69年的等待

2014-05-19 12:23
中学生天地·高中学习版 2014年4期
关键词:芳香烃双键苯环

1944年,爱尔兰都柏林圣三一学院开始进行沥青滴落实验。终于,经过69年的等待,2013年7月11日,科学家首次拍到了焦油沥青滴落的画面。

其实早在1927年,为了向学生们证明“沥青是液体不是固体”,澳大利亚昆士兰大学的物理学家托马斯·帕内尔就设计了沥青滴落这个实验。在过去的86年里,这一实验共有8滴沥青滴下。

许多人认为沥青在常温下的形态是固态,然而实验证明,沥青虽然看上去是固体,实际上却是黏性极高的液体。在开始沥青滴落实验前,科学家们需要把沥青样本加热,增加其流动性,然后倒入一个封口的玻璃漏斗内。等到沥青完全冷却和沉淀后,再将漏斗的下端切开。从这一刻起,沥青便开始以匪夷所思的缓慢流速通过漏斗柄,最终滴落在下方的烧杯中。

圣三一学院的研究小组通过监视沥青液滴的滴落过程,估算它的黏度约是蜂蜜的200万倍。在25℃时,蜂蜜的黏度为15,000 cps(黏度的常用度量单位),那么据此推算,沥青的黏度则约为300亿cps。另外,受到沥青的类别、所处环境温度的影响,沥青液滴形成的速度也会有所不同。

虽然这项实验看起来简单而古怪,耗费的时间又长得令人无法相信,但是经过几十年的坚守和努力,它已经具有了见证历史和人类成果的意义。用昆士兰大学的物理学家梅因斯通的话来说,沥青滴落实验的价值不仅在于科学的意义,更在于它对历史和文化的影响。它激起了雕刻家、诗人和作家对时间流逝和现代生活节奏的深刻思索,让人们联想到科学和事物发展的恒久性。

【练一练】

(1) 2013年7月11日,科学家首次拍下了高黏度的焦油沥青滴落的画面。沥青是一种防水、防潮和防腐的有机胶凝材料,煤焦油、石油等蒸馏后的残留物是其重要来源。下面有关沥青的推测不正确的是

A. 沥青是不溶于水但可溶于CCl4、CS2等有机溶剂的复杂混合物

B. 由煤和石油获取焦油沥青的过程均属于物理变化

C. 沥青中某些成分能与H2发生加成反应

D. 沥青在高温下能发生氧化反应

(2) 焦油沥青中的某些成分如下图所示,下列说法不正确的是

Ⅰ Ⅱ

A. 焦油沥青内存在某些芳香烃,相互之间存在较强的分子间作用力

B. 化合物Ⅰ具有类似苯环的结构,其核磁共振氢谱有强度之比为1 ∶ 2 ∶ 2的三个峰

C. 化合物Ⅱ的分子式是C20H12,含有2个苯环和3个碳碳双键

D. 化合物Ⅰ可能具有碱性,化合物Ⅱ可发生氧化反应、加成反应和取代反应

【参考答案】

(1) B 【沥青是一种复杂的有机混合物,可以溶解在有机溶剂中,A正确。焦油沥青是由煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经过再加工的产品,煤的干馏属于化学变化,B错误。根据沥青的来源,沥青中一定存在不饱和碳碳键,因此沥青中存在能与H2发生加成反应的有机物,C正确。沥青中不同存在形式的碳均可在一定条件下发生氧化反应,D正确】

(2) C 【焦油沥青的成分化合物Ⅱ属于芳香烃,沥青黏度高,说明分子间作用力大,A正确。化合物Ⅰ具有苯环的结构特点,并且有三种不同环境的H原子,H原子个数比为1 ∶ 2 ∶ 2,B正确。化合物Ⅱ的分子式是C20H14,含有2个苯环和3个碳碳双键,所以C错误。化合物Ⅰ中存在孤对电子的氮原子,所以理论上可结合H+,体现碱性;化合物Ⅱ中存在苯环和碳碳双键,所以能发生氧化反应、加成反应和取代反应,D正确】

1944年,爱尔兰都柏林圣三一学院开始进行沥青滴落实验。终于,经过69年的等待,2013年7月11日,科学家首次拍到了焦油沥青滴落的画面。

其实早在1927年,为了向学生们证明“沥青是液体不是固体”,澳大利亚昆士兰大学的物理学家托马斯·帕内尔就设计了沥青滴落这个实验。在过去的86年里,这一实验共有8滴沥青滴下。

许多人认为沥青在常温下的形态是固态,然而实验证明,沥青虽然看上去是固体,实际上却是黏性极高的液体。在开始沥青滴落实验前,科学家们需要把沥青样本加热,增加其流动性,然后倒入一个封口的玻璃漏斗内。等到沥青完全冷却和沉淀后,再将漏斗的下端切开。从这一刻起,沥青便开始以匪夷所思的缓慢流速通过漏斗柄,最终滴落在下方的烧杯中。

圣三一学院的研究小组通过监视沥青液滴的滴落过程,估算它的黏度约是蜂蜜的200万倍。在25℃时,蜂蜜的黏度为15,000 cps(黏度的常用度量单位),那么据此推算,沥青的黏度则约为300亿cps。另外,受到沥青的类别、所处环境温度的影响,沥青液滴形成的速度也会有所不同。

虽然这项实验看起来简单而古怪,耗费的时间又长得令人无法相信,但是经过几十年的坚守和努力,它已经具有了见证历史和人类成果的意义。用昆士兰大学的物理学家梅因斯通的话来说,沥青滴落实验的价值不仅在于科学的意义,更在于它对历史和文化的影响。它激起了雕刻家、诗人和作家对时间流逝和现代生活节奏的深刻思索,让人们联想到科学和事物发展的恒久性。

【练一练】

(1) 2013年7月11日,科学家首次拍下了高黏度的焦油沥青滴落的画面。沥青是一种防水、防潮和防腐的有机胶凝材料,煤焦油、石油等蒸馏后的残留物是其重要来源。下面有关沥青的推测不正确的是

A. 沥青是不溶于水但可溶于CCl4、CS2等有机溶剂的复杂混合物

B. 由煤和石油获取焦油沥青的过程均属于物理变化

C. 沥青中某些成分能与H2发生加成反应

D. 沥青在高温下能发生氧化反应

(2) 焦油沥青中的某些成分如下图所示,下列说法不正确的是

Ⅰ Ⅱ

A. 焦油沥青内存在某些芳香烃,相互之间存在较强的分子间作用力

B. 化合物Ⅰ具有类似苯环的结构,其核磁共振氢谱有强度之比为1 ∶ 2 ∶ 2的三个峰

C. 化合物Ⅱ的分子式是C20H12,含有2个苯环和3个碳碳双键

D. 化合物Ⅰ可能具有碱性,化合物Ⅱ可发生氧化反应、加成反应和取代反应

【参考答案】

(1) B 【沥青是一种复杂的有机混合物,可以溶解在有机溶剂中,A正确。焦油沥青是由煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经过再加工的产品,煤的干馏属于化学变化,B错误。根据沥青的来源,沥青中一定存在不饱和碳碳键,因此沥青中存在能与H2发生加成反应的有机物,C正确。沥青中不同存在形式的碳均可在一定条件下发生氧化反应,D正确】

(2) C 【焦油沥青的成分化合物Ⅱ属于芳香烃,沥青黏度高,说明分子间作用力大,A正确。化合物Ⅰ具有苯环的结构特点,并且有三种不同环境的H原子,H原子个数比为1 ∶ 2 ∶ 2,B正确。化合物Ⅱ的分子式是C20H14,含有2个苯环和3个碳碳双键,所以C错误。化合物Ⅰ中存在孤对电子的氮原子,所以理论上可结合H+,体现碱性;化合物Ⅱ中存在苯环和碳碳双键,所以能发生氧化反应、加成反应和取代反应,D正确】

1944年,爱尔兰都柏林圣三一学院开始进行沥青滴落实验。终于,经过69年的等待,2013年7月11日,科学家首次拍到了焦油沥青滴落的画面。

其实早在1927年,为了向学生们证明“沥青是液体不是固体”,澳大利亚昆士兰大学的物理学家托马斯·帕内尔就设计了沥青滴落这个实验。在过去的86年里,这一实验共有8滴沥青滴下。

许多人认为沥青在常温下的形态是固态,然而实验证明,沥青虽然看上去是固体,实际上却是黏性极高的液体。在开始沥青滴落实验前,科学家们需要把沥青样本加热,增加其流动性,然后倒入一个封口的玻璃漏斗内。等到沥青完全冷却和沉淀后,再将漏斗的下端切开。从这一刻起,沥青便开始以匪夷所思的缓慢流速通过漏斗柄,最终滴落在下方的烧杯中。

圣三一学院的研究小组通过监视沥青液滴的滴落过程,估算它的黏度约是蜂蜜的200万倍。在25℃时,蜂蜜的黏度为15,000 cps(黏度的常用度量单位),那么据此推算,沥青的黏度则约为300亿cps。另外,受到沥青的类别、所处环境温度的影响,沥青液滴形成的速度也会有所不同。

虽然这项实验看起来简单而古怪,耗费的时间又长得令人无法相信,但是经过几十年的坚守和努力,它已经具有了见证历史和人类成果的意义。用昆士兰大学的物理学家梅因斯通的话来说,沥青滴落实验的价值不仅在于科学的意义,更在于它对历史和文化的影响。它激起了雕刻家、诗人和作家对时间流逝和现代生活节奏的深刻思索,让人们联想到科学和事物发展的恒久性。

【练一练】

(1) 2013年7月11日,科学家首次拍下了高黏度的焦油沥青滴落的画面。沥青是一种防水、防潮和防腐的有机胶凝材料,煤焦油、石油等蒸馏后的残留物是其重要来源。下面有关沥青的推测不正确的是

A. 沥青是不溶于水但可溶于CCl4、CS2等有机溶剂的复杂混合物

B. 由煤和石油获取焦油沥青的过程均属于物理变化

C. 沥青中某些成分能与H2发生加成反应

D. 沥青在高温下能发生氧化反应

(2) 焦油沥青中的某些成分如下图所示,下列说法不正确的是

Ⅰ Ⅱ

A. 焦油沥青内存在某些芳香烃,相互之间存在较强的分子间作用力

B. 化合物Ⅰ具有类似苯环的结构,其核磁共振氢谱有强度之比为1 ∶ 2 ∶ 2的三个峰

C. 化合物Ⅱ的分子式是C20H12,含有2个苯环和3个碳碳双键

D. 化合物Ⅰ可能具有碱性,化合物Ⅱ可发生氧化反应、加成反应和取代反应

【参考答案】

(1) B 【沥青是一种复杂的有机混合物,可以溶解在有机溶剂中,A正确。焦油沥青是由煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经过再加工的产品,煤的干馏属于化学变化,B错误。根据沥青的来源,沥青中一定存在不饱和碳碳键,因此沥青中存在能与H2发生加成反应的有机物,C正确。沥青中不同存在形式的碳均可在一定条件下发生氧化反应,D正确】

(2) C 【焦油沥青的成分化合物Ⅱ属于芳香烃,沥青黏度高,说明分子间作用力大,A正确。化合物Ⅰ具有苯环的结构特点,并且有三种不同环境的H原子,H原子个数比为1 ∶ 2 ∶ 2,B正确。化合物Ⅱ的分子式是C20H14,含有2个苯环和3个碳碳双键,所以C错误。化合物Ⅰ中存在孤对电子的氮原子,所以理论上可结合H+,体现碱性;化合物Ⅱ中存在苯环和碳碳双键,所以能发生氧化反应、加成反应和取代反应,D正确】

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