Question

二茂鐵及其衍生物被廣泛地用作火箭燃料的添加劑，汽油的抗震劑，抗輻射劑等．二茂鐵[（C₅H₅^--）₂Fe²⁺]．其分子結(jié)構(gòu)如右圖所示．二茂鐵是橙黃色針狀晶體，熔點173℃，沸點249℃，有強的熱穩(wěn)定性．不溶于水、稀氫氧化鈉溶液和熱濃鹽酸，但溶于稀硝酸、濃硫酸、苯、乙醚和四氫呋喃，對空氣和濕氣都穩(wěn)定．二茂鐵具有芳香性，環(huán)上發(fā)生的反應(yīng)類似于苯環(huán)．
二茂鐵常見制備方法：
①合成法：由金屬鈉與環(huán)戊二烯（）在四氫呋喃（代號THF）溶液中反應(yīng)，先制得環(huán)戊二烯鈉，然后讓環(huán)戊二烯鈉與氯化亞鐵反應(yīng)制得二茂鐵．
②電解法：電解時，以鐵板和鎳板作電極，電解液為碘化鈉的環(huán)戊二烯溶液．閱讀以上材料，試回答下列問題：
（1）環(huán)戊二烯與二茂鐵中各有

3

種和

1

種化學環(huán)境不同的氫原子．
（2）寫出二茂鐵與濃硫酸、醋酸酐（（CH₃CO）₂O）混合發(fā)生磺化反應(yīng)生成一取代物的反應(yīng)式：

．
（3）寫出合成法制備二茂鐵的相關(guān)化學方程式：

2+2Na

THF

2+H₂↑

，

2+FeCl₂

THF

+2NaCl

．
（4）寫出電解法制備二茂鐵的陽極反應(yīng)

Fe-2e^-=Fe²⁺

，碘化鈉的作用是

I^-存在可以防止Fe²⁺進一步被氧化

．

Answer 1

分析：（1）由結(jié)構(gòu)的對稱性分析結(jié)構(gòu)中不同位置的H原子；
（2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的一個H原子被-SO₃H取代；
（3）合成法中金屬鈉與環(huán)戊二烯反應(yīng)生成氫氣和環(huán)戊二烯鈉；環(huán)戊二烯鈉與氯化亞鐵反應(yīng)制得二茂鐵；
（4）電解時陽極生成亞鐵離子；碘離子可防止亞鐵離子被氧化．

解答：解：（1）由結(jié)構(gòu)的對稱性可知，如圖含有3種位置的H原子，二茂鐵具有芳香性，環(huán)上發(fā)生的反應(yīng)類似于苯環(huán)，環(huán)狀結(jié)構(gòu)中只有1種位置的H原子，故答案為：3；1；
（2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的一個H原子被-SO₃H取代，該磺化反應(yīng)為，
故答案為：；

（3）合成法制備二茂鐵的相關(guān)化學方程式為2+2Na

THF

2+H₂↑、
2+FeCl₂

THF

+2NaCl，
故答案為：2+2Na

THF

2+H₂↑；2+FeCl₂

THF

+2NaCl；
（4）因電解應(yīng)生成亞鐵離子，則電解法制備二茂鐵的陽極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，電解中加入NaI的作用為I^-存在可以防止Fe²⁺進一步被氧化，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；I^-存在可以防止Fe²⁺進一步被氧化．

點評：本題考查有機物的合成，注意信息的利用是解答本題的關(guān)鍵，明確有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系即可解答，題目難度中等．