问题 问答题

为了开发新的功能材料,研究人员将碳纳米管a进行下列化学反应,在强氧化条件下,碳纳米管上的环被打开生成新的基团,得到改性碳纳米管.

(1)反应①的类型是______,反应②的有机反应类型是______,物质b中含氧官能团的名称是______.

(2)研究人员对a、b、d三种物质的热稳定性进行了研究.分别取三种物质的样品隔绝空气加热,得到固体的质量分数(残留固体与样品的质量比值)随温度变化的曲线见图:

①b物质在加热过程中质量发生变化的原因是______;

②在200℃~400℃之间d物质比b物质固体质量下降快的原因是______.

(3)通过大量实验发现,d物质对水中重金属离子(Cu2+、Pb2+等)有富集作用.写出改性碳纳米管d物质的一种用途:______.

答案

(1)比较a、b两种物质的结构,反应条件为硝酸和硫酸,且a→b中加氧,可确定反应①为氧化反应;再由b、c两种物质的分子结构,可知,b中-OH被-Cl取代,则反应②为取代反应;b物质中含氧官能团为-COOH,其名称是羧基,

故答案为:氧化还原反应或氧化反应;取代反应;羧基;

(2)b、d两种物质的结构的主要区别是碳环上连接的基团不同.b物质在受热时会脱去羧基,故其质量变小;d物质受热时脱去的基团的质量比b物质脱去的基团的质量大很多,且易脱去,故在200℃~400℃之间d物质比b物质固体质量下降快,

故答案为:羧基脱去;d物质脱去的基团的质量比b物质脱去的基团的质量大很多,且易脱去;

(3)由于d物质对水中重金属离子(Cu2+、Pb2+等)有富集作用,因此改性碳纳米管d物质可用于处理含Cu2+、Pb2+等离子的污水,故答案为:处理含Cu2+、Pb2+等离子的污水.

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