“揚(yáng)子石化杯”第26屆全國(guó)高中生化學(xué)競(jìng)賽江蘇賽區(qū)選拔賽暨夏令營(yíng)試題及答案

1、2012年“揚(yáng)子石化”杯 第26屆全國(guó)高中生化學(xué)競(jìng)賽(江蘇賽區(qū))夏令營(yíng)選拔賽試題2012年“揚(yáng)子石化杯”第26屆全國(guó)高中生化學(xué)競(jìng)賽（江蘇賽區(qū)）選拔賽暨夏令營(yíng)試題（2012年7月22日 8:3011:30 共計(jì)3小時(shí)）題 號(hào)12345678910總分滿(mǎn) 分8661212101481212100得 分評(píng)卷人注意事項(xiàng)：1. 考試時(shí)間3小時(shí)。遲到超過(guò)半小時(shí)者不能進(jìn)入考場(chǎng)。開(kāi)考后1小時(shí)內(nèi)不得離場(chǎng)。2. 所有解答必須寫(xiě)在指定位置，用鉛筆解答無(wú)效（包括作圖）。草稿紙另發(fā)。不得將任何紙張帶入考場(chǎng)。3. 姓名、準(zhǔn)考證號(hào)和所屬學(xué)校必須寫(xiě)在首頁(yè)左側(cè)指定位置，寫(xiě)在其他地方者按廢卷論處。4. 凡要求計(jì)算者，須給出計(jì)算過(guò)

2、程，沒(méi)有計(jì)算過(guò)程無(wú)效。5. 用涂改液涂改的答案無(wú)效。6. 允許使用非編程計(jì)算器以及直尺等文具。氣體常數(shù)R = 8.31447JK-1mol-1 法拉第常數(shù) F = 96485Cmol-1 阿佛加德羅常數(shù) NA=6.0221421023 mol-1第1題（8分）長(zhǎng)期以來(lái)大家都認(rèn)為草酸根離子C2O42為具有D2h對(duì)稱(chēng)性的平面型結(jié)構(gòu) （如圖(a)所示），近期的理論研究表明：對(duì)于孤立的C2O42，具有D2d對(duì)稱(chēng)性的非平面型結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定（如圖(b)所示，其中OCCO的二面角為90)根據(jù)上述信息，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：1-1 草酸根中C原子的雜化類(lèi)型為 ；1-2 在C2O42中存在的離域鍵為 （請(qǐng)寫(xiě)出離域鍵的個(gè)

3、數(shù)和種類(lèi)）；1-3 在C2O42中CO鍵和CC的鍵級(jí)分別為 和 ；1-4 D2d結(jié)構(gòu)比D2h結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原因是 。第2題（6分）人體內(nèi)胰蛋白酶濃度水平通常被認(rèn)為是胰臟健康與否的晴雨表，因而簡(jiǎn)單、快速、高效地檢測(cè)胰蛋白酶濃度也在生物醫(yī)學(xué)上頗為重要。下圖1為一種胰蛋白酶熒光檢測(cè)方法示意圖。AIE探針?lè)肿酉扰cBAS相互作用形成復(fù)合物，顯示熒光；該復(fù)合物與胰蛋白酶作用，熒光減弱，減弱程度和胰蛋白酶濃度相關(guān)，據(jù)此可進(jìn)行定量分析。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：2-1 胰蛋白酶也是一種蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是由 通過(guò) 等相互連接而成的生物大分子；2-2 上圖中AIE探針?lè)肿拥幕瘜W(xué)式為 ；3-3 由題意判斷，AIE探針?lè)肿优cBSA主

4、要是通過(guò) 作用形成復(fù)合物的； A氫鍵 B靜電作用 C配位鍵 檢測(cè)中，胰蛋白酶濃度越大，則熒光減弱越多，是因?yàn)?。第3題（6分）鎂合金在軍事工業(yè)和民用上均具有重要的意義。從海水中提取氧化鎂，純度可達(dá)99.7%，能滿(mǎn)足冶金工業(yè)的特殊需要。下列是從模擬海水中制備MgO的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，假設(shè)溶液的體積不變： 已知：模擬海水中包含的各離子及濃度為：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的化學(xué)式 ，生成沉淀物X反應(yīng)的離子方程式為： 3-2 為了使沉淀物Y為純凈物，步驟加入的NaOH固體最多不能超過(guò) 克。第4題（12分）錫鉛合金可用以下方法測(cè)定：用濃鹽酸和濃硝酸的混合酸溶解0.4112g合金樣品后，再加熱5分鐘，冷卻溶液，待析出沉淀后，加入25.00mL的0.2023 molL1EDTA二鈉鹽（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、兩滴二甲酚橙作指示劑，用0.01000 molL1標(biāo)準(zhǔn)硝酸鉛溶液滴定至終點(diǎn)（黃色至紅色）

6、，消耗硝酸鉛溶液15.80mL。（已知Sn()與F形成的絡(luò)合物比EDTA形成的絡(luò)合物更穩(wěn)定。）4-1 用混酸溶解合金樣品后，加熱5分鐘的目的是： ；4-2 加六次甲基四胺的作用是 ；4-3 沉淀中錫和鉛的存在形式分別為 、 ；4-4 加NaF固體的作用是 ；4-5 該樣品中錫的百分含量為 ，鉛的百分含量為 。第5題（12分）金屬羰基化合物是指過(guò)渡金屬元素與CO中性分子形成的一類(lèi)配合物。1890年Mond首次制得Ni(CO)4。研究者發(fā)現(xiàn)將CO通過(guò)還原鎳絲，然后再燃燒，就發(fā)出綠色的光亮火焰，若使該氣體冷卻，則得到一種無(wú)色液體；若加熱這種氣體，則分解出Ni和CO。之后，化學(xué)家們又陸續(xù)制得了許多其他

7、過(guò)渡金屬羰基化合物。通式為Mx(CO)y的二元金屬羰基化合物一般是典型的共價(jià)化合物，它們難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑、熔點(diǎn)低，許多羰基化合物易升華、受熱易分解。5-1 純凈的CO燃燒時(shí)應(yīng)發(fā)出 色火焰，四羰基合鎳應(yīng)是 色液體；5-2 CO與N2、CN、NO+等分子和離子為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，分子中也有三重鍵，但和N2還是有所不同。請(qǐng)畫(huà)出CO結(jié)構(gòu)式，并表明C、O原子所帶部分電荷的正負(fù)號(hào)；5-3 CO中的 原子更容易給出電子形成配位鍵，原因是 ；5-4 工業(yè)制取純鎳是在50下，用CO和粗鎳反應(yīng)生成Ni(CO)4，后者在高溫下分解得到純鎳。此過(guò)程在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（298K）下r E m = kJ mol1，該過(guò)

8、程在高于 將轉(zhuǎn)化為自發(fā)過(guò)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 為了解釋金屬羰基配合物的穩(wěn)定性，1923年英國(guó)化學(xué)家西奇維克（N.V.Sidgwick）提出有效原子序數(shù)規(guī)則，又稱(chēng)18電子規(guī)則。若77號(hào)元素Ir可形成化合物Ir4(CO)12，試根據(jù)18電子規(guī)則畫(huà)出Ir4(CO)12的結(jié)構(gòu)： 。第6題（10分）研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸與多金屬氧酸鹽能夠通過(guò)氫鍵形成超分子化合物，晶體中常含有結(jié)晶水，這類(lèi)物質(zhì)展示其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和

9、新穎的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)探究新型功能材料十分重要。某研究小組采用一種簡(jiǎn)便的溶液法，將一定量的組氨酸（分子式：C6H9N3O2，英文縮寫(xiě)：His，結(jié)構(gòu)式：）、結(jié)構(gòu)助劑及去離子水放入100mL錐形瓶中，攪拌混合均勻，2h后加入一定量的K4SiW12O40nH2O，并在80下繼續(xù)攪拌2h,，反應(yīng)完成后，用布氏漏斗過(guò)濾，然后將濾液放置兩周，即可得到帶有結(jié)晶水的無(wú)色組氨酸多金屬硅鎢酸鹽超分子晶體。對(duì)該超分子晶體進(jìn)行元素分析，結(jié)果為（質(zhì)量百分含量）：C4.50%；H 1.05%；N 2.47%；Si 0.91%；W 67.02%。熱重分析如圖1所示，呈現(xiàn)三步失重的現(xiàn)象，分別失重3.0%、9.3%、7.5%。

10、請(qǐng)回答：6-1 該超分子化合物中C與W的物質(zhì)的量之比為 ，該超分子化合物的化學(xué)式為 ；6-2 熱重分析中，第一步失重3.0%是因?yàn)?造成的，第二步失重9.3%是因?yàn)?造成的，第三步失重是多酸骨架斷裂分解所致，該多酸陰離子的化學(xué)式為 ；6-3 該超分子化合物的各組分間主要是靠 作用結(jié)合在一起的；6-4 該超分子化合物在 以下穩(wěn)定。第7題（14分）“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。”這一規(guī)律在自然科學(xué)領(lǐng)域處處體現(xiàn)，科學(xué)家利用這一規(guī)律可以通過(guò)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)其性質(zhì)，預(yù)測(cè)其性質(zhì)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造而獲得具有特定性質(zhì)的目標(biāo)化合物，這一科學(xué)規(guī)律日益成為科學(xué)家解釋機(jī)理、創(chuàng)造先進(jìn)功能材料從而造福人類(lèi)的有力工具。晶體中的原子

11、間距是決定材料性質(zhì)的重要結(jié)構(gòu)因素。如下體系就是這方面的典型例子： La2CuO4是1986年瑞士科學(xué)家繆勒和柏諾茲發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)高溫氧化物超導(dǎo)體，其發(fā)現(xiàn)者獲得1987年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。La2CuO4的結(jié)構(gòu)可看作是兩種鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的組合，在一個(gè)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)單元中La和O原子一起形成面心立方最密堆積，Cu和O形成CuO6配位八面體。7-1 圖1畫(huà)出了La2CuO4晶胞的部分原子，請(qǐng)根據(jù)題目給出的結(jié)構(gòu)信息，在圖1中把晶胞中的其它原子補(bǔ)充完整。7-2 Ni和Cu是周期表中相鄰的元素，La2NiO4和La2CuO4的晶體結(jié)構(gòu)也極其相似。相似的結(jié)構(gòu)應(yīng)該有相似的性質(zhì)，可人們卻驚訝地發(fā)現(xiàn)，它們的超導(dǎo)性質(zhì)大不相同

12、。研究表明：La2CuO4超導(dǎo)體中銅氧配位八面體結(jié)構(gòu)是其超導(dǎo)性質(zhì)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。它們超導(dǎo)性質(zhì)不同的主要原因是： 。7-3 根據(jù)7-2的分析結(jié)果試推測(cè)，如果設(shè)計(jì)與La2CuO4結(jié)構(gòu)相似的La2MO4型超導(dǎo)材料，金屬元素M可選擇的金屬元素為 。7-4 1987年2月，中國(guó)科學(xué)家趙忠賢和美國(guó)華裔科學(xué)家朱經(jīng)武幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)了起始轉(zhuǎn)變溫度100K以上的著名超導(dǎo)體，YBa2Cu3O7晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。YBa2Cu3O7也是以L(fǎng)a2CuO4為母體結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)材料，CuO5四方錐和CuO4平面四方形是其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，請(qǐng)?jiān)趫D2中分別構(gòu)建出一個(gè)CuO5四方錐和一個(gè)CuO4四方平面（可以在晶胞外加所需要的原子）。在一個(gè)Y

13、Ba2Cu3O7晶胞有CuO5四方錐 個(gè)，與之共頂相連的CuO4四方平面有 個(gè)。7-5 碘是一種非金屬元素，但碘晶體卻具有金屬光澤，且具有各向異性的導(dǎo)電性能。測(cè)試表明：碘晶體屬于正交晶系，晶胞參數(shù)a = 713.6 pm，b = 468.6 pm，c = 978.4 pm，Z = 4。晶體中I2沿yz平面形成層狀結(jié)構(gòu)，I原子范德華半徑為218 pm，原子坐標(biāo)（0，0.154，0.117），（0，0.654，0.383），（0.500，0.654，0.117），則碘晶體中層內(nèi)和層間I2的接觸距離分別是 、 ；碘晶體具有金屬光澤，且導(dǎo)電性能各向異性的主要原因是 。第8題（8分）藜蘆胺（veratr

14、amine）是從百合科植物藜蘆中分離出來(lái)的一種甾體生物堿。民間用于通經(jīng)活絡(luò)、祛風(fēng)除濕、接骨止痛、止血活血等，并有催吐、殺蟲(chóng)等作用。它的六氫吡啶環(huán)可由中間體F來(lái)合成。最近，美國(guó)特拉華州州立大學(xué)Taber DF課題組從()香茅醛出發(fā)，經(jīng)多步合成制備出了中間體F。請(qǐng)回答：8-1 用系統(tǒng)命名法命名化合物A： ；8-2 第1和第4步驟所用的合理試劑的名稱(chēng)或化學(xué)式為： 1 、4 ；8-3第3步驟引入對(duì)甲苯磺?；淖饔檬牵?。第9題（12分）很多含有苯并呋喃結(jié)構(gòu)的化學(xué)物具有抗HIV、抗腫瘤、抗真菌和延緩心血管老化的活性，我國(guó)科學(xué)工作者最近報(bào)道了一種新穎苯并呋喃類(lèi)化合物的合成，并提出了可能的反應(yīng)機(jī)理：9-1 化合物B中雙鍵的構(gòu)型為 ；9-2 原料水楊酮的一種含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體，與碳酸氫鈉反應(yīng)有CO2放出，它的核磁共振譜表明其有4種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子，該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：9-3 A、和的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：A 、 、 、 。第10題（12分）巴尼地平（A，Bamidi