国际化学奥林匹克竞赛理论试题Word文档格式.docx
《国际化学奥林匹克竞赛理论试题Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国际化学奥林匹克竞赛理论试题Word文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
计算在5.85g苯中含有0.244gQ的溶液在1大气压下的凝固点Tf。
第二题
A分题
二元酸H2A的电离反应如下：
H2A
HA-+H+;
K1=4.50x10-7
HA-
A2-+H+;
K2=4.70x10-11
用0.300MHCl滴定含有Na2A和NaHA的一份20.00mL的溶液,滴定进程用玻璃电极pH计跟踪.滴定曲线上的两个点对应的数据如下:
加入的HClmLpH
1.0010.33
10.008.34
问题2-1加入1.00mLHCl时首先与HCl反应的物种是什么?
产物是什么?
问题2-22-1中生成的产物有多少mmol?
问题2-3写出2-1中生成的产物与溶剂反应的主要平衡式。
问题2-4起始溶液中存在的Na2A和NaHA的量各有多少mmol？
问题2-5计算为达到第二个等当点所需要HCl的总体积。
溶液I、II和III都含有pH指示剂HIn（KIn=4.19x10-4），所含其他试剂如下表所示。
各溶液在400nm的吸光度是在同一个样品池测定的。
这些数据也示于下表。
此外，已知乙酸CH3COOH的Ka为1.75x10-5。
表
溶液I溶液II溶液III
指示剂HIn的总体积1.00x10-5M1.00x10-5M1.00x10-5M
其他试剂1.00MHCl0.100MNaOH1.00MCH3COOH
在400nm的吸光度0.0000.300?
问题2-6计算溶液III在400nm的吸光度。
问题2-7将溶液II和III以1:
1的体积比混合,写出所得溶液中除H2O、H+和OH–外
存在的所有化学物种。
问题2-82-7中的溶液在400nm吸光度是多少？
问题2-92-7中的溶液在400nm透射率是多少？
第三题
自然界中由
开始的放射性衰变最终生成稳定的
。
问题3-1通过计算说明在该衰变过程在该衰变过程中发生多少次-衰变？
问题3-2在整个衰变链中总共释放出多少能量（以MeV为单位）？
问题3-3计算1.00kg232Th（t1/2=1.40x1010年）发生衰变，能量产生的速率为多少瓦
（1W=Js-1）？
问题3-4228Th是钍的衰变系列成员之一，若1.00g228Th（t1/2=1.91年）在0oC，1大
气压下储藏20.00年,计算产生He的体积是多少（以cm3为单位）？
已知该
衰变系列中其他核素的半衰期都比228Th的半衰期短。
问题3-5钍的衰变里些中的成员之一经分离后含有1.50x1010个原子，其衰变速率为
每分钟3440次，计算其半衰期，单位为年（year）。
所需的数据如下：
=4.00260u,
=207.97664u,
=232.03805u;
1u=931.5MeV1MeV=1.602x10-13JNA=6.022x1023mol-1
理想气体在0C和1atm的体积为22.4L·
mol-1
第四题
配体L能够与许多过渡金属生成配合物。
L是将双吡啶、冰醋酸和过氧化氢的混合物在70-80oC加热3小时合成的。
它以细小的针状晶体析出，分子量为188。
提示：
吡啶的类似反应如下：
配体L与Fe和Cr的配合物的分子式为FeLm（ClO4）n·
3H2O（A）和CrLxCly（ClO4）z·
H2O（B）。
其元素分析结果和物理性质如表4a和4b所示。
颜色与波长的关系见表4c。
表4a元素分析结果
Complex
Elementalanalyses,（wt.%）
A
Fe5.740,C37.030,H3.090,Cl10.940,N8.640
B
Cr8.440,C38.930,H2.920,Cl17.250,N9.080
请应用下列数据：
原子序数:
Cr=24,Fe=26
原子量:
H=1,C=12,N=14,O=16,Cl=35.45,Cr=52,Fe=55.8
表4b物理性质
.配合物
磁矩,
颜色
6.13
黄
未测量
红紫
表4c颜色和波长的关系.
波长（nm）和吸收的颜色
补色
400（紫）
黄绿
450（蓝）
黄
490（蓝绿）
橙
500（绿）
红
570（黄绿）
紫
580（黄）
蓝
600（橙）
蓝绿
650（红）
绿
问题4-1写出L的分子式。
问题4-2如果L是双齿螯合配体，请画出所用的双吡啶的结构式和L的结构。
问题4-3配体L有无电荷（净电荷）？
问题4-4画出一个L分子与一个金属离子（M）键合的结构式。
问题4-5根据表4a的数据确定A的经验式。
确定FeLm（ClO4）n·
3H2O中的m和n的
数值。
按惯用IUPAC符号写出A的完整的分子式。
当A溶解在水中时，
阳离子和阴离子的比为多少？
问题4-6Fe在A中的氧化数为多少？
配合物中的Fe离子有多少个d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。
问题4-7根据表4c，估算A的max（单位为nm）。
问题4-8对B的详尽分析表明它含有Cr3+离子，试计算该化合物的单自旋磁矩。
问题4-9化合物B是1:
1型电解质。
试确定B的经验式和在CrLxCly（ClO4）z·
H2O中
的x、y、z的数值。
第五题
糖苷A（C20H27NO11）存在于蔷薇科植物的种子内，与本尼地试剂或菲林试剂反映呈负结果。
A经酶催化水解生成（-）B,C8H7NO和C,C12H22O11,而用酸完全水解产生的有机物则为（+）D,C6H12O6和（-）E,C8H8O3。
C的结构中存在一个-糖苷键，与本尼地试剂或菲林试剂反映呈正结果。
C用CH3I/Ag2O甲基化得到C20H38O11,后者用酸水解得到2,3,4-三-O-甲基-D-吡喃葡萄糖和2,3,4,6-四-O-甲基-D-吡喃葡萄糖。
（）B可以由苯甲醛、NaHSO3反应后用NaCN处理制得。
（）B用酸水解得到（）E，C8H8O3。
问题5-1写出除B外A-D的哈乌斯投影式。
糖苷A有剧毒。
研究证实，这是由于它水解会产生化合物F。
在植物中化合物F可以通过如下反应失去毒性（立体结构未表出）：
少量的F在人体内会直接与胱氨酸反应生成L-半胱氨酸和化合物I,C4H6N2O2S而失去毒性，后者经尿道排出体外。
反应式如下：
化合物I的红外图谱在2150-2250cm-1间无吸收，但在1640cm-1处有一个吸收带，此外还观察到羧基的吸收峰。
问题5-2分别写出化合物F和G的分子式和化合物H的立体结构式和I的结构式。
（利用表5.1可以检验你写的结构式）
（-）1-乙苯-1-d,C6H5CHDCH3可制成其光学活性的形式，它的旋光度比较高，[]D等于-0.6。
（-）1-乙苯-1-d的绝对构型是与（-）E的绝对构型相关的。
其转化反应如下式所示：
化合物（-）M也可以由化合物N按下式反应得到：
问题5-3推导（–）E的绝对构型，画出中间产物（J-O）的立体结构式，并用R，S
标出其构型。
问题5-4选择答卷纸上的化合物O转化为1-乙苯-1-d的反应历程的代号。
表5.1特征红外吸收
伸缩振动区间（cm-1）
伸缩振动区间（cm-1）
C-H（烷烃）2850-2960
C-H（烯烃）3020-3100
C=C1650-1670
C-H（炔烃）3300
CC2100-2260
C-H（芳烃）3030
C=C（芳烃）1500-1600
C-H（醛基）2700-2775,2820-2900
C=O1670-1780
O-H（自由醇羟基）3400-3600
O-H（氢键醇羟基）3300-3500
O-H（酸羟基）2500-3100
C-O1030-1150
NH,NH23310-3550
C-N1030,1230
C=N1600-1700
CN2210-2260
第六题
肽A的分子量为1007。
A用酸完全水解得到如下等摩尔量的氨基酸：
Asp,胱氨酸（Cystine）,Glu,Gly,Ile,Leu,Pro,和Tyr（见表1）。
A用HCO2OH氧化仅仅得到B，后者含有两个磺基丙氨酸（Cya）的残基（磺基丙氨酸是半胱氨酸的巯基氧化为磺酸的衍生物）。
问题6-1每个双硫键氧化生成几个磺酸基？
B的不完全水解得到一系列双肽和三肽（B1-B6）。
这些水解产物的氨基酸顺序可通过如下方法确定：
N-端氨基酸是通过肽与2，4-二硝基氟苯（DNFB）反应生成DNP-肽来确定的。
在DNP-肽用酸完全水解后将得到DNP-氨基酸，后者很容易与DNP氨基酸的标样对比得到确认。
问题6-2B1经DNFB处理以及用酸水解后得到的产物之一是DNP-Asp，这说明
B1N-端是天冬氨酸。
请写出在等电点下DNP-Asp的完整的结构（立体
化学不要求）。
其次，可以通过在100oC下肽与肼共热来鉴定C-端氨基酸，肼可以断开所有肽键，丙将除C-端氨基酸外的所有氨基酸转化为氨基酰肼，只留下C-端氨基酸的羧基没有变化。
用以上方法确定了B1-B6的N-端和C-端氨基酸，丙得到其完整的顺序如下：
B1Asp-CyaB4Ile-Glu
B2Cya-TyrB5Cya-Pro-Leu
B3Leu-GlyB6Tyr-Ile-Glu
用取自枯草杆菌（Bacillussubtilis）的酶将B水解，得到B7-B9，组成如下：
B7Gly-NH2（甘氨酰胺）
B8Cya,Glu,Ile,Tyr
B9Asp,Cya,Leu,Pro
问题6-3若B8用DNFB处理后完全水解得到DNP-Cya，请写出B8的顺序。
问题6-4若B9的N-端和C-端的氨基酸分别被确定为Asp和Leu，请写出B9的顺
序。
问题6-5用如同表1的缩写符号写出A的完全顺序，并标出双硫键的位置。
然而，基于上述顺序计算出来的A的分子量比实验得到的数据高出2个质量单位。
在仔细考察A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3个摩尔当量的氨。
问题6-6给出经过修正的A的结构，并且将该结构中可能作为氨源的部分用圆圈圈起来。
问题6-7利用表2的信息计算A的等电点。
表1:
常见氨基酸在等电点下的化学式和符号
名称
化学式
符号
丙氨酸
CH3CH（NH3+）CO2-
Ala
精氨酸
H2NC（=NH）NH（CH2）3CH（NH3+）CO2-
Arg
天冬酰胺
H2NCOCH2CH（NH3+）CO2-
Asn
天冬氨酸
HO2CCH2CH（NH3+）CO2-
Asp
半胱氨酸
HSCH2CH（NH3+）CO2-
Cys
胱氨酸
[SCH2CH（NH3+）CO2-]2
-
谷氨酸
HO2CCH2CH2CH（NH3+）CO2-
Glu
谷氨酰胺
H2NCOCH2CH2CH（NH3+）CO2-
Gln
乙氨酸
+H3NCH2CO2-
Gly
组氨酸
His
异亮氨酸
CH3CH2CH（CH3）CH（NH3+）CO2-
Ile
亮氨酸
（CH3）2CHCH2CH（NH3+）CO2-
Leu
赖氨酸
H2N（CH2）4CH（NH3+）CO2-
Lys
甲硫氨酸
CH3SCH2CH2CH（NH3+）CO2-
Met
苯丙氨酸
PhCH2CH（NH3+）CO2-
Phe
哺氨酸
Pro
丝氨酸
HOCH2CH（NH3+）CO2-
Ser
苏氨酸
CH3CH（OH）CH（NH3+）CO2-
Thr
色氨酸
Trp
酪氨酸
Tyr
缬氨酸
（CH3）2CHCH（NH3+）CO2-
Val
表2:
氨基酸中某些重要基团的pKa
基团
平衡方程式
pKa
端位羧基
-CO2H
-CO2-+H+
3.1
Asp和/或Glu侧链羧基
4.4
His的侧链
+H+
6.5
端位的氨基
-NH3+
-NH2+H+
8.0
半胱氨酸侧链
-SH
-S-+H+
8.5
Tyr的侧链
+H+
10.0
Lys的侧链氨基
Arg的侧链
-NH（NH2）C=NH2+
-NH（NH2）C=NH+H+
12.0
第31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
用中文作了额外说明。
问题原文全部删节，请参见题面。
第一题23分
1-1．摩尔比C：
H：
O=7：
6：
2；
C7H6O2分子量1222分
2C7H6O2（s）+15O2（g）=14CO2（g）+6H2O（l）1分
1-2Q4.919X10–3mol;
qv=–15.14kJ;
总热容6730JK–1;
水热容2971JK-1;
量热计热容3759JK–16分
1-3ng=–0.5mol;
Ho=–3080kJ/mol;
Hfo（Q）=–532kJ/mol5分
1-4CB/molL–10.01180.04780.09810.156
CW/molL-10.002810.005660.008120.0102
CB/CW4.208.4412.115.3
CB/CW21.49X1031.49X1031.49X1031.50X103
Q是双聚体。
3分
1-5Q2摩尔分数=1.32X10–2;
Tf=0.861;
Tf=4.54oC6分
第二题20分
2-1首先起反应的是A2–;
产物是HA–0.5+0.5分
2-2产物/mmol=0.3000.5分
2-3HA–+H2O=H2A+OH–1分
2-4在pH8.34时该值=（pKa1+pKa2）/2所有的A2–均以质子化为HA–,
故初始溶液中A2–的量为3.00mmol。
2.0分
在pH=10.33时为缓冲体系，[A2–]=[HA–]其比为1。
故初始溶液中HA–的量为2.40mmol。
2.5分
2-5所需HCl总体积=28.00mL1.5分
2-6溶液III的[H+]=4.18X10–31.0分
KIn=[H+][In–]/[HIn]0.5分
[In–]/[HIn]=0.1001.0分
[In–]=0.091X10–51.5分
溶液III的吸光度=0.0271.0分
2-7CH3COOH,CH3COO–,Na+,HIn,In–1.5分
2-8混合溶液的[H+]=15.75X10–5mol/L1.0分
[In–]/[HIn]=2.651.0分
[In–]=0.726X10–5mol/L1.5分
溶液的吸光度=0.2180.5分
2-9溶液的透射率=0.605或60.5%1.0分
第三题20分
3-1A=232-208=24;
24/4=6个粒子;
核电荷减少2X6=12个单位,核电荷之差为90-82=8单位;
12-8=4–2分
3-2E=[m（232Th）–m（208Pb）–6m（4He）]Xc2=42.67MeV4分
3-31.00kg含2.64X1021个粒子1分
232Th衰变常数=1.57X10–18s–1;
1分
A=N4.08X106dps
每次衰变释放的能量为42.67MeV1分
产生能量的速率为2.79X10–5W2分
3-4228Th=208Pb+54He1分
A=N=9.58X1020y–11分
NHe=9.58X10221分
VHe=3.56X103cm32分
3-55.75y4分
第四题28分
4-1C10H8N2O22分
4-2
2分
或
或
2分
4-3无电荷1分
4-4
2分
4-5FeC30H30Cl3N6O213分
m=3n=32分
[FeL3]（ClO4）3·
3H2O1分
1:
31分
A的氧化数为+3或III0.5分
Fe离子的d电子数为50.5分
高自旋低自旋2分
高自旋1分
磁矩1分
4-7.配合物A的max为450nm.
4-8B的自旋磁矩3.87B.M.1分
4-9B的经验式为CrC20H18N4Cl3O91分
x=2;
y=2;
z=11+1+1分
第五题23分
5-1
A
3分B
1分
C
2分D
1.5分
5-2F=HCN0.5分;
G=H2S0.5分;
H
2分I
2分
5-32+1.5+1+1+1+1.5+1+0.5分
5-4SN21分
第六题16分
6-121分
6-2
2分
6-3B8:
Cya-Tyr-Ile-Glu2分
6-4B9:
Asp-Cya-Pro-Leu1分
6-5A:
Cys-Tyr-Ile-Glu-Asp-Cys-Pro-Leu-Gly-NH25分
6-6A:
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH23分
6-792分
（注：
本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！
）
升级会员 