一、“价键”知识归纳小结
1.有机物分子中价键规律:在有机分子中C原子的价数为4,每个C形成4个共价键;N原子价数为3,每个N形成3个共价键;O原子的价数为2,每个O原子形成2个共价键;H和X(卤原子)原子的价数为1,每个原子形成1个共价键。
2.每个C原子最多可结合4个H原子;每个N原子最多结合3个H原子;每个O原子最多结合2个H原子;当除H原子外的其他原子间都以单键结合时,形成的化合物中H原子数最多;当C原子个数为n时,H原子的个数的最大值为2n+2个。在此基础之上,如果在分子结构中多1个C=C键,或多一个环状结构时,分子组成中都要减少2个H原子,而增加一个CC键就要减少4个H原子。
3.每个原子的价数就是这个原子的成键电子数,每两个电子形成一对共用电子对(即一个共价键),因此由这些原子形成的分子中共价键数(共用电子对总数)=各原子价键总数之和/2。
①对于CH,价键总数即共用电子对总数=(4x+y)/2,碳原子间形成的价键总数=(4x+y)/2-y=(4x-y)/2。若只含C=C,双键数=(2x+2-y)/2;若只含CC,三键数=(2x+2-y)/4,其余类推。
②对于CHO,价键总数即共用电子对总数=(4x+y+2z)/2,非H原子间形成的价键总数=(4x+y+2z)/2-y=(4x-y+2z)/2。
4.由3知:①烷烃CH分子中,价键总数为[4n+(2n+2)]/2=3n+1,当然,也可用数列知识求解,a=4,d=3,则a=a+(n-1)d=4+(n-1)×3=3n+1。碳碳间形成的价键总数为(3n+1)-(2n+2)=n-1。
②烯烃CH分子中,价键总数为(4n+2n)/2=3n,也可由每形成一个C=C就减少1个价键知烯烃的价键总数为(3n+1)-1=3n。而碳碳间形成的价键总数为n。
③同理,炔烃CH分子中,价键总数为3n-1,碳碳间形成的价键总数为n+1;苯及其同系物CH分子中,价键总数为3n-3,碳碳间形成的价键总数为n+3。
二、“价键”知识应用举例
题型一:求有机物分子量或分子式
例1.将苯分子中的一个C换成一个N,得到一种类似苯环结构的稳定有机物,此有机物的相对分子质量为()。
A.78B.79C.80D.81
解析:从苯上换下一个C原子,相对分子质量减小12;换成一个N原子,相对分子质量增加14。但容易忽视的一点是C在分子中形成四条键,而N在分子中形成三条键,从而换上N原子后少结合了一个H原子,故选B而不是C。
例2.某化合物含C、H、N三种元素,已知其分子内的4个N原子排列成内空的四面体结构,且每2个N原子间都有1个C原子,分子中无C―C、C=C和CC。则此化合物的化学式是()。
A.CHNB.CHNC.CHND.CHN
解析:由于N原子构成了内空的四面体,因此该化合物分子中含有4个N原子。每2个N原子间有1个C原子,相当于在四面体的每个棱上有1个C原子,即共有6个C原子。再考虑到C的四个共价键,每个C原子还应有2个H原子,故化合物的化学式为CHN,选D答案。
例3.下图是某有机物分子的比例模型,有关该物质的推断不正确的是()。
A.分子中可能含有羟基
B.分子中可能含有羧基
C.分子中可能含有氨基
D.该物质的分子式可能为CHO
解析:中学化学课本中有许多分子的结构模型图,主要有球棍模型和比例模型两种。对分子结构模型的认识,既需要一定的空间想象能力,又需要有关分子结构的基础知识,这种命题可以测试考生的空间思维能力。
先观察题给模型,可得该模型所表示的分子中有三种原子(黑球3个、斜线球3个、小白球6个),再根据有机化合物中原子形成共价键的规律来分析处理观察结果,黑球可能是C原子、斜线球是O原子、小白球是H原子,其结构简式为HOCHCHCOOH,答案为C。
题型二:求有机物分子的同分异构体
例4.在CHN中,N原子以三个单键与其他原子相连接,它具有的同分异构体的数目为()。
A.1B.2C.3D.4
解析:根据价键规律,CHN存在以下几种异构体:CHCHCHNH、CHCHNHCH、N(CH)、(CH)CHNH,共有4种,故选D。
题型三:求有机物分子中的双键(或三键)数
例5.从深海鱼油中提取的被称为“脑黄金”的DHA是一种不饱和程度很高的脂肪酸,它的分子式为CHO,该有机物含有的碳碳双键最多有()。
A.5个B.6个C.7个D.8个
解析:根据价键规律知,22个C最多结合H原子个数为22×2+2=46,故双键最多有(46-32)/2=7个(O原子的存在无影响),而该脂肪酸分子中只有一个羧基,其中有一个碳氧双键,故碳碳双键最多有6个,故选B。
题型四:求有机物分子中价键总数或碳碳键数
例6.化学工作者把烷烃、烯烃、环烷烃、炔烃等的通式转化成键数的通式,给研究有机物分子中键能大小的规律带来了很大的方便。设键数为I,则烷烃中碳原子数跟键数关系的通式为CI,烯烃(视双键为两条单键)、环烷烃中碳原子数跟键数关系的通式为CI,则苯的同系物中碳数跟键数关系的通式为()。
A.CIB.CIC.CID.CI
解析:一个苯环相当于含三个双键和一个环状结构,或由小结4知:苯的同系物中碳原子数跟键数关系的通式为CI,选C。
例7.在烃分子结构中,若每减少2个氢原子,则相当于碳碳间增加一对共用电子对。试回答下列问题:(1)分子结构为CH烃分子中碳碳间共用电子对数为。(2)分子结构为CH烃分子中碳碳间共用电子对数为。(3)C可以看做是烃减氢后的产物,若某物质分子中碳碳间的共用电子对数为160,则符合条件的碳单质的分子式为;符合条件的单烯烃的分子为。
解析:(1)烷烃通式为CH,碳碳间共用电子对数=(4n+2n+2)/2-(2n+2)=n-1。
(2)解答过程同(1),答案为n+3。
(3)Cx可以看成是CH,160=(4x-0)/2,x=80。符合该条件的碳单质的分子式为C,若为单烯烃CH,碳碳间共价键数为=(4m-2m)/2=160,m=160。符合该条件的单烯烃为CH,或直接利用小结4的结论快速求解。
题型五:求有机物分子中原子(团)数及相互关系
例8.某有机物分子中含n个―CH―,m个―CH―,a个―CH,其余为羟基,则羟基个数为。
解析:设羟基个数为x,题中C原子个数为n+m+a,由于所有原子均以单键结合,而1个羟基中O原子数与H原子数相等,显然羟基个数x等于(n+m+a)个C原子形成的烷烃中的所有H原子数减去已知的H原子数。
(n+m+a)个C原子形成的烷烃中的所有H原子数=2(n+m+a)+2
已知的H原子数=2n+m+3a,故x=[2(n+m+a)+2]-(2n+m+3a)=m+2-a
例9.(1)由2个C原子、1个O原子、1个N原子和若干个H原子组成的共价化合物,H原子的数目最多是个,试写出其中一例的结构简式。
(2)若某共价化合物只含C、H、N三种元素,且以n(C)、n(N)分别表示C和N的原子数目,则H原子数目最多等于。
(3)若某共价化合物同时含C、H、O、N四种元素,且以n(C)、n(N)、n(O)分别表示C、N和O的原子数目,则H原子数目最多等于。
(4)由2个O原子、1个N原子、11个H原子和若干个C原子组成的某有机物,其C原子个数至少为个。
解析:(1)C、O、N相互之间未成键时,2个C原子最多可结合8个H原子,1个O原子最多可结合2个H原子,1个氮原子最多可结合3个H原子。C、O、N相互之间成键形成化合物时,要使H原子数最多,则它们之间必须以单键结合,且单键数为(2+1+1-1)=3,则H原子数目最多=8+2+3-3×2=7,其中一例的结构简式为:HO―CH―CH―NH。
(2)C、N相互之间未成键时,n(C)个C原子最多可结合4n(C)个H原子,n(N)个N原子最多可结合3n(N)个H原子,C、N相互之间成键形成化合物时,要使H原子数最多,则它们之间必须以单键结合,且单键数为n(C)+n(N)-1,则H原子数目最多=4n(C)+3n(N)-[n(C)+n(N)-1]×2=2n(C)+n(N)+2。
(3)C、N、O相互之间未成键时,n(C)个C原子最多可结合4n(C)个H原子,n(N)个N原子最多可结合3n(N)个H原子,n(O)个O原子最多可结合2n(O)个H原子,C、N、O相互之间成键形成化合物时,要使H原子数最多,则它们之间必须以单键结合,且单键数为n(C)+n(N)+n(O)-1,则H原子数目最多为:4n(C)+3n(N)+2n(O)-[n(C)+n(N)+n(O)-1]×2=2n(C)+n(N)+2。
关键词:CDM项目碳交易博弈
一、国际碳交易的内涵
世界上的不同国家在经济发展过程中不可避免地向大气中排放温室气体,由于大气的流动,这些温室气体会使全球生物受到不同程度的伤害,为了人类的生存环境不被过度破坏,1992年6月,人类历史上第一部旨在减少地球温室效应气体排放规模的国际性公约《联合国气候变化框架公约》正式颁布,并从1994年3月起开始执行,此减排标准是目前世界各国认可并遵照执行的国际性的框架协议。
1997年12月,在《框架公约》的第三次会议上正式通过了《联合国气候变化框架公约的京都议定书》,其目标是“合理控制将大气中的温室气体含量,防止气候的剧烈变化对人类造成伤害”。该《京都条约》规定了四种减排方式,其中重要的一条减排规定是允许国家间可以进行排放额度买卖的“排放权交易”,即碳交易。上述两大公约,由于引进市场机制,使碳交易可以量化并可控,从而逐步完善了以二氧化碳排放权为主的碳交易市场机制,目前主要的机制有:国际排放贸易机制(ET)、联合履行机制(JI)和清洁发展机制(CDM),ET属于配额型交易。全球两大主要的配额交易型市场是芝加哥气候交易所、欧盟排放贸易体系,全球碳交易市场已逐步变成世界主要产品市场之一。根据上述机制的规定可以看出,发达国家之间可以进行JI和ET交易,而发展中国之家只能通过CDM交易机制进行资金和技术的交易,通过项目获得“经核证的减排量”(简称CER),通过CER在交易所的交易,完成各自的减排目标。
二、基于CDM项目的国际碳交易的演化博弈分析
演化博弈论是动态演化分析与博弈论相结合的产物。在全球应对气候变化危机的进程中,发达国家通过资金、技术和碳交易与发展中国家互惠互利,从而获得更大的收益,发达国家与发展中国家之间的战略选择将是一种演化博弈的过程。
(一)演化博弈模型假设
博弈方:发达国家G与发展中国家H。
行为策略:当发达国家开始向发展中国家输出低碳技术与资金时,它的策略为S1;反之策略为S2。对于发展中国家来讲,当其引入低碳技术与资金积极进行技术与制度创新时,它的策略为S3;反之策略为S4。
行为策略的采用比例:假设发达国家选择策略S的概率为x,则0
设置参数的含义:合作行为需要付出相应的成本,假设Ig与Ih为发达国家和发展中国家选择S2和S4策略时的收益,Uh与Ch为发展中国家选择S3策略时的收益与成本,Ug与Cg为发达国家选择S1策略时的收益与成本。
(二)演化博弈模型矩阵
根据上述假设,构造一个完全信息的静态博弈矩阵,如表1所示。
博弈矩阵中各项支付的含义为:①发达国家选择策略S1,同时发展中国家积极响应发达国家执行S3策略时,就会产生基于项目的CER。此时,发达国家的净收益为Ug-Cg,发展中国家的净收益为Uh-Ch。②发达国家选择策略S1,而发展中国家却执行策略S4时,发达国家的成本为Cg,发展中国家的收益为Ih。③发展中国家选择策略S3,但发达国家对此却选择策略S2时,此时发展中国家的成本为Ch,发达国家的收益为Ig。④发展中国家选择策略S4,发达国家选择策略S2,即均不进行减排活动,企图“搭便车”,此时双方的收益均为零。可以看出,合作策略才是博弈双方双赢的唯一模式,这种情况下的纳什均衡解为(S1,S3)。
不可否认,在低碳技术与资金的转移过程中,无论发达国家或者发展中国家都面临着两难选择。从发达国家的角度讲,低碳技术的应用和扩散可以伴随着巨额的利润回报,但发达国家不愿意看到高新技术流向发展中国家;从发展中国家的角度讲,低碳技术可以促使传统产业升级,但是低碳技术存在着巨大的市场风险,这使得很多发展中国家望而却步。正因为如此,单次的双边博弈很可能会造成博弈双方都陷入困境,因此博弈双方可以采取下面两种方法实现自愿选择合作策略的博弈均衡解。
第一,从一次性博弈转变成重复性博弈。如果博弈双方从一次性博弈转变为重复性合作博弈,双方均会实现U-C>I的收益。在表2中,如果把博弈合作收益贴现到当期,合作收益会达到未来n期博弈双方都选择合作策略取得的所有收益总和K,因此K必然会大于U-C,从而提高了U-C>I的概率。
第二,质押合作承诺。如果任何博弈一方选择不合作策略,那么其就会失去这一质押品。与完全信息静态博弈模型矩阵(表1)比较而言,设定n为质押成本,如果任何一方选择合作策略,而不合作的另外一方的收益会由I下降到I-n。那么总体来说,博弈双方选择合作策略的收益U-C大于I-n的概率就会大大提高(表3)。
三、中国参与国际碳交易的路径选择
目前,中国碳交易主要是基于项目的交易,也就是依托清洁发展机制的碳交易。为了促进碳交易市场的发展,中国应该积极学习和借鉴其他国家关于碳排放权交易的经验,从而选择一条适合我国国情的碳排放交易的发展方向。
(一)构建全国统一的碳交易市场
截至2015年末,我国已经在国内七个试点区域和城市建立了碳排放交易所。我国应在借鉴欧盟及发达国家的碳交易经验的同时,通过总结这些试点碳交易的经验,逐步完善我国的碳交易制度,争取尽快在国内建立一个统一的碳排放交易市场平台。
我国还应建立并逐渐培育碳金融期货和期权等衍生产品的交易。通过合理利用衍生产品,可以解决不同国家间在碳排放上存在的分歧,从而使我国在碳交易博弈中能够取得均衡优势。
(二)完善与碳交易相关的法律政策
重复博弈是一个长期的过程,要实现重复博弈必需不断完善和加强应对气候变化的相关立法工作。首先,我国的碳排放主管部门应在积极听取各试点地方碳排放权交易市场在运作中遇到的相关法律和政策问题,建立相应的温室气体碳排放法律法规,同时各地方主管部门应采取协调配合机制,安排专项资金和人员来落实地方的碳排放工作,使其与市场能够接轨,并充分利用市场税收杠杆的调节作用。其次,应大力发展针对新能源开发的基础项目和关键技术,合理调整能源结构,最终促进碳交易的可持续发展。
(三)积极参与国际碳交易协作
我国是世界上最具潜力的碳减排市场和最大的CDM项目供应方,应将碳交易作为对外合作发展的重要战略平台,针对我国传统能源短缺和能源结构严重不平衡等问题,制定一套完善的气候应对策略和能源战略,大力发展绿色经济,并将其作为我国一项长远的政治和外交战略。与此同时,我国还要协调好与发达国家之间的关系,推动全世界发达国家和发展中国家之间二氧化碳交易机制的发展,最终推动全球碳交易的发展。
参考文献:
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[5]魏光兴.公平偏好的博弈实验及理论模型研究综述[J].数量经济技术经济研究,2006(8).
[6]Bodansky,Daniel.InternationalSectoralAgreementsinaPost-2012ClimateFramework[M].Washington:PewCenter,2007.
[7]谢识予.经济博弈论[M].上海:复旦大学出版社,2007.
Bell&Ross
艺术看点一将两种不同化学结构的碳元素以高科技手段附于表壳之上,呈现鲜有的丝滑质感。
技术特质――双碳即类钻碳加上碳原子。汽车业对类钻碳赞誉颇高。人造非晶碳的原子结构介于石墨与钻石之间,用它来做涂层比不锈钢表壳硬5倍,则会拥有极高的抗腐蚀、抵御强烈机械。性撞击及温差的特性。双层碳涂层当然比市面腕表品牌普遍采用的类钻碳技术更加昂贵。
珐琅彩绘艺术
梵克雅宝
艺术看点一将珐琅这种艳丽的颜料以传统的彩绘形式呈现在以毫米为单位的手表表盘之上。这种技术因为极致而挑剔到极点,每件作品都是绝世孤品。
技术特性一珐琅彩绘让“风景如画”这个词在手表的面盘做到了极致。从震撼人心的峡谷到壮观的瀑布:由隐秘洞穴至崇山峻岭,大自然的刹那美自然流淌于时间的指针之下。能拥有精湛“珐琅彩绘”技艺的大师已并不多见,大多商家都选择放弃将这个手工艺术的传统延续下去。
悬浮艺术
万国
艺术看点一酒桶形悬浮卡圈,以悬空的形式嵌于表盘与表镜之间,仿佛就如进入潘多拉星球的悬浮山。错落的空间,让时间多了很多神秘面,惹人好奇。
技术特质一这款手表绝对可以称得上是本年度最具超前意识的时间作品。因为看到它表面的酒桶形悬浮卡圈,就不得不让你的脑海里浮现出《阿凡达》那部3D电影里潘多拉星球的悬浮山。悬浮的艺术效果全部来源于万国自制的悬浮卡圈,独特的嵌合处理让悬浮视觉呈现最大程度的空间落差感。
当然,除了设计上的敏感让人欣喜之外。材质上强强联合的决策依旧不属其他品牌。钛金和陶瓷这两种材质的结合,不但极其坚韧,防划伤,而且还具有令人愉悦的丝绸触觉。还能让人挑剔什么呢?难怪万国说这款表是高科技术(合成材质)与典雅美学(悬浮艺术)的精妙融合。
齿纹艺术
罗杰杜彼
艺术看点一很少有人见过手表机芯内部齿轮的样子,于是罗杰杜彼将表壳边缘切割成了如齿轮一般的齿纹形,呈现在你可以随时触到的位置。
技术特质一罗杰杜彼的思维总是很特别,它的所有作品都与计时无关。除了挑战技术极限,就是颠覆艺术观念。确切地说,它是一个纯为梦想而非为利益而存在的一个品牌。2010年的罗杰杜彼低调得很。齿纹概念只是它耍酷的一个小动作而已。它最热衷的还是极限技术挑战,比如陀飞轮如何更完美。这次它只是稍微调整了它独有的双陀飞轮的框架,让陀飞轮再次无限接近完美,即双陀飞轮灵神合一,运作分秒不差。“分秒不差”在机械腕表中负责任地说几乎不存在,也从未有谁敢将这四个字放出来。但是罗杰杜彼又一次挑战成功!
复刻艺术
宝齐莱
艺术看点将昔日的经典复制,就是复刻的本意。
技术特质一一身为瑞士中部唯一的制表业者,也是目前瑞士鲜有的百年家族经营品牌。宝齐莱秉持传统制表的优良传统,以专业时计的制造能力与巧夺天工的珠宝镶嵌工艺,无论细致的设计、还是上乘材料的挑选、甚至永远坚持人手镶嵌每一颗顶级美钻,深深透露着宝齐莱对珠宝以及腕表的热诚和超卓的工艺,得到全球市场与国际间的肯定。玫瑰金外壳、散发浓重复古味道的刻度和指针,又让这一枚精密小仪器透露出无限的优雅庄重。
双翼艺术
积家
〔摘要〕科斯定理是理解制度的枢纽。在交易成本为零时,不管产权如何分配,有效率的产出总会出现,低碳经济很容易实现。但是,当交易成本为正时,产权分配对经济产出具有重大的影响。由于交易成本总是存在和显著的,故制度总是具有重要作用。低碳经济要实现可持续发展,必须有可持续的制度激励。当前我国在低碳经济发展过程中因为交易成本显著,大大地限制了高碳经济向低碳经济的转型。因此,我国发展低碳经济应以交易成本和制度激励为切入点,设计有效率的、低交易成本的,以使个人利益与社会利益相一致的制度激励,确保低碳经济的可持续发展。
〔关键词〕科斯定理;低碳经济;高碳经济;交易成本;可持续发展
〔中图分类号〕F091349;F1204〔文献标识码〕A〔文章编号〕1000-4769(2012)06-0006-05
一、引言
从经济理论角度而言,高碳经济本质上是一种市场失灵现象,不是自然现象。它是理性的个体在追求自身利益最大化过程中表现出来的一种经济行为,如同哈丁的“公地悲剧”1、奥尔森的“集体行动逻辑”2,以及大家熟悉的“囚犯困境”。然而,现有经济理论研究往往假设没有信息成本和交易成本,看不到制度变迁的渐进性,仅仅强调经济个体的成本-收益分析,看不到因交易成本带来的社会外部性问题,从而无法回答为什么有的国家或地区低碳经济发展较好,而有的国家或地区低碳经济发展不好这一基本命题。矛盾无处不在。理性的个人追求自身利益的强大冲动力,既是经济衰退的主要原因,也是经济增长和繁荣的主要源泉。无论这种结果是好是坏,均依赖于所认为的社会制度结构,这种制度结构指限制人类行为并将他们的努力导入特定渠道的正式和非正式的规则(法律和各种规范)及其实施效果。3这样一来,科斯、威廉姆森、诺思等新制度经济学家认为,帕累托最优只是新古典经济学所有可能中的一种,如同凯恩斯评价古典宏观经济学那样,充分就业均衡仅仅是许多均衡中的一种。因此,我们研究低碳经济,需要由新古典经济学零交易成本的世界走进新制度经济学正交易成本的世界,以交易成本方法研究制度激励与低碳经济之间的关系,从而为保证低碳经济可持续发展提供一种独特的经济方法。因为没有理论,实践将是杂乱无章的;没有实践,理论将是模棱两可的;没有方法,理论与实践的联系将是牵强的、虚伪的、独断的。所以科斯开创的交易成本经济学,仍然是研究制度和组织的有力分析方法。4正是通过对交易成本的考察,他首先提出了制度理论,并指出交易成本(包括协调成本、测量成本和执行成本)是昂贵的。新古典经济学预测的帕累托最优可能无法实现。同样道理,发展低碳经济对我国来说既是机遇又是挑战,但从长远而言,要使低碳经济具有可持续性,需要通过正确的制度改革激励结构,创建一个低交易成本的环境。否则,低碳经济发展将是不可持续的。
二、科斯定理是理解制度的枢纽
交易成本是指在推动交易发生时所产生的谈判、测量和执行成本等。科斯定理是新制度经济学中的核心理论。科斯在《社会成本问题》5一文中分析“外部性”问题时提出了致力于澄清新古典经济学中交易成本的重要性。科斯认为,交易成本的存在使得外部性无法通过价格机制得到解决,如果重视明晰产权,“外部性”问题可以基本通过市场自行解决而无需政府干预。科斯定理的主要内容有:(1)在零交易成本的世界里,有效率的产出结果总是能够出现。如果人们能够知道他们所有的选择是什么,正确理解他们在一个产品中能得到什么属性,并且也确切无疑地知道每个选择的结果,那么显然,每个人都会以一种尽可能使自己赋予的方式运用他们的选择。互利的交易不存在。无论产权的初始界定如何,都是有效率的,能够达到帕累托最优。(2)在交易成本为正的世界里,产权的初始安排会影响资源的配置效率。因此,当交易成本为正时,清晰的产权界定有助于降低交易成本,提升经济效率和促进竞争。我们通过图1来理解和阐释科斯定理中关于交易成本对经济效率的影响。
假设市场中存在甲乙两个市场主体,甲对X商品具有使用行为,例如高碳生产对能源的消耗,使用量为Q,边际收益为MR,边际成本为MC1。产品经济行为对乙方有负外部性,乙方的边际成本为MC2,社会成本则为MC3=MC1+MC2。同时也是对在没有相关制度措施的情况下,甲方无需对乙方造成的环境污染做出赔偿,这样甲就会使用Q2量的X产品,而非MC3=MR的交点M所对应的Q*,即符合帕累托最优的产量,社会福利为三角形KOM的面积。由于社会对于某商品的需求大于帕累托最优,产生了市场失灵,甲方获得的收益为四边形KOLQ3的面积,此时,对于社会来说,损失是三角形OGQ3的面积,这样就产生了市场失灵。社会净收益为甲方收益与乙方成本之差,即三角形KOM与三角形MLG的面积之差。
假设双方就X产品的使用量或减少量进行交易,确定一定的产权关系,例如污染权与清洁环境权,根据科斯定理,在不存在交易成本的情况下,无论产权如何分配,例如,无论是给予甲方污染权,还是给予乙方清洁环境权,二者之间的竞争终会使MR与MC3相交于M点,最优交易量为Q*,社会福利的总和为三角形KMO的面积,外部性问题得到解决,达到帕累托最优。
当存在交易成本AC时,需求者会降低购买量,因此均衡产量为Q***,此时社会福利会损失四边形ABCD及三角形BDM的面积之和。此外,如果甲乙的效用函数不同,产权的初始分配状态不同,则会使既定交易成本下社会福利损失的程度不同,例如给予甲方污染权与给予乙方清洁环境权对经济效率的影响是不同的。可见,初始产权制度安排对于经济效率十分重要。
通过完善制度,界定清晰的产权,有效地降低交易成本,则可以改进经济效率。假设政府较为清晰地界定了产权关系,将交易成本由AB降为EF,那么均衡产量由Q***增至Q**,社会福利便会有所改进,增加的社会福利为四边形AEBF与CDGH的面积之和。
由此可知,新古典经济学中无效率的产出并非源自企业的市场结构或其他标准解释,而是源自交易成本的存在。即使出现负外部性,阻碍解决方案出现的并不是外部性本身,而是昂贵的交易成本。如果交易双方必须相互合作(谈判成本),决定额外污染造成的损害程度(测量成本),并且和对方确定一个解决方案(谈判成本),每一方必须保证协议是可兑现的(执行成本),这的确是一个困难且成本昂贵的过程。只有在零交易成本的世界,才能实现有效率的产出。同时,只有在正交易成本的情况下,市场失灵才会出现。与垄断和外部性相联系的无效率并非只是冰山一角。如果一个经济体系有着很高的交易成本,许多潜在的交易将会丧失,或在有效率的水平之下运行。而许多没有得到解释的悖论的答案也将变得清晰起来。6
毫无疑问,交易成本总是存在的,并且是非常显著的。交易成本的存在实质上是对社会资源低效配置的体现,无法从根本上消除,只能采取适当措施予以降低。制度作为社会中的博弈规则,或者说是一些人为设计的、塑造人们互动关系的约束,7在降低交易成本方面的功能主要体现为约束行为主体的机会主义行为,降低不确定性;缓解信息不对称,提供人们关于行动的信息;外部性内部化,减少负外部性等方面具有积极作用,从而改进经济效率。
同时,制度是一种公共产品,存在“搭便车”,因此对制度供给的激励存在一定的困难,极易陷入“囚犯困境”8。制度也具有较高的资产专用性,其功能的发挥必须受限于特定约束条件,例如文化、意识形态、经济发展水平等,这些都导致了制度的稀缺性。9对于现实中人们日益增长的制度需求而言,制度安排供给充足且结构耦合的理想状态是不存在的,充斥着制度冲突与制度真空。由此可见,除了传统新古典经济学强调的技术变革、规模经济、人力资本之外,制度也是极其重要的生产要素,对于降低交易成本,改进经济效率和促进竞争是十分关键的。
三、交易成本与发展低碳经济的显著关系
交易成本对于经济效率是至关重要的。如果在一种形态的经济体中存在过高的交易成本,则不可避免地阻碍资源的优化配置。发展低碳经济亦是如此。从制度激励角度理解低碳经济发展,可以发现,阻碍低碳经济发展本质上是阻碍一个利益格局的变化,且发展过程本身存在着高额的交易成本。
1.低碳发展中融资过程存在昂贵的交易成本
当前我国在低碳融资过程中存在着高昂的交易成本。一是低碳产业尤其是新型能源产业具有投入大,周期长、风险高的特征,这就使低碳投资面临较高的资产专用性与不确定性;二是我国当前的低碳经济发展尚不成熟,低碳企业普遍规模小,自主研发能力薄弱,抗风险能力差,且由于监管不利而存在很多投机者;三是由于低碳技术十分复杂,非专业人员往往很难对其进行有效甄别、选择,无论是银行、民间资本还是境外风险资本对低碳技术的认知都具有一定的局限,因此投资十分谨慎。有限理性、资产专用性和不确定性导致了低碳企业在融资过程中的种种障碍。融资方要达成融资合作目标,必须耗费一定的成本用于宣传、游说甚至贿赂等。而交易另一方为了防范风险,也必然会花费一定的成本用于信息搜集及事后防范,在契约中也会设置各种严格条件以规避风险,这又会导致融资双方在讨价还价中的成本支出,10严重限制低碳经济发展。
2.低碳投资者与国家之间的交易成本显著
国家与低碳投资者之间也存在着交易关系。国家给予投资者优惠的政策如补贴、税收优惠、减少行政审批程序等,低碳企业则需要利用好这些政策促进自身优质成长,提高经济效益,增加税收,并带动整个低碳经济的发展。两者之间存在着若干交易障碍,国家受限于财政约束,对于低碳经济的扶持必定有限,往往想少花钱多办事,以最小的成本达到激励低碳投资的目的;而低碳投资者由于投资专用性高,不确定性大,希望国家给予尽可能多的扶持,比如风险担保,更多的补贴及税惠。由于信息不对称及有限理性的存在,双方对彼此的行动信息难以充分了解。国家担心给予的扶持过多,会使低碳投资者形成依赖性而丧失进取心,或享受优惠但不用于低碳发展。现实中便有许多新型能源企业拿着国家补贴不搞自主创新,而是用于价格竞争。如何设计有效的扶持政策给予有能力有意愿发展低碳经济的主体,在充斥不完全信息的现实中是十分难做到的,需要耗费极大的交易成本,且很容易产生“逆向选择”。而低碳投资者则会担心国家的支持过少,自身投入过大,风险过高,并且担心国家政策的连续性及有效性,因为如果自身投入大,国家很可能会认为市场能够有效地促进低碳经济,从而减少甚至停止扶持。因此,投资者在进行低碳投资决策时会十分谨慎。如果投资者与国家之间缺乏有效的信息沟通及信任,博弈结果很可能走进“囚犯困境”,无法发展低碳经济。
3.低碳技术合作的交易成本显著
低碳经济发展既需要高水平的市场竞争来推动,又需要高层次的合作作为保障。在我国当前低碳经济不成熟,产业集中度低的情况下,加强及深化企业之间,企业与其他主体之间的技术合作,有助于整合社会资源,突破技术瓶颈,提升整个低碳经济的技术实力。但是,技术市场、技术产权不完全,技术合作存在交易成本,经济主体想寻找合作伙伴,必须花费一定的成本用于搜寻、提取、甄别信息,然后进行决策。在合作谈判中,也会耗费双方讨价还价的成本及制定契约的成本,如果因技术信息不完全、契约不完全而导致技术产权界定不清,收益权得不到公平分配,则会产生冲突,这也是交易成本。可以认为,交易成本贯穿于整个技术合作过程,信息不对称严重、知识产权保护不力、法制不健全的经济环境,很难激励经济主体之间的合作行为。由此可知,我国低碳技术领域缺乏市场自发的联合攻关而多为政府主导,缺乏规模经济、产学研程度不高,以及基础研发薄弱,主要就是因为交易成本太多,无法促进低碳技术普及。
4.发展低碳经济与高碳模式间的交易成本
低碳经济代表着中国经济未来的发展方向,是可持续发展的必由之路。但是当前高碳模式已经产生了人们的路径依赖,而低碳模式的发展必须要有充足的资本与观念的转变。在这个由高碳转向低碳的变迁过程中,必然引起低碳理念与高碳传统之间的激烈碰撞,因为增加对低碳经济的投入意味着对高碳模式投入的减少,将会引起相关既得利益者的阻碍。在当前的常规能源价格体制下,发展高碳经济能够获得可观的市场回报,如果让企业自觉地转到风险高的低碳领域,难度会很大,即使政府采取严厉的规制政策,也难免会遭到反对。我国多年来一直强调节能减排、生态环保,但收效不大,正是受到相关利益主体阻碍的结果。而且由于变迁过程绝非一朝一夕,是一个长期的系统工程,利益主体之间的博弈将会始终伴随。要克服这些阻碍,必须对利益损失者进行一定的补偿,如何补偿、补偿多少,取决于利益主体之间不断的博弈,这个过程必然要花费巨大的交易成本,例如,对高碳技术工人进行再培训、对专用性高的资产进行高额补贴、完善社会保障制度等。
交易成本的大量存在严重阻碍了低碳经济的可持续发展。正是由于我们只重视生产成本而忽略交易成本,实践中低碳发展难以奏效,还带来严重的经济后果。概括地说,我国低碳经济发展所遇到的问题及挑战不仅是技术水平层面的问题,尽管低碳技术落后的确是制约低碳经济发展的显性因素,但更多的是一种人为因素,也即制度层面的原因。如果我们仅仅将目光放在如何提升低碳技术而忽视制度层面的问题(实践中的政府政策往往如此),很难从根本上摆脱制约低碳经济可持续发展的束缚。只有认识及重视交易成本,在制定制度或政策时出台降低交易成本的制度安排,才能节约社会资源,促进经济主体之间的合作,加快推动低碳经济的可持续发展。
四、确保低碳经济可持续发展的制度安排
1.加强能源和生产要素市场的制度建设
必须理顺煤、电、油、水、矿产资源产品价格关系,深化资源性价格体制改革。一要减少行政审批、垄断对价格机制的扭曲,在保障国家能源安全及战略的情况下,塑造可竞争的市场竞争结构,促进能源价格的理性回归,促进企业自觉地进行节能减排的低碳发展;二要建立覆盖全国、层次分明的碳排放交易体系,设立功能完善的碳排放交易所,和统一的碳排放权交易规则;建立健全碳排放许可证制度、许可证转让制度及审核制度等,明晰碳排放产权,将能源使用的负外部性产品化,减少买卖双方的交易成本;三要加强新型能源相关法制建设,促进新能源产业发展的法制化,降低交易双方的交易成本,创造良好的市场环境。四要健全生产要素流动机制,促进资金、技术、人力资本在市场中的高效配置,理顺各监管部门的关系,明晰各方权责,促进经济主体之间的联合技术攻关。
2.加大低碳新制度供给
我国尚未出台专门针对低碳经济的制度化政策,为了引导及规范低碳经济的发展,国家急需促进低碳政策的制度化。一是在当前已有的与低碳经济相关的法律基础上,例如《水土保持法》《煤炭法》《节约能源法》《清洁生产促进法》《可再生能源法》等,设计并出台专门法律——《低碳经济法》,并以此为准绳修改已有的低碳相关法律,构建完备的低碳经济法律体系;二是在完善立法的基础上,制定详细、合乎国情的低碳行业标准,明晰扶持条件及政策,建立科学的环保评估体系。以这些标准筛选滤掉市场中那些不符合要求的企业,保证将扶持政策给予最有能力及意愿的低碳企业,一方面减少发展低碳经济的成本,提高收益,另一方面增加高碳模式的机会成本,以此激励市场投资者涉足低碳领域;三要建立严格的监管机制保障低碳制度实施。对于低碳企业要进行动态的不定期评估,并充分发挥公众的外部监督功能,一旦发现不合低碳标准或违规使用国家扶持政策,应取消对其的优惠政策,并按照相关规定予以惩治。
3.建立健全利益协调机制
改变高碳模式、发展低碳经济是一场深刻的变革,必然会产生各种各样的社会利益纠纷。国家应制定着眼于长期的利益协调机制,供给有效的法制及政策制度解决因变革带来的社会矛盾,保障低碳经济的顺利发展。一是进一步完善社会保障体制,保障因经济转型而受到冲击的主体利益,使其无后顾之忧,例如地勘企业,因企业转型而产生的冗员,国家可以采取买断工龄、提前退休等方式予以解决,以此减少改革的阻力;二是采取有效的财税政策,减少高碳模式产生的沉淀成本。政府应采取积极的市场与非市场政策,尽可能补偿沉淀成本,刺激其向低碳模式转型,例如,对高碳企业专用性资产的减税,增加折旧率,提高补贴力度,提高成本回收程度,促进加快向低碳经济转型;三是加大低碳宣传力度。国家应加大低碳经济的宣传教育,充分利用政府、新闻媒体、互联网络等资源加大宣传力度,采取多种多样的宣传方式,并注重方式创新,让公众与企业对低碳经济的内涵、发展必要性、途径及高碳经济对经济发展持续性的危害有充分的认知,培养节能环保的低碳意识与生活习惯。
4.建立健全低碳金融财政体系
充分发挥资本市场的融资功能,在国家宏观调控下,依托金融市场,完善低碳融资支持体系。一是加大国家对低碳融资的制度供给。政府需要进一步完善对低碳融资项目的风险担保、税收优惠、补贴、政府采购及投资等扶持政策,保证政策的稳定性与权威性,稳定市场投资预期。鼓励企业加大对低碳研发及先进技术设备、环保设备的投入,可按照当年实际发生额的50%从当年应缴所得税额中扣除,或将其投资成本的10%从企业5年内的应缴所得税额中减免;二是商业银行要转变观念,加大对低碳经济及相关技术的研发投入,做到能够甄别低碳融资项目的优劣,保障有前景的低碳项目能够得到相应的信贷支持。对于市场前景十分看好的低碳领域如新型能源产业,应给予一定的信贷倾斜;同时要创新评估技术与方法,将低碳经济的正外部性,如节能环保纳入信用评估体系,设置差别利率,既保障银行的收益,又能为低碳经济提供所需资金;三是低碳财税政策不仅能使财税制度日趋合理化,还有利于提高对资源的合理利用与环境保护,约束人们浪费资源与破坏环境的行为。低碳财税政策体系包括两部分:一部分是对市场主体的节能减排行为起激励作用的财政支出政策体系,如国债投入、财政补助、贷款贴息,以及政府采购等政策措施;另一部分是对市场主体的耗能排放行为起约束作用的税收政策体系,主要是指与能源消费有关的各种税、费征收措施,如碳税、能源税和电税等。
五、结语
科斯定理告诉我们,在交易成本为零时,不管产权如何分配,有效率的产出总会出现,低碳经济很容易实现。但是,当交易成本为正时,产权分配对经济产出具有重大的影响。由于交易成本总是存在和显著的,制度总是具有重要作用。低碳经济要实现可持续发展,必须有可持续的制度激励。当前我国在低碳经济发展过程中因为交易成本显著,大大地限制了高碳经济向低碳经济的转型。因此,我国发展低碳经济应以交易成本和制度激励为切入点,设计有效率的、低交易成本的,以使个人利益与社会利益相一致的制度激励,确保低碳经济的可持续发展。
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一、有机选择题考查的知识点
1.分子式的确定。
由于选择题中有机物直接给出结构式,所以碳、氧、氮、氢、卤素等原子的个数直接数出来。如果给的是键线式,氢原子个数按照碳、氧、氮原子的化合价(结合数)算出总数。
注意:(1)若是键线式,注意折点和端点处的碳原子和氢原子数。
(2)把握苯环和六元脂环上氢原子数的不同,萘环公共碳上无氢原子。
(3)若是氢原子数太多,可以借助不饱和度公式来计算氢原子数,以节省时间。
不饱和度的计算公式:有机物CnHmOx不饱和度Ω=(2n+2-m)/2。
常见结构的不饱和度:
碳碳单键:Ω=0;碳碳双键:Ω=1;碳碳叁键:Ω=2;环:Ω=1;苯环:Ω=4;碳氧双键:Ω=1.
2.官能团的识别。
要求熟悉并且能正确判断出烃及烃的衍生物的特征官能团的结构以及名称的准确书写。
3.有机反应类型的确定。
取代反应:烷烃、苯及苯的同系物、卤代烃、醇、酚、羧酸、酯。
加成反应:烯烃、炔烃、苯、醛、酮.
消去反应:卤代烃、醇(均要求“邻碳有氢”).
氧化反应:所有有机物的通性(因为除CCl4外,至少有机物都可以燃烧).
还原反应:烯烃、炔烃、苯、醛、酮与H2发生的加成反应.
加聚反应:单体具备碳碳双键。
缩聚反应:单体具备能脱去小分子的两个以上的官能团,主要是生成聚酯。
4.有机物对水作溶剂的溶解性大小的判断。
亲水基:羟基、羧基。憎水(亲油)基:链烃基、苯基、酯基。
有机物是否溶于水以及水溶性如何,取决于亲水基团与憎水集团的影响力的大小比较。一般来说,具备亲水基而且憎水基碳数较小,则具备水溶性。亲水基越多,水溶性越好,憎水基越多或越大,水溶性越差。如:乙醇、乙二醇、乙酸中的憎水基小,所以都溶于水。而C15H31COOH等高级脂肪酸由于烃基比较大,所以难溶于水。
5.有机物消耗物质的能力计算。
(1)消耗NaOH。
①直接消耗:酸性的官能团羧基或酚羟基消耗与羧基或酚羟基等物质的量的NaOH。
②间接消耗:酯和卤代烃水解后由于生成羧酸和氢卤酸,故也能消耗与酯基和卤原子等物质的量的NaOH。
③酚酯水解后能生成酚和氢卤酸,故1mol酚酯基能消耗2molNaOH。
④卤原子直接连接苯环的芳香卤代烃水解后能生成酚和氢卤酸,故1mol卤原子能消耗2molNaOH。
(2)消耗溴水溶液中的Br2。
①加成消耗:1mol碳碳双键消耗1molBr2;1mol碳碳三键消耗2molBr2
②取代消耗:酚羟基的没挂侧链的邻对位取代。注意间位不取代,苯环不与溴水溶液中的Br2发生加成反应而消耗Br2。
(3)消耗H2。
有机物都是通过加成反应消耗H2,如:碳碳双键(1molH2);碳碳三键(2molH2);苯环(3molH2);醛基(1molH2);酮基(1molH2)。注意酯基和羧基中的羰基不与H2反应。
二、典型题例分析
【例1】(2012・江苏)普伐他汀是一种调节血脂的药物,其结构如①图所示(未表示出其空间构型)。下列关系普伐他汀的性质描述正确的是
A.能与FeCl3溶液发生显色反应
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.能发生加成、取代、消去反应
D.1mol该物质最多可与1molNaOH反应
【解析】本题结构中的六元环不是苯环,故不存在酚的结构,不能与FeCl3溶液发生显色反应,A错;有碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;含有碳碳双键,能发生加成反应;含有酯基、羧基、羟基,能发生取代反应,含有羟基,能发生消去反应,C正确;含有酯基、羧基,所以与2molNaOH反应,D错。
【答案】BC
【例2】(2011・江苏)β―紫罗兰酮是存在于玫瑰=花、番茄等中的一种天然香料,它经多步反应可合成维生素A1。
下列说法正确的是
A.β―紫罗兰酮可使酸性KMnO4溶液褪色
B.1mol中间体X最多能与2molH2发生加成反应
C.维生素A1易溶于NaOH溶液
D.β―紫罗兰酮与中间体X互为同分异构体
【解析】A选项β―紫罗兰酮中含有还原性基团碳碳双键,可使酸性KMnO4溶液褪色;B选项1mol中间体X含2mol碳碳双键和1mol醛基,最多能与3molH2发生加成反应;C选项维生素A1以烃基为主体,水溶性羟基所占的比例比较小,所以难于溶解于水或水溶性的溶液如NaOH溶液;D选项β―紫罗兰酮比中间体X少一个碳原子,两者不可能互为同分异构体。
【答案】A
【点拨】该题以“β―紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料,它经多步反应可合成维生素A1”为载体,考查学生对有机化合物的分子结构、官能团的性质、同分异构体等基础有机化学知识的理解和掌握程度。
【例3】(2011・重庆)NM-3和D-58是正处于临床试验阶段的小分子抗癌药物,结构如图2所示,关于NM-3和D-58的叙述,错误的是
A.都能与NaOH溶液反应,原因不完全相同
B.都能与溴水反应,原因不完全相同
C.都不能发生消去反应,原因相同
D.遇FeCl3溶液都显色,原因相同
【解析】本题考察有机物的结构、官能团的判断和性质。由结构简式可以看出NM-3中含有酯基、酚羟基、羧基、碳碳双键和醚键,而D-58含有酚羟基、羰基、醇羟基和醚键。酯基、酚羟基和羧基均与NaOH溶液反应,但前者属于水解反应,后两者属于中和反应,A正确;酚羟基和碳碳双键均与溴水反应,前者属于取代反应,后者属于加成反应,B正确;NM-3中没有醇羟基不能发生消去反应,D-58中含有醇羟基,但醇羟基的邻位碳上没有氢原子,故不能发生消去反应,属于选项C不正确;二者都含有酚羟基遇FeCl3溶液都显紫色,D正确。
【答案】C
【例4】(2010・重庆)贝诺酯是由阿司匹林、扑热息痛经化学法拼合制备的解热镇痛抗炎药,其合成反应式(反应条件略去)如下:
下列叙述错误的是
A.FeCl3溶液可区别阿司匹林和扑热息痛
B.1mol阿司匹林最多可消耗2molNaOH
C.常温下贝诺酯在水中的溶解度小于扑热息痛
D.C6H7NO是扑热息痛发生类似脂水解反应的产物
【解析】本题考查有机物的结构与性质。A项,扑热息痛含有酚烃基,而阿司匹林没有,而酚烃基可以与FeCI3发生显色反应,正确。B项,阿司匹林中酯水解生成的酚还要继续与NaOH反应,故1mol阿司匹林可消耗3molNaOH,错误。C项,贝诺酯中有两个酯基,这些均为憎水基,故其溶解度小,正确。D项,扑热息痛的水解产物之一为:■其化学式为C6H7NO,正确。
【答案】B
关键词:空间最均匀分布;有机物结构教学
文章编号:1008-0546(2012)05-0025-02中图分类号:G632.41文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.05.010
一、问题提出
在化学教学中,总是强调物质的性质取决于物质的结构,有机物的教学更是把这个理论显示得淋漓尽致。但在真正讲解的过程中总是在有意地弱化物质结构,导致学生难以理解、教师难以解释的两难境地。下面一则教学实例就是证据:
教学实例:刚讲完烷烃的性质,就有同学到办公室里来问,为什么多碳烷烃的各个碳原子不是直线型的,也不只是平面锯齿型呢?老师笑了笑:“这个要用‘杂化轨道理论’才能进行合理解释”。同学一脸茫然:“什么是‘杂化轨道’呢?”“这个要到高三的时候才讲,你记住多碳烷烃的结构是怎样的就行了。”该同学歪着头,嘴里念着“杂化轨道”慢慢地走出办公室……
这样的场景,我想应该在很多学校都出现过,难道就没有一个学生一听就懂的理论对上述问题做出合理的解释?
笔者对高中阶段常见的有机物的空间结构进行总结,发现有机物空间结构很好地符合“空间最均匀分布”原理。
二、原理阐述
对于一个分子(或者基团)而言,构成分子(或者基团)的多个原子总是相互牵制、相互影响,最终达到最稳定的状态。即是说,当一个原子(称为中心原子)通过化学键(主要指共价键、配位键等)与多个原子相连时,这些原子总是根据自己的属性(主要是指质量的大小、半径的大小以及电负性),以空间最均匀的方式分布在中心原子的周围,这就是“空间最均匀分布”原理。
实例1:甲烷的空间结构:以碳原子为中心,与之相连的四个氢原子各自占据碳原子周围空间的四分之一,并且与中心原子的距离相同,从而构成以碳原子为中心,四个氢原子为顶点的正四面体构型(如图)。
此空间结构完全符合有机物结构空间最均匀分布原理――中心原子为碳原子,与之相连的四个氢原子由于在质量和体积上完全相同,在空间上以最均匀的方式分布在中心原子的周围,从而形成以碳原子为中心,四个氢原子为顶点的正四面体构型。
实例2:乙烯的空间结构:乙烯分子里的两个碳原子和四个氢原子都处在同一平面上。它们彼此之间的键角约为120°。如果我们以其中一个碳原子为中心研究,那么与之相连的就是两个氢原子和另外一个碳原子,它们在空间上分别占据中心原子周围空间的三分之一,同处在一个平面之上,彼此之间的键角约为120°(如图)。
此空间结构也完全符合有机物结构空间最均匀分布原理――中心原子为碳原子,与之相连的两个氢原子和另外一个碳原子在空间上应该以最均匀的方式,各自占据中心原子周围空间的三分之一,因而只能是平面构型。若单把连接在中心原子上的三个原子用线连接起来,可以看出,中心原子并不是处在三角形的中心,三角形也不是正三角形,三个原子与中心原子之间形成的角度与120°有一定的偏差。这都是由于两个氢原子与另一个碳原子的质量和体积上的不同所导致。
接下来的乙炔的直线结构、苯的平面结构、乃至一氯甲烷的非正四面体的四面体结构,就可以根据有机物结构的最均匀分布原理来进行合理解释了。
如果再次面对有学生不理解多碳烷烃分子结构的时候,有机物结构最均匀分布原理就能简单、清晰地说明了。
有机物结构最均匀分布原理的理论支撑:上述经验的理论支撑是什么呢?回答是杂化轨道理论和平衡原理。
杂化轨道理论可由简化薛定谔(Schrodinger)方程根据量子力学原理导出,它阐述了化学键的长度与键强度、键能间的相互关系以及判断分子及复杂离子的磁性等,成功地解释了甲烷分子的正四面体空间构型,且说明碳原子价电子形成四个共价键的等价性。微观的作用结果表现为宏观结构的体现,这就是有机物结构最均匀分布原理的化学理论依据。
平衡原理则是无处不在,物质的稳定存在与物质本身能量的高低有很大关系。从微观上讲,一个原子如果受到其他几个原子的同时作用,那么这些原子之间的相互作用越是平衡,这个分子才能越稳定,表现出的能量才是最低的。
三、原理运用
【例1】原子的共线、共面问题
如右图所示,分子中最多有
个碳原子在同一平面上。
解析对于没有有机物结构基础的人来讲,只需要懂得有机物结构最均匀分布原理,就可以对右图进行结构分析,分别以最中央的碳原子作为研究对象,可知四个苯环中至少有两个苯环必定与中心碳原子处在同一平面,再进而对苯环中的碳原子进行分析,可以得到最多可有13个碳原子处于同一平面。
【例2】解释部分有机化学反应的反应原理――空隙进攻原则
如乙烯双键上的亲电加成反应:双键上的结构,是以双键碳原子的其中一个为中心,另外连接三个原子,四个原子同处在一个平面上,外来物质要与它进行反应,进攻的方向只能是此平面的两边,反应的结果自然然形成以碳原子为中心,连接在这个碳原子上的四个原子构成四面体结构。如下图:
四、原理延伸
有机物结构最均匀分布原理的理论来源于杂化轨道理论和平衡原理,因此它的应用还可以推广到配合物的结构解释,乃至更广阔的方面。
五、教学上的反思
1.在教学中应该以科学、简单、清晰为原则去解释所碰到的问题。
2.经验总结的原理在某个领域可能屡试不爽,因此在说明具体问题的时候,必须进行必要的条件限制或推广。
(1)初步确定碳链骨架:是链状还是环状,有没有苯环,有没有双键或三键。①一个环状结构等效于一个双键(碳碳双键或碳氧双键);②一个苯环结构等效于四个双键;③一个三键等效于两个双键。
(2)初步确定氧原子的连结方式:可能有-COOH、-OH、-CHO、R-O-R’(其中R、R’代表烃基)。
(3)明白几个等效问题:先规定一个双键决定一个小饱和度。如分子式为C3H6O的物质,根据碳氢关系满足CnH2n,可知该分子的不饱和度为一(在分析时,烃的衍生物的不饱和度和氧原子数目无关)。
一、若题目给出某有机物A的结构简式,要求写出A的同分异构体若干种
解题思路:
(1)先写同类同分异构体。通过改变支链或官能团的位置来实现。
(2)再考虑不同类同分异构体。关键在于通过确定与A结构等效的官能团(或环状结构)来解决不饱和度的问题,确定所有氧原子的连结方式,剩余碳原子均以单键相连。
例:已知乳酸的结构简式为CH3CH(OH)COOH,请写出与乳酸互为同分异构体的四种物质的结构简式。
分析:
(1)乳酸的同类同分异构体只有改变羟基的位置来实现,有CH2(OH)CH2COOH一种。
(2)乳酸的不同类同分异构体:因乳酸分子中只有一个碳氧双键,即只有一个不饱和度。因此,可以将这一个不饱和度设计为酯基、酮、醛或一个环状结构等,其余原子均以单键相连,可快速确定出下面多种物质:
OHOOHOHO
CH2—C—O—CH3、CH2—CH—C—H、
O
CH3—O—C—O—CH3、
OHO
CH3—O—CH—C—H、
OHOOH
CH2—C—CH2、
OHO
CH2—O—CH2—C—H、HO—OH
等。这类题目限制条件不多,同分异构体种类很多,可从以上物质中任选四种物质作为正确答案即可。
二、写出符合限定条件的同分异构体
这类题目需清楚各类官能团的典型化学性质。如:①遇FeCl3溶液显紫色的物质,应有酚结构;②与NaHCO3溶液反应产生气泡,说明有羧基;③能发生银镜反应,说明有醛基;④不能使溴的四氯化碳溶液褪色,但在浓硫酸并加热条件下,该物质的生成物能使溴的四氯化碳溶液,说明该物质中有醇羟基;⑤能与金属钠反应产生气泡,说明该物质中有羟基或羧基。
例:结构式为C2H5—O——CHO的有机物有很多同分异构体,而属于酯类的一取代苯的同分异构体只有6种,请写出满足题目条件的6种同分异构体的结构简式。
分析:题目所给的原物质中有一个苯环和一个碳氧双键,即有五个不饱和度,要求写出的同分异构体中有一个苯环并属于酯类,正好解决了五个不饱和度及两个氧原子的连结方式,其余原子均以单键连结,苯环上只放一个取代基。在分析时值得提醒的是酯的基本结构为
O
R—C—O—R,但特别要注意还有一种
O
甲酸酯的基本结构为H—C—O—R。
在实际解题中,发现很多学生经常容易忘记含甲酸酯基本结构的相关同分异构体。根据以上分析,不难找出满足题目要求的6种同分异构体。
三、“靠船下篙”策略应用于同分异构体的解题
我们在分析同分异构体时,要紧紧扣住题目所给信息和条件,“靠船下篙”,充分利用对位分析法、插入分析法、定位分析法、讨论分析法。不管使用哪种方法,同分异构体的题目解答,必须解读题目所给的条件,从性质联想结构,把握有序性、抓住对称性、掌握技巧性,关注“不饱和度”“等效氢原子”等问题,就能迅速组装出题目所要求的同分异构体。
摘要:通过农村碳排放社区管理模型及其扩展模型的构建和分析后发现:社区共管是管理我国农村碳排放问题的最优途径。
关键词:农村碳排放;负外部性;社区管理模型;社区共管
中图分类号:F327;F205文献标识码:A文章编号:1001-8409(2013)10-0121-05
ResearchontheCommunityManagement
ofRuralCarbonEmissionsProblem
WEIHuilan,ZHAOSongsong
(SchoolofEconomics,LanzhouUniversity,Lanzhou730000)
Abstract:Thispaper,throughtheruralcarbonemissionscommunitymanagementmodelanditsextensionmodel'sconstructionandanalysis,provesthetheoreticmodelpropositions.Finally,itputsforwardpolicySuggestionsonruralcarbonemissionscommunitymanagement.
Keywords:ruralcarbonemissions;negativeexternalities;communitymanagement;communitycomanagement
一、引言
随着经济的发展,碳排放对农村社区的作用力也随之增加。目前农村碳排放态势一是农民碳排放行为负外部性较强;二是农民低碳行为自主治理的集体行动能力相对较差。这是农村碳排放管理面临的两个基本困境。因此,运用外部性理论来解释农村低碳路径就显得更为合理。从实践来看,解决居民行为负外部性的途径往往是政府治理,但政府治理缺乏相应的激励机制,以致于国家通过强制手段来管制人们的资源使用行为时,其能力是有限的。另外,由于农村社区碳排放量的产权较为复杂且难以彻底私有化,因而也难以依靠市场机制来解决。
社区管理途径为这一问题的解决提供了一个可行思路[1]。本文通过农村碳排放社区管理模型及其扩展模型的构建和分析,试图证明,碳排放社区管理不仅能促使私人利益与社区利益的统一,还可以借助于政府、市场等途径构建社区共管模式,实现社区利益与社会利益的统一,最终提高社区碳排放负外部性内部化的效率。
二、碳排放社区管理理论分析
社区管理是指在政府指导下,社区职能部门、社区单位和社区居民对社区各项公共事务和公益事业进行的基于本土知识特定治理结构的自我管理[2,3]。将社区管理含义的边界扩展,其基本含义是与以社区为主体的保护,并拥有社区资源的自我管理权;同时又可向另外两个主体延伸:向上可进入政府的保护活动中,向下又可进入实施碳排放产权私有化的范围。
碳排放社区管理是建立在降低社区居民碳排放负外部性之上的双赢管理模式,其本质特征在于降低碳排放负外部性。然而,农村碳排放负外部性的含义告诉我们,由于碳排放负外部性的存在,即农村社区居民不必弥补外部成本而获得碳排放收益,使得农村碳排放快速增加。实际上,农村碳排放的负外部性理论比上述要复杂得多,表现在社区农民的行为集合使所有相关方的成本-收益函数被动地发生了改变[4]。不同内容的负外部性,其影响程度和范围是不同的,根据碳排放负外部性的程度和社区管理交易费用可将其分为社区内、社区外以及整体性影响三类[5],如表1所示。社区内负外部性即社区居民对另一居民产生了影响,使其收益降低。非本社区负外部性表面社区居民对非本社区居民也产生了影响,使其收益降低。而其他负外部性产品是指过度的碳排放会导致其他“坏公共物品”的产生,如秸秆燃烧、砍伐树木等消耗碳汇而增加碳排放的行为,会导致气候变暖等“坏公共物品”。
合理管理模式的选择,取决于负外部性程度和交易费用的高低[6]。而兼顾降低碳排放负外部性和交易成本优势的碳排放社区管理,不仅会促使社区居民碳排放的私人利益、社区利益和社会利益的共赢,还会通过以下几方面降低农村碳排放的负外部性。
表1农村碳排放负外部性的分类
负外部性种类负外部性程度社区管理
交易费用社区内的
负外部性社区居民间的负外部性强度大、范围小小社区居民对农村农业系统的负外部性强度小、一定范围小农村碳汇服务能力的下降强度大、范围小小非本社区的负外部性社区居民对非社区居民的负外部性强度小、一定范围大农村对城市的负外部性强度小、范围小大其他负外部性产品坏公共物品的产生强度大、范围大大(一)农村社区管理中的合作
社区管理的基本特征是社区管理制度,更重要的是其所代表的文化机制。这一核心观点可分解为社区文化价值与社区社会机制。社区文化价值方面,碳排放上涨会导致降低碳排放的物质价值和精神价值增加,两种价值共同引导人们的合作倾向。社区社会机制方面,包括社会关系纽带和社会声望体系,也会促进合作。社区管理实际上会使社区居民产生一体化倾向,因而在碳排放社区管理的模式中,搭便车问题会得到缓解[7]。
(二)农村社区管理中的激励机制
除合作条件之外,还需要另一个条件:社区如何使用自身的碳排放选择。社区管理的激励机制是基于这样一种认识:碳排放增加会给社区带来长期影响,且碳排放选择收益为农村社区居民拥有[8]。正是特定地理空间的聚集效应,从而塑造了低碳问题上的利益共同体——社区,使低碳选择在社区层次上具有“产权私有且可收益性”的性质,碳排放社区管理的激励机制便产生了,进而使居民产生低碳选择,最终降低了碳排放负外部性。
(三)农村社区管理中的本土经验
与现代科技为基础的经营管理相比,社区成员在长期与自然环境的互动中发展出来的传统知识,颇符合现代生态学原理,为某些人类生态学者认可,称之为生态智能[9]。社区居民对社区资源的使用已成为一种社区生存机制,并以口头知识、传统、宗教等形式表现出来,形成了人与自然较为和谐的互动关系。这些关系会降低社区居民碳排放负外部性的产生以及强度。
(四)农村碳排放社区管理的双向扩展性
至于碳排放社区管理的含义,可将其边界向政府保护活动和市场私有化扩展,成为社区共管模式。政府方向上,社区共管包括政府制度化的参与、协作管理、公共物品管理转移和以环境管理等。私有方向上,则可以利用市场机制进一步影响社区居民的碳排放选择。
三、社区管理与农村碳排放量模型假设
通过以上分析发现,社区居民碳排放行为使居民间产生了负外部性特征,而碳排放社区管理的提出,为社区居民碳排放的共赢模式提供了一个可行途径。由此提出研究假设。
假设1:社区管理可以通过降低农村碳排放负外部性,进而降低碳排放量。
假设2:社区对于降低碳排放具有长期的管理者地位。
假设3:社区居民可以从低碳选择中获得收入。
假设4:社区居民与非社区居民生产、消费的各种产品和碳排放产品均存在于完全竞争市场。
社区管理在改善农村碳排放问题上具备有效性,但也有不足的地方。我们来分析一个简单的模型[10,11]。假定在农村碳排放市场中只有3个参与者:产生碳排放的社区居民1、负外部性接受者的社区居民2和非社区的居民3。
(一)社区管理的有效性——社区自我管理
首先分析社区内负外部性,假定在农村碳排放市场中只有2个参与者,产生碳排放的社区居民1和作为负外部性接受者的社区居民2,社区居民1产生QCO2的碳排放。令社区居民1的成本函数为C1(Q1,QCO2),其中Q1是社区居民1生产消费的所有产品,QCO2是社区居民1生产消费Q1产生的碳排放,这里把碳排放量看作一种产品。则社区居民2的成本函数是C2(Q2,QCO2),其中Q2是社区居民2生产消费的所有产品,QCO2是社区居民2接受社区居民1产生的碳排放数量。社区居民2生产消费Q2取决于社区居民1产生的碳排放量。假设碳排放增加了社区居民2生产消费的成本,碳排放降低了社区居民1生产消费的成本。同时假定他们的成本-收益函数是已知且相同的,最后假定,碳排放的产生是一个单向负外部性模型[12]。
社区居民1的最大化问题为:
maxP1Q1-C1(Q1,QCO2)(1)
社区居民2的最大化问题为:
maxP2Q2-C2(Q2,QCO2)(2)
社区居民2只能接受社区居民1产生的碳排放量,社区居民1可以选择任意的碳排放量。
关于3种产品分别求导可得,社区居民1最大化的一阶条件为:
P1=C1(Q1,QCO2)Q1(3)
0=C1(Q1,QCO2)QCO2(4)
社区居民2最大化的一阶条件为:
P2=C2(Q2,QCO2)Q2(5)
上述3个条件表明:在个人利润最大化点上,社区居民生产消费每种产品的价格应等于其边际成本。对于碳排放QCO2来说,假设它的价格为0,进而得出:社区居民1产生的碳排放会引起社区居民2生产消费的成本随碳排放的增加而增加,这是社区居民1生产消费导致的部分社区外部性成本。可以预期,社区居民1会产生更多的碳排放QCO2。
通过简单的模型分析社区管理模式下的碳排放成本-收益状况。假设社区居民1和社区居民2的生产消费活动在社区管理的指导下,进行Q1、Q2、QCO2的生产消费活动,这样社区负外部性就内部化了,原因在于如果碳排放交由社区管理,那么它在选择社区利益最大化计划时,会综合考虑社区居民1和社区居民2之间的相互影响。
社区管理后的社区利益最大化问题为:
maxP1Q1+P2Q2-C1(Q1,QCO2)-C2(Q2,QCO2)(6)
社区管理后的社区利益最大化一阶条件为:
P1=C1(Q1,QCO2)Q1(7)
P2=C2(Q2,QCO2)Q2(8)
0=P1=C1(Q1,QCO2)QCO2+C2(Q2,QCO2)QCO2(9)
式(9)表明,社区管理后,整个社区会同时考虑碳排放对社区居民1边际成本的影响和对社区居民2边际成本的影响。也就是说,社区居民1考虑到了自身经济活动产生的负外部性。
社区管理之前,碳排放的最优数量由式(4)决定,对式(4)进一步推导可得:
MC1(Q*1,QCO2*)=0(10)
社区管理之后,碳排放的最有数量由式(9)决定,对式(9)进一步推导可得:
-MC1(Q*1,QCO2*)=MC1(Q*2,QCO2*)>0(11)
式(11)中,MC1(Q*2,QCO2*)>0,这是因为碳排放增加会使社区居民2的成本增加。社区管理后的社区居民1会在-MC1(Q*1,QCO2*)>0的地方进行生产,也就是说,与社区管理之前相比,社区居民1产生的碳排放降低了。
结论一:社区管理下的碳排放最优条件为两个社区居民关于碳排放的边际成本之和等于0,如图1所示,-MC1=MC2,在这种假设条件下,社区管理之前产生的碳排放水平由Q2降低到Q1。
(二)社区管理的不足和扩展——社区共管
社区管理在降低社区内负外部性具有一定的有效性,但对于农村碳排放产生范围较广的负外部性问题,社区管理的成本-收益优势就丧失了。换个角度来讲,社区管理在降低农村碳排放负外部性的作用还可以扩展,除了社区完整拥有降低碳排放的权利之外,向上可以与政府治理接壤,向下则与产权私有契合。将非社区居民3考虑进来,对第一个模型进行扩展,假设与扩展前的假设相同。
假设社区居民1、社区居民2和非社区居民3共同组成了社会成本-收益,社区居民1和社区居民2组成了社区成本-收益,自变量均为碳排放减少量,令非社区居民3的成本函数C3(Q3,QCO2),可构建社区共管的社会最优效果为:
TB=P1Q1+P2Q2+P3Q3-C1(Q1,QCO2)-C2(Q2,QCO2)-C3(Q3,Q1CO2)(12)
从式(12)可以看出,虽然社区居民1的生产消费活动引起了非社区居民3成本函数的变化,即非社区居民3在做经济决策时需要考虑Q1CO2。对式(12)求导并等于0,并进一步推导可得:
TB′=(MSB-MSC)-(MCB-MCC)=0(13)
其中MPC代表居民为生产、消费碳排放所支付的成本,MSC是农村系统中生产、消费产品的全部成本,MPB为农村系统中个人降低碳排放所带来的收益,MSB为农村系统所获得的总收益,MEB是碳排放减少所带来的正外部性收益。式(13)可转化为:
MAXS=[(MSB-MSC)-(MPB-MPC)]=[(MSB-MPB)-(MSC-MPC)](14)
则社区管理解决农村碳排放外部性的最优结果为:
MAXS=(MEB-MEC)(15)
由图2可知,式(15)可理解为MEB和MEC两个线的交点。其中MEC为碳排放造成健康和财产损失的成本,包括碳排放所引起经济影响、生态环境问题、健康、人们的幸福水平等。MEB为碳排放减少所带来的正外部性。如图2所示,Q为社区居民追求个人利益最大化的碳排放减少量,Q2是碳排放为0的点。对于Q2这一点,MEC值很大,则负外部性较强,即碳排放减少量不能降低太多。在Q1点,MEB=MEC,即降低农村碳排放的边界负外部性成本等于其边界负外部性收益,可使农村社区与社会实现降低碳排放的帕累托改进,Q1为最优农村碳排放点。接下来面对的问题,则是碳排放边际外部成本如何由边际外部收益来支付。对MEB进一步分析可得:
MEC=MSC-MPC(16)
MNPB=MPB-MPC(17)
根据式(15)、式(16)和式(17)可得:
MEB=MEC=MNPB(18)
式(17)表示社区居民的个人净收益等于边际个人收益减去边际个人成本。如图3所示,社区外部面对Q2数量的碳排放负外部性。根据帕累托改进的原理,当碳排放减少Q2时,此时碳排放减少最多,但MNPBMPB,表明存在帕累托改进。在Q1>Q>Q2时,MNPB0)从成本减收益来看,这个负外部性是最优的,此时边际外部性成本等于边际个人净收益。
结论二:式(18)表明对于社区外的负外部性影响,需要通过社区管理的扩展,即社区共管模式来降低碳排放[20]。具体策略是降低碳排放获得的个人净收益,由享用降低碳排放的边际外部收益来支付,即可以达到降低碳排放负外部性的目的。
四、夏官营村:半干旱农村社区案例
(一)研究区概况
兰州市榆中县夏官营村地处榆中县中部,黄土层深厚,年平均气温657℃,四季分明,属温带半干旱大陆性气候,年均降雨350毫米,共有农村户口16133人。2004年底农民人均纯收入达2080元。夏官营村距兰州中心城区大约46公里,与榆中县城距离大约为13公里。距离市中心较远,这是西部大多数农村的特点基于百度百科夏官营镇基本情况的叙述与笔者调查所得。。当地植被覆盖率低,植被和农田防护林数量在逐年减少。
(二)农村社区碳排放与社区管理
夏官营镇温室气体账户应该考虑三个关键排放源。农村碳排放的碳源种类主要有3个方面:分别是村镇生态子系统、农业生态子系统、自然生态子系统。村镇生态子系统主要包括:①人口:这里主要指常住人口。②能源:本地区的生活消费能源主要为煤,汽油在交通运输中叙述,同时汽油使用量较小,秸秆在农业系统中叙述,在本地区使用量较大。③交通运输:主要能源为汽油。农业生态子系统:首先农业变化很难预测,这主要是因为农业系统本身的不确定性,即便没有全球变暖、虫害要素禀赋差异,气候同样也很敏感,而这些因素无法准确预测,只能尽力试图预测农业的碳排放,包括:①化肥生产和使用过程中所导致的碳排放,主要是生产过程、运输过程和使用过程中耗费的化石燃料所导致的碳排放,同时化肥的过量使用改变了土壤结构、形成了环境污染,也会产生碳排放。②农药生产和使用过程中所引起的碳排放。③由于农业机械运用而直接或间接耗费的化石燃料所产生的碳排放。④灌溉过程中耗费的化石燃料产生的碳排放。⑤农作物秸秆资源作为农户生活燃料或露天焚烧造成的秸秆碳排放[10]。自然生态子系统主要包括草地植被等自然系统形成的生态过程。在调查过程和分析资料的过程中发现,化肥、农村土地结构所引起的N2O的增温潜能是CO2的200倍左右,氮引起的温室效应问题在未来几十年会更加严重。
针对夏官营村的三个关键碳排放子系统及其碳排放负外部性基本状况,本文对其进行了基本的社区管理分析:合作、激励机制较适用于社区内负外部性和非本社区的负外部性,社区共管下的双向扩展功能适用于其他负外部性产品;对于农业生态子系统来讲,合作、激励机制较适用于社区内负外部性和非本社区的负外部性,双向扩展功能适用于其他负外部性产品;而对于自然生态子系统来说,合作、本土经验较适用于社区内负外部性和非本社区的负外部性,双向扩展功能适用于其他负外部性产品(如表2)。表2夏官营村的碳排放负外部性及其社区管理
子系统
负外部性村镇生态子系统人口、
能源、交通运输农业生态子系统化肥、农药、
农业机械、农药灌溉、秸秆自然生态子系统
草地植被社区内负外部性强度大、范围小强度小、一定范围强度小、范围小非本社区的负外部性强度小、一定范围强度小、一定范围强度小、一定范围其他负外部性产品强度小、范围大强度小、范围大强度小、范围大社区管理功能合作、激励机制、双向扩展合作、激励机制、双向扩展激励机制、本土经验、双向扩展
五、结论与政策建议
基于以上对农村碳排放负外部性的社区管理模型分析得出以下结论:社区管理主要通过社区自我管理和社区共管两种降低农村碳排放负外部性机制,进而对降低农村碳排放产生影响。
根据结论一可知,社区自我管理可以实现农村碳排放的降低,实现了帕累托有效的碳排放量。但这种管理模式在实际管理中的运用会遇到一定障碍,比如基于碳汇交易的碳排放市场仍未完全建立起来,以及社区居民生产消费各种产品的市场和碳排放市场为完全竞争市场假设的影响,因此社区管理模式的实行是建立在解决这些问题的基础之上的。
根据结论二可知,社区居民降低碳排放的边际外部性成本,可由降低农村碳排放的边际个人净收益来支付。这一研究为构建降低农村碳排放的社区共管模式提供了有效思路。
此模式目前面临的状况是农村居民降低农村碳排放的收益严重不足、降低碳排放的边际外部收益不清晰和难以统筹管理,可以采用的方法是政府划定个人净收益范围等政策来为社区创造降低碳排放的收益机制,这样降低农村碳排放的社区管理模式才是可持续的。在更大程度上,政府应当通过订立契约、立法、补贴、税收政策等手段将一部分公共物品与服务的生产管理让渡给社区组织承担或者支持社区管理模式。
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技巧1根据物理性质推断
重点可根据物质的密度、状态、溶解性等方面进行考虑。
(1)密度比水小的液体有机物:所有烃、大多数酯、一氯烷烃等。
(2)密度比水大的液体有机物:溴乙烷、溴苯、硝基苯、四氯化碳等。
(3)难溶于水的有机物:液态烃(如苯、汽油)、卤代烃(如溴苯)、硝基化合物(如硝基苯)、醚、酯(如乙酸乙酯)等;苯酚在常温微溶于水,但高于65℃时与水以任意比互溶。
(4)易溶于水的有机物:碳原子较少的醛、醇、羧酸(如甘油、乙醇、乙醛、乙酸)。
(5)常温下为气体的有机物:1~4个碳原子的烃,一氯甲烷、新戊烷、甲醛等。
技巧2根据化学性质推断
(1)能发生水解反应的物质:卤代烃、酯(油酯)、二糖、多糖、蛋白质等。
(2)能发生银镜反应的物质:醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等所有含醛基的物质。
(3)能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质:含有碳碳双键、碳碳三键的烃和烃的衍生物;苯的同系物;含有羟基的化合物(如醇和酚);含有醛基的化合物。
(4)能使溴水褪色的物质:含有碳碳双键或碳碳三键的烃和烃的衍生物(加成反应);苯酚等酚类物质(取代反应);含醛基物质(氧化反应);有机溶剂(如苯和苯的同系物、四氯甲烷、汽油、己烷等,属于萃取,使水层褪色而有机层呈橙红色)。
(5)能被氧化的物质:含有碳碳双键或碳碳三键的不饱和化合物、苯的同系物、醇、醛、酚等可以被酸性高锰酸钾氧化;大多数有机物可以燃烧,物质燃烧都是被氧化;显酸性的有机物(含有酚羟基和羧基的化合物)。
(6)能使蛋白质变性的物质:强酸、强碱、重金属盐、甲醛、苯酚、强氧化剂、浓的酒精、双氧水、碘酒、三氯乙酸等。
(7)既能与酸又能与碱反应的有机物:具有酸、碱双官能团的有机物(氨基酸、蛋白质等)。
(8)能与NaOH溶液发生反应的有机物:酚;羧酸;卤代烃(水溶液:水解;醇溶液:消去);酯(水解,不加热反应慢,加热反应快);蛋白质(水解)。
(9)有明显颜色变化的有机反应:苯酚与三氯化铁溶液反应呈紫色,KMnO4酸性溶液的褪色,溴水的褪色,淀粉遇碘单质变蓝色,蛋白质遇浓硝酸呈黄色(颜色反应)。
技巧3根据有机物的特殊性质判断
(1)含氢量最高的有机物:CH4。
(2)一定质量的有机物燃烧,耗氧气量最大的有机物:CH4。
(3)完全燃烧时生成等物质的量的CO2和H2O的有机物:烯烃、环烷烃、饱和一元醛、酮、酸、酯(符合通式CnH2nOx的物质,x=0,1,2,…)。
(4)使FeCl3溶液显特殊颜色的有机物:酚类化合物。
(5)能水解的有机物:酯、卤代烃、糖类(单糖除外)、肽类(包括蛋白质)。
(6)含有羟基的有机物:醇、酚、羧酸、糖类。
(7)能与Na2CO3作用生成CO2的有机物:羧酸类。
(8)能与NaOH发生中和反应的有机物:羧酸和酚类等。
技巧4根据转化关系推断
(1)根据双键的加成和加聚判断:双键之一断裂,加上其他原子、原子团或断开键相互连成链。
(2)根据醇的消去反应判断:总是消去和羟基所在碳原子相邻的碳原子上的氢原子,没有相邻的碳原子(如CH3OH)或相邻的碳原子上没有氢原子(如(CH3)3CCH2OH)的醇不能发生消去反应。
(3)根据醇的催化氧化反应判断:和羟基相连的碳原子上若有二个或三个氢原子,被氧化为醛;若只有一个氢原子则被氧化为酮;若没有氢原子,一般很难氧化成醛和酮。
(4)根据有机物成环反应判断:二元醇脱水(生成环醚),羟酸的分子内或分子间酯化,氨基酸分子内脱水。
技巧5根据相关数据推断
(1)解此类推断题的依据有两个:一是有机物的性质,二是有机物的通式。
(2)解此类推断题通常遵循以下四个步骤:第一步,由题目所给的条件求各元素的原子个数比;第二步,确定有机物的实验式(或最简式);第三步,根据分子量或化学方程式确定分子式;第四步,根据化合物的特征性质确定结构式。
以上四步可概括为:原子个数比实验式分子式结构式。
二、典型高考题分析
(2009年福建卷第31题)有机物A是最常用的食用抗油氧化剂,分子式为C10H12O5,可发生如下转化:
已知B的相对分子质量为60,分子中只含一个甲基。C的结构可表示为:■(其中,-X,-Y均为官能团)。
请回答下列问题:
(1)根据系统命名法,B的名称为。
(2)官能团-X的名称为,高聚物E的链节为。
(3)A的结构简式为。
(4)反应⑤的化学方程式为。
(5)C有多种同分异构体,写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式。
i.含有苯环ii.能发生银镜反应iii.不能发生水解反应
(6)从分子结构上看,A具有抗氧化作用的主要原因是(填序号)。
a.含有苯环b.含有羰基c.含有酚羟基
【解题思路及分析】
(1)从题中框图给出的信息可知,C中含有羧基及酚基和苯环,而根据C的结构中有三个Y官能团可知,Y为羟基;如果Y为羧基,那么A的氧原子将超过5个。由此可得出C的结构为■,可见A显然为酯,水解时生成了醇B和酸C。其中B中只有一个甲基,相对分子质量为60,60-15-17=28,则中间碳原子为两个亚甲基,由此可推出B的结构式为CH3CH2CH2OH,即1-丙醇。
(2)1-丙醇在浓硫酸作用下,发生消去反应,可生成CH3CH=CH2,双键打开则形成聚合物,其键节为■;官能团-X的名称为羧基。
(3)根据B与C的结构不难推出酯A的结构简式为:
■
(4)由于C与NaHCO3反应时只是羧基参与反应,而酚羟基的酸性比碳酸弱,不可能使NaHCO3放出CO2气体。其化学方程式为:
(5)C的同分异构体中:若能发生银镜反应,则一定要有醛基;若不能发生水解,则不能是甲酸形成的酯类。因此,符合条件的同分异构体可以将羧基换成醛基和羟基,在苯环作位置变换即可得到。可从下述三个中任选两个:
在解有机推断题时,首先要全读题目,明确题目的意思,其次要对题目中的信息进行筛选,找出对解题有用的信息,最重要的一点就是找出解题的突破口,这也是解所有类型的推断题的关键。突破口就是一些有机物的特殊的性质、特殊的反应条件、特殊的反应现象、对有用信息和相关数据进行处理后得出的结论,等等。找出突破口后进一步确定其他物质,明确题目要求,按要求答题。
一、掌握有机物之间的相互转化关系
理清有机物之间的相互转化关系,注意烃及烃的含氧衍生物之间的前后联系,进行归纳总结,把有机物之间的知识系统化、网络化,建立烃及烃的含氧衍生物之间的相互转化关系网络图。有了有机物之间网络图和知识的积累,在解有机推断题时,就能迅速地对网络图中的知识进行提取、调用、比较、迁移,并对题目所给信息进行重组。在平时的训练和考试中,学生头脑中的知识体系被不断整理和加工,这样就可以培养学生的逻辑思维能力。
二、掌握有机物的结构和性质
掌握烃及烃的含氧衍生物典型代表物的结构和性质等,是解有机推断题时的突破口。根据有机物的结构特征,进行结构分析,找出结构与性质之间的内在联系,从而掌握有机化学反应的规律性。有机物的性质反映了有机物的内在结构,因此有机物的性质也可以推断有机物的结构。有机物的主要化学性质是由官能团决定的,把各种官能团的性质掌握了,就从本质上掌握了各种类型有机物的主要化学性质。
1.根据有机物的主要性质确定结构
①根据物理性质确定。通常情况下,气态烃的碳原子数一般小于或等于4,烃的含氧衍生物中为气态的有甲醛等。
②根据化学反应殊的反应条件确定。如:浓硫酸和加热醇的消去、酯化、硝化等,氢氧化钠溶液卤代烃及酯类的水解等,氢氧化钠的醇溶液卤代烃的消去等,铜、氧气和加热醇的氧化,银氨溶液和新制的氢氧化铜悬浊液醛的氧化,稀硫酸酯和淀粉的水解等。
③根据化学性质确定。
若能使酸性高锰酸钾溶液退色,则可能含有碳碳双键、三键、醛基或苯的同系物等。
若能使溴水褪色,则可能含有碳碳双键、三键与醛基等。加入溴水出现白色沉淀表示该物质为苯酚。
若加入金属钠有氢气产生,则可能含有醇羟基或羧基等。
若加入碳酸氢钠有二氧化碳气体产生,则含有羧基。
若遇氯化铁溶液显紫色,则含有酚羟基。
若加入银氨溶液能发生银镜反应或加入新制的氢氧化铜悬浊液并加热有红色沉淀生成,则含有醛基。
若与H2在催化剂存在下能反应,则可能为烯烃、炔烃、芳烃及醛等的加成。
2.根据一些有机反应的特征数字确定官能团的数目
①1mol-CHO2molAg或1molCu2O。
②2mol-OH或2mol-COOH与金属钠反应放出1molH2。
③与H2加成时消耗H2的物质的量
1mol碳碳双键1molH2,1mol碳碳三键2molH2,1mol-CHO1molH2,1mol苯环3molH2。
④1mol-COOH与碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液反应放出1molCO2
3.根据一些有机反应的特征产物确定碳链结构和官能团的位置
①若醇能被氧化成醛或羧酸,则该醇为伯醇。
若醇能被氧化成酮,则该醇为仲醇。
若醇不能被氧化,则该醇为叔醇。
②由发生消去反应后生成的产物可确定醇羟基或卤原子的位置。
③由发生取代反应后生成的产物可确定碳链结构。
例:有机物A(C6H9O2Br)具有香味,它可以发生以下转化。已知其中B可使溴水褪色,也可与NaHCO3溶液反应放出CO2气体;C的分子中无甲基。请回答下列问题:
(1)B分子中所含官能团的名称为:?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇。
(2)结构简式:A?摇?摇?摇?摇?摇?摇C?摇?摇?摇?摇?摇?摇。
(3)写出下列反应的化学方程式:
B与溴水反应:?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇。
DE:?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇。
(与C含有相同官能团的C的同分异构体有?摇?摇?摇?摇种。
解析:有机物A(C6H9O2Br)具有香味且分子式中有2个O原子,可能为酯类;其中B可使溴水褪色,可能含有碳碳双键、三键、醛基等;也可以与NaHCO3溶液反应放出CO2气体,则含有羧基;结合AB+C的反应条件为H2SO4溶液、加热,说明AB+C为酯的酸性水解,生成B、C为羧酸和醇;分析框图中CDEB相互转化关系中的反应条件,可知C为醇,D为醛,E为D(卤代烃)发生消去反应后生成含有碳碳双键的醛,说明D中有溴原子,E中有醛基;B为含有碳碳双键的羧酸,结合C的分子中无甲基,说明C中的碳链没有支链,且B和C具有相同的碳原子数。
可以推出各物质的结构简式分别为A:CH2=CHCOOCH2CH2CH2Br,B:CH2=CHCOOH,C:HOCH2CH2CH2Br,D:BrCH2CH2CHO,E:CH2=CHCHO。
三、掌握有机推断题的各种类型与解题技巧
推断题的题型可以被设计成多种多样,近几年高考中经常出现的推断题的类型主要有框图型推断题、鉴别型推断题、计算型推断题及信息型推断题等,解推断题的方法也有多种,如顺推法、反推法、筛选法、逻辑推理法等,在解题时可以灵活运用和综合运用。但不管用哪一种解题方法都要求学生能熟练掌握中学化学中各种常见物质的组成、结构、性质及相互转化规律等化学基础知识和科学的思维方法。
【关键词】漂白氧化性漂白规律氧化性规律
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)11B-0083-02
漂白性与氧化性有许多相似之处,但又有很多不同。在实际应用中发现,二者很容易混淆,从而导致一些不必要的错误,有时甚至产生一些歧义。本文拟对此知识点做一归纳总结,以飨各位读者。
一、概念的不同
氧化性是指物质得电子的能力,其强弱主要是指得到电子的难易程度。需要指出的是氧化性的强弱与得失电子数目没有必然的联系。即氧化性强,得电子数不一定多;反之,得电子数少,氧化性不一定弱。
漂白性是指本色或带颜色的纤维、织品等变为白色,也可理解为有机色质在某些条件下的褪色现象。无机物的褪色如:溴水褪色、氯水褪色、酸性高锰酸钾的褪色等不属于漂白范围。
二、涉及的类型不同
(一)高中化学的漂白从原理分析,大体分为以下三大类。
1.强氧化性漂白(永久性漂白)
原理:将有机色质内部“生色团”破坏,氧化成无色物质。
常见的强氧化性漂白剂如:HClO、Ca(ClO)2(漂白粉的有效成分)、NaClO、H2O2、Na2O2、O3等。分述如下:
HClO:有强氧化性,因为HClO中Cl为+1价,处于不稳定状态,易得电子,可用于自来水消毒(氯气通入水)。
Ca(ClO)2:Ca(ClO)2、CO2和H2O生成HClO而呈漂白性,常用于衣服、织物的漂白。
H2O2:H2O2中O为-1价,易得1个电子生成H2O2,质量分数3%的双氧水用于医疗消毒。
Na2O2:其中O为-1价,易得1个电子生成NaOH,用于麦秆、织物、麦秆等漂白。
2.化合性漂白
原理:与有色有机物加成或化合成无色的物质,无色的新物质分解后颜色消失。
常见漂白剂:二氧化硫。
品红可与二氧化硫发生加成反应,生成N-亚磺酸亚硫酸副品红碱,此物质为无色有机物,受热易分解红色的三氨基三苯甲烷氯化物。它又分为酸性品红和碱性品红。从化学原理分析,是SO2使品红中的不饱和键变为饱和键从而使品红的颜色消失。品红是三氨基三苯甲烷氯化物,它的产物是N-亚磺酸亚硫酸副品红碱,反应机理如下:
该产物受热就分解,品红颜色恢复。而品红对SO2的吸收量少,不能用它来吸收大量的SO2。因此,常用品红检验SO2的存在。
SO2漂白除去漂白品红溶液外还可漂白很多物质,如黄色的植物秸秆经SO2漂白就会变白,日常用秸秆造的纸也可用SO2漂白。
但要注意,SO2不能与氧化性的漂白剂混用,SO2中+4价硫有还原性,会发生氧化还原反应,从而失去漂白性质。
3.物理吸附性漂白
原理:⒂谢色质吸附而褪色。
常见的此类物质有:活性炭、胶体。
据此原理,活性炭可以做脱色剂、除臭剂、去味剂、防毒面具的滤毒罐等。
(二)氧化性物质的分类
1.强氧化剂与弱氧化剂
物质氧化性与氧化剂相对应,而还原性与还原剂相对应。所谓的强弱实质上是物质得失电子难易程度,即物质越易夺得电子,则反应出其氧化性越强,越难夺得电子则说明其氧化性越弱;反之,物质越易失去电子,则表明其还原性越强,越难失去电子,则反映其还原性越弱。
2.无机氧化剂与有机氧化剂
一般的无机物、有机物能做氧化剂的分别叫做无机氧化剂、有机氧化剂。如酸性高锰酸钾是无机氧化剂,对有机物而言越是不饱和(如碳碳双键,碳氧双键)其氧化性越强。碳碳三键比碳碳双键更不饱和,所以乙炔的氧化性比乙烯强。碳氧双键比碳碳双键氧化性强是因为氧的电负性比碳大,至于碳氧双键比碳碳三键强是从实验现象得来的,醇就不提了,它在多数情况体现还原性。
3.固体氧化剂和液体氧化剂
根据物质状态分类。如:液体氧化剂有过氧乙酸、双氧水、浓硝酸、浓硫酸等一些高价酸。固体氧化剂有六氟化铂,一种常温下为暗红色固体但具有较强挥发性的极强的固体氧化剂和氟化剂。像过硫酸盐、过二硫酸盐和铋酸钠等强氧化剂尽管较为常用,但其氧化性都无法与六氟化铂相提并论。
三、规律的不同
(一)漂白性规律
1.SO2的漂白性
SO2能使许多有色物质褪色,但其褪色原理不同:
(1)还原性褪色:SO2能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,利用SO2的还原性。
(2)漂白性褪色:SO2能使品红溶液褪色,利用SO2的漂白性。
(3)酸性褪色:SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,利用SO2的酸性氧化物的性质。
2.常见的用于漂白的物质的比较
常见的用于漂白的物质的特点比较如下:
(二)氧化性的规律
1.反应关系规律
氧化剂得到电子,化合价降低,被还原为还原产物;而还原剂失去电子,化合价升高被氧化为氧化产物。据此知,任意一个氧化还原反应,氧化剂的氧化能力大于氧化产物的氧化能力,还原剂的还原能力大于还原产物的还原能力。
2.知识线索关系规律
3.常见氧化剂与其还原产物规律
常氧化剂与其还原产物规律如下:
4.常见还原剂
常见还原剂如下:
5.氧化剂的强弱判断规律
(1)方法1,依据“三度”判断(“三度”即浓度、温度、酸碱度)
一般情况下,浓度越大,温度越高,氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强;酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素。例如①热HNO3的氧化性强于冷HNO3的氧化性;②HNO3浓的氧化性强于稀HNO3的氧化性;③KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性,常温下即可和浓盐酸反应制取氯气。
(2)方法2,根据“三表”判断
①根据元素周期表判断
同主族元素(从上到下):非金属原子(或单质)氧化性逐渐减弱,对应阴离子还原性逐渐增强;金属原子还原性逐渐增强,对应阳离子氧化性逐渐减弱。
同周期主族元素(从左到右):单质还原性逐渐减弱,氧化性逐渐增强;阳离子氧化性逐渐增强,阴离子还原性逐渐减弱。
②根据金属活动性顺序表判断
③根据非金属活动性顺序表判断
(3)方法3,依据“两池”判断
①用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先得电子的阳离子氧化性较强,在阳极先失电子的阴离子还原性较强。
②两种不同的金属构成原电池的两极。负极是电子流出的极,正极是电子流入的极。则两种金属的还原性:正极小于负极。
(4)方法4,依据反应条件来判断
当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,若氧化产物价态相同,可依据反应条件的难易程度来判断氧化剂氧化性的相对强弱,一般来说反应条件越苛刻,说明反应越难发生(即氧化剂得电子越困难),则对应氧化剂的氧化性越弱。
(5)方法5,依据反应的能量变化判断
①当H2+X2===2HXΔH1=-Q1,H2+Y2===2HY
ΔH2=-Q2,Q1>Q2,X2氧化性更强。
②当原子得电子(相同数目)形成稳定结构的阴离子时,放出的能量越多,生成的离子越稳定,其原子氧化性越强。
③当元素原子失去相同数目电子形成阳离子时,放出的能量越多,越易失电子,其还原性越弱。
A电子从b流出,经外电路流向aBHS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-的反应是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+C如果将反应物直接燃烧,能量的利用率不会变化D若该电池电路中有0.4mol电子发生转移,则有0.5molH+通过质子交换膜分值:6分查看题目解析>39.下列实验的现象与对应结论均正确的是
AABBCCDD分值:6分查看题目解析>410.下列有关物质转化关系的说法中不正确的是()
A图1中甲可能是Cl2,X可能是FeB图2中反应一定是置换反应或复分解反应C图3中是向某溶液中滴加NaOH溶液的变化图像,原溶质可能是Al2(SO4)3D图4中a可能为NaOH,b可能为Na2CO3,c可能为NaHCO3分值:6分查看题目解析>511.用NA表示阿伏伽德罗常数的值,下列叙述中不正确的是A28g由乙烯和环丁烷(C4H8)组成的混合气体中含有的碳原子数为2NAB常温下,1L0.5mol/LFeCl3溶液中含有的Fe3+数目一定小于0.5NAC92g由NO2和N2O4组成的混合气体中含有的原子总数为6NAD22.4L氯气与足量镁粉充分反应后,转移的电子数为2NA分值:6分查看题目解析>612.分子式为C5H10O2且能与NaOH溶液反应的有机物有(不含立体异构)A13种B4种C9种D16种分值:6分查看题目解析>713.常温下10mL年代均为0.1mol·L-1的HX和HY两种一元酸溶液加水稀释过程中的pH随溶液体积变化曲线如图所示。则下列说法不正确的是
A电离常教:K(HX)B浓度均为0.1mol·L-1的HX和HY的混合溶液中:c(X-)+c(HX)=c(Y-)+c(HY)C浓度均为0.1mol·L-1的NaX和NaY的混合溶液中:c(Na+)>c(Y-)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)Da点水的电离度大于b点水的电离度分值:6分查看题目解析>简答题(综合题)本大题共78分。简答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。8一氯化碘(沸点97.4℃),是一种红棕色易挥发的液体,不溶于水,溶于乙醇和乙酸。某校研究性学习小组的同学拟制备一氯化碘。回答下列问题:14.甲组同学拟利用干燥、纯净的氯气与碘反应制备一氯化碘,其装置如下:(已知碘与氯气的反应为放热反应)
①各装置连接顺序为A______;A装置中发生反应的离子方程式为_________。②B装置烧瓶需放在冷水中,其目的是:_______,D装置的作用是____________。③将B装置得到的液态产物进一提纯可得到较纯净的ICl,则提纯采取的操作方法是______。15.乙组同学采用的是最新报道的制一氯化碘的方法。即在三颈烧瓶中加入粗碘和盐酸,控制温度约50℃,在不断搅拌下逐滴加入氯酸钠溶液,生成一氯化碘。则发生反应的化学方程式为__________。16.设计实验证明:①ICl的氧化性比I2强:____________。②ICl与乙烯作用发生加成反应:____________。分值:14分查看题目解析>9聚合氯化铝是一种新型净水剂,其中铝的总浓度(用c表示)包括三类:主要为Al3+的单体形态铝(用Ala表示)总浓度,主要为主要为[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的中等聚合形态铝总浓度(用Alb表示)和Al(OH)3胶体形态铝(用A1c表示)总浓度。17.真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝,相关反应的热化学方程式如下:①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g)H1=akJ·mol-1②3AlCl(g)=2Al(s)+AlCl3(g)H2=bkJ·mol-1则反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)H=______kJ·mol-1(用含a、b的代数式表尔)。反应①在常压、1900℃的高温下才能进行,说明H______(填“>”“=”或“10以某含铜矿石[主要成分是FeCuSi3O13(OH)4,含少量SiO2、CaCO3]为原料制备CuSO4·5H2O的流程如下:
已知相关试剂成分和价格如下表所示:
请回答下列问题:21.含铜矿石粉碎的目的是_______。22.酸浸后的溶液中除了Cu2+外,还含有的金属阳离子是_______。23.固体1溶于NaOH溶液的离子方程式为__________。24.结合题中信息可知:所选用的试剂1的名称为_______;加入该试剂时,发生反应的离子方程式为_____。26.CuSO4·5H2O用于电解精炼铜时,导线中通过9.632×104C的电量,测得阳极溶解的铜为16.0g。而电解质溶液(原溶液为1L)中恰好无CuSO4,则理论上阴极质量增加_____g,原电解液中CuSO4的浓度为。已知一个电子的电量为1.6×10-19C)分值:15分查看题目解析>11【化学-物质结构与性质】(l5分)氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15.2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示。
27.基态Ti原子的价电子排布式为___________。28.NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于_____晶体,其电子式为______。29.AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为____(标明配位键)。30.AlH4-中,Al的轨道杂化方式为_____;列举与AlH4-空间构型相同的两种离子:_____(填化学式)。31.NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有_个;NaAlH4晶体的密度为____g/cm3(用含a的代数式表示)。32.NaAlH4的释氢机理为:每3个AlH4-不中,有2个分别释放出3个H原子和1个Al原子,同时与该Al原子最近的Na原子转移到被释放的Al原子留下的空位,形成新的结构。这种结构变化由表面层扩展到整个晶体,从而释放出氢气。该释氢过程可用化学方程式表示为___________。分值:15分查看题目解析>12【化学―有机化学基础】(15分)烯烃在化工生产过程中有重要意义。下面是以烯烃A为原料合成粘合剂M的路线图。
回答下列问题:33.下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是_(填字母)。A.能发生加成、氧化、缩聚等反应A的结构简式为CH2ClCHClCH3B的分子式为C4H5O3CM的单体是CH2=CHCOOCH3和CH2=CHCONH234.A中所含官能团的名称是_______,反应①的反应类型为_________。35.设计步骤③⑤的目的是_________,C的名称为________。36.C和D生成粘合剂M的化学方程式为____________。37.满足下列条件的C的同分异构体共有__种(不含立体异构),写出其中核磁共振氢谱有3组峰的同分异构体的结构简式:_____________。①能发生银镜反应②酸、碱性条件下都能水解③不含环状结构38.结合信息,以CH3CH=CHCH2OH为原料(无机试剂任选),设计制备CH3CH=CHCOOH的合成路线。合成路线流程图示例如下:
12第(1)小题正确答案及相关解析正确答案
C解析
A是丙烯不能发生缩聚反应;A到B的反应是取代反应;C是脂类物质;M的单体判断为:CH2=CHCOOCH3和CH2=CHCONH2;所以A、B、C都错故答案是:D考查方向
本题只要是考查的是:有机物的化学性质判断解题思路
A是丙烯不能发生缩聚反应;A到B的反应是取代反应;C是脂类物质;M的单体判断为:CH2=CHCOOCH3和CH2=CHCONH2易错点
本题只要是考查的是:有机物的化学性质判断,难度不大,注意物质中的官能团的判断12第(2)小题正确答案及相关解析正确答案
碳碳双键;取代反应解析
A是丙烯,所以官能团的名称为:碳碳双键;反应1的条件是气态光照,为烷烃基的取代反应,同时B的反应产物为丙烯醇也可以判断故答案是:碳碳双键;取代反应考查方向
本题只要是考查的是:官能团和反应类型的判断解题思路
A是丙烯,反应1的条件是气态光照,为烷烃基的取代反应易错点
本题只要是考查的是:官能团和反应类型的判断,难度不大,注意反应产物的判断即可12第(3)小题正确答案及相关解析正确答案
保护碳碳双键,防止被氧化;丙烯酸甲酯解析
丙烯醇中含有碳碳双键易被酸性高锰酸钾氧化,不能直接氧化,所以要先加成,保护碳碳双键,防止被氧化,C可以有M的单体判断为丙烯酸甲酯故答案是:保护碳碳双键,防止被氧化;丙烯酸甲酯考查方向
本题只要是考查的是:实验目的的判断解题思路
丙烯醇中含有碳碳双键易被酸性高锰酸钾氧化,不能直接氧化,C可以有M的单体判断易错点
本题只要是考查的是:实验目的和物质的判断,难度不大,注意观察物质的官能团来判断12第(4)小题正确答案及相关解析正确答案
解析
M是由两类烯的衍生物CH2=CHCOOCH3和CH2=CHCONH2加聚反应得到,所以反应为:故答案是:考查方向
本题只要是考查的是:化学方程式的书写解题思路
M是由两类烯的衍生物加聚反应得到的易错点
本题只要是考查的是:化学方程式的书写,难度不大,注意加聚反应的书写12第(5)小题正确答案及相关解析正确答案
3;HCOOC(CH3)=CH2解析
C的分子式为:C4H6O2,该分子能够在酸或者碱性环境下水解,说明含有酯基,能够发生银镜反应,是甲酸的脂类,所以该分子中含有的官能团为酯基和碳碳双键,同分异构体为:、、三种;其中含有3种等效氢的为:故答案是:3;HCOOC(CH3)=CH2考查方向
本题只要是考查的是:同分异构体的判断解题思路
C中含有的官能团为酯基和碳碳双键易错点
本题只要是考查的是:同分异构体的判断,难度不大,注意在题干中的条件来判断官能团12第(6)小题正确答案及相关解析正确答案
解析
烯醇先与氯化氢加成,再与酸性高锰酸钾反应得到对应的羧酸,接下来水解得到含碳碳双键的羧酸盐,最后酸化即可得到对应的烯酸,所以合成路线为:
故答案是:考查方向
本题只要是考查的是:有机化学合成解题思路