Question

（11分）上世紀(jì)末，中國(guó)科大的化學(xué)家把CCl₄(l)和Na混合放入真空容器中，再置于高壓容器中逐漸加熱，可得一些固體顆粒。經(jīng)X－射線研究發(fā)現(xiàn)：該固體顆粒實(shí)際由A和B兩種物質(zhì)組成，其中A含量較少，B含量較多。試回答下列問(wèn)題：

2-1        CCl₄和Na為何要放在真空容器中？隨后為何要置于高壓容器中？

2-2       指出CCl₄分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和碳原子的雜化態(tài)。

2-3       上述實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是什么？請(qǐng)從化學(xué)反應(yīng)的角度加以說(shuō)明。

2-4       試確定A、B各為何物？A、B之間有何關(guān)系？

2-5       寫出上述反應(yīng)方程式，并從熱力學(xué)的角度說(shuō)明A為何含量較少，B為何含量較多？

2-6       請(qǐng)你從純理論的角度說(shuō)明：采取什么措施后，A的含量將大幅度增多？

2-7       請(qǐng)?jiān)u述一下上述實(shí)驗(yàn)有何應(yīng)用前景？

Answer 1

2-1       放在真空容器中是為了防止Na被空氣中的氧氣氧化；隨后放在高壓容器中是為了生成金剛石，因?yàn)樯�成金剛石需要高溫高壓。�?分）

2-2       正四面體；碳原子的雜化形態(tài)為sp³；（1分）

2-3       上述實(shí)驗(yàn)是武慈反應(yīng)，即鹵代烴與鈉的反應(yīng)，生成碳原子數(shù)更大的烴。因?yàn)镃Cl₄中碳原子為sp³雜化，反應(yīng)后，許許多多的碳原子通過(guò)sp³雜化學(xué)形式成鍵，即組成網(wǎng)狀的金剛石。（2分）

2-4       A為金剛石；B為石墨，它們互為同素異形體。（2分）

2-5       化學(xué)反應(yīng)為：CCl₄＋4Na → C＋4NaCl金剛石和石墨的穩(wěn)定形態(tài)相比，金剛石的內(nèi)能大，不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為內(nèi)能較低的石墨。（2分）

2-6      從純理論的角度看，采取高溫高壓，將使一部分石墨轉(zhuǎn)化成金剛石，使金剛石的含量大幅增多。（1分）

2-7       上述實(shí)驗(yàn)開辟了人造金剛石的另一途徑。（1分）