化学奥林匹克竞赛典例分析.ppt

1、化学奥林匹克竞赛 典例分析 梁立东,例1、如果CH4分子中的氢原子能被 F、Cl、Br、I四种卤原子取代， 那么所得卤代烃有 种，其中 具有光学活性的有 种。 （1999年全国化学竞赛模拟题）,例2、B4Cl4是一种淡黄色并具有挥发性的固体比合物，在70以下，它存在于真空中。结构测定表明，该化合物中每个氯原子均结合一个硼原子，其键长都是1.70l010米；任意两个硼原子之间为1.711010米。试根据上述性质和参数画出B4Cl4分子的空间构型。（94初赛）,例3、稠环芳香烃并m苯（,的一氯取代物的同分异构体有_种； 二氯取代物的同分异构体共有_种。 （98模拟题） 答案：,）m1,本题主要考查

2、了异构体和数列的思想（或排列组合或归纳法的思想）。本答案仅提供一种方法，该物质可取代的H为2m+4，当m为奇数时，二氯取代物为 (2m3)(2m1)51（共,项），等差数列求和,；m为偶数时，S=(2m3)73，可得相同答案。另外我们可以根据m=2，3，4，5归纳出通式；也可以用排列组合思想解答,例4、 （1）正n烷的二氯取代物的同分异构体数目是多少（不计立体异构）？ （2）有一类烷烃的一氯取代物仅有一种，试写出该类烷烃分子式的通式 （3）人们已经合成了三棱烷（C6H6） 四棱烷（立方烷）等多种碳架呈多棱柱的烷烃，试计算n棱烷的二氯取代物种数（n10的偶数）。（99模拟）,1n为奇数：(n1)

3、2/4；n为偶数：n(n2)/4 2,CH4和C2H6是两种最简单的结构，每次变换中用CH3代替H，即每次H原子变为原来的3倍，再根据H原子数求C原子数。善于发现规律，总结规律。突破常规思路中从碳的角度入手的情况，应根据具体试题从变化中寻找思路，本题就从H入手，因为每次都是H一变三。 3k3的自然数，n4k2时，n/2； n4k时，1n/2 分类讨论和数列求和。,例5、 有一类烷烃CmH2m+2不能由任何的CmH2m催化加氢得到。若烷烃中只有伯、仲、季碳原子而无叔碳原子。试回答： 1季碳原子数目应满足什么范围（与m的关系） 2写出C13H28的结构简式。 3C16H34的各类碳原子各有几个，它

4、有多少种满足条件的同分异构体。 4计算C20H42满足已知条件的全部同分异构体数目。 5若某类烷烃中任何相邻两个碳原子不都是季碳原子时，试给出该类烷烃的通式。（99模拟题）,1设伯、仲、季碳原子各有x、y、z，xyzm， 3x2y2m2；考虑仲碳原子，若y0，则 z(m2)/3，若y尽可能大，由于仲碳原子必介 于两季原子间，则yz1，故z(m1)/4，即 (m1)/4z(m2)/3 2令m13，3z3/11，故z3，y2，x8； (CH3)3CCH2C(CH3)2CH2C(CH3)3 3令m16，15/4z14/3，z4，y2，x10； 共有3种（3分） 4令m20，19/4z6，z6，y0，

5、x14，或 z5， y3，x12；共5611种 5右z(m1)/4可得通式：C4a1H8a4 （利用数学知识和思想对有机分子进行分析讨论）,例6 CaCux合金可看作由下图所示的a、b两种原子层交替堆积排列而成：a是由Cu和Ca共同组成的层，层中CuCu之间由实线相连；b是完全由Cu原子组成的层，CuCu之间也由实线相连。图中由虚线勾出的六角形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置。c是由a和b两种原子层交替堆积成CaCux的晶体结构图。在这结构中：同一层的CaCu为294pm；相邻两层的CaCu为327pm。 1确定该合金的化学式 2计算该合金的密度（Ca 40.1 Cu 63.5）

6、3计算Ca、Cu原子半径。, Ca Cu,1CaCu5 Ca位于六棱柱的顶点（1/6）和底心（1/2），各有12个和2个，即属于这个六棱柱的Ca为3个；Cu有两种情况，在底面上，各有6个（1/2），在中间一层，内部6个，边上有6个（1/2），共有15个，x5。 26.45g/cm3 看图a，Cu位于3个Ca构成正三角形的重心，已知CaCu为294pm，可求出CaCa距离为509pm，对比图a、b可知，图b中的Cu位于图a中相邻两个Cu的中点的垂直位置上，垂直距离为：,205pm，即六棱柱高为 410pm，六棱柱体积为2.761022cm3，该六棱柱质量为1.781021g。,3Cu 126pm

7、；Ca 168pm 计算原子半径时，我们应尽可能考虑各原子接触相切。从题给数据看，在图a中，Cu与Ca应是相切的，而Ca与图b中的Cu不应是相切的，那么图b中的Cu只能与图a中的Cu相切，在刚才求垂直距离时，在图a中两个Cu与其中点垂直位置上的Cu是相切的，可求出Cu的半径为,126pm， Ca的半径可以根据键长求得。,例7、1964年Eaton合成了一种新奇的烷，叫立方烷，化学式为C8H8 (A)。20年后，在Eaton研究小组工作的熊余生(译音)合成了这种烷的四硝基衍生物(B), 是一种烈性炸药。最近，有人计划将B的硝基用19种氨基酸取代，得到立方烷的四酰胺基衍生物(C)，认为极有可能从中

8、筛选出最好的抗癌、抗病毒，甚至抗爱滋病的药物来。回答如下问题：(1)四硝基立方烷理论上可以有多种异构体，但仅只一种是最稳定的，它就是(B)，请画出它的结构式。(2) C中每个酰胺基是一个氨基酸基团。请估算，B的硝基被19种氨基酸取代，理论上总共可以合成多少种氨基酸组成不同的四酰胺基立方烷(C)？(3) C中有多少对对映异构体？（97初赛）,例8、1932年捷克人Landa等人从南摩拉维亚油田的石油分馏物中发现一种烷（代号A），次年借X-射线技术证实了其结构，竟是由一个叫Lukes的人早就预言过的。后来A被大量合成，并发现它的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的药物活性，开发为常用药。下图给出三种已经合成的由2，3，4个A为基本结构单元“模块”像搭积木一样“搭”成的较复杂笼状烷。,请根据这些图形画出A的结构，并给出A的分子式。 图中B、C、D三种分子是否与A属于一个同系列中的4个同系物？为什么？ 如果在D上继续增加一“块”A“模块”，得到E，给出E的分子式。E有无异构体？若有，给出异构体的数目。（98初赛）,例9、石墨能与熔融金属钾作用，形成兰色的C24K、灰色的C48K、C60K等，有一种青铜色的CxK中K（用o表示）的分布如图所示，则x=_；有一种石墨化合物为C6K，在图标出K的分布情况（用表示）；另有一种