Question

為了開發(fā)新的功能材料，研究人員將碳納米管a進(jìn)行下列化學(xué)反應(yīng)，在強(qiáng)氧化條件下，碳納米管上的環(huán)被打開生成新的基團(tuán)，得到改性碳納米管．
（1）反應(yīng)①的類型是

氧化還原反應(yīng)或氧化反應(yīng)

，反應(yīng)②的有機(jī)反應(yīng)類型是

取代反應(yīng)

，物質(zhì)b中含氧官能團(tuán)的名稱是

羧基

．
（2）研究人員對a、b、d三種物質(zhì)的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究．分別取三種物質(zhì)的樣品隔絕空氣加熱，得到固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（殘留固體與樣品的質(zhì)量比值）隨溫度變化的曲線見圖：
①b物質(zhì)在加熱過程中質(zhì)量發(fā)生變化的原因是

羧基脫去

；
②在200℃～400℃之間d物質(zhì)比b物質(zhì)固體質(zhì)量下降快的原因是

d物質(zhì)脫去的基團(tuán)的質(zhì)量比b物質(zhì)脫去的基團(tuán)的質(zhì)量大很多，且易脫去

．
（3）通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，d物質(zhì)對水中重金屬離子（Cu²⁺、Pb²⁺等）有富集作用．寫出改性碳納米管d物質(zhì)的一種用途：

處理含Cu²⁺、Pb²⁺等離子的污水

．

Answer 1

分析：（1）比較a、b兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，可確定反應(yīng)①為氧化反應(yīng)；再由b、c兩種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，可推知反應(yīng)②為取代反應(yīng)；③b物質(zhì)中含氧官能團(tuán)的名稱是羧基；
（2）b、d兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是碳環(huán)上連接的基團(tuán)不同．b物質(zhì)在受熱時會脫去羧基，故其質(zhì)量變小；d物質(zhì)受熱時脫去的基團(tuán)的質(zhì)量比b物質(zhì)脫去的基團(tuán)的質(zhì)量大很多，且易脫去，結(jié)合圖可知，在200℃～400℃之間d物質(zhì)比b物質(zhì)固體質(zhì)量下降快；
（3）根據(jù)d物質(zhì)對水中重金屬離子（Cu²⁺、Pb²⁺等）有富集作用來分析．

解答：解：（1）比較a、b兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)條件為硝酸和硫酸，且a→b中加氧，可確定反應(yīng)①為氧化反應(yīng)；再由b、c兩種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，可知，b中-OH被-Cl取代，則反應(yīng)②為取代反應(yīng)；b物質(zhì)中含氧官能團(tuán)為-COOH，其名稱是羧基，
故答案為：氧化還原反應(yīng)或氧化反應(yīng)；取代反應(yīng)；羧基；
（2）b、d兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是碳環(huán)上連接的基團(tuán)不同．b物質(zhì)在受熱時會脫去羧基，故其質(zhì)量變小；d物質(zhì)受熱時脫去的基團(tuán)的質(zhì)量比b物質(zhì)脫去的基團(tuán)的質(zhì)量大很多，且易脫去，故在200℃～400℃之間d物質(zhì)比b物質(zhì)固體質(zhì)量下降快，
故答案為：羧基脫去；d物質(zhì)脫去的基團(tuán)的質(zhì)量比b物質(zhì)脫去的基團(tuán)的質(zhì)量大很多，且易脫去；
（3）由于d物質(zhì)對水中重金屬離子（Cu²⁺、Pb²⁺等）有富集作用，因此改性碳納米管d物質(zhì)可用于處理含Cu²⁺、Pb²⁺等離子的污水，故答案為：處理含Cu²⁺、Pb²⁺等離子的污水．

點評：本題考查有機(jī)物的合成，明確有機(jī)物的結(jié)構(gòu)變化及習(xí)題中的信息是解答本題的關(guān)鍵，注重信息的挖掘和利用，題目難度中等．