題目列表(包括答案和解析)
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(14分)近年來,在超臨界CO2(臨界溫度Tc = 304.3K;臨界壓力pc = 72.8×105Pa)中的反應引起廣泛關注。該流體的密度在臨界點附近很容易調制,可認為是一種替代有機溶劑的綠色溶劑,該溶劑早已用于萃取咖啡因。然而,利用超臨界CO2的缺點之一是CO2必須壓縮。
10-1 計算將CO2從1bar壓縮到50bar所需的能量,其最終體積為50ml,溫度為298K,設為理想氣體。
10-2 實際氣體用如下方程描述(近似的):
[p+a(n/V)2](V-nb) = nRT
對于CO2:a =3.59×105 Padm6mol-2 b = 0.0427dm3mol-1
分別計算在溫度為305K和350K下為達到密度220gdm-3,330 gdm-3,440 gdm-3所需的壓力。
10-3 超臨界流體的性質,如二氧化碳的溶解能力和反應物的擴散性與液體的密度關系密切,上問的計算表明,在哪一區域――近臨界點還是在較高壓力或溫度下更容易調制流體的密度?
10-4 在超臨界二氧化碳中氧化醇類,如將芐醇氧化為苯甲醛,是一種超臨界工藝,反應在催化選擇性效率為95%的Pd/Al2O3催化劑作用下進行。
(1)寫出主要反應過程的配平的反應式。
(2)除完全氧化外,進一步氧化時還發生哪些反應?
10-5 在另一超流體工藝合成有機碳酸酯和甲酰胺的例子中,二氧化碳既是溶劑又可作為反應物替代光氣或一氧化碳。
(1)寫出甲醇和二氧化碳反應得到碳酸二甲酯的配平的化學反應方程式,如以光氣為反應物如何得到碳酸二甲酯?
(2)用適當的催化劑可用嗎啉和二氧化碳合成甲酰基嗎啉。該反應還需添加什么反應物?寫出反應式;若用一氧化碳替代,反應式如何?
10-6 用綠色化學的觀念給出用二氧化碳代替一氧化碳和光氣的兩個理由。與以CO或COCl2為反應物對比,再給出用CO2為反應物的1個主要障礙(除必須對二氧化碳進行壓縮外)
注:嗎啉的分子式為C4H9NO;結構式為:
雄黃(AS4S4)和雌黃(As2S3)是提取砷的主要礦物原料,二者在自然界中共生。根據題意完成下列填空:
⑴As2S3和SnCl2在鹽酸中反應轉化為As4S4和SnCl4并放出H2S氣體。若As2S3和SnCl2正好完全反應,該反應的化學方程式為 。
⑵上述反應中的氧化劑是 ,反應產生的氣體可用 吸收。
⑶As2S3和HNO3有如下反應:As2S3+ 10H++ 10NO3—=2H3AsO4+ 3S+10NO2↑+ 2H2O,若生成2mol H3AsO4,則反應中轉移電子的物質的量為 。若將該反應設計成一原電池,則NO2應該在 極附近逸出。
⑷將⑶中反應產物NO2充滿干燥的燒瓶,然后將燒瓶倒立于少水槽中,向燒瓶中通入一定量的氧氣,氣體恰好完全溶于水(假設溶液沒有擴散),則燒瓶中溶液溶質的物質的量濃度為 (設該條件下的氣體摩爾體積為23.8,結果保留到小數點后三位)。
雄黃(AS4S4)和雌黃(As2S3)是提取砷的主要礦物原料,二者在自然界中共生.根據題意完成下列填空:
(1)As2S3和SnCl2在鹽酸中反應轉化為As4S4和SnCl4并放出H2S氣體.若As2S3和SnCl2正好完全反應,該反應的化學方程式為________.
(2)上述反應中的氧化劑是________,反應產生的氣體可用________吸收.
(3)As2S3和HNO3有如下反應:As2S3+10H++10NO=2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O,若生成2 mol H3AsO4,則反應中轉移電子的物質的量為________.若將該反應設計成一原電池,則NO2應該在________極附近逸出.
(4)將(3)中反應產物NO2充滿干燥的燒瓶,然后將燒瓶倒立于少水槽中,向燒瓶中通入一定量的氧氣,氣體恰好完全溶于水(假設溶液沒有擴散),則燒瓶中溶液溶質的物質的量濃度為________(設該條件下的氣體摩爾體積為23.8 L·mol-1,結果保留到小數點后三位).
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