化学与药品研发
2015年屠呦呦因发现青蒿素并成功研制出抗疟新药,成为我国本土第一位诺贝尔生理学或医学奖得主.我国的许多医学著作中都有使用青蒿治疗疟疾的记载,屠呦呦团队通过研究,发现了青蒿素.确定了它的组成、结构,并成功合成.
(1)提取过程
研究人员先是采用水煎法(将青蒿放入水中,加热煮沸、浓缩),发现得到的提取物对疟原虫无抑制效果,而采用95%的乙醇(乙醇沸点78℃)为溶剂进行提取,得到的提取物有效率为30%﹣40%,后来又采用乙醚(沸点35℃)为溶剂,得到的提取物有效率达到95%以上,课题组将提取物中的有效成分命名为青蒿素.
根据青蒿素的提取过程推测青蒿素的物理性质和化学性质(各写一条) 和 等.
(2)结构分析
确定中草药成分的化学结构是药物研制过程中十分重要的一环,在成功分离出青蒿素晶体后,课题组立即着手分析其化学结构.
①定性分析
取适量青蒿素,在氧气中充分燃烧,测得生成物只有二氧化碳和水,由此推断青蒿素中一定含有的元素是(用符号表示) .
②定量分析
实验测得青蒿素的相对分子质量是282,其中碳元素的质量分数是63.8%,氢元素的质量分数是7.8%,根据以上信息,写出确定一个青蒿素分子中氧原子个数的计算式(只列式,不计算结果) .
③主要抗疟结构分析
青蒿素对疟原虫有很好的抑制作用,可能是因为它有较强的氧化性,青蒿素分子中具有怎样的结构才使它有较强的氧化性呢?
我们熟悉的过氧化氢溶液有较强的氧化性,医疗上常用它杀菌消毒,过氧化氢分子中原子间相互结合的方式有"H﹣O﹣、﹣O﹣O"两种,青蒿素分子中原子间相互结合的方式有" 、H﹣O﹣、﹣O﹣O﹣"等几种,你认为青蒿素分子中起杀菌作用的原子间相互结合的方式是 .以上是运用已有知识进行的推理,推理是否正确,需要通过 进行验证.
(3)化学合成
青蒿中青蒿素的含量只有0.1%﹣1%,课题组于1984年成功合成了青蒿素,请你谈一谈化学合成青蒿素有哪些优点(答一点即可) .
足球比赛中让意外昏迷的球员快速恢复意识会用到“嗅盐”。同学们对“嗅盐”产生了好奇,并对其成分进行如下探究。
[查阅资料]①嗅盐是由一种盐类物质和香料(不参与下列探究中的任何反应)组成,能释放出氨味气体,对人体神经会产生强烈的刺激作用,但过量吸入会危害健康。
②氯化钙稀溶液与碳酸氢铵稀溶液不发生反应。
③氨气能与硫酸化合生成硫酸铵。
[提出问题]嗅盐中盐类物质是什么?
[实验探究]填写表中空格。
实验 |
小军的实验 |
小英的实验 |
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方案 |
嗅盐与 (填一种物质)混合研磨 |
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现象 |
闻到较浓烈刺激性气味且试纸变蓝 |
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结论 |
嗅盐中含有NH4+ |
嗅盐中含CO32﹣ |
确认了小军的实验结论 |
证明嗅盐中盐类物质是碳酸铵 |
|||
[质疑]小英认为小军的实验结论不严谨。小英通过补做一个实验(方案见上表),进而确认了小军的结论。小英的实验目的是排除嗅盐中含有 离子的可能性。
[继续探究]同学们利用如图装置进一步测定嗅盐中碳酸铵的质量分数。
反应原理:(NH4)2CO3+2NaOH X+2NH3↑+2H2O,其中X的化学式为 。
[数据记录]实验称取样品质量为m1,反应前后装有氢氧化钠固体的球形干燥管的总质量分别为m2和m3,反应前后烧杯及烧杯内溶液的总质量分别为m4和m5。
[数据处理]通过测得数据计算出嗅盐中碳酸铵的质量分数。
[反思与评价]关于该实验的说法正确的是 (填序号,双选)。
A.嗅盐中碳酸铵的质量分数表达式为: 100%
B.倒置漏斗可以增大吸收面积同时防止倒吸
C.可以用浓硫酸替代稀硫酸
D.停止加热后要通入一段时间空气,否则测定结果会偏小
化学实验社团在老师的指导下开展了“模拟酸雨形成”的相关实验。
[联想与实验]模仿二氧化碳与水反应进行如图一所示实验:
[问题与猜想]亚硫酸不稳定,为什么红色液体微热后不变为紫色?其原因可能为:
猜想1.加热不够充分 猜想2.与空气中氮气有关 猜想3.与空气中氧气有关
[探究与验证]填写表格中的空格。
编号 |
操作 |
现象 |
结论 |
1 |
将图一中红色液体继续加热至沸腾 |
仍为红色 |
猜想1不成立 |
2 |
如图二所示,先通入适量SO2,然后用酒精灯微热 |
先变红后变紫 |
猜想2不成立 |
3 |
如图二所示,先通入适量SO2,再改通入氮气,最后用酒精灯微热 |
|
|
4 |
如图二所示,先通入适量SO2,再改通入 ,最后用酒精灯微热 |
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猜想3成立 |
[分析与结论]红色液体微热后不变为紫色的原因是:H2SO3在空气中会被氧化生成另一种酸,进一步实验证明是硫酸。
【应用与拓展】收集某硫酸厂(生产过程中产生SO2)附近刚降到地面的雨水水样,用pH计测得每隔十分钟数据如下表:
测定时间 |
5:05 |
5:15 |
5:25 |
5:35 |
5:45 |
pH |
4.95 |
4.94 |
4.86 |
4.85 |
4.85 |
(1)分析表中数据,5:15至5:25时间段内水样中主要酸性溶质有 ;
(2)实验社团提出一种处理废气的方案如图三所示,利用CaCO3粉末、空气为原料在高温下吸收SO2,写出该反应的化学方程式: 。
根据下列实验装置改进,请回答有关问题:
(1)实验一:①仪器a的名称是 ;制取二氧化碳的反应方程式为 ;②改进装置的优点是 (写一条即可)。
(2)实验二:①两套装置中作用相当的仪器:漏斗与 (填“b”、“c”或“d”);
②装置改进后,下列说法正确的是 (填序号,双选)。
A.同样可以降低水的硬度 B.冰块与水的性质完全相同
C.比原装置得到的蒸馏水更纯 D.利用太阳光、塑料袋、矿泉水瓶等作替代品可户外自制饮用水
2018年5月18日我国第一艘国产航母试海成功,航母的许多电子元件使用了黄铜。为测定某黄铜(假设合金中仅含铜,锌)中铜的质量分数,兴趣小组同学称取20g黄铜粉末于烧杯中,将80g稀硫酸分四次加入,充分反应,测得实验数据如下表所示:
第一次 |
第二次 |
第三次 |
第四次 |
|
加入稀硫酸的质量(g) |
20 |
20 |
20 |
20 |
烧杯中剩余物的质量(g) |
39.92 |
59.84 |
79.80 |
99.80 |
(1)黄铜粉末完全反应生成氢气的总质量为 g。
(2)该黄铜中铜的质量分数为多少?(写出计算过程)
(3)第三次实验中溶质的种类为 。
甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点,是一种新型甜味剂,我国是全国最主要的生产国,实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成,进行如下实验:
[提出猜想]甜叶菊苷由什么元素组成?
[进行实验]小晴取适量的甜叶菊苷按如图1进行操作,并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置与火焰上方。
[讨论交流]其他同学认为小晴的实验设计不严谨,原因是 。经改进试验后,检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水,由此确定甜叶菊苷中一定含有碳,氢元素。
[继续探究]为了进步确定其元素组成。利用如图2进行实验。(已知:装置中C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳)
(1)实验前要通一会儿氮气,目的是 。
(2)A装置中发生反应的化学方程式为 。
[数据记录]4.02g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后,D装置增重2.7g,E装置增重8.36g。(产物被完全吸收)
[分析与讨论]数据分析:4.02g 甜叶菊苷中氧元素的质量为 g,由此可以确定甜叶菊苷是由碳,氢,氧元素组成。
[反思评价]若没有F装置,对氧元素质量测定结果的影响是 。 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。