(11分)上世纪末,中国科大的化学家把CCl4(l)和Na混合放入真空容器中,再置于高压容器中逐渐加热,可得一些固体颗粒。经X-射线研究发现:该固体颗粒实际由A和B两种物质组成,其中A含量较少,B含量较多。试回答下列问题:
2-1 CCl4和Na为何要放在真空容器中?随后为何要置于高压容器中?
2-2 指出CCl4分子的结构特点和碳原子的杂化态。
2-3 上述实验的理论依据是什么?请从化学反应的角度加以说明。
2-4 试确定A、B各为何物?A、B之间有何关系?
2-5 写出上述反应方程式,并从热力学的角度说明A为何含量较少,B为何含量较多?
2-6 请你从纯理论的角度说明:采取什么措施后,A的含量将大幅度增多?
2-7 请评述一下上述实验有何应用前景?
2-1 放在真空容器中是为了防止Na被空气中的氧气氧化;随后放在高压容器中是为了生成金刚石,因为生成金刚石需要高温高压。(2分)
2-2 正四面体;碳原子的杂化形态为sp3;(1分)
2-3 上述实验是武慈反应,即卤代烃与钠的反应,生成碳原子数更大的烃。因为CCl4中碳原子为sp3杂化,反应后,许许多多的碳原子通过sp3杂化学形式成键,即组成网状的金刚石。(2分)
2-4 A为金刚石;B为石墨,它们互为同素异形体。(2分)
2-5 化学反应为:CCl4+4Na → C+4NaCl金刚石和石墨的稳定形态相比,金刚石的内能大,不稳定,易转化为内能较低的石墨。(2分)
2-6 从纯理论的角度看,采取高温高压,将使一部分石墨转化成金刚石,使金刚石的含量大幅增多。(1分)
2-7 上述实验开辟了人造金刚石的另一途径。(1分)
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