮發(fā)性的差別進(jìn)行分離達(dá)不到理想結(jié)果時,可以加上過量的第三種化合物,第三種化合物能同其中一種形成不揮發(fā)性的化合物,這樣把揮發(fā)性的組分除去之后,再向不揮發(fā)性產(chǎn)物中加入過量的第四種化合物。這第四種化合物可以從不揮發(fā)性化合物中把原來的組分置換出來,同先前加入的第三種化合物形成不揮發(fā)性的化合物。8什么是金屬陶瓷？有什么特殊性質(zhì)？用在哪些方面？它們是如何在高溫下制備的？它是由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復(fù)合材料。為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎,在制作陶瓷的土中加入金屬氧化物細(xì)粉制成金屬陶瓷,又稱彌散増強(qiáng)材料,主要有燒結(jié)鋁<鋁-氧化鋁>、燒結(jié)鈹〔鈹-氧化鈹〕、TD鎳〔鎳-氧化釷〕等。廣義的金屬陶瓷還包括難熔化合物合金、硬質(zhì)合金、金屬黏結(jié)的金剛石工具材料金屬陶瓷廣泛地應(yīng)用于火簡、導(dǎo)彈、超音速飛機(jī)的外売、燃燒室的火焰噴口等的制備。9獲得高溫有哪些手段？獲得高溫的一些方法和達(dá)到的溫度獲得高溫的方法溫度/K各種高溫電阻爐1273~3273聚焦?fàn)t4000~6000閃光放電＞4273等離子體電弧20000激光105~106原子核的分離和聚變106~109高溫粒子1010~1014〔1〕電阻爐；〔2〕高溫箱形電阻爐：〔3〕碳化硅電爐：可加熱到1350℃,也可以短時間加熱到1500℃：〔4〕碳管爐：用碳制管作為發(fā)熱元件的電阻爐。因為它們的電阻很小,所以也稱為短路電爐"。這種爐可以很容易地達(dá)到2000℃的高溫：〔5〕鎢管爐：用鎢作發(fā)熱體的加熱爐,溫度可達(dá)3000℃?！?〕感應(yīng)爐：被加熱物很快發(fā)熱并達(dá)到高溫〔幾秒之內(nèi)可達(dá)3000℃〕。；〔7〕電弧爐。10高溫合成技術(shù)有哪些廣泛應(yīng)用？.高溫下的固相合成反應(yīng)高溫下的固-氣反應(yīng)高溫下的化學(xué)轉(zhuǎn)移反應(yīng)高溫下的冶煉和合金制備高溫下的相變合成高溫熔鹽電解高溫下的單晶生長和區(qū)域熔融提純高溫下的還原反應(yīng)自蔓延高溫合成等離子體激光、聚焦等作用下的超高溫合成.11.從金屬活潑性看,鈉略弱于鉀,但是工業(yè)上卻是用鈉還原熔融態(tài)氯化鉀的方法制備金屬鉀。理由何在？工業(yè)上于850℃時用鈉還原熔融態(tài)氯化鉀的方法制備金屬鉀：Na雖然△fHθm[NaCl<s>]=-411kJ.mol-1,△fHθm[KCl<s>]=-435kJ.mol-1,上述反應(yīng)正向是吸收能量即△rHθm為正值的反應(yīng)。但因鉀比鈉容易揮發(fā),沸點分別為756.5℃、881℃,在該溫度下鉀為氣態(tài)即正向是熵增過程得以進(jìn)行。在850℃時的△rGθm=6.6kJ·mol-1,由△rGθm=-RTlnK,算得K=p<K>/p<Na>=0.458,即得到鈉和鉀的"混合物",經(jīng)真空蒸餾得"純"鉀,鈉循環(huán)使用。12.何謂高溫下的化學(xué)轉(zhuǎn)移反應(yīng)？它主要應(yīng)用在無機(jī)合成的哪些方面？化學(xué)轉(zhuǎn)移反應(yīng)〔chemicaltransportreaction〕：是一種固體或液體物質(zhì)A在一定的溫度下與一種氣體B反應(yīng),形成氣相產(chǎn)物,這個氣相反應(yīng)產(chǎn)物在體系的不同溫度部分又發(fā)生逆反應(yīng),結(jié)果重新得到A。這個過程似乎像一個升華或者蒸餾過程,但是在這樣一個溫度下,物質(zhì)A并沒有經(jīng)過一個它應(yīng)該有的蒸氣相,又用到了物質(zhì)B〔轉(zhuǎn)移試劑〕,所以稱化學(xué)轉(zhuǎn)移。應(yīng)用：在新化合物合成、物質(zhì)的分離提純和大而完美的單晶生長以與測定一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)等方面。13.試?yán)L制轉(zhuǎn)移反應(yīng)實驗裝置原理示意圖,指明如何根據(jù)反應(yīng)熱的符號選擇不同區(qū)域溫度的高低。圖中示意在溫度梯度下固體物質(zhì)轉(zhuǎn)移的理想化流動裝置。顯然,由于作為轉(zhuǎn)移反應(yīng)中的傳輸劑氣體在與原料反應(yīng)之后生成的是氣體化合物,并要充分滿足一定的蒸氣壓使之向生長端轉(zhuǎn)移,傳輸劑還得在管中往返轉(zhuǎn)移,因此,真空條件是必不可少的。通常,溫度和濃度是影響轉(zhuǎn)移反應(yīng)的重要因素?？赡娴亩嘞喾磻?yīng)達(dá)到平衡時,即A其平衡常數(shù)為：Kp=pC/pB在原料放置區(qū),即圖中的T1段,A和B盡可能生成C并向沉淀區(qū)轉(zhuǎn)移,在沉淀區(qū)〔T2〕,C盡可能分解沉積出A。這就要求△T不要太大,Kp盡可能接近1,即平衡時氣體的分壓應(yīng)近似相等才好。例子：化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移制備TaS2晶體:T由于是吸熱反應(yīng),平衡常數(shù)隨溫度上升而增大,850℃時的揮發(fā)性產(chǎn)物的分壓比750℃時的分壓大,因此,TaS2在溫度較低的一端沉積。14.熔鹽電解法制備金屬鈉時,為何要加入熔融的NaCl或CaCl2?為何不能使用同樣的方法電解制備金屬鉀？加入熔融的NaCl或CaCl2的目的：降低鹽的熔點。不用電解氯化鉀熔液制備金屬鉀的主要原因：〔1〕電解產(chǎn)物鉀在電解質(zhì)熔液中溶解度較大,如800℃在熔融氯化鉀中鉀的溶解濃度高達(dá)7．6％〔mol〕,溶解的鉀將和陽極產(chǎn)物氯化合；〔2〕浮在電解質(zhì)熔液表層的〔產(chǎn)物〕鉀是易揮發(fā)的活潑金屬,將與空氣中氧反應(yīng)15.什么是等離子體超高溫合成？它主要有哪些方面的用途？等離子體激光、聚焦等作用可以產(chǎn)生極高的溫度用來進(jìn)行超高溫合成。主要用途：①等離子體冶煉：用于冶煉用普通方法難于冶煉的材料和簡化工藝過程。離子體冶煉的優(yōu)點是產(chǎn)品成分與微結(jié)構(gòu)的一致性好,可免除容器材料的污染；②等離子體噴涂：許多設(shè)備的部件應(yīng)能耐磨耐腐蝕、抗高溫,為此需要在其表面噴涂一層具有特殊性能的材料。用等離子體沉積快速固化法可將特種材料粉末噴入熱等離子體中熔化,并噴涂到基體〔部件〕上,使之迅速冷卻、固化,形成接近網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的表層,這可大大提高噴涂質(zhì)量；③等離子體焊接：可用以焊接鋼、合金鋼；鋁、銅、鈦等與其合金,特點是焊縫平整、可以再加工、沒有氧化物雜質(zhì)、焊接速度快,用于切割鋼、鋁與其合金,切割厚度大。16.描畫區(qū)域熔融提純裝置并說明其原理。為什么高溫下的區(qū)域熔融是單晶生長的一種主要方法？它有哪幾種裝置？高溫下的單晶生長也稱熔體生長。區(qū)域熔融法是用于提純材料的:熔區(qū)限制在一段狹窄X圍內(nèi),隨著熔區(qū)由始端〔經(jīng)常加籽晶〕沿料錠向另一端緩慢移動,晶體生長過程也逐漸完成。水平區(qū)域熔融法垂直或懸浮區(qū)域熔融法17.寫出用氫氣還原WO3的各步方程式。2WW18.什么是自蔓延高溫合成？該法有什么特點？其關(guān)鍵技術(shù)是什么？自蔓延高溫合成材料制備是指利用原料本身的熱能來制備材料.特點：=1\*GB3①能量利用充分；=2\*GB3②產(chǎn)品純度高,因為SHS能產(chǎn)生1500~4000℃高溫,使大量雜質(zhì)蒸發(fā)而除去；=3\*GB3③產(chǎn)量高,因為反應(yīng)傳播速度可達(dá)0.1~15cm·s-1,大大高于常規(guī)合成方法；關(guān)鍵：引燃〔需要高能量〕。常用的引燃技術(shù)有以下幾種：燃燒波點火：用鎢絲或鎳鉻合金線圈作為點火劑點燃。輻射流點火：用氖燈等作為輻射源,采用輻射脈沖的方式點火。激光點火法、火花點火、電熱爆炸、微波能點火、化學(xué)<自燃式>點火,與線性加熱等。19.從物理化學(xué)原理說明高溫高壓合成的機(jī)理。高溫高壓合成指在高壓〔經(jīng)常還有高溫〕下合成常態(tài)時不能生成或難于生成的物質(zhì)的過程。一個單元系或二元系物質(zhì),在常壓下可能只有幾個穩(wěn)定的相,但在高壓下大部分可變?yōu)槌煞窒嗤母邏合嗷蛐鲁煞值母邏合?；二元系的兩相區(qū)也能形成新的高壓化合物。高溫高壓可以有效的改變物質(zhì)原子間距和原子殼層狀態(tài),因此可以采用高溫高壓合成物質(zhì)。20.為什么高壓合成時常常要輔以高溫？因為單單的高壓合成就是利用外加的高壓力,使物質(zhì)產(chǎn)生多型相轉(zhuǎn)變或發(fā)生不同物質(zhì)間的化合,而得到新物相、新化合物或新材料。但是,當(dāng)施加的外高壓卸掉之后,大多數(shù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和行為會產(chǎn)生可逆變化,又失去高壓狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。因此,通常的高壓合XX采用高壓和高溫兩種條件交加,目的是尋求經(jīng)卸壓降溫以后的高壓高溫合成產(chǎn)物能夠在常壓常溫下保持其高壓高溫狀態(tài)時的特殊結(jié)構(gòu)和性能。21.簡述高壓產(chǎn)生的方法。=1\*GB3①靜壓法：指利用外界機(jī)械加載壓力的方式,通過緩慢逐漸施加負(fù)荷,擠壓所研究的物體或試樣,當(dāng)其體積縮小時,就在物體或試樣內(nèi)部產(chǎn)生高壓強(qiáng)。=2\*GB3②動高壓：利用爆炸<核爆炸、火藥爆炸等>、強(qiáng)放電等產(chǎn)生的沖擊波,在μs~ps的瞬間以很高的速度作用到物體上,使物體內(nèi)部壓力達(dá)到幾十GPa以上,甚至幾千GPa,同時伴隨著驟然升溫。23.為什么說金剛石薄膜的出現(xiàn)使金剛石的應(yīng)用突破了它只能作為切削工具的藩籬？金剛石薄膜在密度和硬度上稍遜于金剛石顆粒,但其耐磨性是數(shù)一數(shù)二的,僅5μm的薄膜,其壽命比硬質(zhì)合金鋼長10倍以上。如果在塑料、玻璃的外面用金剛石薄膜作耐磨涂層,可以大大擴(kuò)展其用途,開發(fā)性能優(yōu)越又經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。更重要的是,薄膜的出現(xiàn)使金剛石的應(yīng)用突破了只能作為切削工具的樊籬,使其優(yōu)異的熱、電、聲、光性能得以充分發(fā)揮。24.高壓高溫合成在制備復(fù)合雙金屬氧化物方面有什么重要應(yīng)用？為什么不常直接使用氧化物作起始物？廣泛地應(yīng)用在催化劑、吸附劑、陶瓷顏料、固體燃料電池與化學(xué)機(jī)械拋光等領(lǐng)域。高壓腔內(nèi)的高溫高壓反應(yīng)條件不僅可使常壓高溫下難以合成的雙稀土氧化物容易得到,還能得到后者條件下未能合成的、自然界尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì),如EuTbO3、PrTbO3、PrTmO3等。25.什么是超導(dǎo)體？超導(dǎo)體具有什么突出的性質(zhì)？哪些元素是超導(dǎo)元素？超導(dǎo)體：可以在特定溫度下,呈現(xiàn)電阻為零的導(dǎo)體。兩個突出的性質(zhì)：一是臨界溫度以下的電阻為零；二是顯示Meissner效應(yīng)?！餐耆勾判浴常撼瑢?dǎo)體一且進(jìn)入超導(dǎo)態(tài),體內(nèi)磁通量將全部被排除出體外,磁感應(yīng)強(qiáng)度恒等于0超導(dǎo)元素：鐵磁性金屬Fe、Co和N不顯示超導(dǎo)性,堿金屬和錢幣金屬Cu、Ag和Au也沒有超導(dǎo)性。Be,Ti,Zn,Cd,Hg,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Al,Ga,In,Tl,Sn,Pb,La,Th,Pa,Am第三章水熱-溶劑熱合成/無水無氧合成/電解合成與應(yīng)用什么是水熱-溶劑熱合成？該法有什么特點？有無不足？水熱-溶劑熱合成是指溫度為100～1000℃、壓力為1MPa～1GPa條件下利用水溶液中物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所進(jìn)行的合成。特點：⑴水熱-溶劑熱條件下,由于反應(yīng)物處于臨界狀態(tài),反應(yīng)活性會有大大提高,有可能代替固相反應(yīng)以與難于進(jìn)行的合成反應(yīng)；⑵在水熱-溶劑熱條件下中間態(tài)、介穩(wěn)態(tài)與特殊物相易于生成,可用于特種介穩(wěn)結(jié)構(gòu)、特種凝聚態(tài)的新合成產(chǎn)物；⑶能夠使低熔點化合物、高蒸氣壓且不能在融體中生成的物質(zhì)、高溫分解相在此條件下晶化生成；⑷有利于生長極少缺陷、取向好、完美的晶體,且合成產(chǎn)物結(jié)晶度高以與易于控制產(chǎn)物晶體的粒度；⑸易于反應(yīng)的環(huán)境氣氛,有利于低價態(tài)、中間價態(tài)與特殊價態(tài)化臺物的生成,并能均勻地進(jìn)行摻雜。不足：⑴由于反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,無法觀察生長過程,不直觀,難以說明反應(yīng)機(jī)理；⑵設(shè)備要求高<耐高溫高壓的鋼材,耐腐蝕的內(nèi)襯>、技術(shù)難度大<溫壓控制嚴(yán)格>、成本高；⑶安全性能差<我國已有實驗室發(fā)生"炮彈"沖透樓頂?shù)氖鹿?gt;。水熱-溶劑熱合XX有哪些反應(yīng)類型？.⑴合成反應(yīng)⑵熱處理反應(yīng)⑶轉(zhuǎn)晶反應(yīng)⑷離子交換反應(yīng)⑸單晶培育⑹脫水反應(yīng)⑺分解反應(yīng)<8>提取反應(yīng)⑼沉淀反應(yīng)<10>氧化反應(yīng)⑾晶化反應(yīng)⑿燒結(jié)反應(yīng)⒀反應(yīng)燒結(jié)⒁水熱熱壓反應(yīng).水熱-溶劑熱合成的機(jī)理可從哪些方面說明〔包括理論或?qū)嶒灐常吭谒疅?溶劑熱合成體系中,已開發(fā)出多種新的合成路線與新的合成方法,如直接法、籽晶法、導(dǎo)向劑法、模板劑法、有機(jī)溶劑法、微波法以與高溫高壓合成等技術(shù)。為什么美國《化學(xué)與工程新聞》將李亞棟、錢逸泰在700℃下將CCl4和金屬Na發(fā)生類似Wurtz反應(yīng)制成金剛石的工作評價為"稻草變黃金"？反應(yīng)物價格比較低,得到的產(chǎn)物價格比較貴影響水熱-溶劑熱合成的因素有哪些？影響因素：①壓強(qiáng)－溫度：高溫高壓下水的蒸氣壓變高、離子積變高、密度、黏度和表面X力都變低,使水熱反應(yīng)具有重要離子間的反應(yīng)加速、水解反應(yīng)加劇、有氧化還原反應(yīng)的電勢發(fā)生明顯變化三個特征。一般的反應(yīng)都會從離子反應(yīng)變?yōu)樽杂苫磻?yīng),也使具有極性鍵的有機(jī)化合物常具有某種程度的離子性,自然能誘發(fā)離子反應(yīng)或促進(jìn)反應(yīng)。②填充度：在工作條件下,壓強(qiáng)大小依賴于反應(yīng)容器中的原始溶劑的填充度。③合成溶劑性質(zhì)的改變：水熱反應(yīng)中,溶劑會使反應(yīng)物溶解或部分溶解,生成溶劑合物,影響化學(xué)反應(yīng)速率。水熱-溶劑熱合成有哪些具體應(yīng)用？〔1〕微孔材料的水熱－溶劑熱合成：①沸石與分子篩的骨架結(jié)構(gòu)；②幾種典型沸石分子篩的合成〔A型沸石<LTA>Na12[<AlO2>12<SiO2>12]·27H2O的合成、Y型沸石<FAU>Na56[<AlO2>56<SiO2>136]·250H2O的合成、ZSM-5<MFI>的合成〕；③空心納米籠與納米管制備研究取得新進(jìn)展；〔2〕納米粉料的水熱－溶劑熱合成：①納米氧化物的水熱合成；②陶瓷納米材料的水熱合成；③溶膠－水熱合成納米粉料；④有機(jī)溶劑熱合成納米粉料；⑤特殊結(jié)構(gòu)材料的水熱－溶劑熱合成；無機(jī)－有機(jī)復(fù)合材料的水熱－溶劑熱合成7.在水熱-溶劑熱合成分子篩等微孔材料中,往往加入礦化劑、有機(jī)模板劑、孔道填充劑、緩沖劑、金屬離子或有機(jī)陽離子,各自作用是什么？在水熱-溶劑熱合成分子篩過程中,常常加入一些添加劑,如礦化劑<主要是OH-、F->,用于增加硅酸鹽、鋁酸鹽的溶解度；加入有機(jī)模板劑或結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,用于控制孔道的大小、形狀；加入孔道填充劑,用于提高骨架的熱力學(xué)穩(wěn)定性；加入緩沖劑與修飾劑,用于控制反應(yīng)過程的pH；加入金屬離子或有機(jī)陽離子,用于平衡骨架電荷、調(diào)整骨架電荷密度等。8.什么是"空氣敏感化合物"？無水無氧操作主要應(yīng)用在哪些方面？由于許多化合物對于空氣中的O2、濕氣〔水蒸氣〕和CO2敏感,易與其反應(yīng),因此將這些化合物稱為"空氣敏感化合物"〔air-sensitivecompounds〕應(yīng)用方面：大多數(shù)使用該操作手段的是制備金屬有機(jī)化合物<organometalliccompounds>,它們是指至少含有一個碳-金屬〔C-M〕鍵的化合物。9.無水無氧操作有哪幾種具體技術(shù)？相比各有什么特點？⑴Schlenk裝置：能抽除空氣和引入惰性氣體的玻璃裝置。⑵惰性氣氛技術(shù)⑶化學(xué)真空線幾種操作技術(shù)的比較方法排代或排除空氣的性能被操作物質(zhì)的量特征Schlenk和注射技術(shù)好至很好中至大操作溶液快速而方便；固體樣品的轉(zhuǎn)移手套箱技術(shù)差至很好小至很大復(fù)雜的轉(zhuǎn)移操作；能控制毒性物質(zhì)和放射性物質(zhì)真空線技術(shù)很好至特好很小至中氣體定量測定；揮發(fā)性溶液的無污染轉(zhuǎn)移和儲存很?。杭s1mg;小:100mg左右；中：數(shù)克；大：數(shù)百克；很大：數(shù)千克10.何謂電解合成？無機(jī)化合物的電解合成有哪些其他合成方法所不與的優(yōu)點？電解合成指通過電氧化或電還原過程,在水溶液、熔鹽和非水溶液中的合成。優(yōu)點：=1\*GB3①在電解中能提供高電子轉(zhuǎn)移的功能,可以使之達(dá)到一般化學(xué)試劑所不具有的氧化還原能力；=2\*GB3②合成反應(yīng)體系與其產(chǎn)物不會被還原劑<或氧化劑>與其相應(yīng)的氧化產(chǎn)物<或還原產(chǎn)物>所污染；=3\*GB3③由于能方便地控制電極電勢和電極的材質(zhì),因而可選擇性地進(jìn)行氧化或還原,從而制備出許多特定價態(tài)的化合物；=4\*GB3④由于電氧化還原過程的持殊性,因而能制備出其他方法不能制備的許多物質(zhì)和聚集態(tài)。11.有哪些電解條件影響理想的電解合成？例如,電流效率和能量效率,電流-電壓曲線,氫和氧的超電壓,電極材料的影響,電極電勢的影響,濃度的影響,溫度的影響以與金屬的電沉積等。12.電解合成技術(shù)有哪些廣泛應(yīng)用？.獲得高純金屬⑵新工藝合成碘酸鈣的研究⑶電化學(xué)合成無機(jī)納米材料⑷特殊價態(tài)化合物合成⑸熔鹽體系的電化學(xué)無機(jī)合成⑹非水溶劑中無機(jī)化合物的電解合成.13.為何F2的電化學(xué)合成中要加入KF?增加導(dǎo)電性,吸收HF。14.非水體系的電化學(xué)無機(jī)合成與水體系的電化學(xué)無機(jī)合成相比有什么特點？第四章等離子體合成/化學(xué)氣相沉積合成/溶膠-凝膠法合成與應(yīng)用1.什么是等離子體？它有什么特點？有幾種獲得方法？高溫、低溫等離子體如何區(qū)分？等離子體<plasma>：是由部分電子被剝奪后的原子與原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì),是物質(zhì)存在的第四態(tài)。特點：①具有正、負(fù)離子,可作為中間反應(yīng)介質(zhì),特別是處于激發(fā)狀態(tài)的高能離子或原子,可促使很多化學(xué)反應(yīng)發(fā)生；②由于任何氣態(tài)物質(zhì)均能形成等離子體,因此很容易調(diào)整反應(yīng)系統(tǒng)氣氛,通過對等離子介質(zhì)的選擇可獲得氧化氣氛、還原氣氛或中性氣氛；③本身是一種良導(dǎo)體,能利用磁場控制等離子體的分布和運(yùn)動,有利于化工過程的控制；④熱等離子體提供了一個能量集中、溫度很高的反應(yīng)環(huán)境,溫度為104~105℃的熱等離子體是目前地球上溫度最高的可用熱源,不僅可以用來大幅度地提高反應(yīng)速率,而且可借以產(chǎn)生常溫條件下不可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。獲得方法：.①氣體放電法②光電離法和激光輻射電離③射線輻照法④燃燒法⑤沖擊波法⑥微波誘導(dǎo)法.區(qū)分：在高溫等離子體中,電子溫度、離子溫度與氣體的溫度完全一致,而低溫等離子體不一致。2.等離子合成技術(shù)有哪些的廣泛應(yīng)用？.〔1〕等離子治煉；〔2〕等離子噴涂；〔3〕等離了焊接；〔4〕等離子切割；〔5〕等離子刻蝕；〔6〕低溫等離子應(yīng)用如清潔；.〔7〕等離子體軍事與高技術(shù)應(yīng)用如推進(jìn)器；〔8〕等離子體制備特殊材料,進(jìn)行噴涂,合成納米材料,陶瓷材料,有機(jī)物合成；〔9〕等離子體在催化合成方面的應(yīng)用,制氫臭氧,制革紡織與生物醫(yī)用材料的應(yīng)用。3.查閱網(wǎng)頁論述化學(xué)氣相沉積技術(shù)的發(fā)展。①我國古代的煉丹術(shù)可能是最早無意識地應(yīng)用了該技術(shù)。②20世紀(jì)50年代,由于當(dāng)時歐洲的機(jī)械工業(yè)和機(jī)械加工業(yè)的強(qiáng)大需求,現(xiàn)代CVD技術(shù)開始發(fā)展,主要著重于刀具涂層的應(yīng)用。③20世紀(jì)60~70年代,由于半導(dǎo)體和集成電路技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)的需要,CVD技術(shù)得到了更迅速和更廣泛的發(fā)展。④20世紀(jì)70年代,前蘇聯(lián)Deryagin、Spitsyn和Fedoseev等引入原子氫,開創(chuàng)了激活低壓CVD<lowpressarechemicalvapordeposition,簡稱LPCVD>金剛石薄膜生長技術(shù),80年代在全世界形成了研究熱潮。⑤20世紀(jì)70年代以來,我國在激活低壓CVD金剛石生長熱力學(xué)方面,根據(jù)非平衡熱力學(xué)原理,開拓了非平衡定態(tài)相圖與其計算的新領(lǐng)域,真正從理論和實驗對比上定量化地證實反自發(fā)方向的反應(yīng)可以通過熱力學(xué)反應(yīng)耦合依靠另一個自發(fā)反應(yīng)提供的能量推動來完成。4.CVD技術(shù)用于合成時具有哪些特點？①淀積反應(yīng)如在氣固界面上發(fā)生,則淀積物將按照原有固態(tài)基底<又稱襯底>的形狀包覆一層薄膜。②可以得到單一的無機(jī)合成物質(zhì),可作為原材料制備。③可以得到各種特定形狀的游離沉積物器具。④可以沉積生成晶體或紉粉狀物質(zhì)。5.CVD技術(shù)裝置主要由哪幾部分組成？①氣源控制部件;②沉積反應(yīng)室;③沉積溫控部件;④真空排氣和壓強(qiáng)控制部件等部分組成。在等離子增強(qiáng)型或其他能源激活型CVD裝置,還需要增加激勵能源控制部件。6.CVD合成技術(shù)技術(shù)有哪些廣泛應(yīng)用？.〔1〕沉積生成碳化物／氮化物；<2〕沉積生成金屬或合金；〔3〕沉積Si02；〔4〕沉積陶瓷薄膜；〔5〕沉積硅薄膜；〔6〕金剛石海膜；〔7〕納米管、線、繩、帶；〔8〕其他一些重要應(yīng)用制備新材料。.在PCVD中,如果以SiH4和H2為原料沉積非晶硅,試驗中應(yīng)考查哪些因素？在選擇源物質(zhì)時,既要考慮蒸汽壓與溫度的關(guān)系,又要特別注意在不同熱解溫度下的分解產(chǎn)物,保證固相僅僅為所需要的沉淀物質(zhì),而沒有其他夾雜物。為什么在軟化學(xué)合成中,溶膠-凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無機(jī)化合物或無機(jī)材料的重要方法占有重要地位〔包括應(yīng)用領(lǐng)域〕？在溫和的反應(yīng)條件下和緩慢的反應(yīng)進(jìn)程中,可以控制的步驟,一步步進(jìn)行合成化學(xué)反應(yīng),具有密集型特點；在較溫和條件下實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)過程,易于實現(xiàn)對其反應(yīng)過程、路徑的控制河以合成出在高溫下不穩(wěn)定的組分或形成介穩(wěn)態(tài)的結(jié)構(gòu)也可能獲得用高溫固相反應(yīng)與物理方法難以得到的低熵低焓或低對稱性的固體化合物和材料。具體應(yīng)用領(lǐng)域：①材料學(xué)：高性能粒子探測器,隔熱材料,聲阻抗耦合材料,電介質(zhì)材料,有機(jī)－無機(jī)雜化材料,金屬陶瓷涂層耐蝕材料,納米級氧化物薄膜材料,橡膠工業(yè)②催化劑方面金屬氧化物催化劑,包容均相催化劑,③色譜分析：制備色譜填料,制備開管柱和電色譜固定相,電分析,光分析溶膠-凝膠法與其他合成方法相比有哪些獨特的優(yōu)點？①由于溶膠-凝膠法中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低黏度的溶液,因此,可以在很短的時間內(nèi)獲得分子水平的均勻性,在形成凝膠時,反應(yīng)物之間很可能是在分子水平上均勻地混合。②由于經(jīng)過溶液反應(yīng)步驟,因此很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭?實現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。③與固相反應(yīng)相比,化學(xué)反應(yīng)將容易進(jìn)行,而且僅需要較低的合成溫度,一般認(rèn)為溶膠-凝膠體系中組分的擴(kuò)散在納米X圍內(nèi),而固相反應(yīng)時組分?jǐn)U散是在微米X圍內(nèi),因此反應(yīng)容易進(jìn)行,溫度較低。④選擇合適的條件可以制備各種新型材料。以制備超細(xì)鈦酸鋇為例,了解溶膠-凝膠法的一般工藝流程。溶膠-凝膠法制備超細(xì)鈦酸鋇的工藝示意圖溶膠-凝膠法的工藝和應(yīng)用圖示11.查閱文獻(xiàn),了解溶膠-凝膠法在合成無機(jī)物和材料中的應(yīng)用。.⑴薄膜涂層材料⑵超細(xì)粉末⑶納米粉體.⑷陶瓷材料⑸電極材料⑹復(fù)合材料⑺催化劑⑻其他方面的應(yīng)用第五章無機(jī)分離技術(shù)與其應(yīng)用分離和純化的異同是什么？分離技術(shù)與純化技術(shù)是相輔相成的,純化是目的,分離是手段。異同：分離：將混合物中待用的成分與其他成分分離開來,是初步的提純。純化：對分離提純過的物質(zhì)進(jìn)一步提純,獲得純凈的物質(zhì)。分離和純化有點是遞進(jìn)的過程,物質(zhì)一步一步更加純凈化。影響沉淀溶解度的因素有哪些？如何在分離過程中使用溶度積規(guī)則？沉淀溶解度的因素：主要有同離子效應(yīng)、鹽效應(yīng)、酸效應(yīng)、配位效應(yīng)與絡(luò)合效應(yīng)等,此外,溫度、介質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)和顆粒大小也對溶解度有影響。溶度積規(guī)則在沉淀分離中的應(yīng)用：溶度積規(guī)則是描述溶解平衡中離子積和溶度積〔嚴(yán)格講應(yīng)是活度積〕之間的關(guān)系的：Q<KspQ=KspQ>Ksp蒸餾分離技術(shù)有哪幾類？簡述分子蒸餾的原理。蒸餾分離技術(shù)有三類：〔1〕簡單蒸餾。蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的不同進(jìn)行物質(zhì)分離的過程。它可以將液體混合物中各組分部分或全部分離?！?〕其他蒸餾分離方法①分餾分離幾種不同沸點的揮發(fā)性組分的混合物的一種方法;混合物先在最低沸點下蒸餾,直到蒸氣溫度上升前將蒸餾液作為一種成分加以收集。②減壓蒸餾降低系統(tǒng)內(nèi)壓力,可以降低液體的沸點,這是減壓蒸餾操作的理論依據(jù)。它特別適用于在常壓蒸餾時未達(dá)沸點即已受熱分解、氧化或聚合的物質(zhì)。③共沸蒸餾當(dāng)兩組分或多組分的液體混合物,在恒定壓力下沸騰時,其組分與沸點均保持不變,形成共沸物〔又稱恒沸物〕。表明此時沸騰產(chǎn)生的蒸氣與液體本身有著完全相同的組成。④亞沸蒸餾亞沸蒸餾是利用熱輻射原理,保持液相溫度低于沸點溫度蒸發(fā)冷凝的一種蒸餾法,因液相溫度低于沸點,不致因沸騰而在蒸氣中夾帶水珠,可使氣液分離完全。⑤水蒸氣蒸餾水和難溶于水的化合物共存時,體系的蒸氣壓力依道爾頓分壓定律為p=p水+pA。式中,pA為難溶化合物的蒸氣壓。當(dāng)p與外界大氣壓相等時,混合物就沸騰<沸點>,混合物在低于100℃的溫度下隨水蒸氣一起蒸餾出來,這樣的操作稱為水蒸氣蒸餾〔3〕分子蒸餾分子蒸餾原理：通常的蒸餾<精餾>過程中,存在著兩股分子流向：一股是由液相流向氣相的蒸氣分子流；另一股是由蒸氣返回至液相的分子流。當(dāng)氣液兩相平衡時,表觀上蒸氣分子不再從液面逸出。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板,當(dāng)液體混合物沿加熱板流動并被加熱時,輕、重分子會逸出液面而進(jìn)入氣相,由于輕、重分子的自由程不同,不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同,則輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出,而重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出。何謂區(qū)域熔融法？它主要應(yīng)用于哪些方面？根據(jù)液-固平衡原理,利用熔融-固化過程以去除雜質(zhì)的方法。區(qū)域熔融可把雜質(zhì)從一個元素或化合物中除掉,達(dá)到提純的目的,也可把需要的雜質(zhì)重新均勻分配于一個物質(zhì)中,以控制它的成分。應(yīng)用區(qū)域熔融法精制金屬、半導(dǎo)體、化合物,以與感光藥品〔如鹵化銀等〕,可以得到高度純化的產(chǎn)品。區(qū)域熔融純化金屬具有生長快、晶體的純度和完整性高等優(yōu)點。試以離子交換法分離稀土元素的過程,簡述離子交換樹脂的交換原理和交換步驟。交換原理：離子交換樹脂中含有一種<或幾種>化學(xué)活性基團(tuán)<交換官能團(tuán)>,在水溶液中能離解出某些陽離子<如H+或Na+>或陰離子<如OH－或Cl－>,同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子,即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換,從而將溶液中的離子分離出來。交換步驟：交換是以被分離物種在離子交換樹脂固體表面與水溶液之間的平衡為基礎(chǔ)。①溶液中的離子向樹脂表面擴(kuò)散,通過圍繞樹脂表面的液體薄膜交界層,達(dá)到樹脂表面。②到達(dá)樹脂表面的離子進(jìn)入樹脂的交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi),在樹脂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散。③擴(kuò)散進(jìn)入樹脂顆粒內(nèi)部的離子與樹脂中可交換離子<功能基的可離解的離于>發(fā)生交換反應(yīng)。④被交換下來的離子在樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)向樹脂表面擴(kuò)散。⑤被交換下來的離子從樹脂表面向溶液中擴(kuò)散。影響離子交換選擇性的因素有哪些？影響離子交換選擇性的因素主要有離子價與離子水合半徑、離子價與離子濃度、交換環(huán)境、樹脂結(jié)構(gòu)、偶極離子排斥等。離子交換法主要應(yīng)用在哪些方面？.⑴水處理⑵食品工業(yè)⑶制藥行業(yè)⑷合成化學(xué)⑸環(huán)境保護(hù)⑹濕法冶金與其他.如何理解用2-羥基異丁酸銨為淋洗劑從離子交換柱上淋洗重鑭系離子時的出峰順序？用2-羥基異丁酸銨為淋洗劑從離子交換柱上淋洗重鑭系離子<左>和重錒系離子<右>時的出峰順序半徑越小的Ln3＋與配位陰離子形成的螯合物越穩(wěn)定,因而轉(zhuǎn)入水中的趨勢也越大,淋洗中交替發(fā)生無數(shù)次這種吸附與解吸附過程,導(dǎo)致小半徑的Ln3＋先與大半徑的出現(xiàn)在流出液中。如何理解溶劑萃取平衡？理想的萃取劑應(yīng)滿足哪些要求？在一定溫度下,若化合物與所用兩種溶劑不發(fā)生分解、電解、締合和溶劑化等作用,由Nernst定律知：c式中,cA、cB分別表示物質(zhì)A在兩種互不相溶的溶劑中的物質(zhì)的量濃度。K是一個熱力學(xué)常數(shù),稱為"分配比",是有機(jī)相萃取能力的量度,量綱為一,隨溶質(zhì)的濃度、萃取劑濃度等條件改變而改變。理想的萃取劑應(yīng)滿足:①有選擇性,即被分離的元素間有較高的分離因素;②有高的萃取容量,即一定體積的萃取劑能容納較多的金屬離子;③易于反萃,即要有適當(dāng)?shù)妮腿∧芰?④易于與水相分離,即兩相的相對密度要有較大差別,黏度小,表面X力大;⑤操作安全,即無毒性,不易燃,不揮發(fā);⑥儲藏時較穩(wěn)定,并在萃取或反萃取時不易被酸、堿所分解,并對氧化劑、還原劑比較穩(wěn)定;⑦價廉,來源充足。溶劑萃取法在分離提取稀土中有哪些具體應(yīng)用？①稀土和非稀土的分離。例如,伯胺從混合型稀土礦的硫酸分解液中分離釷和稀土元素。②稀土元素的分組。從離子吸附型稀土礦的浸出液中提取稀土元素,并將稀土分組,得到不同組分的富集物。③單一稀土的分離。例如,用二〔2-乙基己基〕磷酸〔HDEHP,螯合試劑>分離鑭系元素。溶劑萃取法分離稀土元素的實例體系分離對象La<NO3>3<100~200g·L-1La2O3>/HNO30.5mol·L-1,NH4NO38mol·L-1/P350<70%>-煤油[La<NO3>3·3P350]鑭與其他稀土的分離和提取鑭2.Ce<NO3>4<80~100g·L-1CeO2>/HNO34~5mol·L-1/TBP<60>%-液體石臘[H2Ce<NO3>6·2TBP]鈰與其他稀土的分離和純化鈰3.Ce<SO4>2<~60g·L-1CexOy>/H2SO4/P204<0.38>mol·L-1-磺化煤油[Ce<HA2>4]鈰與其他稀土的分離,純化鈰RECl3<1~1.2mol·L-1>/HClpH4~4.5/P204<1.0mol·L-1>-磺化煤油[RE<HA2>3]稀土分組5.RECl3<~60g·L-1,含Sm2O330%,Gd2O315%,Nd2O330%><HCl><0.1mol·L-1>/P204<1.0mol·L-1>-磺化煤油[RE<HA2>3]釤-釓分離RE<NO3>3<120g·L-1>/HNO30.1mol·L-1/N263〔400g·L-1〕+混合醇〔15%〕-煤油[<R4NH+>3Pr<Nd><NO3>6]鐠-釹分離7.Y<NO3>3<1.5mol·L-1含60%Y2O3>/HNO30.1mol·L-1,LiNO32.5mol·L-1/N263〔200g·L-1〕-重溶劑[R4NH+Y<NO3>6-]和RECl3<0.62mol·L-1,含90%Y2O3>/NH4CNS/N263〔300g·L-1〕-重溶劑釔與其他稀土分離,提純釔8.RECl3<0.5mol·L-1,Y2O390%>/HCl,pH3~4/環(huán)烷酸〔20%〕-混合醇-磺化煤油提純釔9.RECl3<RExOy>10g·L-1,Eu2O31%/HCl,Zn<1g·L-1>/P204〔1.0M〕-磺化煤油銪與稀土的分離,提取銪10.RE<NO3>3<0.2mol·L-1>/HNO3<0.6mol·L-1>/P507〔1.0mol·L-1〕-磺化煤油镥與重稀土的分離,提取镥膜法分離技術(shù)相對于一般分離技術(shù)有哪些特點？<1>是不發(fā)生相變化的純物理過程,節(jié)能。<2>是在壓力驅(qū)動下常溫下進(jìn)行的分離過程,特別適合對熱敏性物質(zhì),如酶、果汁、某些藥品的分離濃縮、精制等,產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性好。<3>是一個高效的分離過程,可連續(xù)化管道操作、環(huán)保,其適用X圍極廣,從微粒級到微生物菌體,甚至離子級等都有用武之地,其關(guān)鍵在于選擇不同的膜類型。<4>膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動部件,很少需要維護(hù),可靠度很高,操作十分簡單。<5>膜分離裝置簡單、分離效率高,而且可以直接插入已有的生產(chǎn)工藝流程,靈活性強(qiáng),不需要對生產(chǎn)線進(jìn)行大的改變。膜用于分離過程的關(guān)鍵問題是什么？選擇合適的膜材料和性能良好的膜組件。了解膜的分類和合成膜的內(nèi)容。膜的分類：常用膜分離技術(shù)的基本特征過程分離目的透過組分截留組分透過組分在料液中含量推動力傳遞機(jī)理膜類型進(jìn)料和透過物的物態(tài)微濾<MF>溶液脫粒子氣體脫粒子溶液氣體0.02~10μm粒子大量溶劑與少量小分子溶質(zhì)和大分子溶質(zhì)壓力差約100kPa篩分多孔膜溶液或氣體超濾<UF>溶液脫大分子、大分子溶液脫小分子、大分子分級小分子溶液1~20nm大分子溶質(zhì)大量溶劑、少量小分子溶質(zhì)壓力差約100~1000kPa篩分非對稱膜液體納濾<NF>溶劑脫有機(jī)組分、脫高價離子、軟化、脫色、濃縮、分離溶劑、低價小分子溶質(zhì)1nm以上溶質(zhì)大量溶劑、低價小分子溶質(zhì)壓力差約500~1500kPa溶解-擴(kuò)散Donnan效應(yīng)非對稱膜或復(fù)合膜液體反滲透<RO>溶劑脫溶質(zhì)、含小分子溶質(zhì)溶液濃縮溶劑、可被電滲析截留組分0.1~1nm小分子溶質(zhì)大量溶劑壓力差約1~10MPa優(yōu)先吸附、毛細(xì)管流動、溶解、擴(kuò)散非對稱膜或復(fù)合膜液體滲析<D>大分子溶質(zhì)溶液脫小分子、小分子溶質(zhì)溶液脫大分子小分子溶質(zhì)或較小的溶質(zhì)﹥0.02μm截留、血液滲析中﹥0.005μm截留較小組分或溶劑濃度差篩分微孔膜內(nèi)的受阻擴(kuò)散非對稱膜或離子交換膜液體電滲析<EI>溶液脫小離子、小離子溶質(zhì)的濃縮、小離子的分級小離子組分同性離子、大離子和水少量離子組分、少量水電化學(xué)勢、電滲析反離子經(jīng)離子交換膜的遷移離子交換膜液體膜的種類合成膜：工業(yè)上常用的膜組件有以哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？膜組件型式與比較膜組件型式優(yōu)點缺點使用狀況板框式膜組件構(gòu)造簡單,可單獨更換膜片,不易被纖維屑等異物堵塞裝置成本高,流動狀態(tài)不良,濃差極化嚴(yán)重,易堵塞,不易清洗,膜的堆積密度小適用于小容量規(guī)模,已商業(yè)化管式膜組件流動狀態(tài)好,流速易控制,安裝拆卸、換膜和維修方便,能夠處理含有懸浮固體的溶液,機(jī)械清除雜質(zhì)比較容易與板框式膜組件相比,管式膜組件制備條件較難控制,單位體積內(nèi)有效膜面積小,壓力降大,管口密封也比較困難適用于中小規(guī)模,已商業(yè)化螺旋卷式膜組件結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積內(nèi)的有效膜面積大料液需要預(yù)處理,膜組件的制作工藝復(fù)雜,要求高,尤其用于高壓操作時難度大,易污染,清洗難度大適用于大規(guī)模,已商業(yè)化中空纖維式膜組件膜的堆積密度小;不需外加支撐材料;濃差極化可忽略,價格低廉制作工藝和技術(shù)復(fù)雜,易堵塞,不易清洗適用大規(guī)模,已商業(yè)化膜分離技術(shù)在哪些領(lǐng)域有重要應(yīng)用？<1>水處理<水的脫鹽和凈化>;<2>在食品、生物工程、醫(yī)療、衛(wèi)生方面的應(yīng)用:由于膜分離過程中的特點以與冷殺菌作用,膜分離技術(shù)在食品、生物工程、醫(yī)療、衛(wèi)生等相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛;<3>在石油化工中的應(yīng)用:膜分離技術(shù)使得石油化工中的污染、資源利用、產(chǎn)品質(zhì)量保證和能耗等各方面都有了很大改進(jìn);<4>膜分離制氮氣:膜分離氣體技術(shù)是利用有些金屬膜或有機(jī)膜對某些氣體組分具有選擇性滲透和擴(kuò)散的特性,以達(dá)到氣體分離和純化的目的。<5>環(huán)境工程<處理廢水>。第六章無機(jī)物的一般鑒定和表征1. 為什么說對無機(jī)物鑒定和表征的意義不亞于合成工作？把無機(jī)物的一般鑒定和表征概括為組成分析、結(jié)構(gòu)分析和材料的性能表征三塊的理由何在？單純合成出一種新化合物并不是合成化學(xué)家的目的。重要的是知其組成、結(jié)構(gòu),分析出一定的合成機(jī)理,以便使合成更加合理化、科學(xué)化,能夠用于指導(dǎo)相關(guān)物質(zhì)的合成；第二,許多無機(jī)材料的應(yīng)用是有一定品質(zhì)要求的,體現(xiàn)在對其有關(guān)性能的表征上,例如功能材料的光、電、磁性；第三,更為重要的是進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)聯(lián),這樣才能給我們提供更多的思考和方法,合成出更多具有特殊功能的新化合物和新材料。2. 無機(jī)物的組成分析應(yīng)包含哪些內(nèi)容？要計算一個化合物的分子式,必須知道什么？3. 無機(jī)元素含量的分析除了化學(xué)方法外,都有哪些儀器分析方法？各自的原理是什么？都有什么特點？⑴原子吸收光譜分析法<AAS>原理：從空心陰極燈或光源中發(fā)射出一束特定波長的人射光,在原子化器中待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其產(chǎn)生吸收,未被吸收的部分透射過去。通過測定吸收特定波長的光量大小,可求出待測元素的含量。特點：優(yōu)點是選擇性好,測定的線性X圍寬,可以測定的元素多達(dá)70種,不足之處是不能實現(xiàn)多元素的同時測定〔國產(chǎn)BH5100型多通道原子吸收光譜儀可同時發(fā)出五種元素Cu、Zn、Ca、Mg、Fe的待征譜線,即可同時測出五種元素含量〕,對非金屬元素〔在遠(yuǎn)紫外區(qū)共振線小于200nm的一些元素如C、N、P、S等〕與難熔元素的測定不能利用原吸收法測定,分析復(fù)雜樣品時干擾較嚴(yán)重。⑵X射線熒光光譜法<XRFS>原理：原子熒光光譜法〔AFS〕是介于原子發(fā)射光譜〔AES〕和原子吸收光譜〔AAS〕之間的光譜分析技術(shù)。當(dāng)照射原子核的X射線能量與原子核的內(nèi)層電子的能量在同一數(shù)量級時,核的內(nèi)層電子共振吸收射線的輻射能量后發(fā)生躍遷,而在內(nèi)層電子軌道上留下一個空穴,處于高能態(tài)的外層電子跳回低能態(tài)的空穴,將過剩的能量以X射線的形式放出,所產(chǎn)生的X射線即為代表各元素特征的X射線熒光譜線,其能量等于原子內(nèi)殼層電子的能級差,即原子特定的電子層間躍遷能量。只要測出一系列X射線熒光譜線的波長,即能確定元素的種類;測得譜線強(qiáng)度并與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較,即可確定該元素的含量。特點：具有準(zhǔn)確度高,分析速度快,試樣形態(tài)多樣性與測定時的非破壞性等特點,不僅用于常量元素的定性和定量分析,而且也可進(jìn)行微量元素的測定,其限多數(shù)可達(dá)10-6,與分離、富集等手段相結(jié)合,可達(dá)10-8。測量的元素X圍包括周期表中從F~U的所有元素。一些較先進(jìn)的X射線熒光分析儀器還可測定鈹、硼、碳等超輕元素。多道XRF分析儀,在幾分鐘之內(nèi)可同時測定20多種元素的含量。⑶電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法<ICP-AES>原理：根據(jù)待測元素的原子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線進(jìn)行定性和定量分析的。特點：可同時測定一個樣品中的多個元素；分析速度快,如利用光電直讀光譜儀,可在幾分鐘內(nèi)對幾十種元素進(jìn)行定量分析；固、液分析試樣可不經(jīng)處理直接測定；選擇性好；檢出限低,可達(dá)ng·g-1;準(zhǔn)確度高,相對誤差可達(dá)1%以下；式樣消耗少；ICP光源校準(zhǔn)曲線X圍寬,可達(dá)4~6個數(shù)量級,因此可測定元素的不同含量。但是,常見的非金屬元素如O、S、N、鹵素等譜線在遠(yuǎn)紫外區(qū),目前的一般光譜儀尚無法測定；還有一些非金屬元素如S、Se、Te等的激發(fā)電位高,使得測定的靈敏度低。4. XPS光電子能譜分析的原理是什么？它對確定金屬元素價態(tài)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有什么重要意義？原理：用X射線<通常為AlKα,E=1.4866keV或MgKα,E=1.2536keV>或同步加速器發(fā)生的keVX圍內(nèi)的光子去輻射樣品,使原子或分子的內(nèi)層電子或價電子受激發(fā)射出光電子,可以測量光電子的能量,以光電子的動能為橫坐標(biāo),相對強(qiáng)度<脈沖/s>為縱坐標(biāo)可做出光電子能譜圖。意義：①元素的定性分析?？梢愿鶕?jù)能譜圖中出現(xiàn)的特征譜線的位置鑒定除H、He以外的所有元素。②元素的定量分析。在一定條件下,能譜圖中光電子譜線強(qiáng)度<光電子峰的面積>與反應(yīng)原子的含量或相對濃度成正比。一般XPS元素分析精度可達(dá)1%~2%。③固體表面狀態(tài)分析。包括表面的化學(xué)組成或元素組成,原子價態(tài),表面能態(tài)分布,測定表面電子的電子云分布和能級結(jié)構(gòu)等。④化合物的結(jié)構(gòu)分析。可以對內(nèi)層電子結(jié)合能的化學(xué)位移精確測量,提供化學(xué)鍵和電荷分布方面的信息。5.TG-DTG、DTA、DSC曲線各自能提供哪些信息？如何全面的使用這些信息？TG-DTG〔熱重法-微商熱重法〕曲線：可以分析鑒定固體樣品的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu),如物質(zhì)組成中結(jié)晶水的數(shù)量,產(chǎn)生的揮發(fā)性組分的量等；研究物質(zhì)的熱解反應(yīng)行為,判斷其熱穩(wěn)定性,推測其熱分解機(jī)理,為其制備、儲存提供依據(jù)；研究固體與氣體之間的反應(yīng)；測定物質(zhì)的熔點、沸點。DTA〔差熱分析〕曲線：差熱圖中峰的數(shù)目多少、位置、峰面積、方向、高度、寬度、對稱性反映了試樣在所測溫度X圍內(nèi)所發(fā)生的物理變化和化學(xué)變化的次數(shù)、發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度X圍、熱效應(yīng)大小和正負(fù)。與TG-DTG曲線一樣,DTA曲線峰的峰型、高度、寬度、對稱性除與測試條件有關(guān)外還與樣品變化過程中的動力學(xué)因素有關(guān),所測得的差熱圖比理想的差熱圖復(fù)雜得多。DSC〔差示掃描量熱法〕曲線：可以測定多種熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù),例如比熱容、反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)變熱、相圖、反應(yīng)速率、結(jié)晶速率、高聚物結(jié)晶度、樣品純度等。該法使用溫度X圍寬〔-175~725℃〕、分辨率高、試樣用量少。適用于無機(jī)物、有機(jī)化合物和藥物分析。6.查閱文獻(xiàn),說明熱分析曲線對無機(jī)合成的作用。7.記憶電磁波中個射線的X圍。入射電子束打在試樣上能激發(fā)出哪些信號？各信號能被使用