2024年“扬子石化杯”第26届全国高中学生化学竞赛(江苏省赛区)夏(2)

2025-04-27

△f GΘmol—1 0 -137 -587 m /kJ ·

5-5 为了解释金属羰基配合物的稳定性,1923年英国化学家西奇维克(N.V.Sidgwick)提出有效原子序数规则,又称18电子规则。若77号元素Ir可形成化合物Ir4(CO)12,试根据18电子规则画出Ir4(CO)12的结构:

第6题(10分)研究发现,氨基酸与多金属氧酸盐能够通过氢键形成超分子化合物,晶体中常含有结晶水,这类物质展示其独特的晶体结构和新颖的物理化学性质,对探究新型功能材料十分重要。

某研究小组采用一种简便的溶液法,将一定量的组氨酸(分子式:C6H9N3O2,英文缩

写:His,结构式:

)、结构助剂及去离子水放入100mL锥形瓶中,搅拌混

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合均匀,2h后加入一定量的K4SiW12O40·nH2O,并在80℃下继续搅拌2h,,反应完成后,用

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布氏漏斗过滤,然后将滤液放置两周,即可得到带有结晶水的无色组氨酸多金属硅钨酸盐超分子晶体。

对该超分子晶体进行元素分析,结果为(质量百分含量):C4.50%;H 1.05%;N 2.47%;Si 0.91%;W 67.02%。热重分析如图1所示,呈现三步失重的现象,分别失重3.0%、9.3%、7.5%。请回答:

6-1 该超分子化合物中C与W的物质的量之比

为 ,该超分子化合物的化学式为 ;

6-2 热重分析中,第一步失重3.0%是因为

造成的,第二步失重9.3%是因为 造成的,第三步失重是多酸骨架断裂分解所致,该多酸阴离子的化学式为 ; 6-3 该超分子化合物的各组分间主要是靠 作

用结合在一起的;

6-4 该超分子化合物在 ℃以下稳定。

第7题(14分)“结构决定性质,性质反映结构。”这一规律在自然科学领域处处体现,科学家利用这一规律可以通过物质结构认识其性质,预测其性质并进行结构改造而获得具有特定性质的目标化合物,这一科学规律日益成为科学家解释机理、创造先进功能材料从而造福人类的有力工具。晶体中的原子间距是决定材料性质的重要结构因素。如下体系就是这方面的典型例子:

La2CuO4是1986年瑞士科学家缪勒和柏诺兹发现的第一个高温氧化物超导体,其发现者获得1987年的诺贝尔物理学奖。La2CuO4的结构可看作是两种钙钛矿型结构的组合,在一个钙钛矿结构单元中La和O原子一起形成面心立方最密堆积,Cu和O形成CuO6配位八面体。

7-1 图1画出了La2CuO4晶胞的部分原子,请根据题目给出的结构信息,在图1中把晶胞中

的其它原子补充完整。

7-2 Ni和Cu是周期表中相邻的元素,La2NiO4和La2CuO4的晶体结构也极其相似。相似的结构应该有相似的性质,可人们却惊讶地发现,它们的超导性质大不相同。研究表明:La2CuO4超导体中铜氧配位八面体结构是其超导性质的关键结构。它们超导性质不同的主要原因是: 。 7-3 根据7-2的分析结果试推测,如果设计与La2CuO4结构相似的La2MO4型超导材料,金属

4

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元素M可选择的金属元素为 。

7-4 1987年2月,中国科学家赵忠贤和美国华裔科学家朱经武几乎同时发现了起始转变温度100K以上的著名超导体,YBa2Cu3O7晶胞结构如图2所示。YBa2Cu3O7也是以La2CuO4为母体结构的高温超导材料,CuO5四方锥和CuO4平面四方形是其关键结构,请在图2中分别构建出一个CuO5四方锥和一个CuO4四方平面(可以在晶胞外加所需要的原子)。在一个YBa2Cu3O7晶胞有CuO5四方锥 个,与之共顶相连的CuO4四方平面有 个。 7-5 碘是一种非金属元素,但碘晶体却具有金属光泽,且具有各向异性的导电性能。测试表明:碘晶体属于正交晶系,晶胞参数a = 713.6 pm,b = 468.6 pm,c = 978.4 pm,Z = 4。晶体中I2沿yz平面形成层状结构,I原子范德华半径为218 pm,原子坐标(0,0.154,0.117),(0,0.654,0.383),(0.500,0.654,0.117),则碘晶体中层内和层间I2的接触距离分别是 、 ;碘晶体具有金属光泽,且导电性能各向异性的主要原因是 。

第8题(8分)藜芦胺(veratramine)是从百合科植物藜芦中分离出来的一种甾体生物碱。民间用于通经活络、祛风除湿、接骨止痛、止血活血等,并有催吐、杀虫等作用。它的六氢吡啶环可由中间体F来合成。最近,美国特拉华州州立大学Taber DF课题组从(-)—香茅醛出发,经多步合成制备出了中间体F。

请回答:

8-1 用系统命名法命名化合物A: ; 8-2 第[1]和第[4]步骤所用的合理试剂的名称或化学式为:

[1] 、[4] ; 8-3第[3]步骤引入对甲苯磺酰基的作用是: 。

5


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