第三章习题答案

第3章习题

1 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应都很慢？怎样才能加快反应速率?

答：固相反应是复相反应，反应主要在界面间进行，反应速率由离子的相间扩散所决定，并且固体物质接触面积相对较小，混合不均匀，碰撞概率小，因而大多数情况下反应很慢。

通过充分破碎和研磨，或通过各种化学途径制备粒度细、比表面大、表面活性高的反应物原料，或提高反应温度等均可加快反应速率。

2 化学转移反应适合提纯具有什么特点的金属？你能举例说明吗?

答：化学转移反应适合提纯熔点高，在高温下难以挥发的金属。如金属钛的提纯。钛的熔点高达1 933±10 K，沸点是3 560 K，高温下难挥发，但钛和碘在低温下能够形成TiI4，在高温下TiI4又容易分解，所以可以采用化学转移反应提纯钛。

3 低温合成适用哪类物质的合成？常用的制冷浴有哪些?

答：用于低温合成的化合物主要是一些易挥发的化合物，例如，C3O2、CNCl、HCN、PH3、(CN)2、稀有气体化合物等。

常用的制冷浴有冰盐共熔体系、干冰浴和液氮。

4 高温合成包括哪些类型?

答：高温合成主要包括以下类型：高温下的固相合成反应；高温下的固－气合成反应；高温下的化学转移反应；高温熔炼和合金制备；高温下的相变合成；高温熔盐电解；等离子体激光、聚焦等作用下的超高温合成；高温下的单晶生长和区域熔融提纯等。

5 彩色三基色稀土荧光粉是如何制备的？分别举例予以说明。

答：彩色电视机的显像屏是由红、蓝、绿(三基色)三种颜色的荧光粉组成的。

红粉Y2O2S：Eu的制备方法用稀HNO3或稀HCl溶解质量比为1：(0.062～0.07)的Y2O3和Eu2O3的混合稀土氧化物，用去离子水稀释到每1 mL含Y2O3大约10 mg，再用稀氨水调节pH值到2～3，并加热到80 ℃。慢慢加入过量的草酸溶液，直至沉淀完毕，使沉淀静置几小时后抽滤，水洗至中性。其反应过程如下：

Y2O3＋ Eu2O3＋H＋—→Y3＋＋ Eu3＋＋H2O

Y3＋＋ Eu3＋＋H2C2O4—→ (Y, Eu)2(C2O4)3·xH2O

将草酸钇铕(Y, Eu)2(C2O4)3·xH2O于120 ℃下烘干脱水，再于800～1 000 ℃下灼烧1 h，便得到制备红粉的原料(Y, Eu)2O3：

(Y, Eu)2(C2O4)3·xH2O —→ (Y, Eu)2O3＋CO2↑＋ CO↑＋ xH2O↑然后，将质量比为100：30：30：5的(Y, Eu)2O3：S：Na2CO3：K3PO4(作助熔剂)混磨均匀，装入石英管中压紧，覆盖适量的硫磺及次料，加盖盖严，于1 150～1 250 ℃下恒温1～2 h，高温出炉，冷至室温。在365 nm紫外光激发下选粉，用水或浓度为2～4 mol·L－1的HCl浸泡后再用热水洗至中性，抽滤、烘干、过筛，即得白色的Y2O2S：Eu红色发光粉。反应为：

Na2CO3＋ S —→ Na2S＋ Na2S x＋ CO2↑

(Y, Eu)2O3＋ Na2S ＋ Na2S x—→Y2O2S : Eu

绿粉(Ce, Tb)MgAl11O19的制备方法按一定的比例将Al2O3(79 %)、MgCO3(5 %)、CeO2(9 %)、Tb4O7(5 %)、H3BO3(2 %，作助熔剂)混合研磨均匀后，装入石英坩埚，先在1 350 ℃灼烧2 h，取出粉碎磨匀，再装入刚玉坩埚于1 400 ℃灼烧1 h，粉碎，过200目筛即为产品。

蓝粉((Ba, Mg, Eu)3Al14O24)的制备按一定比例称取B2F2CO3、MgCO3、Mg(OH)2·5H2O、Eu2O3、Al2O3、H3BO3，混合磨匀，然后装入石英管中，并通入CO，在1 300 ℃灼烧还原1.5 h，出炉冷却后，粉碎，过200目筛，即为产品。高温灼烧，是使物料发生高温固相反应生成晶体。还原是使晶体中的Eu(Ⅲ)还原成Eu(Ⅱ)，其还原剂是CO。

6 画出下列萃取剂的结构：

162

163 MIBK TBP N 263 P 204 HTTA

解答：MIBK(甲基异丁基酮)：

TBP(磷酸三丁酯)： N 263(氯化三烷基甲胺)：[CH 3(CH 2)6～10CH 2]3N ＋Cl

－

P 204(二(2-乙基己基)磷酸)：

HTTA(噻吩甲酰基三氟丙酮)

7 Xe(b.p.－109 ℃)、AsH 3(b.p.－62.5 ℃)和As 2H 4(b.p.100 ℃)的混合物通过蒸馏分离进入三个串

联的冷阱里，在每一个冷阱处，你要采用哪种糊状浴或制冷剂?

答：在第一处冷阱采用冰盐共熔体系，可以将As 2H 4冷凝下来；在第二处冷阱采用干冰浴，可以将AsH 3冷凝下来；在第三处冷阱采用液氮，可以将Xe 冷凝下来。

8 获得等离子体较实用的方法有哪些?

答：较实用的获得等离子体的方法是放电法，如各种电弧放电、辉光放电、高频电感耦合放电、高频电容耦合放电和诱导放电等。

9 由氯化钾的电解氧化来制备氯酸钾，通1 A 电流2 h ，假设电流效率为50 %，可以得到多少克氯酸钾?

解：电量Q ＝It ＝1 A ×(3 600×2) s ＝7 200 C

氯化钾到氯酸钾的半反应为 Cl －－6e ＝Cl 5＋

电解产生1 mol KClO 3(122.55 g)需要6×96 500 C 电量，因此7 200 C 电量应电解得到122.55× 7 200/(6×96 500)＝1.52 g

实际得到的氯酸钾为 1.52 × 50 % ＝ 0.76 g

10 说明为什么在汞阴极上还原钠离子是可能的，虽然水还原成氢是热力学上最有利的过程。你应该怎样改变pH 值和温度去影响电流效率?

答：虽然水还原成氢是热力学上最有利的过程，但如果采用汞为阴极，并且增高电流密度，由

于H 2在汞上具有很高的过电位，因而能使Na ＋先在汞阴极上放电析出而变成钠汞齐。为了提高电流

效率，可以增大溶液pH 值(即降低H ＋浓度)，适当提高温度。

11 用含氧酸盐煅烧制取氧化物时，常使用挥发性酸的盐，特别是碳酸盐，为什么?

答：用含氧酸盐煅烧制取氧化物时，常使用挥发性酸的盐，这是因为分解时酸性氧化物容易逸出，这有利于平衡向右移动，分解更完全，产物比较纯。之所以用碳酸盐，是因为它的分解温度更低。

12 为什么紫外-可见光谱能应用于金属配位化合物的鉴定?

答：金属离子与配体反应生成配合物的颜色一般不同于游离金属离子(水合离子)和配体本身的颜色。配合物的形成均可使最大吸收峰显著红移或紫移，摩尔吸光系数明显提高。利用紫外-可见光谱可以研究配合物的电子跃迁、荷移吸收光谱和配体内电子跃迁，因而能够应用于金属配合物的鉴定。

13 有以下反应:

CH 3CH 3CH CH 2C O CH 3C 4H 9O

C 4H 9O

C 4H 9O

O CH 3(CH 2)32C 2H 5CH 3(CH 2)3CHCH 2C H O CF 3CH 3