2012年“扬子石化杯”

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1、2012年“扬子石化”杯 第26届全国高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营选拔赛试题2012年“扬子石化杯”第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）选拔赛暨夏令营试题（2012年7月22日 8:3011:30 共计3小时）题 号12345678910总分满 分8661212101481212100得 分评卷人注意事项：1. 考试时间3小时。迟到超过半小时者不能进入考场。开考后1小时内不得离场。2. 所有解答必须写在指定位置，用铅笔解答无效（包括作图）。草稿纸另发。不得将任何纸张带入考场。3. 姓名、准考证号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。4. 凡要求计算者，须给出计算过

2、程，没有计算过程无效。5. 用涂改液涂改的答案无效。6. 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。气体常数R = 8.31447JK-1mol-1 法拉第常数 F = 96485Cmol-1 阿佛加德罗常数 NA=6.0221421023 mol-1第1题（8分）长期以来大家都认为草酸根离子C2O42为具有D2h对称性的平面型结构 （如图(a)所示），近期的理论研究表明：对于孤立的C2O42，具有D2d对称性的非平面型结构更加稳定（如图(b)所示，其中OCCO的二面角为90)根据上述信息，请回答下列问题：1-1 草酸根中C原子的杂化类型为 ；1-2 在C2O42中存在的离域键为 （请写出离域键的个

3、数和种类）；1-3 在C2O42中CO键和CC的键级分别为 和 ；1-4 D2d结构比D2h结构稳定的原因是 。第2题（6分）人体内胰蛋白酶浓度水平通常被认为是胰脏健康与否的晴雨表，因而简单、快速、高效地检测胰蛋白酶浓度也在生物医学上颇为重要。下图1为一种胰蛋白酶荧光检测方法示意图。AIE探针分子先与BAS相互作用形成复合物，显示荧光；该复合物与胰蛋白酶作用，荧光减弱，减弱程度和胰蛋白酶浓度相关，据此可进行定量分析。请回答以下问题：2-1 胰蛋白酶也是一种蛋白质，蛋白质是由 通过 等相互连接而成的生物大分子；2-2 上图中AIE探针分子的化学式为 ；3-3 由题意判断，AIE探针分子与BSA主

4、要是通过 作用形成复合物的； A氢键 B静电作用 C配位键 检测中，胰蛋白酶浓度越大，则荧光减弱越多，是因为 。第3题（6分）镁合金在军事工业和民用上均具有重要的意义。从海水中提取氧化镁，纯度可达99.7%，能满足冶金工业的特殊需要。下列是从模拟海水中制备MgO的实验方案，实验过程中，假设溶液的体积不变： 已知：模拟海水中包含的各离子及浓度为：Na+ 0.439 molL1、Mg2+ 0.0500 molL1、Ca2+ 0.0100 molL1、Cl 0.560 molL1、HCO3 0.00100 molL1。 Ksp(CaCO3)=4.96109；Ksp(MgCO3)=6.82106；Ks

5、pCa(OH)2=4.68106； KspMg(OH)2=5.611012。3-1 沉淀物X的化学式 ，生成沉淀物X反应的离子方程式为： 3-2 为了使沉淀物Y为纯净物，步骤加入的NaOH固体最多不能超过 克。第4题（12分）锡铅合金可用以下方法测定：用浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶解0.4112g合金样品后，再加热5分钟，冷却溶液，待析出沉淀后，加入25.00mL的0.2023 molL1EDTA二钠盐（Na2H2Y），待沉淀溶解，定容至250.00mL.取25.00mL溶液，加入15mL30%的六次甲基四胺、两滴二甲酚橙作指示剂，用0.01000 molL1标准硝酸铅溶液滴定至终点（黄色至红色）

6、，消耗硝酸铅溶液15.80mL。（已知Sn()与F形成的络合物比EDTA形成的络合物更稳定。）4-1 用混酸溶解合金样品后，加热5分钟的目的是： ；4-2 加六次甲基四胺的作用是 ；4-3 沉淀中锡和铅的存在形式分别为 、 ；4-4 加NaF固体的作用是 ；4-5 该样品中锡的百分含量为 ，铅的百分含量为 。第5题（12分）金属羰基化合物是指过渡金属元素与CO中性分子形成的一类配合物。1890年Mond首次制得Ni(CO)4。研究者发现将CO通过还原镍丝，然后再燃烧，就发出绿色的光亮火焰，若使该气体冷却，则得到一种无色液体；若加热这种气体，则分解出Ni和CO。之后，化学家们又陆续制得了许多其他

7、过渡金属羰基化合物。通式为Mx(CO)y的二元金属羰基化合物一般是典型的共价化合物，它们难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低，许多羰基化合物易升华、受热易分解。5-1 纯净的CO燃烧时应发出 色火焰，四羰基合镍应是 色液体；5-2 CO与N2、CN、NO+等分子和离子为等电子体，结构相似，分子中也有三重键，但和N2还是有所不同。请画出CO结构式，并表明C、O原子所带部分电荷的正负号；5-3 CO中的 原子更容易给出电子形成配位键，原因是 ；5-4 工业制取纯镍是在50下，用CO和粗镍反应生成Ni(CO)4，后者在高温下分解得到纯镍。此过程在标准状态（298K）下r E m = kJ mol1，该过

8、程在高于 将转化为自发过程。已知： Ni(s) CO(g) Ni(CO)4(l) r H m /kJ mol1 0 -111 -605 S m /J mol1K1 30 198 402 f G m /kJ mol1 0 -137 -5875-5 为了解释金属羰基配合物的稳定性，1923年英国化学家西奇维克（N.V.Sidgwick）提出有效原子序数规则，又称18电子规则。若77号元素Ir可形成化合物Ir4(CO)12，试根据18电子规则画出Ir4(CO)12的结构： 。第6题（10分）研究发现，氨基酸与多金属氧酸盐能够通过氢键形成超分子化合物，晶体中常含有结晶水，这类物质展示其独特的晶体结构和

9、新颖的物理化学性质，对探究新型功能材料十分重要。某研究小组采用一种简便的溶液法，将一定量的组氨酸（分子式：C6H9N3O2，英文缩写：His，结构式：）、结构助剂及去离子水放入100mL锥形瓶中，搅拌混合均匀，2h后加入一定量的K4SiW12O40nH2O，并在80下继续搅拌2h,，反应完成后，用布氏漏斗过滤，然后将滤液放置两周，即可得到带有结晶水的无色组氨酸多金属硅钨酸盐超分子晶体。对该超分子晶体进行元素分析，结果为（质量百分含量）：C4.50%；H 1.05%；N 2.47%；Si 0.91%；W 67.02%。热重分析如图1所示，呈现三步失重的现象，分别失重3.0%、9.3%、7.5%。

10、请回答：6-1 该超分子化合物中C与W的物质的量之比为 ，该超分子化合物的化学式为 ；6-2 热重分析中，第一步失重3.0%是因为 造成的，第二步失重9.3%是因为 造成的，第三步失重是多酸骨架断裂分解所致，该多酸阴离子的化学式为 ；6-3 该超分子化合物的各组分间主要是靠 作用结合在一起的；6-4 该超分子化合物在 以下稳定。第7题（14分）“结构决定性质，性质反映结构。”这一规律在自然科学领域处处体现，科学家利用这一规律可以通过物质结构认识其性质，预测其性质并进行结构改造而获得具有特定性质的目标化合物，这一科学规律日益成为科学家解释机理、创造先进功能材料从而造福人类的有力工具。晶体中的原子

11、间距是决定材料性质的重要结构因素。如下体系就是这方面的典型例子： La2CuO4是1986年瑞士科学家缪勒和柏诺兹发现的第一个高温氧化物超导体，其发现者获得1987年的诺贝尔物理学奖。La2CuO4的结构可看作是两种钙钛矿型结构的组合，在一个钙钛矿结构单元中La和O原子一起形成面心立方最密堆积，Cu和O形成CuO6配位八面体。7-1 图1画出了La2CuO4晶胞的部分原子，请根据题目给出的结构信息，在图1中把晶胞中的其它原子补充完整。7-2 Ni和Cu是周期表中相邻的元素，La2NiO4和La2CuO4的晶体结构也极其相似。相似的结构应该有相似的性质，可人们却惊讶地发现，它们的超导性质大不相同

12、。研究表明：La2CuO4超导体中铜氧配位八面体结构是其超导性质的关键结构。它们超导性质不同的主要原因是： 。7-3 根据7-2的分析结果试推测，如果设计与La2CuO4结构相似的La2MO4型超导材料，金属元素M可选择的金属元素为 。7-4 1987年2月，中国科学家赵忠贤和美国华裔科学家朱经武几乎同时发现了起始转变温度100K以上的著名超导体，YBa2Cu3O7晶胞结构如图2所示。YBa2Cu3O7也是以La2CuO4为母体结构的高温超导材料，CuO5四方锥和CuO4平面四方形是其关键结构，请在图2中分别构建出一个CuO5四方锥和一个CuO4四方平面（可以在晶胞外加所需要的原子）。在一个Y

13、Ba2Cu3O7晶胞有CuO5四方锥 个，与之共顶相连的CuO4四方平面有 个。7-5 碘是一种非金属元素，但碘晶体却具有金属光泽，且具有各向异性的导电性能。测试表明：碘晶体属于正交晶系，晶胞参数a = 713.6 pm，b = 468.6 pm，c = 978.4 pm，Z = 4。晶体中I2沿yz平面形成层状结构，I原子范德华半径为218 pm，原子坐标（0，0.154，0.117），（0，0.654，0.383），（0.500，0.654，0.117），则碘晶体中层内和层间I2的接触距离分别是 、 ；碘晶体具有金属光泽，且导电性能各向异性的主要原因是 。第8题（8分）藜芦胺（veratr

14、amine）是从百合科植物藜芦中分离出来的一种甾体生物碱。民间用于通经活络、祛风除湿、接骨止痛、止血活血等，并有催吐、杀虫等作用。它的六氢吡啶环可由中间体F来合成。最近，美国特拉华州州立大学Taber DF课题组从()香茅醛出发，经多步合成制备出了中间体F。请回答：8-1 用系统命名法命名化合物A： ；8-2 第1和第4步骤所用的合理试剂的名称或化学式为： 1 、4 ；8-3第3步骤引入对甲苯磺酰基的作用是： 。第9题（12分）很多含有苯并呋喃结构的化学物具有抗HIV、抗肿瘤、抗真菌和延缓心血管老化的活性，我国科学工作者最近报道了一种新颖苯并呋喃类化合物的合成，并提出了可能的反应机理：9-1

15、化合物B中双键的构型为 ；9-2 原料水杨酮的一种含有苯环的同分异构体，与碳酸氢钠反应有CO2放出，它的核磁共振谱表明其有4种化学环境不同的氢原子，该同分异构体的结构简式为：9-3 A、和的结构简式为：A 、 、 、 。第10题（12分）巴尼地平（A，Bamidipine）的盐酸盐是一种新型长效二氢吡啶类钙离子拮抗剂，用于治疗原发性高血压及肾性高血压。 文献报道的合成方法有多种，我国科技人员研究试验了一种新的方法，具有路线合理、操作简便、收率高、质量好、适合工业化生产等特点。其合成路线如下：10-1 A的光学异构体共有 个；10-2 写出B、D、G的结构式： B 、D 、G ；10-3 H是一外消旋体，化合物I参与的由H到J的过程称为 ；10-4 H和I作用生成 种物质，它们之间的关系是 异构体。7