1990年化学冬令营竞赛试题.pdf

国际化学奥林匹克 中国化学会 年度 化学冬令营竞赛试题 理论试题 分 一 铂是 我 国丰产元素 探明储量居世界 之首 铂有广泛 用途 例 如 白炽灯里支撑钨丝 的就是铂丝 铂钢在高温 下仍有高强度 用以 制作火箭发动机 核反应堆等 翎是固氮酶活 性中心元素 施铂 肥可明显提 高豆科植物产 量 等等 辉钥矿 是最 重要的钥矿 它在 氧压 下 跟苛性碱溶液反应 时 钥便以 之一 型体进入溶液 在上述 反应中硫也氧化而进入溶液 试 写 出上述反应 的配平的方程式 在密闭容器 里用硝 酸 来分解辉铂矿 氧 化过程 的 条件为 氧压 反 应结果 铂以相酸形态 沉 淀 而硝酸的实际消耗量很低 相当于催化剂 的作用 为什么 试通 过化学方程式 配平 来解释 二 配合物 是 年由 合成 的 它的化学式为 化合物呈顺磁性 有极性 但难溶于水而易溶 于苯 其苯溶液不导电 试画出配合物 所有 可能的立体结机 若有 对映体必须标明对映关 系 使多磷酸钠 溶液通 过氢型阳离子交换 柱 交换后的溶液用 氢 氧化钠 溶液滴定 在消耗 和 处 分别 为 和 各有一个终点 若多磷酸盐是 链状结构 问 为什么有 二个终点 链上平均磷原 子数是 多少 三 完成 下 列反应 写 出产物结构 并 标示立体化 学特征 一 仪 少比 扩 一 一一门 卜 卜泪 甘兰竺 一 七七日二七 谧 一 一 甲 祝 器器 认 二 通 一一 月 卜 呼 到 闷 写出 的反应 历 程并命名化合物 及 四 在高真空下 用高能电子束轰击一 种 气态分子时 分 子 中的一个电子可以被打出去 生成阳离子 自由基 如苯甲酸 一 十 它的质量与电荷比可以测 出为 即 八 与此同时 这样的离子还会被 打碎成 碎片离 子 各有它们的质量与电荷比 苯甲酸产生 的 碎片离子按所测 出的质量与电荷比 都只带一 个正 电荷 为 离子反应 一 一 现有碳 氢 氧组成的一无色透 明液体 不溶 于 水及冷酸 碱 加热时能逐渐 溶于稀氢氧化钠或盐酸 冷却后 不再析出原 有 液体 如上用高能电子轰击气态 时 在 下得质 量与电荷比为 及 等离子 它们都带一个电荷 请确定该化 合物是什么 并画出产生这些碎片的过程 五 辉铂矿 是相的最重要矿物 一 图 是辉铂矿多层焙烧炉的 示意图 其 中 是 炉层编号 一 一 找 机叭 图 辉相矿多层焙烧炉示念图 炉层序号 圈 各炉层固态物料的序尔百分 组成 是 各炉层 的温度 图 给出了各炉层 的 固态物料的摩尔百分组成 例如 图中示 出 第 号炉层上 和 的摩尔百 分比约为 和 总计 为 肠 已知 焙烧 生成 的反应 热 为 一 氧化生 成 的反应热为 一 试通过 计算说明为什么焙烧炉 的中层炉温较低 六 试从化学反 应原理和下 列实测数据来 推断反应产物 和 的分 子式和结构简式 注 意 这些数据 是以实 验为根据的 不是理论 值 原子量 一 在氮保护气氛下 分钟的时限内 将 下 列两种溶液同时滴加到 的四氢吠喃 溶剂 中 三氯化磷 的四氢吠喃 溶液 一经 甲 基 一 一 甲基 一 丙二醇 的四氢吠喃溶 液 为促进反 应 溶液中还加有 少量毗吮 边加边搅拌 加完后继续搅拌 分钟 生 成的 以盐酸毗吮 HCI 沉淀 的 形态而被滤去 然后在室温下减压馏 去滤液 中的溶剂 直至得到 白色浆状物 用升华法提 纯白浆 得到 无色棱 柱状晶体产物A 熔点 97一95 元素分析 结果 20 60 P 4 0 55 C 6 0 7 H 用凝固点降低法 测得其摩尔质 量为1579 A的分子式为 A的结构简式为 2 在适宜的条件下 使 产物A与高氯酸镍 11 N i CIO 6 H O 产生反应 得 到亮黄色晶体产物B 元素分 析结果 5 6 1 N i 15 46 P 29 52 C 4 9 0 H 6 95 Cl B 的分子式为 B的结构简式为 实验试题 峡喃甲酸的合成及其纯度 侧定 4 0分 一 仪器 略 二 药 品 略 三 氢氧化钠 溶液 标 定 1 0 分 准确称 取基准 级邻苯 二 甲酸氢钾 4 5 0 5 5克 置于3 0 0毫升 锥形瓶中 加 入适量水 溶解 滴入 2滴酚酞指示剂 以待 标的0 lm o l L氢氧化钠溶液滴至浅红 色 为终点 记下读 数 计算氢氧化钠标准溶液浓度 邻苯二 甲 酸氢钾 分子 量2 0 4 2 四 吠喃 甲酸的制 备 20分 在1 0 0毫 升烧 杯中 放入1 6毫升3 3 氢氧 化钠溶液 将 烧杯浸 于 冰水 浴 中 冷 至 5 左 右 边搅拌边自滴 液漏 斗滴 入1 9 克新蒸的吠喃 甲醛 16 4毫 升 滴入速度 为每分钟0 6 0 7 毫升 约2 0一3 0分 钟加 完 并维持反 应温度 在 8一 1 2 之间 当吠喃 甲醛加完后 在 室温 下放置半 小时 在 此过 程 中需经常搅拌 以保 证反应 完全 得一黄色浆状物 于搅拌 下加入适 量水 约 1 6毫升 使沉 淀 恰 好完全 溶解 此液呈暗褐 色 将 此液倒入 分液漏 斗 中 加入1 5毫升乙醚 盖上塞子 振 摇一分钟 振摇 过 程中需 注意放气 静置分 层 弃 去乙醚 层 倒 入回收瓶 中 重复萃取 操作三次 将萃取后的水溶液放入10 0毫 升烧杯中 用 25 盐酸溶液酸化至刚果红试纸变蓝 约需酸 1 6毫升左右 冷至 室温 待吠喃甲酸析出完 全 后 用布氏漏 斗抽 滤在基 本抽干 时 用玻塞 倒置在结 晶表 面上 轻 轻 地压 实 然后停止抽 气 加 少量 冰水 零度 水 使晶体润湿 并 用 玻棒轻轻搅动 晶体 注意 别将滤纸搅破 然后重新抽滤 压干 停止抽滤 取 下粗产品 进行重结晶 将粗产品置于10 0毫 升烧杯中 加入 3 0毫 升水和几粒沸石 在石棉网上加热至沸 同时 不断搅拌 使 固体溶解 移 去火源 稍冷后加 入约 2 0 3克活性炭 稍加搅拌后 继续加 热 并微沸 5分钟 用在烘箱中预先烘热 的布氏漏 斗趁热过逮 先用少量热水润湿滤纸 抽滤 滤毕后 弃 去滤渣 将滤液迅速倒入烧杯 中 冷却 当结 晶完全析出后 用布氏漏斗进行抽撼 压干 得到 白色针状晶体 即映喃甲酸 称重 五 吠喃甲酸的纯度测 定 准确称取峡喃甲酸样品0 2一0 3 克 准确 至四位有效 以适 量水 溶解 约10 0毫升水 加入 2 滴酚酞指示剂 用0 lm o l L标准氧氧 化钠溶液滴至 红色 记下读数 计算吠喃甲酸 的纯度 压 习 气 分子量 为11 2 整个实验操作 5分 六 思考题 5分 1 在合成 吠喃甲酸的 过程中 为什么要将 3 3 氢氧化钠溶液先冷却 然后控制反应温 度 若不控制温度将会有 怎样的影 响 2 用乙醚萃取 什么物质 为休么不用 一次 60毫 升乙醚萃取而 用分 批 萃取 3 产品纯度测定 与NaO H溶液的标定要求 是 否 一样 为什么 4 为什 么要放置半小时 参考答案 一 1 Z M o S Z 9 0 2 12 Ofl 一 Z M o O 么一 4 50 2一 6 H O 或 ZM oS 90 一 ZN a OH ZN a Mo O 4 N a 50 6 1 O 2 M o S Z 6 HNO 3 二 112M oo Z H 50 6 NO 6 NO 3 0 2 6 NO Z 6N O 1 50 3 H Z O 6 HNO 3 M o S 4 50 3 H Z O HN0 3 卜 H M o O Z H 声O 二 1 共有五种可能结构 无对映体 一 从 言 三 刊l二二二 P CZH r 一 Br P C ZH s 尸 尸 P C Z H rB C Z H 3 P 二 C Z H 产 N i b r几一一 一一 二 一Br P C Z 凡 s户 Br Br 尸 r 丈叹 读 兰 卜 尹 qH 3 l P q 珑 s P C 二 H 3 r t 1 B C Z H s 2 O 0 0 1 1 HO P一0 P 一O一P OH g H 占 H 2 50 0一 4 2 0 e m 8 o e m 为两端二 个O H消耗碱的体积 即一个O H消 耗4 O c m 城 占 H 则 42 0 4 0 10 5 1 两端二个O日较弱 链状结构磷酸盐中平均磷原 子数为10 5 二 A 沙嵘C H Z 哎卜 一 H 3 C CH S 匕 广一扮 HoC 上上 C比 Br匕I 儿C 众 c一 1七C E C H 针 犷 H s 汀 C氏 CZH S 一 C Z H C 才H 一 军3 S C H6一 C l卞 C 一C HO 乙E CHI3 CH3 J r厂s r R R 5 5 厂 边 l L 武 洲 二 ZH 认H 一C F w e H H C 一CHO R一 5 q H o CHO 左 H3 49 2 o 4 5 渔旦 今e H 3 2 7 山 t I OE 小 人自 1儿矛二 产I dl 阴 C o o 5 9 一 瓦一叹 U 0H 2 7 和6 1是次级碎片 五 焙烧炉中发生如 下三 反应 1 M oS 3 50 M oO 25 0 H 一1 0 1 i kJ m o l 2 M o S 6 M o O 7MoO 25 0 H 67 kJ m o l 3 M o O 0 50 M o O 3 H 二 一1 5 4 k J m o l 因中层发生 反应 2 而吸热 故炉温较低 六 1 A的分子式 为 C 壬 O P A的结构简式 为 P O C H Z C C H3 2 B 的分 子式为 N ip 6C H O Cl B 的结构简式为 毛N i P O C H Z CCH 3 H O CI O Ni P O C H Z CCH 3 H O CI O H Z O或 麦Ni P O C H CCH 3 CI O H O 或 ZH O 19 9 0年化学冬令营全国中学生化学竞赛 理论赛题应答结果分析 吴国庆 北京师范大学化学系 第一题第一小题 M o S 在1 3 0 0 2 M P a 弦 本题添入强氧化剂H N O 又有高达1一2 氧压下与N aO H 溶液反应 写化学方程式 解 MP a的氧 压 的强 氧化性环境 不应将硫的氧化 题之 关键是写 出硫的产物 正确写 出5 0 2一 态 搞错 但 有2 7 的选手 竟错答成 5 0 的占52 的选手 答5 0 32一 的占26 S 一 的 H 声O S H Z S等 这说 明这些选 手遇到 稍 占3 表明他们缺乏在一般情况下50 2一和 复杂而又陌生的问题不善于理清头绪 蒙头转 S 一 已是强还原剂 易被0 2氧化 的必要化学知向 了 这不能不说是素质问题 产物之 一N O 识 答对50 名一 但未能配平化学方程式的只 一 更只有4 1 的答对率 若熟悉这样一个化学 事 人 说明本届冬令营选手配平方程式能力显著实 在大多数情况下硝酸的还 原产物是N O 高于往届 又从题意理解到应当存在H N O 一NO 一 第一题第二小题 M o S 在 密闭容器里 NO 一HNO 的化 学循环 答对N O似 不 困 150 250 l 2 M P a 氧 压下被H N O 分 难 答N O 的占25 不失大雅 正确给出化 解 生成铂酸 硝酸几乎不消耗 用写化学方 学循环的参考 思 路是 写出上述 式后再按中 程式来解释 首先应写 出 M oS 十 6H NO 学课本 写出 H MoO ZH