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1989年第21届国际化学奥林匹克竞赛理论试题及答案



1989 年第 21 届 IChO 试题
1.在 25℃的酸性溶液里用碘量法测定碘酸铜(Ⅱ)[Cu(IO3)2]的溶度 积.取用 20.0ml 的碘酸铜饱和水溶液,用去 30.0ml0.100molL-1 的硫代 硫酸钠溶液. a)依次写出所有反应配平的化学方程式. b)计算溶液中 Cu2+离子的起始浓度. c)确定碘酸铜(Ⅱ)的溶度积 Ksp 及单位.忽略活度系数.

2.为除去火力发电站废气里的二氧化硫,可用碳酸钙或氢氧化钙的 悬浊水溶液洗涤,反应产物为石膏(CaSO42H2O). a)写出上述反应的两个配平的化学方程式. b)设废气流速为 10000m3/h(体积; 0℃,标准大气压),含二氧化硫 0.150%,二氧化硫的净化率为 95%.问一昼夜需要多少 kg 碳酸钙? c)在上题条件下每天得到多少 kg 石膏? d)若上述废气不加处理, 1 小时排放的二氧化硫以雨水的形式降至 设 3 地面恰好充满 5000m 的水池,求该池水的 pH 值. e)若改用亚硫酸钠水溶液来吸收,吸收了的二氧化硫后来可以重新放 出.试写出吸收平衡的配平的方程式,并指出使二氧化硫从吸收液重新放 出所应采取的至少两种可能的措施. 已知: 二氧化硫在水溶液中的质解可用化学平衡表述如下: SO2(aq)+2H2O H3O+(aq)+HSO3-(aq)

它的平衡常数 Ka=10-2.15mol L-1 在 0℃,标准大气压下,气体的摩尔体积 V=22.414Lmol-1 E 摩尔质量

3.化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到一氧化碳和氢气为主的混和 气体.这种混和气体可用于生产甲醇或合成氨.对甲烷而言,有如下两个 主要反应: (1) CH4+0.5O2→CO+2H2 △H =-36kJmol-1 E(2) CH4+H2O→CO+3H2 △H =+216kJmol-1 a)由反应(1),(2)推出总焓变为零的总反应式[方程式(3)]. b)用一氧化碳和氢气合成甲醇可用下述两种方法之一: 其一,两步法.对应于反应(3)的起始混和物先从 0.100×106Pa 压缩 到 3.00×106Pa, 然后将该反应的产物从 3.00×106Pa 压缩到 6.00×106Pa. 其二, 一步法. 将反应(3)的产物从 0.100×106Pa 压缩到 6.00×106Pa. ①设有 100mol 起始混和物,试计算按两步法增加压力的压缩功 W 两 步.已知:

②设有 100mol 起始混和物,试计算一步法和两步法的压缩功的差值 (△W= W 一步- W 二步).假定反应( 3)是在恒压下完成的,温度恒定在 500K, 气体遵从理想气体行为;气体常数 R=8.31Jmol-1K-1 ③为生产氢气用于合成氨,设某混和气体含 40.0mol 一氧化碳, 40.0mol 氢气,18.0mol 二氧化碳以及 2.00mol 氮气,将该混和气加到 200mol 水蒸气中,通过反应器,发生如下转化并建立平衡: CO+H2O CO2+H2

在给定条件下转化反应平衡常数 K=3.30 求反应器出口处各种气体的摩尔.

4.用标记化合物可以探究化学反应的历程.采用 32P 标记的五氯化磷 [半衰期 t1/2=14.3d]进行如下反应:

用 PCl4+阳离子对氮或氧进行亲电攻击.反应是在四氯化碳里进行的, 然后溶剂跟产物Ⅳ一起蒸出. 设以下试样分别用氢氧化钠水溶液加热水解: ——残留在蒸馏瓶中的Ⅲ, ——蒸出的馏份中的Ⅳ, ——放射性标记的起始物质Ⅱ. 生成的磷酸根以磷酸镁铵的方式沉淀.后者经重结晶后烘干.这三份 沉淀经准确称量后分别溶于已知体积的溶液分别测量放射性, 并计算磷酸 盐的比放射性(单位质量). a)写出由标记的红磷生成五氯化磷的反应方程式. b)写出化合物Ⅱ和Ⅲ用氢氧化钠溶液完全水解的反应方程式. c)经过多少整天后放射性衰变到起始值的 1/1000. d)写出标记的 PCl4+跟Ⅰ的阴离子反应的两种不同的历程. e)水解后沉淀的磷酸镁铵有如下放射性数据: 对Ⅱ,128mg NH4 MgPO4,2380Bq 对Ⅲ,153mg NH4 MgPO4, 28Bq

对Ⅳ,142mg NH4 MgPO4,2627Bq 利用这些数据进行计算得出结论:PCl4+攻击哪个亲核中心? f)已知:

pKsp(NH4 MgPO4)=12.6 NH4+的平衡浓度=0.10molL-1 pH=10 试计算 NH4 MgPO4 的溶解度(molL-1)(活度系数等于 1). 5.a)画出环丁基二羧酸的所有异构体的结构式并给以系统命名. b)环丁基-1,2- 二羧酸有三种异构体:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,画出它们的投 影式或者立体式,并指出其相对构型. c)立体异构体Ⅰ, Ⅲ中哪对是非对映异构体, Ⅱ, 哪对是对映异构体? d)利用什么反应可以确定非对映异构体的不同的相对构型? e)怎样拆分环丁基-1,2-二羧酸的对映异构体? f)标明立体异构体Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的不对称中心的绝对构型(R,S 体系, 又称 Cahn-Ingold-Prelog 规则). 6.油脂(磷脂)含有一个非极性(疏水)基团和一个极性(亲水)基团. 水不溶性的磷脂有重要的生物学功能. a)画出 Z-十八-9-烯酸(油酸),十八酸(硬脂)和十六酸(软脂酸)的结 构. b)用上小题的三种脂肪酸画出一种甘油三酯的可能结构式. c)写出在氢氧化钠溶液里你在 b)小题里画出的甘油三酯的水解反应 的方程式,并给出水解出任一脂肪酸的反应历程. d)下面哪种脂肪酸最难溶于水? C21H43COOH;C17H35COOH;C5H11COOH e)磷脂是一类重要的生物有机物. 试画出一个由你在 b)小题里画的甘 油三酯衍生的一种磷脂的结构. f)常用下图来显示磷脂的特性:

①把上图画在答卷上并指出疏水和亲水基团. ②采用如上简图画出六个相同的磷脂分子在水里组合在一起的两种 可能方式. ③生物膜是双层磷脂构成的.试用上述简图画出这种膜的模型图. ④这种模型③是不完全的.有哪些其他生物大分子是膜的组分 1 a)Cu2++2IO3-+12I-+12H+→CuI+6.5I2+6H2O 6.5I2+13S2O32-→13I-+ 6.5S4O62-

2 a)SO2+CaCO3+0.5O2+2H2O→CaSO42H2O+CO2 SO2+Ca(OH)2+0.5O2+H2O→CaSO42H2O

eSO2+Na2SO3+H2O

2NaHSO3

升高温度;降低压力;降低 pH 值(加酸). 3

a)7CH4+3O4+H2O—→7C0+15H2 ΔH=0

(3)

b) ①

4 a)2P+5Cl2—→2PCl5 或 232P+5Cl2—→232PCl5 b)PCl5+8OH-—→PO43-+5Cl-+4H2O

d)

e)比活性 Asq(Ⅱ)=18.6Bqmg-1 Asp(Ⅲ)= 0.18Bqmg-1 Asp(Ⅳ)= 18.5Bqmg-1 ∵Asp(Ⅱ)≈Asp(Ⅳ), ∴PCl4+进攻氧原子

5 a)

b)

c)Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ和Ⅲ是非对映体 Ⅱ和Ⅲ是对映体 d)顺式的异构体可生成酸酐,即:

e)用具有光学活性的碱生成盐来拆分. f)ⅠR,S ⅡR,R ⅢS,Sf) 6 b)

c)

d)C21H43COOH f)

④蛋白质等


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