钠与水(或无水乙醇)反应实验的改进

在高中化学教材[1,2]中多次出现钠与水反应及钠与无水乙醇的反应:钠与水在烧杯中进行的反应;钠与水在培养皿中进行的反应;钠与无水乙醇在试管中进行的反应。高考中以钠及其化合物为考点的题目常常出现, 其中好多是基于钠与水的反应。教材上面的3个实验用到了3种反应容器： 烧杯、培养皿和试管, 没有专门的反应容器。并且前2个实验验证了其中的产物NaOH, 而对另外的产物H2, 采用的是推测和讲解, 有的老师也用试管收集并进行验证; 后一个实验虽然也验证了H2, 但是需要"收集并验纯气体, 然后点燃。"笔者在长期的实验教学中, 对钠的相关实验做了多次探索和改进, 取得了令人满意的效果。     

钠的两个性质实验的创新设计

钠是典型的金属元素,在中学阶段,研究钠的化学性质主要包括2个方面:一是钠与非金属(主要是氧气)的反应,即钠在空气中燃烧;二是钠与水的反应.钠在空气中燃烧的实验多数教材采用的方法是在石棉网上加热,这种方法不仅实验成功率低,而且会损坏石棉网,造成不必要的浪费;人教版普通高中课程标准实验教科书<化学1(必修)>采用的方法是钠在坩埚中燃烧[1],用这种方法实验,学生不容易观察到实验现象,演示效果较差.钠和水的反应,不容易收集到反应时生成的气体,气体产物的检验成为实验的难点,3套新课程标准高中化学教材中都略去了该项实验操作.为了克服以上困难,我们对上述2个实验进行了改进.     

二氧化氮的制取及与水反应实验器

正高一年级化学课本"氮的循环"[1]一节中,涉及了NO2的产生及其与H2O反应的2个实验。教材中,NO2的制取采用试管作反应器,产物NO2(一种有毒气体)直接排放到空气中,造成环境污染,危害师生健康,这不是一个绿色化的教学实验。笔者经过系统的研究、探讨及数百次的实验[2],研制出"二氧化氮的制取及与水反应实验器"[3](以下简称实验器)。实验器已获得国家发明专利,专利号:201120472676.2,图2所示的实验器已在本校     

SF_5CF_3与还原性自由基C_2H_3脱氟反应机理研究

用密度泛函B3PW91/6-311g(d,p)方法对SF5CF3与还原性自由基C2H3反应机理进行了理论研究,优化了反应通道上反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,用内禀反应坐标计算和频率分析确认了过渡态.用精确模型算法G3(MP2)计算了各物种单点能量.研究结果表明:SF5CF3与C2H3自由基反应为多通道反应,C2H3可脱去SF5CF3分子中不同位上的F原子,分别生成3个中间体IM1,IM2和IM3.然后3个中间体发生自分解反应生成产物P1[CF2SF5+C2H3F],P2[CF3SF4(a)+C2H3F]和P3[CF3SF4(b)+C2H3F],其中Path 2和Path 3能垒高度分别为141.9和147.0kJ·mol-1,为竞争反应通道,P2和P3为反应主产物.     

自制趣味钠与水反应演示仪

最新版(全日制普通高校教科书(实验修订本必修)化学)实验[2一4]钠与水反应的演示实验,采用挤瘪盛满水的塑料瓶来收集和检验氢气,较好地说明了钠的物理和化学性质,但是,我们在重复该实验的过程中发现,该方法常常会因挤捏不到位,引起橡皮塞进出,甚至爆炸的现象。为此,我们利用废弃品,自制了一种既能充分演示钠与水反应的实验现象,方便地检验反应产物,又能安全操作的课堂实验演示仪。     

二茂锆羧酸配合物的合成——二茂锆氢化物与α,β—不饱和酸或钠盐反应的研究

本文研究了Cp_2ZrH_2与丙烯酸和Cp_2Zr(H)Cl与丙烯酸钠、巴豆酸钠的反应。产物由IR 1~H和~(13)CNMR、ESR谱、气相色谱以及化学方法分析鉴定。产物水解得到与底物相应的饱和酸.用~1H NMR方法考察了Cp_2ZrH_2与丙烯酸的反应过程,用IR方法考察了Cp_2Zr(H)Cl与丙烯酸钠的反应过程。实验结果表明,上面两种反应首先消除H_2或NaCl,形成锆氧健,然后碳碳双键还原生成二茂锆羧酸盐配合物,其中羧酸根离子与二茂锆桥式双齿配位。     

(Na[Fe(CO)2C5H5]2)n的形成和反应特性的研究

King[1]认为,双环戊二烯基二羰基铁[Fe(CO)2C5H5]2与钠汞齐(Na/Hg)作用可直接得到环戊二烯基二羰基铁钠Na[Fe(CO)2C5H5].但我们在研究合成异核金属配合物过程中,按文献[1]所述方法制得的环戊二烯基二羰基铁钠,分别与主族金属元素锡的配合物L3SnCl (L=C6H11,C6H5)和过渡金属稀土元素的配合物(C5Me5)2 LnCl(Ln=Dy,Gd,Sm,Nd,Pr) 在相同反应条件下作用,却得到了金属间具有完全不同成键形式的两类异核金属配合物.为此,我们对[Fe(CO)2C5H5]2与钠汞齐(Na/Hg)反应产物的结构形式和其在异核金属配合物合成中的反应特性进行了初步研究.     

硝酸铒与丙氨酸配位反应的热化学研究

稀土氨基酸配合物是一类具有应用前景的化合物,它有杀菌、消炎、抗凝血等作用 [1,2], 1975年 Anghileri报道了 La(Gly)3Cl3· 3H2O具有抗肿瘤作用后,更引起了人们的关注,但多数是研究这类配合物的制备和性质 [3～ 5],而对其进行热化学研究的较少,稀土氨基酸配合物的热力学数据目前尚很缺乏。为此,我们进行了这方面的研究工作。 硝酸铒与丙氨酸固体配合物的合成及相平衡研究已有报道 [3,4],其配位反应的热化学性质研究未见报道。本文用量热法分别测定了配位反应的反应物 [Er(NO3)3· 6H2O＋ 4Ala]和产物 [Er(Ala)4(NO3)3· H2…     

乙酸苄酯在H-β沸石上的催化合成

β沸石是一种高硅大孔沸石^[1],H－β沸石已用于催化某些有机反应,例如芳醚的酰化^[2],歧化反应^[3]等。酯化反应通常用浓硫酸或Lewis酸作催化剂,但传统的方法有催化剂易流失,反应产物难纯制,腐蚀性和有毒废物等缺点,用HZSM－5等固体酸催化剂^[4,5]能显克服这些,本报道用H－β沸石作催化剂合成乙酸苄酯的结果。     

四水氯化锰与对甲基苯胺配位反应的热化学研究

用溶解量热法测定聚凝相反应的焓变,并进一步得到指定物质未见报道的标准生成焓数据,是一种较准确的研究手段。所得到结果可完善物质的标准热力学性质,满足化学研究与应用的需要。本文选择氯化锰（NnCl2.4H2O)与对甲基苯胺（CH3C6H4NH2,简称p-tol)进行反应,合成了配合物Mn(p-tol)2Cl2。用新型的具有恒定温度环境的反应热量计^[1],以溶解量热法^[2,3],用一定比例的HCl(3.0mol.L^-1)与无水乙醇的合溶液作为量热溶剂,分别测定了反应物,产物的溶解熔,设计了一个新的热化学循环,得到了配位反应的反应焓,并计算出了配合物Mn(p-tol)2Cl2的标准生成焓。     

NaBH4还原脂肪族及芳香族甲脂的实验与理论研究

NaBH4是一个价廉实用的实验室及工业用还原剂[1],在我们刚刚完成的为工业应用研究的一个系列还原反应的研究中,发现NaBH4对脂肪族及芳香族甲脂的还原反应的结果完全不同[2].在162℃时,C7H15CO2Me极少被还原成相应的脂肪醇,与此相反:当底物为2-ClC6H4CO2Me时,其反应的产物是预期的较高产率的一级醇(Eqs.1和2).这些实验结果违背一般还原反应规律.     

环丙烷衍生物在D2O离子体系中的H/D交换反应

在D2O化学反应气条件下研究了环丙烷衍生物的H/D交换反应特性.发现了三种新的产物离子[M+1]+、[M+2]+和[M+3]+.应用碰撞诱导碎裂(CID)技术研究了这些离子的碎裂反应特性.实验结果表明三种新的产物离子是由反应物与试剂离子之间发生H/D交换反应生成的.并获得了环丙烷衍生物结构中活泼氢位置及其数量的信息.     

钛酸丁酯与乙酐的反应和产物钛氧有机化合物结构分析

钛酸丁酯与乙酐在环己烷中混合加热反应,钛酸丁酯中的烷氧基容易发生二取代反应,生成溶于有机溶剂的丁氧基乙酸钛[Ti(OC4H9)2(OOCCH3)2]和乙酸丁酯;在过量的乙酐存在下,二取代产物形成两种不同结构的钛氧有机物,乙酸氧钛[TiO(OOCCH3)2]和丁氧基乙酸氧钛[Ti2O(OC4H9)2(OOCCH3)4],两种物质分子中都存在Ti-O-Ti键型的结构,它们不溶于有机溶剂.Ti2O(OC4H9)2(OOCCH3)4更容易加热分解.     

C3H2环丙烯基自由基与O(3P)反应机理的理论研究

本文用量子化学密度泛函方法对C3H2 (环丙烯基自由基)与O(3P)反应的机理进行了理论研究。在B3LYP/6-311++G**计算水平上优化了各驻点（过渡态,中间体,产物）的几何结构,在QCISD(T)/6-311++G**水平下计算了各物质的单点能量,在两种水平下计算了298K和600K时的能量。计算结果表明：C3H2 + O(3P) 反应可以生成P1 (C2H +HCO),P2 (C2H2 + CO) 和P3 (HC3O+H)三种产物。生成P1反应通道的能垒最低,即P1为主要产物,与实验的结果一致。产物P1可以通过路径：R→ IM1→ IM2→ P1获得。本文详细地讨论了C3H2 + O(3P) 的反应机理,并从理论上对实验结果进行了验证。研究结果有助于深入理解C3H2 + O(3P)反应机理以及C3H2在大气中的燃烧过程。     

Na+I2→Na++I-2 反应中散射共振态的理论研究

化学反应中散射共振态是在特定的碰撞能下生成的中间态, 具有如定域性、光谱等束缚态的性质. 它与势能面强相互作用区的性质有密切关系, 但又与化学反应的过渡态不同. 由于散射共振态对化学反应的分支比、产物的能量分配和产物的角分布等有重要影响, 因此, 一直是理论和实验化学家的前沿研究课题[1]. 理论上, 对散射共振态生成机理的研究多集中在单势能面(电子基态)反应, 如H+H2, F+H2, I+HI(以及H的同位素D)等[2], 而对两态势能面反应散射共振态的研究则少见报道. Na+I2Na++I-2 离子对生成反应的微分截面已用激光-交叉分子束装置进行了实验研究[3]. 本文用量子反应散射和量子化学ab initio相结合的方法研究第一共振峰所对应的共振能、共振宽度、共振寿命、几何结构及电荷分布, 对共振类型作了指认, 分析了共振态的生成机理.     

常见酸根阴离子对镁与水反应的影响

一、问题的提出镁不能跟氢氧化钠等碱溶液反应,但能与碱性银氨溶液反应生成氢气等产物。究其原因,有人认为是“反应途径不同”的缘故[1]：镁与氢氧化钠等碱溶液反应时,其表面形成了难溶的氢氧化镁,阻止了反应的进行;镁与银氨溶液反应时,镁先将银氨络离子中的银置换出来,使镁表面形成了Ag—Mg原电池,发生的是原电池反应：正极：2H2O＋2e→2OH－＋H2负极：Mg＋2OH-－2e→Mg（OH）2为了考察这一解释的可信度,笔者进行了下列2则实验。实验1（1）按文[1]方法用硝酸银和稀氨水制取少量银氨溶液;（2）把光亮的镁条置于银氨溶液中,…     

微波辐射条件下锌与氯化铁溶液反应的研究

为了从一种全新的视角和手段探讨新课程中锌与氯化铁溶液反应到底生成什么产物的问题,通过微波实验方法和正交实验设计,将影响该反应的各种因素和水平进行了科学、全面、均衡地安排,根据定量实验数据,得出了:7Zn+6FeCl3+6H2O=2Fe(OH)3+2Fe+7ZnCl2+2FeCl2+3H2↑的实验结论.     

乙烯酮自由基(HCCO·)与二氧化氮(NO2)反应势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311G(d,p)//MP2/6-311G(d,p)+ZPE水平上对反应HCCO+NO2进行了计算, 建立了反应势能面. 此反应由反应物通过三步反应到达产物. 首先, NO2的O原子进攻HCCO自由基中与H相邻的C原子, 形成异构体1[ONOC(H)CO]或2[H(CONOC)O]. 然后, 异构体1和2通过N-O键的断裂形成产物NO和OC(H)CO. 最后, 产物中的OC(H)CO可以通过C-C键的断裂进一步分解为HCO和CO. 由HCCO+NO2反应得到产物NO+HCO+CO.     

氧负离子与乙烯自由基反应的理论研究

在G3MP2B3理论水平下研究了氧负离子与乙烯自由基的反应机理. 反应入口势能面的刚性扫描显示: 对于不同的初始反应取向, 体系存在3种不同的反应机理, 分别对应直接脱水、插入反应和直接键合成中间体通道. 其中, 通过插入反应形成的富能中间体[CH2＝C—OH]－及键合中间体[CH2＝CHO]－都可以进一步经异构化和解离生成其它各种可能产物, 如C2H－＋H2O, OH－＋CH2C和 ＋CO产物通道. 基于计算得到的反应势垒的相对高度, 直接脱水反应显然是该反应体系最主要的产物通道, 同时我们还结合Mulliken电荷布居分析研究了其中涉及的电子交换过程. 由此, 计算结果证实了以往OH－与C2H2反应的实验研究结果. 此外, 还对比了该反应体系、氧原子与乙烯自由基、氧负离子与乙烯分子三个反应的不同机理.     

镁和氯化铵溶液反应的实验研究

在学习了“盐类水解”之后,许多学生认为镁能够与氯化铵溶液剧烈反应的原因是:氯化铵水解呈酸性,镁与水解产生的H+反应生成氢气,反应的离子方程式为NH4++H2O NH3·H2O+H+,Mg+2H+Mg2++H2↑;这种观点也为许多教师所认同,在有些教学参考资料上也有类似的解释[1],但笔者认为这一解释不符合反应事实,为此笔者进行了以下5个实验。实验1:在盛有3.0mL1.0mol/LNH4Cl溶液的试管中加入0.20g镁粉观察到有大量气泡产生,一段时间后溶液中有白色沉淀形成。实验2:在盛有3.0mL1.0mol/LCH3COONH4溶液的试管中加入0.20g镁粉,观察到有大量气泡生成,…