題目列表(包括答案和解析)
生物體內(nèi)重要氧化還原酶大都是金屬有機化合物,其中金屬離子不止一種價態(tài),是酶的催化性中心。研究這些酶的目的在于闡述金屬酶參與的氧化過程及其電子傳遞機理,進而實現(xiàn)這些酶的化學(xué)模擬。
據(jù)最近的文獻報道,以(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(式中Cy-為環(huán)己基的縮寫)與正丁酸銅(Ⅱ)在某惰性有機溶劑中氬氣氛下反應(yīng)1小時,然后真空除去溶劑,得到淡紫色的沉淀物。該沉淀被重新溶解,真空干燥,如此反復(fù)4次,最后在CH2Cl2中重結(jié)晶,得到配合物A的純品,產(chǎn)率72%。元素分析:A含C(61.90%)、H(9.25%)、P(8.16%),不含氯。紅外譜圖顯示,A中-CO2-基團υ(-CO2-)(CH2Cl2中)有3個吸收峰:1628,1576,1413cm-1,表明羧基既有單氧參與配位,又有雙氧同時參與配位;核磁共振譜還表明A含有Cy、-CH2-,不含-CH3基團,Cy的結(jié)合狀態(tài)與反應(yīng)前相同。單晶x-射線衍射數(shù)據(jù)表明有2種化學(xué)環(huán)境的Cu,且A分子呈中心對稱。(已知相對原子質(zhì)量C:12.0,H:1.01,N:14.0,Cu:63.5,P:31.0,O:16.0)。
3-1寫出配合物A的化學(xué)式;
3-2寫出配合物A的生成化學(xué)方程式;
3-3淡紫色沉淀物被重新溶解,真空干燥,如此反復(fù)操作多次的目的是除去何種物質(zhì)?
3-4畫出配合物A的結(jié)構(gòu)式;
3-5文獻報道,如用(Ph3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(Ph-為苯基)代替(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H),
可發(fā)生同樣反應(yīng),得到與A相似的配合物B。但B的紅外譜圖CH2Cl2中υ(-CO2-)只有2個特征吸收峰:1633和1344 cm-1,表明它只有單氧參與配位。畫出配合物B的結(jié)構(gòu)式。
(A)【物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表某一種化學(xué)元素。
(1)T3+的核外電子排布式是____________。
(2)Q、R、M的第一電離能由大到小的順序是___________________(用元素符號表示)。
(3)下列有關(guān)上述元素的說法中,正確的是______________________(填序號)。
①G單質(zhì)的熔點高于J單質(zhì),是因為G單質(zhì)的金屬鍵較強
②J比X活潑,所以J可以在溶液中置換出X
③將J
④RE3沸點高于QE4,主要是因為前者相對分子質(zhì)量較大
⑤一個Q2E4分子中含有五個σ鍵和一個π鍵
(4)加拿大天文臺在太空發(fā)現(xiàn)了EQ9R,已知分子中所有原子均形成8電子或2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),是直線形分子,不存在配位鍵。寫出其結(jié)構(gòu)式:_________________。
(5)G與R單質(zhì)直接化合生成一種離子化合物G3R。該晶體具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)。每層中,G原子構(gòu)成平面六邊形,每個六邊形的中心有一個R原子。層與層之間還夾雜一定數(shù)量的原子。請問這些夾雜的原子應(yīng)該是____________(填G或R的元素符號)。
(B)【實驗化學(xué)】
某資料顯示,能使雙氧水分解的催化劑有很多種,生物催化劑(如豬肝)、離子型催化劑(如FeCl3)和固體催化劑(如MnO2)等都是較好的催化劑。某實驗小組通過測定雙氧水分解產(chǎn)生的O2的壓強,探究分解過氧化氫的最佳催化劑以及探究最佳催化劑合適的催化條件。
(一)探究一:
實驗步驟
(1)往錐形瓶中加入50 mL 1.5%的雙氧水
(2)分別往錐形瓶中加
(3)采集和記錄數(shù)據(jù)。
(4)整理數(shù)據(jù)得出下表
不同催化劑“壓強對時間斜率”的比較
催化劑 | 豬肝 | 馬鈴薯 | 氯化銅 | 氯化鐵 | 氧化銅 | 二氧化錳 |
壓強對時間的斜率 | 0.191 87 | 0.002 42 | 0.007 93 | 0.030 5 | 0.015 47 | 1.833 6 |
①該“探究一”實驗的名稱是_____________________________________________________。
②該實驗所得出的結(jié)論是_______________________________________________________。
(二)探究二:二氧化錳催化的最佳催化條件
該實驗小組的同學(xué)在進行探究二的實驗時,得到了一系列的圖表和數(shù)據(jù)。參看下圖和表格分別回答相關(guān)問題。
3%的雙氧水與不同用量二氧化錳的壓力—時間圖
表:不同濃度的雙氧水在不同用量的二氧化錳作用下收集相同狀況下同體積O2所需時間
MnO2 時間 H2O2 | |||
1.5% | 223 s | 67 s | 56 s |
3.0% | 308 s | 109 s | 98 s |
4.5% | 395 s | 149 s | 116 s |
分析圖、表中數(shù)據(jù)我們可以得出:
③同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而_________________,因而反應(yīng)時間_______________。
④如果從實驗結(jié)果和節(jié)省藥品的角度綜合分析,你認為當(dāng)我們選用3.0%的雙氧水,加入___________ g的二氧化錳能使實驗效果最佳。你判斷的理由是______________________。
⑤該小組的某同學(xué)通過分析數(shù)據(jù)得出了當(dāng)催化劑用量相同時雙氧水的濃度越小反應(yīng)速率越快的結(jié)論,你認為是否正確____________,你的理由是________________________________。
讓人死里逃生的疊氮化鈉
如果你駕著車撞到了路邊的樹上,你可能會對這些美麗的樹木頗有微詞。但當(dāng)你從扭曲的汽車里狼狽地爬出來時,你卻應(yīng)該由衷地感謝一種名叫疊氮化鈉的化合物,正是它救了你的性命。疊氮化鈉看起來是一種非常危險的化學(xué)物質(zhì)——它具有強烈的毒性和爆炸性——但它能在瞬間發(fā)揮作用,挽救你的生命。
現(xiàn)代汽車工業(yè)生產(chǎn)出來的汽車,是工程技術(shù)的偉大創(chuàng)舉,生產(chǎn)時為在撞車事故中挽救車內(nèi)人員生命所采取的安全性措施也不少,但人們還是會在事故發(fā)生時死于車內(nèi),危險最大的就是司機和坐在前排的乘客。根據(jù)美國國家公路交通安全管理局的調(diào)查,每年都約有兩萬名坐在汽車前排的人因事故喪生,約三萬人受傷后需接受治療。
挽救這些人生命的方法之一,就是把這種相當(dāng)危險的化學(xué)物質(zhì)疊氮化鈉放入車中,只需250克(約合半磅)即可救人于危險之中。當(dāng)汽車發(fā)生劇烈碰撞時,會觸發(fā)這種化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生爆炸,使氣袋立即膨脹,氣袋可以保持坐在車前排的乘員在發(fā)生撞擊時,不致讓頭部和頸部撞在鋼架、儀表盤或擋風(fēng)玻璃上。據(jù)統(tǒng)計,在美國,這種氣袋已挽救了一千二百多名乘客的生命。
生產(chǎn)商在20世紀50年代就為氣袋申請了專利。當(dāng)時的設(shè)計是使氣體從一個壓縮氣罐里釋放出來,填充氣袋。由于壓縮氣罐不可預(yù)料的特性和氣罐內(nèi)壓力變化的原因,這種做法很不可靠,所以難以流行。解決之道就是用疊氮化鈉來取代壓縮氣罐,通過在碰撞時使疊氮化鈉“爆炸”來產(chǎn)生大量氣體。一定數(shù)量的疊氮化鈉可以在極短的時間內(nèi)放出一定數(shù)量的氮氣,這有利于整個過程的控制。
使氣袋充氣的過程如下:假設(shè)你正在駕駛著一輛汽車,撞到了另一輛車或某個固定物體,如果撞擊速度高于每小時10英里(約合16千米),就會記錄在電子控制器的傳感器內(nèi),由電子控制器決定是否打開氣袋。此控制器可能位于汽車的前部,或者靠近司機放腳的地方,或者可以和氣袋放在一起?刂破鲿治銎嚠a(chǎn)生的負加速度,以區(qū)分出產(chǎn)生的碰撞是來自于撞車或撞墻之類有生命危險的事故,還是僅僅由于顛簸造成的。如果是前者,它將發(fā)動起爆器(也叫爆筒),接下來就點燃疊氮化鈉。疊氮化鈉的爆炸產(chǎn)生大量氣體,這些氣體充入尼龍氣袋時會受到過濾。當(dāng)司機和前排乘客向前沖時,氣袋可以起到緩沖作用,從而使他們免受致命的傷害。控制器分析撞擊并能使氣袋膨脹在0.025秒之內(nèi)完成,這比一眨眼的速度還快四倍。千分之幾秒后,司機和前排乘客會撞在氣袋上,然后氣袋會立即收縮,熱的氮氣能在可控方式下從兩旁泄掉。
能使氣袋正常發(fā)揮作用的混合化學(xué)物質(zhì)就是所謂的爆炸劑,其中包括疊氮化鈉、硝酸鉀和二氧化硅。這一系列化學(xué)反應(yīng)是從電子打火裝置點燃疊氮化鈉(化學(xué)式是NaN3)開始的。這能使局部溫度上升到300 ℃,足以使大部分爆炸物迅速分解。首先,疊氮化鈉燃燒產(chǎn)生出熔化的金屬鈉和氮氣的混合物。然后,金屬鈉和硝酸鉀反應(yīng)釋放出更多的氮氣并形成氧化鉀和氧化鈉。這些氧化物會立即與二氧化硅結(jié)合,形成無害的硅酸鈉玻璃。然后經(jīng)過過濾,只有氮氣充進了氣袋。
人們對氣袋普遍有一種畏懼心理。其一,人們害怕爆炸物發(fā)生爆炸時產(chǎn)生的巨響會把他們震聾;其二,人們害怕會被撞得失去知覺,導(dǎo)致臉埋在氣袋里產(chǎn)生窒息。需要說明的是,事實上,這些擔(dān)心都是不必要的:大多數(shù)遭遇撞車的人都注意不到氣袋張開時產(chǎn)生的聲響,因為碰撞本身產(chǎn)生的轟響會淹沒氣袋的聲音;另外,人也不會產(chǎn)生窒息,因為設(shè)計人員在設(shè)計氣袋時就已考慮到了這一點,在乘員撲到氣袋上一秒鐘之后,氣袋就會完全收縮。
思考:寫出NaN3發(fā)生爆炸充氣的一系列化學(xué)反應(yīng)方程式。
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