2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用

2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用科学前沿

在劳力上劳心，是一切发明之母.事事在劳力上劳心，变可得事物之

真理.

陶行知

福建江合佩

2010年10月6日，瑞典皇家科学院授予美国科学家理查德F赫克、

日本科学家根岸英一和铃木章2010年度诺贝尔化学奖，表彰他们在有机

物合成过程中钯催化交叉偶联取得的巨大成就.化学奖评审委员会说，三

人的研究成果向化学家们提供精致工具，大大提升合成复杂化学物质的可

能性.1972年赫克率先发现借助钯催化，不用高温和高压，碳原子间可以

相互接近至可以发生反应的距离,1977年根岸英一和1979年铃木章分别

对这一理论作出补充，把研究范围扩大到更多有机分子，三位科学家创制

了迄今所能使用的最复杂工具之一.

碳原子化学性质不活泼，不愿相互结合.怎么让这些懒洋洋的碳原子

活跃起来，好将它们凑作一堆?一百多年前人们已经想到办法，法国科学

家格林尼亚发明了一种试剂，利用镁原子强行塞给碳原子2个电子，使碳

原子变得活跃.但这样的方法在合成复杂大分子的时候有很大局限，人们

不能控制活跃的碳原子的行为，反应会产生一些无用的副产物.在制造大

分子的过程中，副产物生成得非常多，反应效率低下.赫克、根岸英一和

铃木章通过实验发现，用钯作为催化剂可以解决这个问题.钯原子就像媒

人一样，把不同的碳原子吸引到自己身边，使碳原子之间的距离变得很近，容易结合也就是偶联，而钯原子本身不参与结合.这样的反应不需要把碳

原子激活到很活跃的程度，副产物比较少，更加精确而高效.这一技术让化学家们能够精确有效地制造他们需要的复杂化合物.目前钯催化交叉偶联反应技术已在全球的科研、医药生产和电子工业等领域得到广泛应用.

作为一个发展中的大国，我们必须清醒地认识到:21世纪国与国之间的竞争说到底还是人才之间的竞争，而对于一个国家来说创新人才的培养至关重要.因此应该好好抓住诺贝尔化学奖这个非常好的教学资源，帮助学生拓宽视野，开阔思路，激发学生的创造愿望，培养学生的创新能力.基于此，设计了如下几。

道习题:

1考查化学反应速率和化学平衡

例1美国科学家理查德F赫克、日本科学家根岸英一和铃木章获得2010年度诺贝尔化学奖，表彰他们在有机物合成过程中钯催化交叉偶联利用做出的杰出贡献.我国清华大学李耀华教授利用其原理发现如下有机反应:。

CHC3

CH3

OH

C

CH+

BrX

Pd(PPh2)2Cl2/PPh2/CuI

N(C2H5)3

CHC

C

C

X

CH3

OH

(该反应为放热反应，且所有反应物和产物都为液态)

下列措施可以提高反应速率的是().升温,增大压强,增大生成物的浓度,增加催化剂的活性,减小反应物的浓度,增大反应物接触面积.

A!

;B!;C!;

D!

本题主要是考查影响化学反应速率的因素.

升温、增加催化剂的活性的实质都是增加单

位体积活化分子百分数，增加碰撞几率，可以提高化学反应速率；增大反应物接触面积既可以增加活化分子的碰撞几率，也可以提高化学反应速率；增大压强，主要针对的是气体参加的反应，对液体和固态反应没有任何影响.

答案B.

例2 日本科学家Suzuki 因为发现有机物合成过程中钯催化交叉偶联利用获得2010年度诺贝尔化学奖，其反应方程式为:

Sucuki 偶联反应:

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科学前沿

人生的旅途，前途很远，也很暗.然而不要怕，不怕的人的面前才有路.

鲁迅

(已知在某反应中R为CH3,R为CH2CH3,X为

Cl，该反应为放热反应,150时放出热量为Q)

该工艺中，其主反应在超声波并有催化剂存在下进行:

(1)该反应所用的催化剂是(填写名称)，该反应150时的平衡常数200时

的平衡常数(填大于小于或等于).

(2)已知CH 3Cl(g)+CH 3CH 2B(OH )2(l) CH 3CH 2CH

3(g )+BCl(OH )2(l); H =-Q kJ mol -1，该热化学反应方程式的意义是.

(3)该反应达到平衡的标志是().

Av(CH3Cl)正=v(CH3CH2CH3)逆;

B容器中气体的平均分子量不随时间而变化;

C容器中气体的密度不随时间而变化;

D 容器中气体的分子总数不随时间而变化(4)在一个固定容积为10L

的密闭容器中充入0 20m ol CH 3Cl 和0 20mo l CH 3CH 2B (OH )2,1m

in 后达到平衡，测得容器中含CH 3CH 2CH 30 18mol，则v (CH 3Cl)=。

mo l L -1 m in -1.

若继续通入0 20m ol CH 3Cl 和0 20mo l CH 3CH 2B(OH )2，则平

衡移动(填向正反应方向、向逆反应方向

或不).

(1)通过题目提供的信息可知，该反应所用的催化剂是钯；该反应为

放热反应，因此升

高温度，平衡向吸热反应方向移动即逆反应方向移动，平衡常数K

减小，因此150 时的平衡常数大于200 时的平衡常数;(2)在本题中热化

学方程式表示的意义是在150 时,1mo l CH 3Cl 气体和1mo l CH 3CH 2B (OH )2液体完全反应生成1mo l CH 3CH 2CH 3气体和1mo l BCl(OH )2

液体时放出的热量为Q kJ;(3)对于一个反应，判断其是否达到化学平衡，主要看各组分的浓度是否变化,B 、D 就是其具体表现形式;(4)本题可以

通过3步法求出CH 3CI 达到平衡时的浓度，然后根据单位时间的浓度变

化求出其反应速率，因此本题答案为3 3 10-5；判断平衡向哪个方向移动，可以通过比较Q 与K 的大小来做。

出评价，通过计算可知Q

答案 (1)钯，大于;(2)在150 时,1mol CH 3Cl 气体和1mol CH 3CH

2B(OH )2液体完全反应生成1mo l CH 3CH 2CH 3气体和1m ol