2012年“扬子石化杯”第26届全国高中学生化学竞赛(江苏省赛区)夏令营暨选拔赛试题参考答案及评分标准

1、2012年扬子石化”杯第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题2012年扬子石化杯”第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）选拔赛暨夏令营试题H】D03相对原子质量He4.002Li ".Ml9.012E 10 81C12.01hl14.01uie.00F 19 00Ne20.18Na 22.99Mg24乂Al26 91Si28.0?P30 97332.07Cl 里45Ar 39.91K , jiy.llCa40 OSSc44期Ti47.8 JV 50.94Cr 52.00Mn54Fe 55动Cd 53.93Hi 党一鹃Cu 63"Zn 653569 72Ge7

2、2,61As74.9：Se72.9(5bF79.90Kr83,80Rb 35.47Sr87 62Y88 91Zr91 22Nh92 91Mo95Tc 眄Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag 107.9CdWIn 114 3Sn118.7St121.3Te127 6I 126.9Mb131 3cT132.SBa137 2LsfLuHf 173JTa 180.9W 183?ReOs190.2It 192.2Pt 195.1Au- 197.0愿Tl2I：I4 4Pb 加rtBi 209.0Po" PIO)AtPIORnf22Fr P23Ra卬6Ac-LrRf 2622钩Sg 四B

3、h口 7口HsC2闻MtDsnDs 272UuuUubUutUuq气体常数 R = 8.31447J K-1 mol-1 法拉第常数 F = 96485C mol-1 阿佛加德罗常数 Na=6.022142 X023 mol-1第1题（8分）长期以来大家都认为草酸根离子C2O42为具有D2h对称性的平面型结构（如图（a）所示），近期的理论研究表明：对于孤立的C2O42 ,具有D2d对称性的非平面型结本更加稳定（如图（b）所示，其中OCC 。的二面角为90°）根据上述信息，请回答下列问题：(a)(b)91-1草酸本!中C原子的杂化类型为 ;1-2在C2O42一中存在的离域键为 （请写出

4、离域键的个数和种类）；1-3在C2O42一中C-O键和CC的键级分别为 和;1-4 D2d结构比D2h结构稳定的原因是 第2题（6分）人体内胰蛋白酶浓度水平通常被认为是胰脏健康与否的晴雨表，因而简单、快速、高效地检测胰蛋白酶浓度也在生物医学上颇为重要。下图1为一种胰蛋白酶荧光检测方法示意图。AIE探针分子先与BAS相互作用形成复合物，显示荧光；该复合物与胰蛋白酶作用，荧光减弱，减弱程度和胰蛋白酶浓度相关，据此可进行定量分析。Frw AIE Probes No EmissoiAIE PBbe/BSA ConnpJ&x Strong Emission at 4?7 nmFrea AIE P

5、robes No Emission卜 图J麻蛋白睥荧光检测示意图（图注:甲-AIE： 牛血清白蛋白；Tiyp血-胰液白圈）请回答以下问题: 2-1胰蛋白酶也是一种蛋白质，蛋白质是由 通过 等相互连接而成的生物大分子;2-2上图中AIE探针分子的化学式为3-3由题意判断，AIE探针分子与BSA主要是通过 作用形成复合物的；A.氢键 B.静电作用C.配位键检测中，胰蛋白酶浓度越大，则荧光减弱越多，是因为 第3题（6分）镁合金在军事工业和民用上均具有重要的意义。从海水中提取氧化镁，纯度可达99.7%,能满足冶金工业的特殊需要。下列是从模拟海水中制备MgO的实验方案，实验过程中，假设溶液的体积不变:U

6、0L模拟海水 （25 伫，pH = 8.30.0100已知：模拟海水中包含的各离子及浓度为：Na+ 0.439 mol L、Mg2+ 0.0500 mol L：1、Ca2+mol L 1、Cl 0.560 mol L：1、HCO30.00100 mol L。Ksp(CaCO3)=4.96 10 9； Ksp(MgCO 3)=6.82 10 6； KspCa(OH) 2=4.68 10 6；一12KspMg(OH) 2=5.61 10。3-1沉淀物X的化学式 ,生成沉淀物X反应的离子方程式为: 3-2为了使沉淀物Y为纯净物，步骤加入的 NaOH固体最多不能超过 克。第4题（12分）锡铅合金可用以

7、下方法测定：用浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶解0.4112g合金样品后，再加热5分钟，冷却溶液，待析出沉淀后，加入 25.00mL的0.2023 mol LEDTA二钠盐（Na2H2丫），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、两滴二甲酚橙作指示剂，用 0.01000 mol L：1标准硝酸铅溶液滴定至终点（黄色至红色），消耗硝酸铅溶液15.80mL。（已知Sn（IV）与F形成的络合物比 EDTA形成的络合物更稳定。）4-1用混酸溶解合金样品后，加热5分钟的目的是： ；4-2加六次甲基四胺的作用是 ;4-3沉淀中锡和铅的存在形式分别为 、;4-4

8、加NaF固体的作用是;4-5该样品中锡的百分含量为 ,铅的百分含量为 。第5题（12分）金属厥基化合物是指过渡金属元素与CO中性分子形成的一类配合物。1890年Mond首次制得Ni（CO）4。研究者发现将 CO通过还原馍丝，然后再燃烧，就发出绿色的光亮火焰，若使该气体冷却， 则得到一种无色液体；若加热这种气体，则分解出Ni和CO。之后，化学家们又陆续制得了许多其他过渡金属厥基化合物。通式为Mx（CO）y的二元金属厥基化合物一般是典型的共价化合物，它们难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低，许多玻基化合物易升华、受热易分解。5-1纯净的CO燃烧时应发出 色火焰，四厥基合馍应是 色液体；5-2 CO与N

9、2、CN > NO+等分子和离子为等电子体，结构相似，分子中也有三重键，但和N2还是有所不同。请画出CO结构式，并表明 C、。原子所带部分电荷的正负号； 5-3 CO中的 原子更容易给出电子形成配位键，原因是准状态（298K）下£： = kJ mol ,该过程在图十_已知：Ni(s)CO(g)Ni(CO) 4(l).o- 1 r Hm /kJ mol0-111-605S m /J mol1 K 130198402 f Gm /kJ mol10-137-5875-5为了解释金属厥基配合物的稳定性,5-4工业制取纯馍是在 50c下，用CO和粗馍反应生成 Ni（CO）*后者在高温下分

10、解得到纯馍。此过程在标 C将转化为自发过程。1923年英国化学家西奇维克（N.V.Sidgwick）提出有效原子序数规则，又称18电子规则。若77号元素Ir可形成化合物I“CO）i2,试根据18电子规则画出I（CO）i2的结构:第6题（10分）研究发现，氨基酸与多金属氧酸盐能够通过氢键形成超分子化合物，晶体中常含有结晶水，这类物质展示其独特的晶体结构和新颖的物理化学性质，对探究新型功能材料十分重要。某研究小组采用一种简便的溶液法，将一定量的组氨酸（分子式：C6H9N3O2,英文缩写：His,结构）、结构助剂及去离子水放入100mL锥形瓶中，搅拌混合均匀,2h后加入一定量的图I该超分子化合物的热

11、重分析图2（小黑球是Cu,小白球是。）K4SiW12040 nH2。，并在80c下继续搅拌2h,反应完成后，用布氏漏斗过滤，然后将滤液放置两周，即可 得到带有结晶水的无色组氨酸多金属硅鸨酸盐超分子晶体。对该超分子晶体进行元素分析，结果为（质量百分含量）：C4.50%; H 1.05% ; N 2.47% ; Si 0.91% ;W 67.02%。热重分析如图1所示，呈现三步失重的现象，6-1该超分子化合物中C与W的物质的量之比为,该超分子化合物的化学式 6-2热重分析中，第一步失重3.0%是因为二 步 失 重 9.3% 是 因 为 三步失重是多酸骨架断裂分解所致，该多酸阴离 式为;6-3该超分

12、子化合物的各组分间主要是靠 作6-4该超分子化合物在 C以下稳定。第7题（14分）结构决定性质，性质反映结构。”这一规律在自然科学领域处处体现，科学家利用这一规律可以通过物质结构认识其性质，预测其性质并进行结构改造而获得具有特定性质的目标化合物，这一科学规律日益成为科学家解释机理、创造先进功能材料从而造福人类的有力工具。晶体中的原子间距是决定材料性质的重要结构因素。如下体系就是这方面的典型例子：La2CuO4是1986年瑞士科学家缪勒和柏诺兹发现的第一个高温氧化物超导体，其发现者获得1987年的诺贝尔物理学奖。La2CuO4的结构可看作是两种钙钛矿型结构的组合，在一个钙钛矿结构单元中La和0原

13、子一起形成面心立方最密堆积，Cu和0形成Cu06配位八面体。7-1图1画出了 La2CuO4晶胞的部分原子，请根据题目给出的结构信息，在图 1中把晶胞中的其它原子补充 完整。7-2 Ni和Cu是周期表中相邻的元素，La2NiO4和La2CuO4的晶体结构也极其相似。相似的结构应该有相似的 性质，可人们却惊讶地发现，它们的超导性质大不相同。研究表明：La2CuO4超导体中铜氧配位八面体结构是其超导性质的关键结构。它们超导性质不同的主要原因7-3根据7-2的分析结果试推测，如果设计与La2CuO4结构相似的La2M。4型超导材料，金属元素 M可选择的金属元素为。7-4 1987年2月，中国科学家赵

14、忠贤和美国华裔科学家朱经武几乎同时发现了起始转变温度100K以上的著名超导体，YBa2Cu3O7晶胞结构如图2所示。YBa2Cu3O7也是以La2CuO4为母体结构的高温超导材料， 305四方锥和CuO4平面四方形是其关键结构，请在图 2中分别构建出一个 CuO5四方锥和一个 CuO4四 方平面（可以在晶胞外加所需要的原子）。在一个YBa2Cu3O7晶胞有CuO5四方锥个，与之共顶相连的 CuO4四方平面有 个。7-5碘是一种非金属元素，但碘晶体却具有金属光泽，且具有各向异性的导电性能。测试表明：碘晶体属于正交晶系，晶胞参数a = 713.6 pm, b = 468.6 pm , c = 97

15、8.4 pm, Z = 4。晶体中I2沿yz平面形成层状结构，I 原子范德华半径为 218 pm,原子坐标（0, 0.154, 0.117）, （0, 0.654, 0.383）, （0.500, 0.654, 0.117）, 则碘晶体中层内和层间I2的接触距离分别是、；碘晶体具有金属光泽，且导电性能各向异性的主要原因第8题（8分）藜芦胺（veratramine）是从百合科植物藜芦中分离出来的一种管体生物碱。民间用于通经活络、祛风除湿、接骨止痛、止血活血等，并有催吐、杀虫等作用。它的六氢口比咤环可由中间体F来合成。最近，美国特拉华州州立大学Taber DF课题组从（）一香茅醛出发，经多步合成制

16、备出了中间体F。请回答：8-1用系统命名法命名化合物A: ;8-2第1和第4步骤所用的合理试剂的名称或化学式为：1、4；8-3第3步骤引入对甲苯磺酰基的作用是： 。第9题（12分）很多含有苯并吠喃结构的化学物具有抗HIV、抗肿瘤、抗真菌和延缓心血管老化的活性，我国科学工作者最近报道了一种新颖苯并吠喃类化合物的合成，并提出了可能的反应机理：一成环得中间体（由一夺取质子得中间产物（皿）-(B)9-1化合物 B中双键的构型为 ;9-2原料水杨酮的一种含有苯环的同分异构体，与碳酸氢钠反应有CO2放出，它的核磁共振谱表明其有化学环境不同的氢原子，该同分异构体的结构简式为： 9-3 A,I, n和出的结构

17、简式为:A、I、II、III。第10题（12分）巴尼地平（A, Bamidipine）的盐酸盐是一种新型长效二氢口比咤类钙离子拮抗剂，用于治疗 原发性高血压及肾性高血压。文献报道的合成方法有多种，我国科技人员研究试验了一种新的方法，具有路线合理、操作简便、收率 高、质量好、适合工业化生产等特点。其合成路线如下：c 城B、D、G;10-3 H是一外消旋体，化合物 I参与的由H到J的过程称为 10-4 H和I作用生成 种物质，它们之间的关系是 异构体。2012年“扬子石化杯”第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）选拔赛暨夏令营试题参考答案及评分标准说明：化学方程式配平错误扣一半分.第1题（共8分）

18、1-1 SP，杂化（2分）41-2 2 个口 3 2 分）1-3 1.5 1（2 分、1-4较小的搀电排斥作用（2分）第2题（共6分）2-1弧基酸肽铺 （2分）2-2 CJL曲或CJUNJ” （2 分2-3 B（1分） 胰蛋白嗨能水解BSA,使得AIE探针分子与BSA的复合物降解 S分）第3题（共6分）3-1 CaCO3 （1 分）Ca2+ + OH- + HC03- = CaCO3 J + H20 （2 分）3-2 QCa（0fi） 2=c（Ca2+） Xc（OII-） 2= <0. 010-0. 001） X c（CH-）2=Kspfe（0® 2 =4. 63 X 10-6

19、c（0H）=0.0228niol沉淀 Mg （OHh 需要 OH的为 0*05X2=0. Imo 1加入的NaOH最多为（0. 1+0. 0223）X40=4.91 （3分）（若答案为4. 8旷4.曲则得2分）第4题（共12分）4-1加热除去生成的氮（氯）氧化物（2分）4-2调整溶液的叫至弱酸性（2分）4-3 H4n03 f锡酸） U分）PbCL （1分）1注：合理答案均可）4-4络合Sn （2分）4-5 Sn： 45.61% （2分）Pb： 54.29% （2分）（,注*两数相加不可为10。%,否则扣去2分）第5题（共8分）5T蓝口分）无（1分）S*5-2 ：C=O；（2 分）5-3 C3分

20、）C原子显负电性；同时C原子的半径比较大 口分）5-4 39 36 （2 分）】0t 12 分）（2分）（解释：41r=4X9=36,12C0= 12X2=23电子总数=0,平均每个Ir周围有15个电子.每 个还缺3个电子，因而每个lr必须分别同另外3个金属形成3条M-M键方能达到18电 干的要求，通过形成四面体原子簇的结构，就可达到此目的.故其结构如上。第6题（共10分）6-1 1:1 a 分）（Hisll）?SiWiaifl 6H2cl （3 小、（2C&ltN3Q2）iffi20«T6H20 或 CjJLSiWA（若写成CMkN春训二品则得2分）6-2失去结晶水 。分）失去组氨酸 口分）SiWL2O«4 （2分）6-3氢键（1分）6T 135 七（1 分）第7题（共8分）7-1 Ui2CuO4 晶胞上 （2 分）注；构建中间部分。7-2根据晶体场理的，K*是电子结构，在必必轨道上电子云分布均匀.形成皿区正八面 体结构,而Cf是1电子结构，在不均匀，形成Cu5畸变（变形）八面体结构，产生姜- 泰勒效应t这是LaiOi和La2cliOa超导性质不同的结构基础口（2分）7-3 Co （ U ）（或Fe 3）（高自旋）等）（1分）7-4（2分）21 （每空1分）7-5具有相同k坐标的原子是同