Question

（11分）離于液體是常溫下呈液態的離子化合物，已知品種幾十種，是一類“綠色溶劑”。據2002年4月的一篇報道，最近有人進行了用離子液體溶解木漿纖維素的實驗，結果如下表所示：向溶解了纖維素的離子液體添加約1.0%（質量）的水，纖維素會從離子液體中析出而再生；再生纖維素跟原料纖維素的聚合度相近；纖維素分子是葡萄糖（C₆H₁₂O₆）的縮合高分子，可粗略地表示如下圖，它們以平行成束的高級結構形成纖維；葡萄糖縮合不改變葡萄糖環的結構；纖維素溶于離子溶液又從離子液體中析出，基本結構不變。

n＝400～1000 

表中[C₄min]Cl是1－（正）丁基－3－甲基咪唑正一價離子的代號，“咪唑”的結構如右上圖所示。

回答如下問題：

1．在下面的方框中畫出以[C₄min]^＋為代號的離子的結構式。

表木漿纖維在離子液體中的溶解性
離子液體	溶解條件	溶解度（質量%）
[C4min]Cl	加熱到100℃	10%
[C4min]Cl	微波加熱	25%，清澈透明
[C4min]Br	微波加熱	5～7%
[C4min]SCN	微波加熱	5～7%
[C4min][BF4]	微波加熱	不溶解
[C4min][PF4]	微波加熱	不溶解
[C6min]Cl	微波加熱	5%
[C8min]Cl	微波加熱	微溶

2．符號[C₆min]^＋和[C₈min]^＋里的C₆和C₈代表什么？答：        和        。

3．根據上表所示在相同條件下纖維素溶于離子液體的差異可見，纖維素溶于離子液體的主要原因是纖維素分子與離子液體中的      之間形成了    鍵；纖維素在[C₄min]Cl、[C₄min]Br、[C₄min][BF₄]中的溶解性下降可用    來解釋，而纖維素在[C₄min]Cl、[C₆min]Cl和[C₈min]Cl中溶解度下降是由于     的摩爾分數      。

4．在離子液體中加入水會使纖維素在離子液體里的溶解度下降，可解釋為：      。

5．假設在[C₄min]Cl里溶解了25%的聚合度n＝500的纖維素，試估算，向該體系添加1.0%（質量）的水，占整個體系的摩爾分數多少？假設添水后纖維素全部析出，析出的纖維素的摩爾分數多大？

Answer 1

1．（2分）注：不加括號而將“＋”加在甲基氮上也正確。丁基用鋸齒狀無氫簡式表示得分相同。

2．己基  辛基（1分）

3．陰離子（或負離子）  氫  Cl^－、Br^－、BF₄^－結合氫的能力下降  Cl^－  降低 。（每空1分，小計5分）

注：第3空或答半徑增大，或與氫形成氫鍵的能力下降，或作為質子堿的堿性減小，等等

4．水與離子液體中的陰離子形成氫鍵的能力更強。（1分）

5．溶解于離子液體中的纖維素的摩爾質量為：6×12＋10＋5×16)×1000＝1.62×10⁵（g/mol）

離子液體的摩爾質量為：8×12＋15＋14×2＋35.5＝96＋15＋28＋35.5＝175（g/mol）

水的摩爾分數為：1.0/18/(1.0/18＋75/175＋25/1.62×10⁵)＝0.12

析出的纖維素的摩爾分數為：(25/162000)/(1.0/18＋75/175＋25/1.62×10⁵)＝3.2×10^－4（2分）