中学化学竞赛试题及答案生物化学.docx

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中学化学竞赛试题及答案生物化学

中学化学竞赛试题资源库——生物化学

A组

．大豆含有大量的蛋白质和脂肪，由大豆配制出来的莱肴很多，它是人体营养中最重要的补品，我们每天都要饮食大量的豆制品。

请回答下列问题：

（1）我们所吃的豆腐是一种

A凝胶B蛋白质C脂肪D淀粉

（2）点豆腐所采用的凝聚剂是

A石膏B硫酸钾C氯化钡D六水氯化镁

（3）我们食用的大豆，最终补充给人体的主要成分是

A氨基酸B蛋白质C多肽D糖类

（4）蛋白质水解的最终产物是。

请以甘氨酸为例，写出与盐酸反应的化学方程式。

（5）大豆是绿色植物，需要大量的氮、磷、钾等营养元素，请问这个观点是否正确？

为什么？

（6）大豆中同时还含有一定量的酯类，它是由高级脂肪酸和发生酯化反应形成的，常温下呈液态，请举出一例，写出该物质的结构简式。

（7）豆油不能保存较长时间的原因主要是。

所以必须进行硬化，油脂的硬化就是指。

人造脂肪指的是。

．在测定血液的密度时不能用密度计，因为那样做需要的太大。

巧妙的方法是：

在准备好的几支试管里分别装入浓度不同的色硫酸铜溶液，其分子式为。

然后将被测血液分别滴入每支试管里，可以观察到、和三种现象。

如果血液是悬浮在硫酸铜溶液中，则说明血液的相同。

作出这样判断的根据是。

血液能在硫酸铜溶液中悬浮而不溶化是因为血液中的与重金属离子发生了反应。

．如图为RNA的结构单体的核苷酸的主要部分——核苷中的一种腺嘌呤核苷，RNA与生命物质DNA同属核酸，对遗传和蛋白质合成具有重要意义。

（1）图中右上角部分是碱基部分，试列举DNA和RNA由哪三部分构成，并列举其碱基的种类及符号。

（2）写出上图腺嘌呤核苷的分子式，并计算0.lmol此物质燃烧完全后，把生成物中CO2通入足量Na2O2中，能得到标准状况下多少体积的O2。

．将一株根系发育完善的新鲜水稻苗放入10℃，339克饱和的硝酸钠溶液中，3个小时后取出溶液进行测定：

（1）滴入酚酞，发现溶液变红，原因是

（2）测定溶液离子和水含量的变化，如果NO3－比Na+大量减少，它的原因是；离子大量减少而水含量却不变，说明了

项目

Na+

水

NO3－

减少量

5%

0%

20%

（3）用稀硝酸把溶液中和后，取125克样品两份，一份加入20克NaNO3缓慢升温至25℃（设水无损失），仍有5克NaNO3未溶，另一份蒸发掉12克水后恢复到10℃恰好饱和。

（NaNO325℃时溶解度25g）。

求水稻3小时至少消耗了mol葡葡糖用来吸附离子。

提示：

正常情况下葡萄糖分子代谢终产物所形成的H+和HCO3－全部吸附在根细胞表面。

．人类的生存离不开绿色植物，我们的食物来源主要是来自绿色植物，我们呼吸的氧气也是有绿色植物进行光合作用时放出的，因此，可以说没有绿色植物就没有生命。

请回答下列问题：

（1）绿色植物进行光合作用的主要细胞器是

A线粒体B叶绿体C核糖体D高尔基体

（2）叶绿体的结构可以分为三大部分，即：

a．b．c．

（3）写出二氧化碳和水进行光合作用合成有机物的化学方程式。

（4）进行光反应的最终电子供体是

A水B氧气C二氧化碳D葡萄糖

（5）光合作用的产物主要是糖类，请写出葡萄糖与银氨溶液反应的化学方程式。

（6）葡萄糖的四位碳上的羟基氧氢键可以断裂，与一位醛基碳发生加成反应，形成环状结构，请图示出。

（7）请写出与葡萄糖的最简式相同且能发生银镜反应的不同类物质的结构简式两种。

如果有一种结构也符合葡萄糖的最简式，且也能发生银镜反应，但同时还可发生酯化反应，则该物质的结构简式为：

。

它被氧化铜氧化后的产物可通过酯化反应合成高分于化合物，则该高分子化合物的结构简式为。

．据报道，人从食物中摄取碘后，碘便在甲状腺中积存下来，通过一系列化学反应可形成甲状腺素。

甲状腺素的结构如下：

回答下列问题：

（1）甲状腺素的分子式为。

（2）在甲状腺内，甲状腺素的合成过程可能是：

写出上述两步反应的化学方程式和反应类型：

①②

反应类型：

反应类型：

．《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中，提供了到达地球表面的太阳能辐射的几条主要去路的数据：

直接反射

52000×109kJ/s

以热能方式离开地球

81000×109kJ/s

水循环

40000×109kJ/s

大气流动

370×109kJ/s

光合作用

40×109kJ/s

则：

（1）地球对太阳能的利用率大约为

（2）通过光合作用，每年约有kJ的太阳能转化为化学能，相当于kg葡萄糖进入生态系统，这些能量约有kJ流入到初级消费者？

（绿色植物能量转化率为33.7%，每克葡萄糖含能为17138J）

（3）大气中CO2和O2的含量是相对稳定的，地球每秒钟产生CO2约1.188万t，这需要光合作用吸收CO2来消除。

如每平方米森林光合作用产氧0.075kg/d，每平方米草地光合作用产氧0.06kg/d，为保护我们的生存环境需有森林m2或草地m2。

（4）每年由绿色植物通过光合作用为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为m，试根据能量关系列出m的计算式。

列式中缺少的数据用符号表示：

m＝，所缺少数据的化学含义为

B组

．糖是体内的主要能源，人体所需的各种热量，70%由糖类提供。

理论上，每摩尔葡萄糖在体内完全氧化时，释放的热量为2872kJ。

葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：

C6H12O6＋6O2＋38H3PO4＋38ADP→6CO2＋44H2O＋38ATP

ATP＋H2O→ADP＋H3PO4＋30.6kJ

由此可知，人体内葡萄糖完全氧化分解时，能量的利用率为

A40.5%B60.6%C81.0%D100%

．人体缺碘会影响正常的生命活动。

儿童缺碘会造成身体畸形，智力低下。

成年人缺碘会因新陈代谢能力降低而导致全身无力，提早出现衰老现象。

为提高人体素质，食物补碘已引起人们的重视。

据报道，人从食物中摄取碘后便在甲状腺中积存下来，通过一系列化学反应形成甲状腺素。

甲状腺素的结构如下：

（1）甲状腺素的分子式为

（2）在甲状腺内，甲状腺素的合成过程可能是

二碘酪氨酸

甲状腺素和丙氨酸。

试写出两步反应的化学方程式。

．某一酒厂以大米为主原料，利用酵母菌发酵生产酒精度不低于12度的米酒。

其主要工艺流程如下：

糖化→发酵→后加工（勾兑、贮运等）

试就生产过程回答下列问题：

（1）糖化阶段主要包括蒸煮大米及加入“糖化酶”等。

大米蒸煮的目的是

。

“糖化酶”应包括的主要酶类有，糖化酶使（大米中）淀粉发生的主要变化是。

（2）发酵阶段主要在5m3的发酵罐中进行，主要工艺为：

加料（糖化后的米浆）→接种菌种（主要为酵母菌）→通气培养→密封发酵。

①接种后通气培养的主要目的是，此时酵母菌主要以方式迅速繁殖。

在接种时常加入尿素或其它氮肥，其目的是

②“密封”的目的是

③酵母菌利用葡萄糖分解成丙酮酸，最终还原成酒精，而乳酸菌能将丙酮酸直接还原成乳酸，其根本原因是酵母菌体内有一类“脱羧酶”能催化如下反应：

试根据以上信息写出酵母菌体内发生的“丙酮酸→酒精＋CO2”的中间化学变化反应式。

④若在发酵罐中开始加料量为1m3，开始密封时先向罐内通氮气，以排出罐内空气，假设开始密封时罐内压力为1atm，发酵结束时压力达5atm，发酵在恒温27℃下进行，则在发酵结束时有多少千克酒精生成？

⑤请用曲线表示发酵阶段酵母菌种群个体数量的变化情况。

（3）若发酵后产物经压榨等处理后得到0.5m3原酒，若仅考虑酒精度，则最终可勾兑成12度（1度的涵义为每100mL液体中含1mL酒精）的成品酒多少升？

（酒精密度：

0.78g/cm3）

（4）俗话说“酒是陈的香”，产生“酒香”的化学机理是

成分

含量

Ca（NO）2

1g

KH2PO4

0.25g

KCl

0.12g

MgSO4

0.25g

FeSO4

0.25g

钼等微量元素

极少量

蒸馏水

1000mL

．在控制温度和大气成分的温室中，可用人工配制的营养液进行无土栽培蔬菜。

下面是无土栽培的番茄体内代谢示意图和营养液成分表：

请回答下列问题：

（1）天气晴朗，光照充足，营养液中矿质离子能完全满足需要。

为使番茄增产，应当采取的措施是

（2）图中①和②依次为反应和反应，其正常进行的生态因素还有。

（3）物质E是作用的中间产物，它产生于细胞质基质，在有氧情况下E能迅速转移到内彻底氧化分解。

此外，E还可以通过作用转化为丙氨酸。

（4）营养液中，离子进入番茄体内后将成为不可再利用的元素，Mg2+进入叶绿体后可用于的合成，H2PO4－进入番茄体内后可用于的合成。

（5）经测定知，栽培前营养液呈弱酸性，栽培后营养液的酸性略有增强，试以化学和生物学的原理对此予以解释。

（6）营养液的酸性进一步增强将会影响番茄的生长发育。

为使其酸性不再增强，又不影响营养液成分的变化，应不断向营养液中添加某种离子，现有三种离子——OH－、CO32－、HPO42－可供选择，你应选择哪一种？

并说明理由。

．叶绿素a可表示为

，叶绿素b的分子式为C55H70O4N4Mg，它们都是叶绿酸的酯。

青菜中含较多的叶绿素，放置在空气中易变质而发黑。

如叶绿素a中的Mg散失而生成植物黑素

。

若叶绿素a中心位置上的铁换成Cu（Ⅱ），则较稳定，绿色较易保存。

在制作绿色植物标本时，常用适当浓度的醋酸和醋酸铜混合液浸泡植物，浸泡过程中，植物的颜色会从绿色转变成褐色（由于醋酸的作用），然后又转为绿色（由于醋酸铜的作用）。

α－胡萝卜素的结构为

，β—胡萝卜素与a－胡萝卜素互为同分异构体，碳的骨架相同，只是虚线框内的双键位置不同，但结构很对称，氧化时在正中间的双键断裂生成两个视黄醛分子。

维生素A1即视黄醇，氧化时可得视黄醛，胡萝卜素也可转变为维生素A1。

常吃富含维生素A的食物或绿色蔬菜（提供胡萝卜素），均可预防夜育症。

叶黄素的结构也很对称，只是β－胡萝卜素结构中的两个六元环上的1个氢原子分别被1个羟基取代。

根据上述资料回答下列问题。

（1）叶绿体色素的溶解性为；作用是。

在提取叶绿体色素实验中，加入碳酸钙的目的是；提取色素的溶剂可选用；叶绿素中含有的矿质元素是

（2）在烃类中，苯、稠环芳烃等是有毒物质，有能作为营养物质的烃吗？

若有，请写出一种物质的名称。

（3）写出下列物质的分子式：

a－胡萝卜素：

，叶黄素：

。

（4）写出下列变化的反应类型：

叶绿素a→植物黑素：

；视黄醛→视黄酸：

。

（5）写出β－胡萝卜素虚线框内部分的结构简式：

。

（6）写出下列化学反应方程式（不必注明条件，但要配平）。

①叶绿素a与醋酸反应：

；

②制植物标本时，颜色从褐色到绿色变化的反应：

．绿色植物的光合作用的总反应式为

6CO2（g）＋6H2O（l）

C6H12O6（s）＋6O2（g）

每放出1分子O2需吸收波长为6.88×10－7m的8个光量子，1molO2只能植物贮存469kJ/mol的能量。

在人体中，糖是体内能量主要的来源，人体所需的热量有70%是由糖类转化提供的，1mol葡萄糖完全氧化时在理论上可释放2872kJ/mol热量。

在人体内葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为C6H12O6＋6O2＋38H3PO4＋38ADP→6CO2＋44H2O＋38ATP

ATP＋H2O→ADP＋H3PO4ΔH＝－36.0kJ/mol

请回答下列问题：

（1）计算光合作用中绿色植物的能量转换效率。

（2）计算人体内葡萄糖完全氧化分解时能量的利用率。

（3）若将光合作用反应的逆反应设计成一个原电池，即葡萄糖的燃料电池，则其正极的电极反应式为，其负极的电极反应式为。

（光子的能量公式为E＝hc/λ，式中h为普朗克常数6.626×10－34J·s，c为光速，3.000×108m/s，λ为光的波长。

）

．在一个污水处理厂，用生物方法处理废水，在废水中含糖类（CH2O）n杂质，这些杂质45%被完全氧化，另有10%经发酵进行无氧分解生成两种简单化合物（甲烷和二氧化碳），其余仍留在沉积物中，该厂每天可生产16m3气体（298K、100kPa）。

（1）每天多少糖类留在沉积物中？

（按kg/d计算）

（2）通过发酵生成的甲烷，每天产生多少热量？

（甲烷燃烧热为882kJ/mol）

（3）如果废水中糖类杂质的浓度为250mg/L，该污水厂每天处理多少污水？

（按m3/d计）

．硅藻（一种微生物）是海洋中丰富的食物来源，（它们）通过CO2和水的光合作用产生碳水化合物（即糖）：

6CO2＋6H2O＋太阳能→C6H12O6＋6O2

（1）蓝鲸靠捕食一种称之为“Krill”的小鱼生长，在其头5年的生长期内体重每天增加75kg。

鲸每天吃掉的小鱼量是它自身体重增加量的10.0倍。

而小鱼（Krill）需吃掉10.0kg硅藻才增加1.0kg体重。

假定鲸在头5年内体重的增加完全是由于消耗硅藻碳水化合物，则为了提供给该鲸在头5年内生长中所需要的硅藻碳水化合物，硅藻要消耗多少升CO2（0℃、1.0atm）？

（2）①在24℃和1.0atm下，每升海水溶解0.23mLCO2，若硅藻能从水中把CO2全部除去，则必须处理多大体积的水才能产生蓝鲸在5年内所需要的碳水化合物？

②假如海水的总体积是1.37×1018m3，1000头蓝鲸在5年生长中所消耗的CO2（这些CO2是硅藻用来产生碳水化合物的）应该由这一总体积的百分之多少的水来溶解？

（3）成年鲸质量的3%是氮。

质量为9.1×104kg的鲸死亡后所产生的NH4＋的最大质量是多少（这些NH4＋可为水生物利用）？

（4）鲸的质量的18%是碳。

碳被转化成CO2进入大气，然后又可通过含有硅酸钙的岩石的风化从大气中除去：

CaSiO3（s）＋CO2（g）＋3H2O（l）→Ca2＋（aq）＋2HCO3－（aq）＋H4SiO4（aq）

估计每年大约有1000头蓝鲸死亡，从这些死鲸的分解中所产生的CO2风化CaSiO3，问最多能风化多少克CaSiO3？

．葡萄糖在生物体内具有重要的生理功能，人体内70%左右的能量需由它经呼吸作用提供。

（1）写出进行呼吸作用的主要场所及葡萄糖在有氧和无氧条件下进行呼吸作用的方程式。

（2）在有机分析中，通常用碘量法测定葡萄糖的含量。

原理是：

次碘酸钠（NaIO）在碱性条件下可将葡萄糖中的醛基定量地氧化为羧基，过量的IO－会进一步歧化为IO3－和I－，酸化此溶液后IO3－能变为I2析出。

利用标准Na2S2O3溶液滴定可定量地测定析出的I2，从而求得葡萄糖的含量。

现取25.00mL某医用葡萄糖溶液倾于锥形瓶中，加入20.00mL0.125mol/L标准I2－KI溶液，边摇边滴加稀NaOH溶液，至溶液变为浅黄色止。

盖上表面皿，放置15min，然后加入2mL盐酸溶液，迅即用0.075mol/LNa2S2O3标准溶液滴定，至溶液变为浅黄色时加入2mL淀粉溶液，继续滴定至终点，共用掉Na2S2O3标准溶液20.00mL。

①写出所有反应的离子方程式；

②计算该葡萄糖溶液的物质的量浓度；

③测定过程中溶液两次变为浅黄说明了什么？

说明终点时指示剂的颜色是如何变化的？

（3）经研究知，成人大脑每小时可氧化10g葡萄糖或相当量的其它物质，通过呼吸作用产生的能量有1/100以电流的形式输出，已知37℃下lmol葡萄糖在酶的催化下氧化时可释放1274kJ的能量。

求大脑中的生物电强度。

C组

．50年前，Watson和Crick因发现DNA双螺旋而获得诺贝尔化学奖。

DNA的中文化学名称是：

；构成DNA的三种基本组分是：

、和；DNA中的遗传基因是以的排列顺序存储的；DNA双键之间的主要作用力是。

给出DNA双螺旋结构在现代科技中应用的一个实例：

。

．下图摘自一篇新近发表的钒生物化学的论文。

回答如下问题：

（1）此图钒化合物的每一次循环使无机物发生的净反应（的化学方程式）是：

（2）在上面的无机反应中，被氧化的元素是；被还原的元素是。

（3）次氯酸的生成被认为是自然界的海藻制造C—Cl键的原料。

请举一有机反应来说明。

（4）试分析图中钒的氧化态有没有发生变化，简述理由。

．阅读①②③有关光合作用与葡萄糖的材料，回答下问题：

①．光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，生物体生命活动所需的有机物与能量，从根本上说都来自光合作用。

在绿色植物光合作用中，每放出一个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光子（一个光子的能量为E＝hc/λ，h＝6.63×10－34J·s），同时每放出1molO2，植物储存469kJ能量。

②．糖是体内的主要能源，人体所需的各种热量，70%由糖类提供。

理论上，每摩尔葡萄糖在体内完全氧化时，释放的热量为2872kJ。

葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：

C6H12O6＋6O2＋38H3PO4＋38ADP→6CO2＋44H2O＋38ATP

ATP＋H2O→ADP＋H3PO4＋30.6kJ

③．假想把光合作用的逆过程设计成原电池，在一个电极上把O2还原成水，而在另一个电极上把葡萄糖氧化成CO2，该原电池的电动势为1.24V。

（1）估算光合作用中绿色植物的能量转换效率（保留3位有效数字）

（2）人体内葡萄糖完全氧化分解时，能量的利用率为（保留3位有效数字）

（3）写出原电池正负极的电极反应式和总反应式。

．萤火虫能有节律地发出黄色的光。

科学研究发现，萤火虫发光的原理是由于萤火虫体内含有荧光素和荧光酶两种物质，在荧光酶作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合发出荧光。

荧光素的结构式如右图所示。

（以下用L表示虚线左边的主体部分，将其结构简写成H－L－COOH）。

萤火虫发光的生化过程是：

①H－L－COOH＋ATP＋H2O→H－L－CO－AMP＋2H3PO4

②H－L－CO－AMP＋O2

L＝O＋CO2＋AMP＋光子

科学家已能用化学方法人工合成荧光素和荧光酶而制成生物光源。

（1）荧光素的化学式为。

（2）已知ATP的化学式为C10H16O13N5P3，则AMP的化学式为。

（3）与普通的电灯相比，这种生物光源更适合于在充满瓦斯的矿中当闪光灯及在清除磁性水雷时用以照明。

这是因为

（4）已知每mol高能磷酸键可释放30.5kJ的能量，萤火虫所发黄光的波长为600nm。

请估算每mol荧光素被氧化时释放的能量。

（提示：

一个光子的能量为E＝hc/λ，h为普朗克常数，其值为6.63×10－34J·s）

．组合化学是一种新型合成技术。

对比于传统的合成反应如A＋B＝AB，组合化学合成技术则是将一系列Ai（i＝1，2，3，…）和一系列Bj（j＝1，2，3，…）同时发生反应，结果一次性地得到许多个化合物的库（library），然后利用计算机、自动检测仪等现代化技术从库中筛选出符合需要的化合物。

今用21种氨基酸借组合化学技术合成由它们连接而成的三肽（注：

三肽的组成可以是ABC，也可以是AAA或者AAB等等，还应指出，三肽ABC不等于三肽CBA：

习惯上，书写肽的氨基酸顺序时，写在最左边的总有未键合的α－氨基而写在最右边的总有未键合的羧基）。

（1）该组合反应能得到多少个三肽的产物库。

答：

个。

（2）假设所得的库中只有一个三肽具有生物活性。

有人提出，仅需进行不多次实验，即可得知活性三肽的组成（每次实验包括对全库进行一次有无生物活性的检测）。

请问：

该实验是如何设计的？

按这种实验设计，最多需进行多少次实验，最少只需进行几次实验？

简述理由。

．信息素是由昆虫和一些动物分泌出的、起传递信息作用的化学物质或化学物质的混合物。

它们能引起同种类其它昆虫或动物的响应，在下述题目中，列出了一系列信息素以及确定它们结构的化学反应。

在每种情况下，写出含碳产物的结构（一种或几种）。

在出现两个箭头的地方只写出最终产物。

（1）

（2）①

②

③

（3）①

②

（4）①

②

③

（5）①

②

③

④

⑤

⑥

．①．Frontalin是西方松树甲虫的一种信息素。

组成为：

C67.58%，H9.92%，O22.5%；分子量M＝142。

它是一种缩醛，可用纳代丙二酸二乙酯（即丙二酸二乙酯的钠盐）和3－氯－2－甲基丙烯的反应开始，经一相当长的路线来合成。

②．第一步反应的产物是A。

A用浓氢氧化钾水解，然后用热的乙酸处理，发生脱羧反应，得到化合物B。

后者的性质是，若和NaHCO3（aq）反应会观察气体的放出，和冷的KMnO4（aq）反应，KMnO4变成棕色。

③．B用LiAlH4处理便转化成新的化合物C（组成为C6H12O6）。

④．C用溶于吡啶的对甲基苯磺酰氯处理，然后用溶于二甲亚砜的氰化钠处理，得到D（组成为C7H11N）。

⑤．用甲基碘化镁处理D，然后水解，就得到E（组成为C8H14O）。

E的红外光谱（IR）里在1700cm－1附近有一吸收。

⑥．用MCPA（即间氯代过苯甲酸）对E进行环氧化反应，得到F（组成为C8H14O2）；而用稀酸处理F，就转化为缩醛G（frontalin）。

回答以下问题：

写出A～G7种化合物的结构式。

参考答案（F0）