上海师范大学综合实验复习

综合实验2复习资料整理

实验一：电解聚合法合成导电高分子及性能研究

实验原理：聚苯胺随氧化程度的不同呈现出不同的颜色。完全还原的聚苯胺，不导电，为白色；经部分氧化掺杂，得到Emeraldine 碱，蓝色，不导电；再经酸掺杂，得到

Emeraldine 盐，绿色，导电；如果Emeraldine 碱完全氧化，则得到Pernigraniline 碱，不能导电。

一般认为当p ϕ∆为55/n 至65/n mV 时，该电极反应是可逆过程。可逆电流峰的p ϕ与电压扫描速率ν无关，且1/2

pc pa i i ν=∝。对于部分可逆(也称准可逆)电极过程来说，

59/p n

ϕ∆> mV ，且随ν的增大而变大，/pc pa i i 可能大于1，也可能小于或等于1，pc i 、pa i 仍正比于1/2ν。

思考题：

1. 为什么恒电位聚合后的绿色聚苯胺具有导电性？

答：聚苯胺随氧化程度不同呈现出不同的颜色。经部分氧化掺杂，再经酸掺杂后，得聚苯胺盐，呈绿色。聚苯胺的形成是通过阳极偶合机理完成的，在酸性条件下，聚苯胺链具有导电性，保证了电子能通过聚苯胺链传导至阳极，使链增长继续，最后生成聚合物。

2. 为什么说聚苯胺电极过程是电化学可逆的？

答：因为实验中得到的循环伏安极化曲线中有氧化峰和还原峰，而且两者图形大致对称，所以可以判断聚苯胺电极过程是电化学可逆的。

实验二：纳米氧化铝粉体的制备及使用激光粒度仪进行粒度测定（上）

思考题：

1.聚乙二醇（PEG）的作用？其聚合度对纳米氧化铝粒径的影响？

答：聚乙二醇在溶液中易与氢氧化铝胶粒表面形成氢键，所以聚乙二醇比较容易的吸附于胶粒表面，形成一层保护膜，包围胶体粒子。保护膜具有一定厚度，会存在空间位阻效应，故可以有效的抑制胶体粒子的团聚，使胶粒能稳定的分散在溶液中。聚乙二醇的聚合度越小，说明链长越短，得到的胶粒半径较小。聚合度越大，链长越长，得到的胶粒半径越大，但过长的链长容易互相缠绕，不利于胶粒的分散。

2.写出煅烧前样品制备的离子反应式，并说明氨水的作用，能否用氢氧化钠溶液代替氨水？

Al3+ + 3NH3.H2O Al(OH)3+ 3NH4+

答：

氨水的作用是使铝离子完全沉淀生成氢氧化铝。不能用氢氧化钠代替氨水。因为氢氧化铝是两性化合物，他能和强碱反应生成偏铝酸根，若用氢氧化钠溶液最后得不到氢氧化铝。实验二：纳米氧化铝粉体的制备及使用激光粒度仪进行粒度测定（下）

结果与讨论：

1.采用不同聚合度的PEG作分散剂，测氧化铝粉体的粒径分布曲线，曲线的峰宽反映体系中所含颗粒尺寸的均匀程度，峰的宽窄代表什么？

答：峰的宽度代表体系中所含颗粒大小的均匀程度，峰越宽，表示粒径范围大，颗粒大小不一；峰越窄，表示粒径范围小，颗粒大小越均匀。

2.什么是最频值和平均径？

最频值是频率曲线的最高点。平均径为颗粒平均大小的数据，通常用D[4,3]表示。

思考题：

1.激光粒度仪测试的基本原理是什么？

答：激光粒度仪测试的基本原理是采用激光衍射法。当样品通过激光束，会产生衍射角度，而衍射角度与粒径成反比，测量各个角度的光强度就可以知道该粒径的颗粒数量。

2.等效球体的概念？

答：等效球体理论是测量粒子的某种特性（如质量）并根据该特性转化成为相应球体的特性，用一个唯一的数字（球体的直径）来描述该粒子大小。

3．D[2,0]、D[3,2]、D[4,3]计算公式？

D[2,0]：（每个粒子直径的平方加和）/（粒子个数）再开根号

D[3,2]：(每个粒子直径的立方加和) /(每个粒子直径的平方加和)

D[4,3]：(每个粒子直径的4次方加和) /(每个粒子直径的立方加和)

实验三辅酶催化合成安息香及利用元素分析仪测定安息香中CH含量（上）安息香缩合反应的原理：

主要的副反应有：

VB1分子中右边噻唑环上的氮原子和硫原子之间的氢有较大的酸性，在碱的作用下易被除去形成碳负离子，从而催化苯偶姻的形成。VB1在反应中作为催化剂使用，它的质量对反应产生直接的影响，VB1通常在酸性条件下稳定，易吸水，在水溶液中易被氧化失效。同时光、金属离子（如铜、铁、锰等）均可加速VB1的氧化，氢氧化钠溶液中噻唑环易开环失效。

思考题:

1. 试述VB1在安息香缩合反应中的作用。

答： VB1分子中右边噻唑环上的氮原子和硫原子之间的氢有较大的酸性，在碱的作用下易被除去形成碳负离子，作为亲核试剂进攻苯甲醛，得到产物又是一亲核试剂，在进攻另一分子苯甲醛，从而发生安息香缩合反应。具体过程见上面机理。

2. 安息香缩合、羟醛缩合、歧化反应有何不同?

答：安息香缩合反应是由催化剂做亲核试剂，使得芳香醛发生双分子缩合，生成a-羟基酮类。羟醛缩合反应是醛酮类化合物，必须含有a-H，在碱的催化下，失去a-H而成为亲核试剂，进攻另一分子的醛或酮，生成羟基醛（酮）类化合物。歧化反应是不含a-H的醛或酮在浓碱的作用下，自身发生氧化还原反应生成相应的醇和羧酸。

3. 本实验为什么要使用新蒸馏出的苯甲醛?为什么加入苯甲醛后，反应混合物的pH要保持在9 10?溶液的pH过低或过高有什么不好?

答：苯甲醛放置过久会被氧化成苯甲酸，而苯甲酸不参与反应，会影响反应产率，故应该要使用新蒸馏出的苯甲醛。催化剂VB1必须在碱性条件下才能形成碳负离子，如果溶液PH过高，VB1中的噻唑环会发生开环反应；过低不利于VB形成碳负离子。

实验三辅酶催化合成安息香及利用元素分析仪测定安息香中CH含量（上）

Vario el III型元素分析仪的基本原理：（老师可能会给一个物质让我们叙述该物质在元素分析仪中的过程）

Vario el III型元素分析仪分为CHNS模式和O模式。本实验中采用CHNS模式，所用的标准样品是对氨基苯磺酸。在氧化管内填充氧化钨做催化剂，样品在1150度下燃烧，其中N

变为NO X

，H变为

H2O

，C变为

CO2

，S变为

SO3

。分解产物通过一根加热至850度的

装有铜的还原管，NO X

被还原为

N2

，

SO3

被还原为

SO2

，

H2O

和

CO2

不变。然后混

合气体SO2

，

H2O

，

CO2

通过3根吸附柱被吸附分离，接着分别加热吸附柱，解析

SO2

，H2O

，

CO2

，并逐次通过TCD检测器被检测。

制样过程：详细见老师上传至化学实验教学示范中心的视频。（密码：hxzx）

实验四 Y3Al5O12:Ce3 +荧光粉的合成以及Cary eclipse荧光分光光度计的使用和对荧光粉的

发光性能研究（上）

实验原理：

无机发光材料是由作为材料主体的化合物（基质）和掺入特定的少量作为发光中心的杂质离子（激活剂）所组成，激活剂对基质起激活作用，并形成发光中心。有的材料中还掺入另一种杂质离子作为传递辐射能的中介体（敏化剂）。敏化剂可以有效地吸收激发能量并把它传递给激活剂，提到发光效率。

化学共沉淀法的注意事项：

思考题：

1.湿法共沉淀制备荧光粉比火法(或干法)有何优点？

答：湿化学合成方法的优点是其原料各组分能再分子或原子级别上进行，有利于精确控制掺杂量，反应活性高，且可显著降低合成温度。而干法是将原料研细，机械混合然后进行高温煅烧反应，这样反应就仅限于在颗粒表面进行，故效率低，反应活性不高。

2.陈化时间的长短对产物的影响？

答：在陈化过程中，因小颗粒沉淀的比表面积大，表面能也大，体系的变化有从高能量到低能量的自发趋势，因此小颗粒沉淀会逐渐溶解，大颗粒沉淀可慢慢再长大，使沉淀颗粒表面完整，减少吸湿和结块，提高产品的性能。陈化过程由于小颗粒的溶解，减少了杂质的吸附和包裹夹带，起到所谓局部重结晶的作用，可以提高沉淀产品的纯度。陈化的时间不是越长越好，如果陈化的时间如果超过了一定的范围就可能会引起后沉淀，反而使产品的纯度下降。