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第26届全国高中学生化学竞赛理论试题


2 1 年第 5 期                 化   学   教   育 03

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第 2 届全国高中学生化学竞赛理论试题 6
化学奥林匹克
  
(0 2 年 1 月 1 日   天津) 21 2

第1题 2 1 年中国科学院上海硅酸盐研究所报道合成 01 了长达

6 0mm 的世界 最 大 的 锗 酸 铋 单 晶。 锗 酸 铋 0 单晶由于密度大, 化 学 稳 定 性 好,有 较 好 的 压 电 性 能、热学性 能 和 光 学 性 能 而 在 高 能 物 理、 核 物 理、 核医学等领域获得广泛应用。 11 铋所在族 各 元 素 氢 化 物 按 沸 点 由 高 到 低 顺 - 序为: ( )> ( ) > NH3 > ( ) > ( )         , 。 它们的键角从大到小顺序为:
图 1 1  化合物 A 的结构 .

1 5 . p ,d = 6 9 g c -3 ,每个 O 原子键连 094 m .3 · m 12 铋的高 价 化 合 物 具 有 很 强 的 氧 化 性, 酸 性 1 个 B 和 1 个 G 。 根据以上信息推出 B 和 D 的化 - i e 介质中可用 N B O 氧 化 M ( ) 得 到 M ( I ) 学式 ( ai 3 n I I n VI 。 整比化合物,须写出推求过程) 以鉴定锰。写出该反应的离子反应方程式。 3+ 2- 18B 在水 溶 液 里 与 O 和/或 OH- 结 合 形 - i   13 卤氧化 铋 作 为 一 类 新 型 光 化 学 催 化 剂, 具 - 成复杂多样的离子。 离 子 E 是 B3+ 与 OH- 形 成 的 i   有较高的催化活性和稳定性,近几 年 备 受 关 注。 已 多核离子,离 子 电 荷 +6, 具 有 与 立 方 体 相 同 的 对 知 φ i C/B =0 1 .7V,φ i +/B =0 3 V, 求 算 B O l 称性 ( .2 iC BO l i BO i 。 忽略 H 的取向) E 中 B (i的核间距相等 i B 的溶度积。 (7 p ,对比:金属铋中 B -B 核 间 距 为 3 7 和 30 m i i 0 1 142 3B 可作为 治 疗 小 型 肿 瘤 的 放 疗 药 剂, 与 -  i 3 3p ) B -O 的 核 间 距 也 相 等。 写 出 E 的 化 学 5 m ,i 蛋白质形成生物超分子,可在目标细胞 内 特 定 区 域 。 式并画出其立体结构图 ( OH 表示 O-H) 用 1 释放α 粒子。写出2 3B 的衰变方程式。 i 第2题 15 溶出伏 安 法 用 于 测 定 金 属 离 子 浓 度, 其 原 - 用 E TA 标 准 溶 液 测 定 铅 铋 合 金 中 铅、 铋 的 D 理是将待测金属离子还原为单质沉积在电 极 表 面 的   含量。用 0 0 0 0m l L-1 E TA 滴定 2 .0 m .2 0 o · D 50 L 汞膜内而达到富集的效果。为了减 少 污 染, 可 以 用 3+ 2+ 含有未知浓 度 的 B 和 P i b 的 混 合 溶 液。 以 二 甲   铋膜代替汞膜,利用电解将铋离子还原 为 单 质 铋 沉 酚橙 为 指 示 剂, 用 E TA 滴 定 B3+ , 消 耗 2 .0 D i 25   积在圆柱形电极的底面上均匀成膜。设 电 极 直 径 为 。在滴定完 B3+ 后, 溶 液 的 p = 1 0 。 加 入 m L i H .0   3mm,电流强 度 为 1 mA, 电 解 2 mn, 计 算 电 极 i 六次甲基四胺,调节溶液的 p 到 5 6 , 再用 E - H .0 D 。 上沉积的铋膜厚度 ( 已知铋密度为 9 8g c -3) . · m 2+ TA 滴定 P ,消耗 2 .0m 。( 2)N 的 p b b 2 8 L CH 6 4 K 16 使用二氯 甲 基 铋 与 甲 基 黄 原 酸 钠 盐 或 钾 盐 - = 88 ( 算 中 不 考 虑 滴 定 过 程 中 所 加 水 和 指 示 .5 计 M (2C e M = N 、K) 在 苯 中 反 应 可 得 到 S OM )( a 。 剂所引起的体积变化) 结构如图 1 1 所示的化合物 A。 . 21 计算应加 入 多 少 克 六 次 甲 基 四 胺 使 溶 液 的 - 161 根据图 1 1 写出化合物 A 的结构简式。 . - - H .0 .0 p 从 1 0 变到 5 6 。 162 写出制备 A 的化学方程式。 - - 22 计 算 未 知 液 中 B3+ 和 P 2+ 的 浓 度 ( · i b -   g 163 说明反应不用水作溶剂的原因。 - - -1 。 L ) 164 若用 L 3+ 取代 A 中的 B3+ , 产物是否能 a i - -   第3题 稳定存在?说明理由 (i 和 L 3+ 的 半 径 均 为 1 7 B3+ a 1   铁卟啉 (e ) 是细胞色素 ( - 5 ) 的活性中 FP P4 0 ) 。 m p 心,具有将各种氧供体的氧原子活化并 转 移 至 底 物 17 锗酸铋 本 质 上 是 复 合 氧 化 物, 此 类 氧 化 物 - - 有多种不 同 组 成 的 晶 体。 其 中 有 两 种 属 立 方 晶 系, 的能力。研究人员为模拟活体内的加氧酶催 化 β 胡 ( ) 分 解 为 维 生 素 A ( ) 的 反 应, 以 VA 对 空 气、 水、 高 能 辐 射 和 热 稳 定, 熔 点 高 于 9 0 萝卜素 β 0 为 催 化 剂、 间 氯 过 氧 化 苯 甲 酸 ( P A) 为 氧 FP e CB ℃ ,是重要的光学材料,以 下 简 称 B 和 D。B 的 晶 化剂,研究了 β 胡萝卜素的分解反应动力 学。 研 究 -3 - 胞参数 a = 1 1 . p ,密度 d = 9 2 g·c 045 m .2 m , 中 F P 和 C B 的浓度可视为不变。无论是否存在 e P A 晶胞 中 有 2 个 G 原 子; D 的 晶 胞 参 数 为 a = e 催化剂 F P,该分解反应对 β 胡萝卜素均为一级反 e -

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2 1 年第 5 期                 化   学   教   育 03

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化   学   教   育               2 1 年第 5 期 03

第 2 届全国高中学生化学竞赛实验试题 6
  
(0 2 年 1 月 2 日   天津) 21 2

1  实验原理 分 2,- 二 甲 基 喹 喔 啉- - 羧 酸 ( 子 量:2 2 2; 3 6 0. 熔点:2 0 ℃ ;不溶 于 水, 微 溶 于 乙 醇, 易 溶 于 乙 3 酸) 是一种重要的有机合成中间体,可 用 于 合 成 有

机药物和荧光探针分子,也可作为配体 构 筑 金 属 有 机化合物。2,- 丁二酮 与 3,- 二 氨 基 苯 甲 酸 反 应 可 3 4 制备 2,- 二甲基喹喔啉- - 羧酸,其反应式如下: 3 6

2  实验步骤 在 1 0m 圆底烧瓶中放入搅拌磁子,加入 3, 0 L 4 二氨 基 苯 甲 酸 ( g 2 mm l ,2, - 丁 二 酮 3 , 1 o) 3 - (. L, 0mm l ,5 L 无水乙醇及 1 L 乙 ) 0m 1 8m 2 o 0m 酸,安装加热回流装置 ( 注:务必使圆底烧瓶底部 。 不要直接接触 电 热 套) 通 冷 凝 水, 调 节 搅 拌 旋 钮 至适当转速。将加热旋钮调至1 0V 开始加热,反 0 应液沸腾后继续加热 反 应 1h。 稍 冷 后 将 反 应 瓶 放 入冰水中, 玻 璃 棒 搅 拌, 冷 却 1 mn。 抽 滤, 滤 5 i 饼用 5m 无水乙醇洗涤,再重复洗涤 1~2 次。 L 将上述所得固体转移至 1 0 m 锥 形 瓶, 加 入 0 L 体积比 5∶1) 混 合 溶 剂, 3 L 无水乙醇∕乙酸 ( 5m 安装回流装置,加热至沸腾。若仍有不溶固体,再

逐渐加入 5 ~ 1 m 混 合 溶 剂, 加 热 回 流 2 mn 0 L i, 。 趁热抽滤 ( 注:不必活性炭脱色及预热布氏漏斗) 将滤液转移到 1 0m 烧杯,自然冷却到室温后放 0 L 入冰水 中 冷 却 1 mn。 抽 滤, 滤 饼 用 无 水 乙 醇 洗 0 i 涤 3 次。将产品转移到培养皿,放在红外灯下烘干 (0mn ,称重。 1 i) 实验完毕,清洗抽滤瓶和布氏漏斗,整理实验 台。携带产品,按指定路线到分析实验室,用所给 步骤 仪器和试剂测定所合成样品的相对分子质量 ( 。 自拟) 提示: ( ) 称 样 质 量 为 0 2 ~ 0 2 g ( ) 1 .0 .5 ; 2 。 平行测定 3 次 ( 分别称取)

( 上接第 9 页 ) 檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴 1

   其 中 D → E + F 的 反 应 为 烯 烃 复 分 解 反 应 (0 5 年诺 贝 尔 化 学 奖) 以 下 是 烯 烃 复 分 解 反 应 。 20 的一个实例 ( u 配合物 ( ) 为烯烃复分解反应的 R 2 : 催化剂)

L A    ( D 为 二 异 丙 基 胺 基 锂, 是 一 个 位 阻 比 较 大的强碱;p-T OH 为对甲苯磺酸) s 61 写 出 路 线 1 中 B、D、E、F、 G 的 结 构 - ( 不考虑反应过程中的立体化学) 和反应条 件 A 和 C。 不考 62 写出路线2 中 H、 、 M、N 的结构 ( J - 、 虑反应过程中的立体化学) 和反应条件 I K、L。 63 化合物 ( ) 的一种立体异构体 (- ) 4 41 ,在 - 温和条件下氧化 得 化 合 物 Q, 化 合 物 Q 经 N BH4 a 还原得化合物 (- ) 42 。

画出化合物 Q 和 (- ) 的 立 体 构 型, 并 解 释 42 为何得到该立体构型的产物。


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