第31届国际化学奥林匹克竞赛理论试题

1、年第期化学教育 “ 一 化攀林匹“ , 会 第届国际化学奥林匹克竞赛理论试题 中文译本 吴国庆编译整理 北京师范大学化学系 译者注 注意事项略 竞赛时限小时试题分题面与答卷 , 答卷 略 , 题面 已作压缩处理 。 为正确把握国际竞 赛试题的水平 必须对照竞赛前由命题委 员会下发的预备题 。 本届国际竞赛试题所有超过竞赛大纲一 、 二级水平的知 识点均在预备题中反映了 。 凡具有竞赛大纲一 、 二级知识水平的选手在 学习预备题之前不必预先掌握这 些三级知识 点 , 在竞赛前 的半年中完全可 以按预备题 的指示达到这个水平 。 如果没有预备题 , 参加竞赛 的选手 能够完满地做出 这种竞赛试题是

2、毫无必要的 。 因此 , 以为这份国际竞赛试题反映的知识水平是我国全国竞赛决赛前各省市 自治区选 手就应该达到的知识水平 , 是一种误解 。 我们 刊发国际竞赛试 题决不愿造成这种误解 。 第题 化合物摩尔质量 一 含碳 、 氢 、 中是单体还是双聚体 。 氧 。 问题 一 理想稀溶液的凝固点表达式如下 分题 和在的标准生成烙分别 为 一 和一 一。气体常数 为 一 一。 原子量 , 质量为的固体在氧弹量热计内充分燃 烧 , 在 下开始反应 , 此时量热计内含水 。 反应完成后温度上升至 , 反应生成 和 。 问题 一 确定的分子式 , 并写 出燃烧反应配平的 化学方程式 标明物质状态 。 间

3、题 一 若水的比热为 一 一, 反应内能 变化协为一 一, 请计算量 热计的热容 不包括水 。 间题 一 计算的标准生成焙协 “ 。 分题 在 时 在苯和水中的分配情况见下表 , 表中几 和分别表示在苯和水中的平衡浓度 。 假定在苯 中的物种是唯一的 , 并与浓度 、 温度无关 。 浓度 一 。 一全 八 , 间题 一 假定在水中是单体 , 通过计算说明在苯 其 中 , 是溶液的凝固点 , 叫是溶剂的凝固点 , 么 , 是溶 剂 的熔化热 , , 是溶质的摩尔分数 , 苯的摩尔 质量 为 一。 纯苯在大气压下的凝固点为 , 苯的熔化热为 一。 计算在苯中含有 的溶液在大气压下的凝固点 , ,

4、。 第题 分题 二元酸的电离反应如下 二二二二二 一 一卜 , 一 一二 亡一 一 一“ 用滴定含有和的一份 的溶液 , 滴定进程用玻璃电极计跟踪 , 滴定 曲线 上的两个点对应的数据如下 加入的 间题 一 加入时首先与反应的物种 是什么产物是什么 问题 一一 中生成的产物有多少 问题 一 写 出 一 中生成的产物与溶剂反应的主要平 衡式 。 问题 一 起始溶液中存在的 和的量各有 多少 问题 一 计算为达到第二个等当点所需要的总体 积 。 化学教育 年第期 分题 溶液 、 皿和 都含有指示剂 。一 一 , 所含其他试剂如下表所示 。 各溶液在的 吸光度是在同一个样品池测定 的 。 这些 数据

5、也示于下 表 。 此外 , 已知乙酸 的 , 为 一”。 溶液溶液溶液 提示毗睫的类似反应如下 合 一 同 丫 指示剂 功 的总体积 其他试剂 在的 吸光度 一一 火 一 。 配体与和的配合物的分子式为 二 , 和 二 一 , 。 其 元素分析结果和物理性质如表和所示 。 颜色与波 长的关系见表 。 表元案分析结果 配合物 甘 曰 荔 分析 一死一 问题 一 计算溶液在的吸光度 。 问题 一 将溶液和 以的体积比混合 , 写 出所 得溶液中除 、 和 一 外存在的所有化学物种 。 问题 一一 中的溶液在吸光度是多少 问题 一一 中的溶液在透射率是多少 第题 自然界 中由拼开始的放射性衰变最终生

6、 成稳定的拌 。 问题 一 通过计算说明在该衰变过程 中发生多少次 日 一衰变 问题 一 在整个衰变链 中总共释放出 多少 能量 以 为单位 问题 一 计算 年发生 衰变 , 能量产生的速率为多少瓦 一 一 问题 一 “ 钾是牡的衰变系列成员之一 , 若 年在 , 大气压下储藏年 , 计算产生的体积是多少以为单位 已知该衰 变系列中其他核素的半衰期都比的半衰期短 。 问题 一 牡的衰变系列中的成员之一 经分离后含有 个原子 , 其衰变速率为每分钟 刁 次 , 计算 其半衰期 , 单位为年 。 所需的数据如下 乡若旦 , , , , , , 请应用下列数据 原子序数 一 , 一 原子量 , ,

7、组 , , , 一 表物理性质 配合物磁矩 , 叮 未测量 颜色 黄 红紫 表颜色和波长的关系 波长和吸收的颜色 紫 蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 补色 黄绿 黄橙红紫蓝 蓝绿 绿 弓 弓 一 只 一 一 理想气体在 和 的体积为 一。 第题 配体能够与许多过渡金属生成配合物 。 是将双毗 吮 、 冰醋酸和过 氧化氢的混合物在 一 加热小时合成的 。 它以细小的针状晶体析出 , 分子量 为 。 问题 一 写出的分子式 。 问题 一 如果是双齿鳌合配体 , 请画出所用的双毗 咤的结构式和的结构 。 问题 一 配体有无 电荷 净电荷 间题 一 画出一个分子与一个金属离子键合的 结构式 。 间题

8、一 根据表的数据确定的经验式 。 确定 中的 , 和 、 的数值 。 按惯用 符号写 出的完整的分子式 。 当溶解在水中时 , 阳离 年第期化学教育 子和阴离子的比为多少 间题 一 在中的氧化数为多少配合物中的 离子有多少个电子写 出该配合物可能存在的高 自旋 和低 自旋的电子构型 。 你认为哪一个证据最能支持你的 答案 。 间题 一 根据表 , 估算的 入二 二 单位为 。 问题 一 对的详尽分析表明它含有离子 , 试计 算该化合物的单电子自旋磁矩 。 问题 一 化合物是型电解质 。 试确定的 经验式和在 二 , 二 中的 、梦、 的数值 。 第题 糖昔存在于蔷薇科植物的种 子内 , 与本尼

9、地试剂或菲林试剂反应呈负结果 。 经酶 催化水解生成 一 , 和 , , , 而用酸完 全 水解 产生的有 机物则为 , 。 和 一 , 。 的结构 中存在一个压糖普键 , 与本尼地试剂或菲 林 试 剂反应呈 正结 果 。 用甲基 化 得到 , 后者用酸水解得到 ,一三一 甲基 一一毗 喃 葡萄糖和 ,一四一压 甲基一一毗 喃葡萄糖 。 士 可以由苯甲醛 、 反应后用处理 制得 。 士 用酸水解得到 士 ,。 问题 一 写出除外一的哈乌斯投影式 。 糖昔有剧毒 。 研究证实 , 这是由于它水解会产生 化合物 。 在植物中化合物可以通过如下反应失去毒 性 立体结构未表出 化合物的红外图谱在 一间

10、无吸收 , 但 在 一处有一个吸收带 , 此外还观察到梭基 的吸 收峰 。 问题 一 分别写 出化合物 和的分子式和化合物 的立体结构式和的结构式 。 利用表可以检验你 写的结构式 一 一 乙苯 一一, 可制成其光学 活性 的形式 , 它的旋光度比较高 , 司 。 等于一 。 , 了酷 一一一一一一一一争 一一一卜 一 呢 叶 ” 一一乙苯一一 一 一 乙苯 一一 的绝对构型是与 一 的绝对构型相关 的 。 其转化反应如下式所示 一 一刁卜 一 一 认班乙醚 一一 卜 一 卫些 竺升 一些丝塑竺鹭 。, 十 ,、 、 、 夕且,月 化合物 一 也可以由化合物按下式反应得到 止 丝一 一 一 一

11、 促冲解酶一水 , , 一一 一 合成酶 一半肤氨酸 ,一一 十 问题 一 推导 一 的绝对构型 , 画出中间产物 一 的立体结构式 , 并用 , 标出其构型 。 问题 一 选择答卷纸大的化合物转化为 一 乙苯 一一 的反应历程的代号 。 表特征红外吸收 “一神 缩振荡一置间 一, 厂 福 缩振动 区 商而二丁 一天冬酞胺 少量的在人体内会直接与胧氨酸反应生成 一半胧氨 酸和化合物 , 仇而失去毒性 , 后者经尿道排出 体外 。 反应式如下 烷烃 烯烃 一一 川 一一 一 一 一炔烃 兰兰 一 一 一 一芳烃 芳烃 自由醇经基 一 氢键醇经基 酸经基 一 , 一 一 口 一 一 , 一 一一

12、一一醛基 兰一 胧氨酸 一 一 一 , 一 一 一 一 一 十 一半胧氨酸 第题 肤的分子量为 。 用酸完全水解得到 如下 等 摩尔量 的氨基 酸 , 胧氨 酸 , , , 址 , 和见表 。 用氧化仅 仅得到 , 后者含有两个磺基丙氨酸的残基磺基 化学教育 年第期 崛 精氨酸 ,工 ,二孟 天冬酞胺 天冬氨酸 半脆氨酸 脆氨酸 谷氨酸 谷氨酞胺 乙氨酸 一 一 一 一 一 一 一 一 组氨酸 人 , 过妥 ” 丙氨酸是半胧氨酸的琉基氧化为磺酸的衍生物 。 问题 一 每个双硫键氧化生成几个磺酸基 的不完全水解得到一系列双肤和三肤一 。 这些水解产物的氨基酸顺序可通过如下方法确定 一端氨基酸是通

13、过肤与 ,一二硝 基氟苯反 应生成 一肤来确定 的 。 在 一肤用酸完全水解后将 得到 一氨基酸, 后者很容易与氨基酸的标样对 比得到确认 。 问题 一 经处理以及用酸水解后得到的产 物之一是 一, 这说明 一端是天冬氨酸。 请写出 在等 电点 下 一 的完 整 的结构立体化 学 不 要 求 。 其次 , 可以通过在 下肤与脐共热来鉴定 一端 氨基酸 , 阱可以断开所有肤键 , 并将除 一端氨基酸外的 所有氨基酸转化为氨基酞麟 , 只留下 一端 氨基酸的梭 基没有变化 。 用以上方法确定了一的 一端和一端氨基酸, 并得到其完整的顺序如下 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 一 一 一

14、 一 一 哺氨酸 。 冷 一 一 一一 一一 丝氨酸 苏氨酸 一 一 全 一 勺山 用取 自枯草杆菌的酶将水解 , 得 到一 , 组成如下 一 甘氨酞胺 , , 问题 一 若用处理后完全水解得到 , 请写出的顺序 。 问题 一 若的 一端和一端的氨基酸分别被确定为 和 , 请写出的顺序 。 问题 一 用如 同表的缩写符号写出的完全顺序 , 并标出双硫键的位置 。 护 然而 , 基于上述顺序计算出来的的分子量比实验 得到的数据高出个质量单位 。 在仔细考察用酸完全 水解得到的混合物后发现 , 产物中除了已经检出的氨基 酸外还有个摩尔当量的氨 。 问题 一 给出经过修正的的结构 , 并且将该结构中

15、 可能作为氨源的部分用 圆圈圈起来 。 问题 一 利用表的信息计算的等电点 。 表常见氮基酸在等电点下的化学式和符号 色,酸 仁 。 月冷二户 酪氨酸 仁卜 , , 撷氨酸 表氮基酸中某些皿要基团的 基团平衡方程式 端位梭基 和或 侧链狡基 一 二二二 一 一 一 二二二亡一 一 的侧链 名称化学式符号 端位的氨基 一声一 丙氨酸 一 年第期化学教育 半胧氨酸侧链 的侧链 一 带二已一 像 , 像 一 的 侧链氨基 的侧链 一砂一 一 一 户 一 一 第届国际化学奥林匹克竞赛理论试题答案 译者注鉴于刊物篇幅有限 , 本文是竞赛试题答案 中最关键的内容 , 但针对我国选手明显失误处用中文作 了额

16、外说明 。 间题原文全部删节 , 请参见题面 。 第题分 一 摩尔比 , 分子量 分 分 一 一 、 一 总热容 一 水热容 一 量热计热容 一 分 一 八 。二 一 八 一 么万 一 分 一 。一 一 , 几 是双聚体 。 分 一 摩尔分数 么乃 ,一 分 第题分 一 首先起反应的是 卜 产物是分 一 产物 二 分 一 一一 分 一 在时该值 , , 所有的 一 均 以质 子 化 为 一 , 故初始 溶 液中 一 的量为 。 分 在 一 时为缓冲体系 , 一 一 其比为 。 故初始溶液 中的量为 。 分 一 所需总体积分 一 溶液 班的 分 无 。 一 分 玩 一 二 分 一一 分 溶液的吸光度分 一, 一 , , 一 分 一 混合溶液的分 一 分 一一 分 溶液的吸光度一分 一 溶液的透射率或分 第题分 一 一 个粒子 ,核 电荷减 少 一 个单位 , 核电荷之差为 一 单位 一日 分 一 召 。 一,一 。 分 一 含 ,个粒子 分 劝衰变常数 入 一 “一 分 入 分 每次衰变释放的能量为分 产生能量的速率为又分 一 “ 分 入二 一, 分 分 ” 分 一 分 第题分 一,。 分 斌 分 一 氨弋 化学教育年第期 或 令 斌 一 分分 分 丫卜 或 汁一一 无电荷 分 分 厂伙喻 、了 丫卜 分 斗一一 一 分 叶 呷 一 的