1986年第18届IChO预备试题（中文）2

学 夫 化 李 导出单位及非 单位 译稿略 8 重要的常数 缩写符号及转换关系 2 气体常数 7 一 一2 平衡常数酸 2 一7 碱 2 一 气体反应 土 士 温度 摄氏 热力学温度 一 1 二 物理化学 第一翅 2 浓度为 一 的苯溶液受到能 被苯吸收的光的连续照射 产生一 个单线激发态 基于内部的原因它又转变成三线 态 的能量比单线激发态 低得多 而比单线基态 高 得多 当形成三线态时 又进一步转变成单线基 态 可用下列反应方程式表示 2 兰 丛 一卜 丛 问 2 写 出 与 生成速率的反应动力学方 程 如果光照射一段较 长时间后 将达到一个 稳定状态 给出 和 的稳定浓度的方程 为了真正能够达到稳定状态 光 的强度应 为多少 在光的强度较弱时可以认为处于基态的分 子其浓度没有改变 请说明在此条件下 三线态的 稳定浓度是和 转变至 的速度无关 如果从 状 态出发 还能产生一个光化 学产物 此反应的速率常数为 写 出 和 的稳定浓度方程 如果在一立方厘米中每秒有 2 个苯分子 被激发 且 7一 二 7 一 问每立方厘米中一个小时形成几个光化学 产物的分子 1 说明第 题结果的前提是基态浓度没有改 变 第二题 2 按量子论看 电子 具有波粒两象性 一一 其关系 式 是 2 几 击 其中几是波长 是 质且 是速度 是粒子的动量 是普朗克常 数 电子的波长必须与它所处的势能箱相合 紫外 光谱是电子在光 的作用下从一个轨道进到另一个轨 道而产生的 利用上面所述的概念对苯的紫外光谱 作粗略计算 问 2 阐明苯一共有 个电子 且其中 个电子 参与成键 阐明苯有 个 二一电子 并画出它们在分子 中分布的透视图 在能量最低的 二 一轨道 中 所 有原子的电 子波的振幅相同 并具有相同的符 号 将苯考虑成 一个半径为 的 圆 推导出 相合 的要求 较高 的 汀 一 轨道 必须符合 2 6 合 二 其中 土 士 土 一 整数 6 被定义为量子数 在能量最低的 汀 一 轨道上 的电子 6 应 取 什么 值 体积之间的关系式 证明 当解离度 很小时 与体积平方根 成正比 氢离子和醋酸根离子的 迁 移率分别为 火 一 9 一 7 及 7 一 9 盆 一 7一 氢 离子的迁移率为何比醋酸根离子的 迁 移率大这么 多 计算 一 醋酸水溶 液 的 值 其中酸离解常数 二 一 一 此溶液的比电导是多少 一个 电子的电量为 一 阿佛加德罗常 数为 2 1 此溶液中氢离子的迁移数是多大 此 迁移 数与浓度之间是什么关系 氛离子 的迁移率是 一 9 一 7一 往 上述溶 液中加盐酸后 氢离子的迁移数为多大 第四月 2 许多气态化合物一般按照下述一级反 应 方程 式而分解 试证明在卜轨道上电子的 动能 符合 一 若 月一 斗廿 5 6 一 感乏菇 厄 百 并计算 汀 1 计算这个跃迁过程的波长 将联 苯分于 怪母 的最低能量吸 收和苯分子的最低能量吸收相比 它是 向能量高的 方向位移还是向能量低的方向位移 说明理 由 一 7 电子质量 2 吕 7一 第三 2 醋酸溶于水中 问 2 写出离子反应方程式 解离度 是指被 溶物解离成离子的 百分 率 给出酸解离常数 解离度与含 摩尔醋酸溶液 问 2 给出这个分解过程的反应速率方程 通过对上述方程的积分 给出 4 的 浓度 与时间的关 系 由 所得出的方程 在形式上与 放射 性物质蜕变的方程相同 放射性物质的蜕变与放射 性同位素所受的压强和温 度无关 问化学分解速率 与压强和温度间有什么关系 为 了能很好地理解化学分解 有必要把由 于 分子相互碰撞而引起的活 化及活化过程用反应式 加以表示 写出分子的活化 失活及分子分解的示 意方程式 证明产物 的生成速率能用活化分子4 的稳态近似表示为 一认一二 一 七 4 4 此时 2 为活化过程的反应速率常数 为 失活过程的反应速率常数 为分解过 程的反应速率常数 在什么情况下 生成速率方程式成为一级 反应 1 三个反应速率常数中的哪一个总是和温度 有关了它和温度之间的关系式是怎样的了 吕 2 在 时为气态 此时它按照下 述 反应分解 2 一 么 专 开始时 七二 2 的压强 为 7 在不同时间测得剩下 的 0 的 分压值分 别为 2 二 6 7 用图解的方法证明此反应为一级反应 第五翅 2 水是一种很好的溶剂 问 2 当盐溶于水时 什么能量在起 作用了 为何溶解度一般随着温度的升高而增加了 水的介电常数很大 室温时 饥 为何它有这么大的介电常数 通常介 电常数值与测量时 的频率有关 对 于水 在测量频率达到 赫兹之前其介电常数恒定 当 测量频率再增加时它将迅速下降 在测 量 频 率至 赫兹时 介电常数降为 解释发生上述现象的原因 在低频率时测得水的介电常数随温度而变 化 为什么 醋酸在水溶液中是弱酸 推导出其解离度 与平衡常数及 酸的浓度之间的关系式 1 计算 时 一 醋 酸溶液的 比电导率和 值 已知酸电离 常数 在无限稀释的醋 酸溶液 中的当量 电导为 8 么 一 一 第六 2 已知原子间成 键 电子是有作用的 因而 电子对分子键也是如此 给出周期系中头 个元素 9 9 基态的可能电子构 型 在分子中有 一 二 一和 6 一 轨道 给出 分子 2分子和 2 分子的轨道构型 不稳定分子亦有其电子构型 如何表示 的电子构型呢 为何基态 0分子具有磁性 高能量光可将电子从其轨 道 中 释 放出 来 而释出电子的能量可 以测量 如果放出的 电子 具有能量5 9 电子的结合能为5 光 的 能量 为 则在电子释放的 过程中下式成立 5 5 9 若保持光的能量为恒定值 电子的能量可被测 量 在一个相对标度 图上 画出 分子 2 分 子和 2 分子所放出的电子 的能谱 给出每个谱图内各谱线的相对 强度 并标明它 们 各由那个轨道内释放出来的 在平面里毁的有机分子中 叮 一 与 二一 电子 间是有差别的 透视地画出乙烯分子和环丁二烯分 子中 万 一 电子 的分布 并给出每个分子中 口 一 电子和 二 一 电子的数目 假定环丁二烯分 子具有平面结 构 1 在 2 2 分子中有几个 一 电子 用紫外吸收方法可测出 卜电 子 的第一 级 电子跃迁的能量 将下述 分子按最低跃迁能量的 次序排列 2 苯 蔡 乙烯 环丁二烯 并说明原 因 第七题 2 氯化钠具有立方面心点阵结构 问 2 画出 的单位晶胞 晶体中的键是通过正负离子间的静电作用而形 成的 写 出离子的总的吸引能的表达 式 并说明 各符号 的意义 为了在离子之间达到一个平衡距离 离子之间 必 须存在一定的排斥 相应的排斥能为 其 中 是一常数 是离子间的距离 给出一个离子晶体总的点阵能 吸引能和 排斥能 的表达式并画出此能量随着离子间距 离 变化的情况 推导出能量最小时离子间距离的表示式 当在晶体上加一静压强时 晶体的点阵能 的绝对值是增大还是减小 并说明理由 金 刚石也结晶成立方点阵 在此晶体中没有离 子 所有的电荷均是相同的 此时 原子间的成键是如何实现 的 石墨结晶成六方的层状点阵 1 画出石墨的单位晶胞 在层内和层间的键合是如何实现 的 由图 比较大肠杆 菌3 4的嚓 吟比 4 即鸟嗦吟 腺嗦吟 与肺炎球菌3 4 的嚷吟比可以得出什么结论 比较二个3 4的啥咤比 即胞啥嚏 胸腺喻咤 可得出什么结论 在图 中 大致画出一 个由 个碱基对 组成的双链3 4分子的 解链 曲线 1 互 补的 韶3 4 分子重新缔合成 73 4 是一个包含两个步骤的过程 见图 此缔合过程也可称为杂交 在变性过程 和 中的哪个反应步骤决定反 应速率 用统计热力学的原理加以说明 当互补 限制 性内切 醚处理噬菌体 入一3 4以后的3 4片段的 分离 情况 4 2 保温时 6 2 保温时间 6 在凝胶上加进能嵌人3 4碱基平面间的澳化乙锭 荧光染料 在凝胶上 的3 4片段可通过荧光检出 第三题 2 测定 值对蛋白质活性的效应 能 给出哪些对底物结合有影响以及在 催化作用中很重 要的酶的酸 碱基团的信息 对胰蛋 白酶催化水解蛋白质过程中 值效应 的研究 采用如图 所示 的的四肚作底物 表 一些氮基酸的 值 起始 氮基酸 一 0 0 一 墓墓 沐载 一 尹一一 一 二 护护 护配 护 工 且 几 成 二 产 2222 盆 进 丙氨酸 甘氨酸 苯丙氮酸 丝氨酸 撷氮酸 天冬氨酸 谷氮酸 组氛酸 半吮氮酸 酪 氛 酸 赖氨酸 精 氛酸 4 6 6 9 9 6 9 9 6 公 6 9 9 6 9 6 9 4 7 三9 9 9 9 7 69 7 9 69 7有6 9 7 6 9 4 6 6 9 在电泳实验中3 4片段是 向阴极还是 向阳极迁移 解释迁移距离与3 4片段大 小之间的 关系 澳化乙锭的黄光强度与 3 4 片段 的大 小有何关系 解释在凝胶上的不同荧光带为何 与 中所预期情况不一致 藉助于噬菌体入一3 4的上述 结果 指出5 8 限制性内切酶能切断3 4分子的部 位 在这个限制性图中以千碱基为单位 标明切割 处相间的距离 礴 漪 亏 一 一 一 一 可假定 在蛋 白质中的氮基酸酸 碱基 团的 值与上表中所列的自由氨墓酸的 值相 同 值在什么范 围时 所 溶解的 四肤主 要按上面所写的离子形式存在 四肤的净电荷为零 等电 点 时 的 值为多少 胰蛋白酶能专一地水解精氨酸 或赖氨酸 侧链处 的肤键 胰蛋酶 的专一性在于它有一个由蛋 白链形 成 的 口袋 精氨酸或赖氨酸带电的长侧链可以 在 口袋 中结合 结合后 蛋白质中可被水解的 那个肤键以正确的取向对着胰蛋白酶的催化 中心 上述四肤被胰蛋白酶水解后所形成的混 合物 在什么 范围内做电泳能使两种多肤得到 很好的分离 如图 所示 四肚与胰 蛋白酶的结合 也和 值有关 解释 值对四肤在胰蛋白酶上 的结合 作用 胰蛋 白酶中什么类型的氨基 酸侧链参 与 四肤与酶的结合 如 图 所示 胰 蛋白酶对肤链的催化水解作用 也和 值有关 在胰 蛋白酶中的这个 参与结合的 氨 基酸侧链为了能起到催化作用 它以结合酸 的形式 还是以结合碱的形式 存在 井解释之 酸 氨 丙 举 8 钻 一 2 2 比玉汀压 一 7 9 广 丫 户 七 晰弓 一 坛 一诗 天 冬氨酸 赖氨酸组氨酸 图 一 是当所有反应物的浓度均为 一 其余的反应条件 盐含量等 与细胞中的 反应条件相同时的自由熔变 计算在细胞内上述反应的 八 已知 4 毛一 一 4 3 一 一 2 0 一2 二7 一 在细胞内 屯与谷氮酸生成谷氨酞胺的反应 结合 了体内物质代谢时形成 的 言离子并将 其运 翰至肝中以合成尿素的过程 90 一 一 2 一 一 00 谷氨酸根 一恩 9 2 一 2 一 一 00 一 2 盗 2 谷氨酷胺 4 1 一 试计算在细胞内上述生成谷氨酸胺 的反 应达平衡时 田 细胞 此时 谷氨酸根 一 二 翻胞 二 一 谷氨酸胺 细胞 一 由于在细胞内谷氨酸胺合成酶催 化的 上述反 应和4 的水解反应相偶联 因而有效地降低 9细胞 有 4 参与的谷氨酸胺合成反应在细 胞内处于平衡时 计算 日 细抱 神经元细胞膜上的 斗泵 也是一个 需要 4 的过程 处于静态时在细胞膜内外有一 电位差 二 以细胞膜外作基准 细胞浆 一边是负的见图1 计算 二 时 从膜外运输 到细胞膜内时 的4 已知 2 7 一 一 二 时 从膜内运输 十到细胞膜外时的 第五翅 2 克隆库 中保存了大量细菌这些细 菌的细胞内含有从一定生物体 人 动物等 中产 生的不同的3 4片段 为了用下述方 法从 克 隆 库 中大量的双链 3 4 分子的克隆中找 到可编码 某蛋 白质的3 4片段 先测定蛋白质 的全部或部 分氨基酸序列 然后在密码 字典 中查出所属的 3 4 序列 最后合成一条单链3 4探针 有放 射活性 这个探针与欲研究的3 4序 列互 补 或部分互补 这个探针用于从 克隆库 中寻 找3 4 当加热双链3 4的混合物到 双链3 4将按下述方程式转变成单链3 4 7 3 4甲 3 4 从热力学观点得出 经加热 上 述 平衡将 向 右 移动 将单链3 4探针与所生 成的单链3 4 片段的混合物一起加热 在 3 4 的互补部位之间 的互 补碱 基序列相互进行结合 杂交 为了找 到以下述 几个氨基酸为结尾的蛋 白质编码的3 4 片段 应合成什么样的3 4 探 针 这些氨基酸是苯丙氨酸 精氨酸 色氮酸 异亮氨酸 苏氮酸 注意 2 给出最可能的序列 给出在单链3 4中 一一 的 方向 给出能和所合成探针完全杂 交 的3 入 片段的碱基序列 0 地地液液 口口口 一十 二 喊 给出由 所得的3 4一碱基序列 一 产的方向 为了避免 意外 的 杂交 需要一定 的保温条件 2 即较高的温度 大约低于双链3 4 杂 交的 解链温度 计算值 及低浓度的盐溶液 在两个 3 4 单链的杂交过程中哪 两类 分子间作用力在起作用 1 溶液的盐浓度主要影响 中两 类分子 间作用力中的哪一种 说明理由 解释为什么理想的杂交条件要选择高温 度和低盐浓度 而不采用低温度和高盐浓度 一 末端碱墓 84 末端碱基 9 9 7 9 9 7 9 9 9 9 4 9 9 9 7 4 7 4 9 6 4 4 9 6 4 4 9 4 76 79 9 4 76 9 9 7 4 4 9 7 4 4 4 4 4 7 二 4 4 4 好 乌凛吟 苏氮酸 七 7半耽氮酸 胞 啥咤 4 丙氨酸4 精氮酸 4 腺嗦吟 酪氨酸 甘氮酸 尿 啥咤 诬 组氮酸 9 终止 9苯丙氮酸 6谷氮院氮 9 亮氮酸4 7 天冬氨酸 6 9 异亮氮酸4 76 天冬 酞 胺 9 蛋氨酸 摄氮酸 9 丝 抓酸 脯氨酸 说明 遗传密码定义为 4 信使核锗 核 酸 中 向沿着 尹 产方 向排列的三个 邻近的碱荃 这三个碱基能 在蛋白质特定部位编码 一个氮基酸 有时用作起始密码 痛风出现的先兆是尿毒症 即在血液中的尿酸 和尿酸盐含量 过高 关节炎 的原因归结于在关节滑液中形成 了尿酸 钠晶体 此时 图 1 寸 丁 水中可溶解 7 尿酸 钠 计算尿酸钠的溶度积 2 尿酸钠的质子转 移作用可 忽略不计 血 清中 1 1 干 一 算在血清 中尚 未产生尿 酸钠沉淀前可容许的尿酸盐的最高浓 度 温度对尿酸盐的德度积有明显的影响 因而头一次痛风发 作大都在脚趾或手指的关节里