Question

將硼酸、發(fā)煙硫酸、螢石粉共熱得到無色氣體A，A為平面構(gòu)型分子，密度約為空氣的2.3倍，A用乙醚吸收后得到液態(tài)物質(zhì)B。液態(tài)乙酸中存在微弱的自偶電離，離子電導(dǎo)率為139μS/cm，將B加入乙酸中形成均一透明的無色溶液，發(fā)現(xiàn)乙酸的離子電導(dǎo)率顯著增強，達到1300-5800μS/cm，B與乙酸的混合溶液是具有良好應(yīng)用前景的非水型電解質(zhì)，與傳統(tǒng)的水溶液電解質(zhì)體系相比有獨特的優(yōu)勢，擴大了電化學(xué)反應(yīng)研究的物質(zhì)范圍和電位研究區(qū)間。試回答下列問題：
⑴　寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式  A _____________，B______________
⑵　寫出生成A的化學(xué)反應(yīng)方程式____________________________________
⑶　用方程式表示乙酸的自偶電離過程，并分析乙酸中加入B后，電導(dǎo)率顯著提高的原因
⑷　紅外光譜顯示，純乙酸中存在兩種羧羥基吸收峰，分析這兩種峰產(chǎn)生的原因
⑸　為什么說非水型電解質(zhì)可以擴大電化學(xué)反應(yīng)研究的物質(zhì)范圍和電位區(qū)間？

Answer 1

⑴　A：BF₃,    B：(CH₃CH₂)₂O·BF₃        （2分，各1分）
⑵　3H₂SO₄ + 2H₃BO₃ + 3CaF₂ ="==" 2BF₃ + 3CaSO₄ + 6H₂O   2分
⑶　2CH₃COOH  CH₃COOH₂⁺ + CH₃COO^-，加入(CH₃CH₂)₂O·BF₃后，(CH₃CH₂)₂O·BF₃
是強路易斯酸，形成了CH₃COOBF₃^-離子，促進了乙酸的自偶電離
2CH₃COOH + BF₃ ="=" CH₃COOBF₃^- + CH₃COOH₂⁺   （2分）
⑷　乙酸中存在單分子和締合分子兩種狀態(tài)  （1分）
⑸　水溶液中難溶或不溶的物質(zhì)在非水電解質(zhì)中可以研究，故擴大了研究的物質(zhì)范圍；在水溶液中，電解電位受到析氫電位和析氧電位的區(qū)間限制，而非水電解質(zhì)中擴大了研究的電位區(qū)間限制。（意思對即可）（2分）

⑴　A的摩爾質(zhì)量約為29×2.3＝67(g/mol)，且為平面分子，結(jié)合反應(yīng)物中存的原子種類，可以推測A為BF₃，經(jīng)驗證正確。B為BF₃與O(CH₂CH₃)₂的簡單加合產(chǎn)物，即F₃B←O(CH₂CH₃)₂。
⑵　A的生成過程可以看成是兩個反應(yīng)的結(jié)果，即CaF₂與濃H₂SO₄反應(yīng)生成HF，然后生的HF迅速與H₃BO₃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成BF₃和水。當(dāng)然也可以把兩個方程式寫成一個反應(yīng)方程式：3H₂SO₄ + 2H₃BO₃ + 3CaF₂ ="==" 2BF₃ + 3CaSO₄ + 6H₂O。
⑶　自偶電離過程，可以與水的自偶電離進行類比。因此乙酸的自偶電離過程可表示為：2CH₃COOH  CH₃COOH₂⁺ + CH₃COO^-，即乙酸分子之間H^＋的傳遞過程。當(dāng)乙酸中加入B后，溶液導(dǎo)電能力明顯增加，說明溶液中可以“自由”移動離子濃度增加，也就是說B的加入促進了乙酸的電離，這是因為BF₃是強的路易斯酸，它能與CH₃COO^－形成穩(wěn)定的配合物，從而促進了乙酸的電離。
⑷　在單分子的乙酸，由于只存在一種化學(xué)環(huán)境的羧羥基，因此只能在紅外光譜中觀察到一種吸收峰。但是在實際情況中存在兩種紅外吸收峰，也就意味著存在兩種不同化學(xué)環(huán)境的羧羥基，結(jié)合乙酸的性質(zhì)，說明純乙酸中，有一部分乙酸以單分子形式存在，也存在一部分因氫鍵形成了雙聚的乙酸分子。
⑸　水溶液中難溶或不溶的物質(zhì)在非水電解質(zhì)中可以研究，故擴大了研究的物質(zhì)范圍；在水溶液中，電解電位受到析氫電位和析氧電位的區(qū)間限制，而非水電解質(zhì)中擴大了研究的電位區(qū)間限制。