第28届国际化学奥林匹克竞赛试题理论试题-掌门1对1.pdf

化学教育年第期 化 匹 会 第届国际化学奥林匹克竞赛试题 理论试题 年月日莫斯科国立大学 理论竞赛时间小时 第一题 不饱和烃聚合反应的立体规正性对有机工 业十分重要 带有吸引烯烃分子沿 二 键分布的 兀 电子的高正电荷的非线性大阳离子所形成的 盐通常被用作有机反应催化剂 而象 一 这 类有高离域负电荷的氯铝酸根离子常被用作这 类盐的阴离子 为开发这类新催化剂 对如下 一 体系作了研究 一 晶体 一 组分可 能是的氯铝酸 盐 但未能被单独分离出来 和反 应生成个新化合物 皿 其 中的摩 尔 百分比环分别 为 和 生成化合物和 皿时没有其他副产物生成 但 是生成化合物时伴随着挥发性 的的生 成 每生成摩尔化合物就 生 成摩尔 月 化合物和是研 究者 们特别感 兴趣 的 它们都是浅紫色 的 在熔融的里的 电导研究表明 化合物和在一起总共会解 离成个离子 和的凝固点下降法测定的分子量分别 为 士 和 士 它们两者的红外光谱 测定都只观察到 一种振动 被指认为 一 键 的振动 振动峰的位置在 一 振动能量很 低表明 一 间没有双键 配合物和的 研究表明它们都只有一种四面体配位 的铝 但是两种化合物中的铝的化学位移是不 同的 因此表明铝原子在这两种化合物里 的化 学环境是不同的 确定配合物 和中的 的最简原子比 写 出化合物和的分子式 写 出化合物和中阴离子和阳离子 的化学式 画 出化合物和 亚中的阳离子和 阴离 子的立体结构式 假定化合物和中的阳离 子是无机芳香体系的实例 考虑三氯化铝有很高的挥发性 试问化 合物和哪一个热稳定性较高 加热时化合物转化为呢还是相反 写出相应 的化学方程式 第二题 检出限量是痕量 元素分析的基本参数之 一 它被定义为 在给定方法 的精确度一定时 被测元素的最小检出质量 微量秘的测定即为 一例 年德国化学家提出用形成 一轻基喳琳 与四碘合秘酸 的 难 溶 盐 相 对分子质量 的方法沉淀秘 画出该难溶盐的阳离子和阴离子的结 构式 指 明该盐中秘的氧化态 若该盐的沉淀最小检测质量是 用法估算测定秘的最小质量 为测定痕量的秘 等来 自伯明翰的 化学家创立 了一种多步法 进行一系列反应后 对最终的产物进行滴定 该法的详细描述如下 步骤在冷 却条 件下向含 痕 量 的酸化了的溶液 加入六硫氰酸合铬 酸钾 使秘定量沉淀 写 出配平的离子方程式 编者注 为节省篇幅在刊登时本试题中有关竟赛的具体指标 空格 空行被删除 另外 请对照本次竟赛前的预备题来理 解试题的理论深度和知识广度 以免引起误解 年第期 化学教育 步骤沉 淀 经过滤 后 用冷水洗 涤 再 用 写 溶液处理 上述沉淀转化成碳 酸氧秘沉淀 同时生成的六硫氰酸 合铬 班 酸根离子进入溶液中 写 出配平 的离子方程式 步骤将稍加酸化 的滤液转移到一个分液 漏斗中 加入含碘 的饱和氯仿溶 液 激 烈振摇 碘把配合物理的配体氧化成和硫 酸根离子 写 出配平的离子方程式 步骤分钟后向混合物加入的 硫酸溶液 发生化学反应 挥发出碘分子 写出酸化时发生的反应的离子方程式 步骤分四次用氯仿定量地 萃取碘 把水 相转入一个烧瓶 加入嗅水 摇匀 放置 分钟 写 出加入嗅水后发生的化学反应 的离子 方程式 注意 过量的澳水可以跟氢氰酸反应 释放出 碘则被氧化成 一 步骤为除去 过 量 的嗅 向混合物 加入 的甲酸 写 出配平的离子方程式 步骤向稍加酸化的溶液 加 入 过 量 的碘化钾 写 出这个反 应的配平的离子方程式 注 意 要考虑碘离子会与反 应 正如碘离子 会与生成碘分子相似 步骤用的标准溶液 滴定上面 得到的溶液 所得的结果被用来计算 样品中秘的含量 在原始样 品中每秘要消耗 多少 摩尔的 假定可靠的测 定所用的 标 准溶液的量不低于 则用此法 能够测 定 的 秘的最低量为多少 上述多 步 法比重 量 法 的灵敏度 高多少倍 第三题 年卢瑟福和 盖格一起测量 了镭辐射粒子的速率在自然界里这一元素 实 际上只以单一的核素澎存在 发现 镭在每秒 钟 内发射出 又 个 一粒子 年卢瑟 福和物理化学家测定 了镭辐射生成氦的速率 这个实验可以得到当 时 最 准确的 阿伏加德罗数 从而得到很好的理想气体摩尔体积 为了达到这个目的 将一个从衰变产物中纯化 得 到的含 饥一 的镭盐样品 放入 一装 置中 同时测量放出的氦气的体积 在开始实验 后的 一 天内收集了样品放出的氦 的体积为 一 为理解这 个实验 的结果 我们需要如下 的镭 的衰变的动 力学过程箭头上面的数值是半衰期 箭头下面 给出了衰变的类型 宜竺些塑竺琴 二里竺骂 立竺 竺些 争 一 一一 一 日日 二三竺塑几全垫 辈 二塑鹭 一 日日 以 式中 一 是氧的中间衰变产物 写 出前五个放射性衰变的方程式 所 有 的核素都要标明核电荷和质量数 作为一级近 似除了和 外 镭的所有衰变产物 的半 衰期忽略 根据该近似计算 夭 后每个衰变 的镭 原子 所生成的 氦原子总数 在整个实验中生成的氦原子总数 根据上述数据计算阿伏加德罗常数的近 似值 摩尔体积升 毛 为更精 确地计算阿伏加德罗数 氧的半衰期 一 天同实验周 期相比不能忽略 而 且 在 实验时 间内氧原子并未全部衰变到最后 请选择 下面哪一张图可以表 示 出氧原 子的数目和衰变时间的关 系 图见下页 下面哪一张 图能够表示 出氦的体积与时 间的关系 图见下页 选择任何一个核素的衰变常数和半衰期 的关系 化学教育 年第期 用如下简写的动力学过程示意图画一 张跟你在第个问题里选定的图型相 同的图 上 竺二 其中 和分别为相应反应 的速率常数 写出在 实验结束时氧原子数 和镭原子数 的关系式 采用上述镭的衰变速率来估算 夕 又 粒子 若所有这些原子全都衰变到 在 实 验结束时由氧原子所形成的氦原子是多少 根据上述问题的结果计算 生成的氦原子的数目 阿伏加德罗数的较好的近似值 门屯 户产么 硬 少 第四题 重铬酸钾是最广泛应用的沉淀剂之一 在 的水溶液 中有如下平衡 一 一 一 一 一卜 一 所有其他涉及铬的平衡可以忽略 所有活 度系数设为 水的离子积为 一 又 一 估算下 列两式的平衡常数 峨 一 一 一 一 一 的溶度积为 一 而重铬 酸钡极易溶于水 向中等浓度的重铬酸钾溶液 中添加下列试剂时 的平衡态将向哪个方向 移动 需要考虑以上所有平衡 醋酸的解离常数 为 一 计算 下列溶液 的值 计算 一 溶液中下列离子的平衡浓度 丫 一 第五题 山 刀一 卜 电势滴定和分光光度法广泛用于测定溶液 中的平衡浓度和平衡常数 人们常将两法配合 使用 以便同时测定几种物质 酸化 的水溶液含有和 的混合 物 溶液含有 和 的混合物 含铁物质的浓度满足下列关 系 工 浸入溶液中的铂 电极 的电势为 相对于标准氢 电极 而浸入溶液中的铂电 极的电势为相对于标准氢电极 经测 口 兮 钓 山 年第期化学教育 定在下 溶液相对于溶液的透射率 为光 路 长度 为 假 定 在 配离子凡 一 翁和若才不吸 光 摩尔吸收 系数 一 为 的 标准氧化 还 原 电势为 方程中常用对 数前的因子 为 在自然对数前的因子 是 设所 有活度系数都是 写 出溶液的 氧化还原体系的 方程溶液 的氧 化还原体系的 方程 在该溶液中除含氰配离子外 其 他任何物质均应忽略 方程的对 数前因子 的单位是什 么 计算稳定常数 日 一 日 一 比值 下面的物理量的绝对值的变化范围是多 少透射率吸收度 画 出满足朗 伯一比耳定律 一 一 的吸收度 且 透射率 以及摩尔吸收系数 跟浓度的相互关系图 计算溶液中的的浓度溶液 工中的 的浓度 第六题 含碳的烃有两种异构体和 写 出它们的化学通式 烃和具有如下的性质它们与臭氧反 应后生成 的物质在酸的存在下用锌粉处理后得 到一种单一有机物 产物经氧化得到一种 单一的梭 酸 根据光谱数据 除按基上氢以 外 该酸中的氢原子都在甲基上 在标准状况 下 的蒸气密度为 在同冷的中性高锰酸钾反 应时 化合物 比更为活泼 从得到单一化合物从得 到异构体和所构成的的混合物 分别画出化合物在水溶液中和 在气 相 中的结构式 写出的分子式 画 出异构体和的结构式 写出 由或转化 为和的反 应 式 写出由和转化为 和的反 应式 在酸存在下 和都易于和 丙酮 反 应 生成化合物和 画出和的结 构式 化合物和与澳水反应 这些反应产 物之 一是非极性 的 该分子 的偶极矩事实上为 零 并无光学活性 画出该产物的立体化学结 构写出生成该产物的反应式 确定该分子 中手 性原子的绝对构型 并用或来表示 烯烃与过氧酸反应 将氧加到双键上 而生 成含氧的三元环 这种环氧化反应具有高的立 体选择性 而保持与氧原子 向连接 的键上的各 构成部分相对位置不变 跟过氧酸反应产生单一化合物 在 同 样条件下 产生异构体和的混合物 说明化合物是否具有光学活性 画出 的立体结构式 说明单一的化合物和 是否具有光学活性 画出和的结构 第七题 有机化合物的立体化学有时可以通过研究 它们的化学性质来确定 一茨烯一 一二梭 酸的异构体之一如下 图所示记为化合物 此 图未表明立体化学 它 的构型通过如下实验得知 加热这种物质会发生分解 生成水和 一种 新化合物 化合物缓慢地 溶解于过 量 的 水 溶液中 生成产 物 与和 反应生成的产物相同 的溶液用碘处 理 得到含碘的化合物 将该溶液酸化 产生两 下转第页 年第期化学教育 的标准 电极 电势与两个铁氰离子 的混合溶液里铁 皿 和铜 亚 第二题是用醋配 稳定常数来计算铁氰离子对的标准 电极 电势的和对氨基苯 酚反应合成 扑热息痛 涉及用紫外 电池方程 另外 我国选手普遍不懂得什么是正线检测的薄板色层分析的操作 跟过去不 同 我 确 的有效数字规则 而白白造成不少 失分 这说国选手全都取得实验较高分 说明我国选手更 明我国基础教育对十分重要 的科学计算法则的重视实验了 教学仍有不足之处 第六 七题均是有机化学 这次 出赛我国师生除了与各国及我 国台湾 第六题首 先要求写 出含 碳的烃的通式地区的师 生们交流了化学教学 的经验外 还对 一 或者 值得重视的是我国一俄罗斯的历史以及当今的经济态势及文化观念 名选手将它写成 然后涉及 一二甲基丙 有了更多的了解 特别是在作了对比后 对我国 酸 蒸 气里 的 双 聚体 而该 化 合 物是 一 的改革的政策认识更高 了 对祖国发展进步的 必一 被臭氧氧化 的产物 接前途更有信心了 着联系到其反式异构体被冷高锰酸钾氧化的产第届国际化学奥林匹克竞赛将于 物 涉及一系列环状结构的构型 问题 我国选手年月中旬在加拿大的蒙特利尔举行 我国将 均未把 构型在 临场 时搞反 比前几 届有了于年春天举办冬令营并直接产生参赛选 进步 第七题涉及 一 茨烯 一二梭酸 的一 系 手 我们热诚希望有更多的有志的优秀高三学 列有趣 的立体化学 问题 尤其令人感兴趣的是生参加新一轮 的奥赛角逐 热诚希望有条件开 原题 指出此题涉及可以存储大阳能的异构化能展以竞赛为中心的课 外活动 的中学投身于这项 量转化问题 可惜因试题太长最 后成稿时被删对发展青少年的身心均十分有益的活动 中来 去 了 实验试题共两题 第一题用碘量法测 定 吴国庆报道 上接第页淤争 奋淤黔淤拼淤李羚淤并争褂黔拼升粉羚升升拎争歼升粉争升争 争矛升褂争 扦争升升争含兴升黔粉争粉矛粉升李拼淤争羚羚卜 粉李 升冷 仁 全 一 卢嘉锡 论文选 乙 傅鹰 大学化学 下册 一 上接第页坐索密介奎沦 种异构体和的混合物 在酚酞存在写 出与的立体异 构体 的反应 下用溶液滴定化合物及与的异构体的反应 耗去的碱 滴定的所消计算化合物的摩尔