2011全国高中化学竞赛试题及答案(江苏赛区)
1-1 Re原子的价电子构型为，Re在[Re2Cl8]2-中的化合价为；
1-2 [Re2Cl8]2-中的Re-Re距离特别短，因为有四个键，分别是bond，bond，
钥匙(请填写钥匙类型和号码)；
1-3 Cl原子的范德华半径之和为360pm，因此有理由期待[Re2Cl8]2-？它是公式构型，但实验结果是重叠构型，如图所示。原因是。
问题2 (6分)近日，国外某课题组报道了利用高真空阴离子聚合制作“纳米章鱼”(星形聚合物链结构)的研究成果。这意味着可以根据需要定向合成特殊形状的聚合物。用于制造“纳米章鱼”的原料是苯乙烯和对苯乙烯，溶剂是环己烷，催化剂是正丁基锂。合成过程如下图所示:
2-1显然，上述“章鱼”的爪臂是一种高分子聚合物，其单体是爪臂的长度取决于；
2-2发现通过控制聚苯乙烯活性链(A)与对苯乙烯(B)的摩尔比，可以获得具有不同爪臂的“章鱼”。当A:B =2:1时，章鱼的爪数为2；当A:B=3:2时，章鱼的爪数为3。据此，合成一只四爪章鱼，A:B应该是；
2-3然而在实际合成中，即使维持A:B=3:2，“章鱼”的爪臂数量也往往少于3个。可能的原因是
。
通过反应产物的分级沉淀，可以分离出2-4个具有不同爪臂的“章鱼”。你认为分数沉淀的主要依据是什么？
问题3 (6分)
3-1解热镇痛药阿司匹林(乙酰水杨酸)是一元酸，pKa=3.50，服用后在胃中以未解离的分子形式被吸收。如果患者先服用药物调节胃液酸度，使胃内容物的酸度保持在pH=2.95，再服用两片阿司匹林，其中含有0.65克阿司匹林。如果阿司匹林服用后能立即溶解而不改变胃内容物的酸度，则可能被吸收的阿司匹林为g。
3-2阿司匹林的含量可用酸碱滴定法测定。取0.2500g样品，准确加入50.00ml 0.1020mol？L-1NaOH溶液，煮沸，冷却，然后加入0.05264mol？L-1的H2SO4溶液滴回过量的NaOH，用酚酞指示终点，* * *消耗H2SO423.75mL，该样品中阿司匹林的质量分数为%。
3-3肾结石的主要成分是草酸钙。研究发现，多喝水、少吃草酸含量高的食物、补钙、错开进餐时间，可以降低肾结石的风险。已知KSP (Ca2O3) = 2× 10-9，那么草酸钙在纯水中的溶解度是mol？l-1；0.10摩尔？草酸钙在L-1CaCl2溶液中的溶解度为mol？L-1 .
问题4 (12):顺铂，即顺式二氯二酰胺铂(II)，1967已被证明具有抗肿胀作用。
美国美国食品药品监督管理局(FDA)批准的肿瘤活性1979，成为第一。
用于临床治疗某些癌症的金属络合物药物。如今，顺铂已经成为世界上最受欢迎的药物。
治疗癌症的三种最广泛使用的药物之一。
4-1在顺铂中，中心原子Pt的杂化方式是顺铂的磁矩为；
4-2将1mmol氯铂酸钾(K2PtCl4)溶于水中，在搅拌下加入8mmol碘化钾溶液，在室温下搅拌30分钟，然后过滤。在搅拌条件下，向滤液中加入2.5mmol环己胺溶液，在室温下反应25min，得到产物A，产率为78.36%。在1mmol的产物A中分别加入高氯酸1.0mL和无水乙醇30mL，在50℃下搅拌25h，过滤得到铂络合物B，收率为98.25%。B的元素分析结果为C: 13.14%，N: 2.56%，H: 2.39%，Pt: 35.60%。红外光谱和紫外光谱分析结果表明，B具有对称中心，存在两种Pt-I键和一种Pt-N键，Pt的配位数仍然相同。写出化合物B的分子式，并画出其可能的结构。
4-3 Pt也有八面体场配合物，如[Pt(Py)(NH3)(NO2)ClBrI](其中Py为吡啶)。如果只考虑NO2的硝基配位模式，请将下图中剩余的基团相加，画出[Pt(py)(NH3)(NO2)ClBrI](给定)结构中Py和NH3对位的所有异构体
问题5 (15) X元素是一种重要的生命元素，参与人体内血红蛋白、细胞色素和各种酶的合成，促进生长，在血液中运输氧气和营养物质的过程中起重要作用。缺乏这种元素会导致微细胞贫血，免疫功能下降，代谢紊乱，使人面色蜡黄，皮肤失去光泽。
A是含X元素的复盐，为淡绿色晶体，A中结晶水的质量分数为27.6%。是一种重要的化工原料，也可直接用作净水剂和治疗贫血。a在空气中相对稳定，在定量分析中常用作氧化还原校准的参照物质。
将a溶于水，加入氨水和双氧水，得到大量红棕色沉淀B，B用KHC2O4溶液加热，得到黄绿色溶液。经过滤、蒸发、浓缩，析出祖母绿晶体C，C中结晶水的质量分数为11.0%。如果在B的浓NaOH悬浮液中引入Cl2，可得到含D的紫红色溶液，在此溶液中加入BaCl2溶液可形成红棕色沉淀E。d是一种新型水处理剂，在酸性条件下氧化性极强，不稳定。
5-1元素X的中文名是；
5-2写出下列物质的化学式:
甲、乙、丙、戊
5-3写出向B的浓NaOH悬浮液中引入氯的离子反应方程式:
5-4已知EA θ: O2 (g) H2O2 (AQ) H2O (L)
X3+ G X
在酸性溶液中，G被H2O2氧化的e θ为0。这种反应能自发发生吗？
如果可以，写出反应方程式:
5-5实验表明，碘在室温下不能氧化G，但加入KCN后可以。请通过标准状态下电极电位的计算来解释这一现象。
已知eθ (I2/I-) = 0.54V，eθ (x3+/g) = 0.77V，lgK稳定θ [g (CN) 64-] = 35，lgK稳定θ [g (CN) 63-] = 42。
问题6 (10)随着便携式电子设备的广泛使用，高能量密度的锂二次电池的重要性日益凸显。目前多采用无机金属氧化物作为正极，但这类材料的比容量一般低于200mA？H/g，能量密度难以提高。单质硫作为锂二次电池的正极材料，具有非常高的理论容量(1672 mA？H/g)，因此锂硫电池的发展引起了人们的关注。研究人员试图将二硫化物或多硫化物桥接成各种有机或无机化合物，以获得阴极材料。
一个研究小组试图在聚磷腈分子中交联S-S-S，以获得一种新型的无机化合物，聚硫磷腈，具有高能量密度和安全性。该材料的制备方法如下:将一定量的PCl5和NH4Cl溶于四氯乙烷中制成溶液，将PCl5溶液滴加到沸腾的氯化铵溶液中，在一定条件下充分反应后，重结晶得到中间产物A。将纯化的A在Ar气氛中加热并聚合，得到灰白色橡胶状固体B。b与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液反应，其中S和Na2S在沸腾条件下溶解。通过真空蒸馏除去溶剂DMF后，用去离子水洗涤剩余的棕黄色固体。在AgNO3 _ 3检查后，确认NaCl被完全除去，将所得产物在真空中干燥，得到可用于制造电池正极的干燥聚合物粉末C。
根据各物质的表征信息，A含有P、N、Cl，它们的原子序数比为1:1:2，为环状分子。b是链状聚合物分子；C的红外光谱如图1所示。元素含量测试结果表明，聚合物C的主要元素组成和含量为P: 22.0%，N: 9.9%，S: 68.1%。C的热重分析如图2所示。
6-1写出化学反应方程式，形成a；
6-2写出B和C的结构式:
公元前
实际温度范围为6-3°C是因为该材料具有良好的导电性。
问题7 (11)碳是元素周期表中最神奇的元素。它不仅是地球上所有生命的基本元素，还以独特的键合方式形成了丰富多彩的碳家族。碳的同素异形体很多:除了金刚石和石墨，克洛索等人在1985年发现了C60，并在1996年获得诺贝尔化学奖；1991年，日本NEC的电子显微镜专家饭岛S在高分辨率透射电子显微镜下首次发现了碳纳米管(图1)。2004年的安德烈？安德烈·海姆和康斯坦丁？Novoselos首次用胶带纸从高取向热解石墨中成功分离出单层石墨片——石墨烯(图2)，获得2010诺贝尔物理学奖。2010中国科学院化学研究所科学家用化学方法在铜片表面成功合成了另一种新的大面积碳的同素异形体——graphdiyne(图3)。这些新型碳材料的特性，从最硬到极软，从全光吸收到全光透射，从绝缘体到高导体，都有着极其相反的特定性质。碳材料的这些特性是由其特殊的结构决定的，它们的发现在自然科学领域具有里程碑式的意义。
7-1碳纳米管有两种研究方式:齿结构和椅结构如图1所示。如果我们近似地把它看成一维晶体(假设管无限长)，请分别在图1中画出它们的一维结构元素。
7-2 graphdiyne是我国科学家发现的重要大面积全碳材料，应用前景广阔。试着在图3中构建它的二维结构单元。
7-3石墨烯不仅性能优异，而且是一种优良的掺杂载体。科学家估计，用石墨烯代替掺杂锂离子的石墨制成的锂电池性能更好。假设锂离子以Li+:C=1:2的比例掺杂在石墨烯层间，试着构建这种材料的细胞结构示意图；嵌入离子的密度与材料性质密切相关。假设掺杂后相邻两层石墨烯之间的距离为540pm，C-C的键长为140pm，则掺杂材料中锂离子的密度由公式计算得出。
7-4在C60中掺杂碱金属可以合成超导材料。确定C60晶体具有面心立方结构，直径约为710pm。用K+填充C60分子形成的半四面体间隙，用“口”表示空层，在晶体中保留一层K+，去掉一层K+，以此类推，形成C60掺杂的晶体。A、B、C代表C60层，A、B、C代表K+层。记下掺杂晶体的堆积周期，计算C60中心到K+的距离。
问题8 (8分)塑化剂，或称增塑剂和增塑剂，是增加材料柔软性和其他特性的添加剂。它不仅用于生产塑料制品，还添加到混凝土、墙板腻子、水泥和石膏等一些材料中。作为增塑剂(DEHP)，化合物B可以由化合物A作为主要原料制备。DEHP只能用于工业，不能作为食品添加剂。b可以还原成C，化合物F可以由C经过以下步骤合成。
8-1写出化合物A、B、C、D、E的结构式:
8-2化合物F中有不同类型的氢原子；有不同类型的碳原子；
8-3化合物F中的所有氢核(填“是”或“否”)都在同一平面上。
问题9 (12):加兰他敏是一种天然活性生物碱，广泛用于治疗阿尔茨海默病和严重肌无力。其结构如右图所示:
药理研究表明，加兰他敏一方面具有强效的可逆乙酰胆碱酯酶抑制活性，另一方面具有神经元烟碱受体的构象调节作用，因此比其他胆碱酯酶抑制剂具有更好的疗效和安全性，应用前景十分广阔。天然加兰他敏主要来自石蒜科植物，如石蒜、夏水仙、雪花莲等。，而其含量只有1/10000左右。由于资源有限，提取工艺复杂，加兰他敏的价格一直居高不下。鉴于此，化学家们研究了它的合成方法。以下是其合成路线之一:
9-1写出B，C，D，E，G，H，I的结构式:
b、C、D、E、
g、H、I .
9-2产物加兰他敏中手性碳1，2，3的构型是什么？
9-3上述合成路线中(a)到(b)和(f)与甲胺的反应类型是什么？
问题10 (12分)立体定向通过不对称反应合成一种对映体是获得手性药物最直接的方法。以下是研究人员最近设计的合成路线，用于合成(R)-(+)-和(S)-(-)-苯丙基胍林磷酸盐。已知饱和碳的亲核取代反应有两种机理:SN1和SN2。SN2反应的立体化学特征是它伴随着在手性中心发生的反应的构型反转。
(TsCl:对甲苯磺酰氯CH3— C6H6 —SO2Cl)
10-1写出BDEFG的结构式。如果涉及立体化学，请用R、S等符号标注:
10-2通过系统命名法命名化合物C:
10-3写出含有环氧乙烷的所有其他立体异构体。