2000年第32届ICHO预备试题（中文）

1732th IChO 预备题中文译本 吴国庆译 共 17 页 第32届IChO预备题中译本（简译本）说明：本译本只摘译了原文题面部分。其他部分（包括答案）请阅原文,因答案基本上是国际通用符号，无须翻译即可读懂，国际竞赛知识点已有译本下发。参加国家队选拔的集训队员应首先书面应答预备题，不要先看答案，但做完预备题后应仔细研读答案，以把握第32届国际竞赛试题涉及的知识基础的水平和应答要求。预备题涉及的属于国际竞赛三级的知识点将在选拔赛前安排讲座，预备题实验也将在选拔赛前安排实践。选拔赛将以模拟国际竞赛的方式进行。由于原文以acrobat为界面，译文不得不舍弃原文中少数背景图, 欲知原文全部附图者请读原文。原文可从网上下载，网址为：http:/www.icho2000.gymfag.dk第1题 酸雨 纯水pH为7.0。天然雨水因溶解大气二氧化碳而呈弱酸性。但许多地区的雨水酸性更强，其原因有的是天然的，有的则是人为的。大气中的二氧化硫和一氧化氮会被氧化为三氧化硫和二氧化氮，并分别与水反应生成硫酸和硝酸。所谓“酸雨”的平均pH为4.5，最低可达1.7。 二氧化硫在水溶液中是一个二元酸，在25oC时酸式电离常数如下： SO2(aq) + H2O(l) HSO3-(aq) + H+(aq)Ka1 = 10-1.92 M HSO3-(aq) SO32-(aq) + H+(aq)Ka2 = 10-7.18 M注：“M”是原文用于代替国际符号moldm-3的欧洲国家中学教科书通用符号，请同时熟悉这两种符号。本译文未将此符号改为国际符号。下同。请注意平衡常数的指数表达式和以SO2而非H2SO3为反应物。a. 在二氧化硫的分压为1bar时它在每升水中的溶解度为33.9升(25oC, 全题同)。i） 计算被二氧化硫饱和的水中的二氧化硫总浓度（忽略因溶解SO2引起的水的体积变化）。ii） 计算亚硫酸氢根离子的百分含量。iii） 计算溶液的pH。b计算含0.0100 M亚硫酸钠的水溶液的氢离子浓度。c在亚硫酸钠水溶液中存在的主要平衡为：2HSO3-(aq) SO2(aq) + SO32-(aq) + H2O(l)i) 计算它的平衡常数。ii) 若只考虑此平衡，计算0.0100 M亚硫酸钠水溶液中的二氧化硫浓度。 d亚硫酸钡在水中的溶解度为0.016g/100ml。i） 计算饱和溶液中的钡离子浓度。ii） 计算饱和溶液中的压硫酸根离子浓度。iii） 计算亚硫酸钡的溶度积。e亚硫酸银的溶度积为10-13.87 M3。计算亚硫酸银饱和水溶液中的银离子浓度（忽略亚硫酸根离子的碱性）。f亚硫酸钙的溶度积为10-2.17 M2。计算下列反应的平衡常数:Ca2+(aq) + Ag2SO3(s) CaSO3(s) + 2Ag+(aq)g过量溴逐滴加入0.0100 M二氧化硫溶液，将所有二氧化硫氧化为硫(VI)，过量的溴通入氮气来驱尽。写出这个过程的反应方程式。计算反应结束得到的水溶液的氢离子浓度。设pKa(HSO4-) = 1.99, 且在整个过程中无变化。h火山爆发后测得雨水的pH为3.2，计算雨水中硫酸的总浓度，设雨水的酸性只是由硫酸产生的，硫酸的一级电离可认为是完全电离。第2题 氯酸钾 氯酸盐和高氯酸盐被用于火柴、烟火、炸药等制造业。生产氯酸钾的第一步为电解氯化钾水溶液。a 写出两个电极上的反应。阳极析出Cl2；阴极析出OH-。b 氯与氢氧根离子反应生成氯酸根离子。写出反应方程式。c 计算为生产100g氯酸钾所需的氯化钾的质量和电量（以Ah安培小时为单位）。第3题 糖的转化 食糖是纯净的蔗糖，产自甜菜和甘蔗。在水溶液中蔗糖会缓慢水解生成D-葡萄糖和D-果糖，叫做转化糖。可通过测量旋光性来跟踪蔗糖的水解反应。蔗糖水溶液是右旋的（aD20 = +66.53 degcm-1g-1dm-1，而转化糖是左旋的（ao20(葡萄糖) = +52.7 degcm-1g-1dm-1，ao20(果糖) =92.4 degcm-1g-1dm-1）。水解速率与氢离子浓度有密切关系。a 用哈乌斯式（Haworth式）表达反应物与产物，写出蔗糖水解的反应方程式（反应式）。b 在25oC下进行蔗糖转化反应，测得旋光角度a t为时间t的函数，数据如下：t/min0 10 20 40 80 180 300 a /o6.60 6.175.79 5.00 3.71 1.40 0.24 1.98a对应于完全转化。由上列数据说明转化反应对于蔗糖浓度为一级反应。计算速率常数。c 在0.1M HCl溶液中进行的转化反应在温度由25升至30oC时速率增大一倍。计算活化能。第4题 腐殖质 在丹麦，土壤中的锰和铁主要来源于死亡有机体中的酶。在酸性的还原性条件下，这两种元素以MnII和FeII的方式存在。从喷泉涌出的地下水中的离子会被空气中的氧气氧化。a 写出氧气将锰(II)氧化为锰(VI)的氧化物的反应方程式。b 用下列数据计算25oC下问题（a）中的反应方程式的DG1y。 2MnO2(s) + 4H+(aq) + 2e- Mn2+(aq) + 2H2O(l)E2y = 1.21V3O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l)E3y = 1.23V注：原文用DG1y表示的国际符号为DrGmy(1)。c 计算问题（a）的反应在25oC下的平衡常数K1。d 锰(II)与含腐殖质的土壤中的有机物质形成配合物。设锰(II)的腐殖质配合物的生成常数为105 M-1，配体的浓度为10-4 M。计算下列反应的平衡常数：2 Mn(hum)2+(aq) + O2(g) +2 H2O(l) 2 MnO2(s) + 2 hum(aq) + 4 H+(aq)e 某酸性土壤的pH为5，而某碱性土壤的pH为8。计算在这两种pH的土壤中的Mn(hum)2+的浓度。设p(O2)为0.2bar，土壤含有充足的MnO2。f 植物以腐殖质配合物的形式吸收锰。哪一种含大量锰的耕地会出现缺锰问题？第5题 Brnsted 酸碱 将1.00g NH4Cl 和1.00g Ba(OH)28H2O溶于80ml水，在25oC下稀释到100ml。a 计算溶液的pH pKa(NH4+) = 9.24。b 计算溶液中所有离子的浓度。c 在上述溶液中加入10.0ml 1.00 M HCl，计算所得溶液的pH。d 计算新的溶液中的NH3。第6题 氢氧化镁 某学生在25oC下用纯水制备了一份氢氧化镁饱和溶液。测得溶液的pH为10.5。a 用上述测定数据计算氢氧化镁的溶解度（用molL-1和g/100ml两种单位表示）。b 计算氢氧化镁的溶度积。c 计算25oC下在0.010 M NaOH中氢氧化镁的溶解度。d 25oC下将10g Mg(OH)2和100mL 0.100 M HCl的混合物用磁子长时间搅拌，计算该体系达平衡时液相的pH。第7题 一种不稳定的固体 硫化氢铵NH4HS(s)是一种不稳定的固体，很容易分解为NH3(g)和H2S(g)：NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)已知25oC下热力学数据如下:化合物Hy/kJmol-1Sy/JK-1mol-1NH4HS(s)156.9113.4NH3(g)45.9192.6H2S(g)20.4205.6 注: 该表中的Hy的国际符号为DfHmy, Sy的国际符号为Smy。a 计算上述反应在25oC下的 DHy 、DSy 和DGy。（注：国际符号为DrHmy 、DrSmy 和DrGmy）b 计算上述反应在25oC下的平衡常数Kp。（注：国际符号：Kpy）c 计算上述反应在35oC下的平衡常数，设DHy 和 DSy不随温度改变。d 设将1.00 mol NH4HS(s)装入一个25.00 L的空瓶。计算在25oC下分解反应达到平衡时容器的总压。忽略NH4HS(s)的体积。e 计算将上述实验使用的容器的体积改为100.00 L后容器的总压。第8题 电化学 电化学技术常用于测定微溶盐的溶解度。电动势与浓度的对数呈线性关系，由此，可以测定很小的浓度。本题使用的原电池由通过盐桥连接的两个半电池构成。左边的半电池是浸入0.200 M Zn(NO3)2(aq)溶液的Zn(s)棒，右边的半电池是浸入0.100 M AgNO3(aq)溶液的Ag(s)棒。两溶液的体积均为1.00 L。温度为25oC。a 画出电池装置图，写出电池反应。b 计算电池电动势，写出电池放电时发生的反应。c 设Zn(s)是过量的，电池完全放电。计算放电过程传递的总电量（库仑）。d 在另一个实验中将KCl(s)固体加进原电池的右边的AgNO3溶液中，产生AgCl(s)沉淀，电动势发生了变化。当K+为0.300 M时, 测得电动势为1.04 V，计算达到平衡时的Ag+。e 计算平衡时Cl-和AgCl的溶度积。标准还原电势（25oC）如下：Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) Ey =0.76VAg+(aq) + e- Ag(s)Ey = 0.80V第9题 废弃物中的氰化物 镉是最毒的物质之一，以高浓度存在于炼锌、电镀和污水处理等的废弃物中。吸入的含镉微粒迅速侵袭呼吸道，随后侵袭肾脏。镉可能是酶活性中心的锌的竞争者。a 镉形成微溶氢氧化物Cd(OH)2。计算它在纯水中的溶解度（水的自解离平衡可忽略不计）。b 计算Cd(OH)2在0.010 M NaOH溶液中的溶解度。c Cd2+ 对CN- 离子有极强的亲和性：Cd2+(aq)+ CN-(aq) Cd(CN)+(aq)K1 = 105.48 M-1Cd(CN)+(aq)+ CN-(aq) Cd(CN)2(aq)K2 = 105.12 M-1Cd(CN)2(aq) + CN-(aq) Cd(CN)3-(aq)K3 = 104.63 M-1Cd(CN)42-(aq) + CN-(aq) Cd(CN)42-(aq)K4 = 103.65 M-1 计算Cd(OH)2(s)在含CN-离子的水中的溶解度, 达到平衡时CN- = 1.00X10-3 M。d 假设只形成配离子Cd(CN)42-，求由（c）问得到的溶解度的百分偏差。生成常数的表达式为：; Cd(CN)42-的结构如图;Cd(OH)2(s)的溶度积 Ksp = 5.9 X 10-15 M3第10题 格陵兰岩石的年龄 在格陵兰的Isua地区发现了世界上形成年代最久远岩石。它们的年龄是通过测定其中某些矿物颗粒中的放射性同位素和稳定同位素的含量得出的。铀的放射性同位素238U以4.468Ga的半衰期衰变为稳定同位素206Pb。与206Pb相反，204Pb不是放射性衰变的产物，因此，在矿物中的n(204Pb)可看作是不随时间而变的。当矿物结晶时(t = 0)，这些同位素以杂质的形式裹在其中。在不同的矿物颗粒中, 同位素的起始量n0(238U)和n0(206Pb)以及n(204Pb)可能互不相同，但对于同一种元素的同位素的比值，例如n0(206Pb)/ n(204Pb)，在同一块岩石中的所有矿物颗粒可认为具有相同的数值。a 写出nt (206Pb)作为nt(238U)、no(206Pb)、k和t的函数的表达式；其中t是矿物形成后开始衰变的时间，k是238U的放射性衰变常数。由于不同种类的矿物所含的238U和206Pb杂质的量是不同的，因而，单测定nt(238U)和nt(206Pb)不能推出某种矿物的年龄。然而，n(204Pb)是跟矿物中的铅的起始量成正比的，也就跟各种不同矿物的与nt(238U)、nt(206Pb)、nt(204Pb)相关的各套no(206Pb)成正比；而来自同一种岩石的矿物的种类则可用质谱法确定。在以nt(238U)/n(204Pb)为横坐标和nt(206Pb)/n(204Pb)为纵坐标的图中，各套数值为分离的点，但整体地看，在理想情况下，这些点相连是一条直线，称为等龄线（isochron），岩石的年龄可以由直线的斜率推出。最近得到的Isua岩石的各套同位素比值如下：n(238U)/n(204Pb)n(206Pb)/n(204Pb)1.10612.0981.88312.7332.63213.3052.85913.5672.89613.4883.39013.815b 计算Isua岩石的年龄。c 上面提到的图中的直线在y轴上的截距意味着什么？第11题 铅中毒 铅泄于环境始终是个严重问题。人体血液中的铅毒水平可通过“螯合疗法”降低，即向人体注入可与铅强烈结合的配体形成稳定的可经肾脏排除体外的螯合物。例如edta4- 就是可用于螯合疗法的配体之一，它可与铅形成极其稳定的螯合物Pb(edta)2-，稳定常数：K(Pb) = 1018.0 M-1。通常的方法是向人体注入Na2Ca(edta)溶液，该钠盐中的配离子Ca(edta)2-的稳定常数为K(Ca) = 1010.7 M-1，稳定性较差，可与血液中的铅发生彻底的取代反应。a 某铅中毒病人血液铅水平为83mg/dL，试计算病人血液中的铅的浓度（mol/L）。b 在某模拟实验中将Ca(NO3)24H2O和Na2Ca(edta)溶于水配成分别为2.5 mM和1.0 mM的溶液，加入Pb(NO3)2，使铅的总浓度达到上述铅中毒病人的血液铅水平。计算达到平衡时溶液中的Pb(edta)2-/Pb2+。忽略有关物种的酸碱性和体积变化。c 通过肾脏排泄配合物Pb(edta)2-的速率对于血液中的Pb(edta)2-离子浓度为一级反应。对于典型病例，2小时后血液中的Pb(edta)2-浓度降低60%。计算Pb(edta)2-离子的“生物半寿期”。第12题 镍 酶 含镍的脲水解酶催化尿素（HN2CONH2）水解为铵离子和氨基甲酸根离子（H2NCOO-）的反应。氨基甲酸根离子随后无须脲酶催化而进一步自发水解。a 写出氨基甲酸根离子水解的反应方程式。b 脲酶的三级结构中的每个蛋白质亚基含有2个镍离子。这些离子与蛋白质一级结构中的氨基酸侧链上的相关原子形成配位键。分别画出天冬氨酸和组氨酸的结构式，圈出其侧链上潜在的配位原子。c 脲酶的2个镍活化中心还通过羰桥和水桥而相互连接。桥连的羰基来自赖氨酸的侧链的氨基甲酸衍生物。画出赖氨酸的这种侧链氨基甲酸衍生物的结构式。d 给出镍(II)离子的电子组态。e 镍(II)的许多配合物的几何结构是已知的。在八面体配位结构中，d轨道分裂为2个能级。请指出5个d轨道哪几个在高能级，哪几个在低能级。根据d轨道的空间取向对你的结论作出定性的解释。f 钯(II)和铂(II)离子以形成平面四边形配位结构为主，某些镍配合物也呈这种结构。画出平行四边形的Ni(SCH2CH2NH2)2的2种异构体，并用cis-和trans-来标志。g 画出平行四边形的Pt(NH3)(py)ClBr的所有几何异构体（py = 吡啶）。第13题 杀人蓟可药用否？ 苍术苷配基(-)-Atractyligenin，结构如右下图，是从俗称杀人蓟（Killer Thistle）的菊科蓟属植物中分离出来的一种生物活性物质。非洲祖鲁人一直用杀人蓟治病，但经常发生致命后果。为开发低毒副作用的类似物，进行了如下合成实验：a 化合物A是合成苍术苷配基的类似物的起始物质。用氢氧化钠水溶液处理A得到B（C5H10O）。画出B的结构式。b 用硫酸水溶液中的重铬酸钾处理化合物B生成C（C5H8O）。画出C的结构式。c 化合物C溶于甲苯，通入溴化氢气体，直至C消耗殆尽，得到化合物D。画出D的结构式。d D存在立体异构体吗？若存在，给出异构体的数目。e 化合物D用氢氧化钠的乙醇溶液处理，得到化合物E，后者经加热转化为F。画出E的结构式。f 化合物F有无立体异构体？若有，给出异构体的数目。g 化合物F用高锰酸钾处理得到化合物G。最后，G在催化量的硫酸的存在下用过量乙醇加热回流，得到化合物H。请在下列名称中对应于H的IUPAC名称后的方框里打叉。戊酸乙酯 Ethyl pentanoate；(E)-3-戊烯酸乙酯Ethyl (E)-3-pentenoate；(E)-1-戊烯酰基氧乙烷(E)-1-pentenoyloxyetnane；1-乙氧基-(Z)-2,4-戊二烯醇1-Ethoxy (Z)-2,4-pentadienol；(E)-2-戊烯酸乙酯Ethyl (E)-2-pentenoate；(E)-2-丁烯酸乙酯Ethyl (E)-2-butenoate；乙氧基-(E)-2,4-戊二烯醛Ethoxy (E)-2,4-pentadienal；h 化合物F用2-甲基-丁基溴化镁处理后将混合物酸化得到异构产物I。画出I的结构式（无须考虑其异构体）。i 在正确答案下面的方框里打叉来回答下列问题:I产物I被分离出来的异构体的数目为： 2468II所有被分离出来的产物的立体异构体是等量的 某些被分离的异构体的量不等 所有被分离的异构体的量不等 III被分离的I的立体异构体都具有相等的熔点 都具有不同的熔点某些有相同的熔点第14题 有机合成 在合成某药物的过程中用下述反应分别合成了3个中间产物。a 画出如下反应产物的结构式，并写出它的IUPAC名称：b 画出(2S)-2-氯丁烷与甲醇钠发生SN2反应得到的产物的尽可能清晰的立体结构式和IUPAC全名。c 画出如下3步反应的产物和最后产物的立体异构体的数目：第15题 辣 椒 化合物A是从辣椒中分离的天然产物，无色，有强烈辣味。其组成的元素分析结果如下：原 子CHNO含 量/ % 70.88.94.615.7 无其他元素a 写出A的实验式。b 用盐酸水溶液水解分离出2种产物：B和C。B是癸酸的异构体(E)-8-甲基-6-壬烯酸。画出C的结构式。用如下方法表征B：使用含CDCl3和二甲亚砜-d6的混合溶剂获得的B的60MHz 1H NMR谱如图1所示，而计算图谱如图2所示。加入1滴D2O则导致d 9.1和d 8.55ppm处（参见图1）的共振消失。图 1 1H NMR 图谱 *为属于溶剂或杂质的共振峰图 2 1H NMR的计算图谱将0.378g B溶于20mL水滴定到等当点消耗0.10 M NaOH 20.0和40.0mL。c 画出B的结构式。d 画出A的结构式。e A有可能存在几种异构体？第16题 一种有机化合物 图3的质谱图对应于一种含3种元素氢、碳和一种未知元素的某有机化合物。图 3 一种有机物的质谱图a 在该化合物中的未知元素是什么？在一个分子里有几个原子？b 单单用质谱不能确定唯一结构。试写出可能的异构体。c 说明在m/Z = 76，155，157质量单位的峰对应什么离子。d 处在117、118和119的峰与其认为属于分子碎片，不如认为属于带两个电荷的分子离子，为什么？e 由图 4 确定这种化合物的结构。图 4 1H NMR 图谱（化学位移 d 的单位为ppm）f 这种化合物的1H-去偶的13C NMR 谱中将有多少信号？ 第 17 题 石楠花 图 5 是水杨酸的红外图谱, 其主吸收带可指认如下：3239 cm-1 酚O-H伸缩3300-2300 cm-1羧基O-H伸缩3013 cm-1芳香化合物C-H伸缩1658 cm-1C=O伸缩761和699 cm-1 在邻位二取代的芳香化合物中的C-H 伸缩从美国石楠花（学名Gaultheria procumbens）中得到一种香精油gaultheria，主要成分为G，为水杨酸的衍生物，其质谱图在152质量单位处有属于其分子离子的峰。图谱中另一主峰在121质量单位处。G的红外光谱如图 6。在2956cm-1处的吸收带属于分子的饱和部分的C-H伸缩振动。图 5 水杨酸的红外图谱图 6 石楠花精油主要成分G的红外图谱a 画出G的结构式。b 在这种衍生物的图谱中波数为3239 cm-1的吸收位移了50 cm-1，这是什么原因？c 4.90 mg G配成的1.000L溶液在1.00cm的样品池中吸收了50%的238nm的光, 求摩尔吸光度。d 水杨酸的另一种衍生物在3200cm-1 附近的红外无吸收。但却在约1700cm-1处（见图 7）有2个强吸收带。将该衍生物用作止痛药将在血液中分解成2种物质，其一经分离在2.00ppm和12.00ppm处有2个 1H NMR信号。画出这种衍生物的结构式。图 7 水杨酸衍生物的红外图谱第 18 题 DNAPCR法 美国分子生物学家Kary B. Mullis因发明聚合酶链反应(PCR法)荣获1993年诺贝尔奖。PCR法使用一种对热稳定的DNA-聚合酶使给定的DNA片段的数量在一个循环过程中增加。在优化的条件下，每一次循环使DNA双螺旋复制一倍。 DNA由带有碱基腺嘌呤Adenine(A)、鸟嘌呤Guanine（G）、胞嘧啶Cytosine（C）和胸腺嘧啶Thymine（T）的 2-脱氧核苷酸组成。2-脱氧核苷酸-5-三磷酸酯(dNTP)的摩尔质量如下表所示:dNTP dATP dGTP dCTP dTTPM/gmol-1 487 503 463 478给你一含1000碱基对的DNA片段，其碱基的分布只有一种。用PCR法循环30次：a 你将得到多少个DNA的复制品？b 若继续做30个循环，将得到多少个复制品？这个DNA的质量多大？c 人们常使用一种叫做探针的具有特定顺序的单链DNA小段来揭示与探针相配的DNA的顺序。为获知探针DNA的顺序，人们将放射性同位素32P引入探针DNA，这种32P标记的DNA探针可借助PCR法用a-32P-dATP来合成。如果在PCR法中代之以g-32P-dATP，所得的PCR片段能否被放射性标记？a-32P-dATP g-32P-dATPd 32P的半寿期为14.2天，衰变时放出b-粒子。用比活度为1 mCi/pmol的探针合成一个样品，计算92天后的比活度。每pmol样品每分钟发生多少次衰变？第 19 题 蛋白质 UV谱和光吸收存在于蛋白中的蛋白质溶菌酶（lysozyme）由129个氨基酸组成，摩尔质量为14,313gmol-1，氨基酸的组成如下：氨基酸 数量Ala = Alanine 丙氨酸 12？（注：表中氨基酸总数不等于129）Cys = Cysteine 胱氨酸8Asp = Aspartic 天冬氨酸7Glu = Glutamic acid 谷氨酸2Phe = Phenylalanine 苯丙氨酸3Gly = Glycine乙氨酸1His = Histidine组氨酸1Ile = Isoleucine 异亮氨酸6Lys = Lysine 赖氨酸6Leu = Leucine 亮氨酸8Met = Methionine 甲硫氨酸2Asn = Asparagine 天冬氨酰14Pro = Proline哺氨酸2Gln = Glutamine 谷氨酰胺3Arg = Arginine 精氨酸11Ser = Serine 丝氨酸10Thr = Threonine 苏氨酸7Val = Valine 缬氨酸6Trp = Tryptophan色氨酸6Tyr = Tyrosine 酪氨酸3所有芳香氨基酸均吸收紫外辐射。因此，色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸能够吸收240 nm和300 nm之间的紫外光。 光的吸收遵从朗伯-比尔定律： A = e l CA为吸光度（无单位）；c为浓度（M）；l为通过样品的光路的长度（cm）；e 叫做摩尔吸光度活摩尔吸光系数（M-1cm-1）。含数种芳香氨基酸的蛋白质的摩尔吸光系数e (蛋白)几乎等于各氨基酸的摩尔吸光系数之和，Se (氨基酸)。图 8 芳香氨基酸在中性溶液中的紫外吸收图谱a 计算在280nm处的摩尔吸光系数e (溶菌酶)。b 用一个1cm 光程的样品池测定溶菌酶溶液的吸收.测得的吸光度为1.05。计算样品中溶菌酶的浓度。c 计算质量浓度（单位g/L）。d 根据1021种已知氨基酸顺序的蛋白质获知芳香氨基酸在蛋白质中的平均出现频率为：氨基酸 出现频率/%苯丙氨酸3.9色氨酸1.3酪氨酸3.4计算1g/L 溶菌酶溶液的吸光度和1g/L平均蛋白质溶液的吸光度(设该蛋白质的氨基酸的平均质量等于溶菌酶的氨基酸的平均质量)。e 今有溶菌酶与某未知蛋白质的混合溶液。未知蛋白质含有219个氨基酸，其中有14个苯丙氨酸、11个酪氨酸和2个色氨酸。利用溶菌酶分析法算得溶菌酶的浓度为0.24 g/L。光程为1cm时，测得混合物在280nm处的吸光度为1.85，试计算未知蛋白的浓度。第 20 题 向日葵油 向日葵油的组分S的结构如下：a S有几种对映异构体？如果有，用星号（*）标出分子中的手性中心。b S用甲醇钠处理得到3种甲酯的混合物。给出它们的名称，必要时用Z、E符号来标记。c 为确定双键在分子中的位置，不饱和甲酯用臭氧处理后用锌处理，画出这四种含有醛基的化合物。用IUPACA法命名。d 水解1g油脂所需要的氢氧化钾的毫克数称为油脂的皂化值。人们用该数值对比油脂的相对分子质量（相对摩尔质量）。计算将10.0g S皂化所需要的0.996M氢氧化钾的体积。e 求S的皂化值。f 与100g油脂发生加成反应所需的碘I2的克数称为油脂的碘值。计算S的碘值。第 21 题 实验 氢化安息香的制备安全（略） 请见原文。请遵循安全规则与安全守则。意外事故及急救（略） 请见原文。手套（略）请见原文。废弃化学品、洗涤液和玻璃仪器的处置（略）请见原文。保持清洁（略）请见原文。化学试剂的使用规则（略）请见原文。注： 为防备正式竞赛场合试剂瓶无中文标签，我国选手应尽可能熟悉试剂和仪器的英文名称，故译文对试剂和仪器采取对译方式，正式竞赛的中文译本也采取此方式。氢化安息香（Hydrobenzoin）的制备氢化安息香B是制备有用新产品的重要中间物质。它可用联苯酰（Benzil）A与硼氢化钠（sodium borohydride）（即：四氢硼酸钠 sodium tetrahydridoborate）发生如下反应制得：步骤 将联苯酰（100mg，称好的样品在盒中）通过加热至沸溶于1.0 mL 95 % 乙醇ethanol(使用放在电热板或空气加热枪上的沙浴sand bath)。溶液在一个冰浴（ice bath）中冷却约3分钟。然后加入约20 mg 硼氢化钠。10分钟后，加入1.0 mL水。混合物加热至沸10分钟。加入约1mL沸水。混合物变混浊。待混合物冷至室温后，用小布氏漏斗（Buchner funnul）抽滤，用水（1mL）洗涤固体2次，在滤纸上压干。最后收集在一小片滤纸上用滤纸吸干剩余的溶剂。将产品装入带塞的样品管（tara sample tube），例如艾本多夫管（Eppendorf tube），加塞。用另一个样品管称取约5mg样品，溶于5滴乙醇。将一个毛细管（capillary）浸入溶液，取约3mm溶液，布于一薄层色谱板（TLC 板TLC plate）。用同样方法将起始物质布于另一TLC板作为参比物。用1：6乙酸酯-庚烷（acetate-heptane）洗脱TLC板，洗脱后的TLC板可在UV光（254 nm）下可察觉到。然后将TLC板拔出，见问题e。剩余产品的样品管标记姓名后交给监考教师（supervisor）。试剂清单联苯酰 Benzil95%乙醇 Ethanol硼氢化钠 Sodium borohydride20% 乙酸 Acetic acid仪器清单试管（直径2cm，长约17 cm）Test tube2250mL烧杯beaker125mL锥形瓶conical flask110mL量筒mesuring cylinder1木夹wooden clamp1胶头滴管Pasteur pipettes5布氏漏斗（直径约10mm）Buchner funnels2用于布氏漏斗的圆滤纸filter paper disc5金属匙metal spatula1毛细管capillary tubes10TLC板 TLC plates5展开TLC板的表玻璃 glasses for development of1带塞小样品管（例如艾本多夫管）sample tube with lid3共用仪器Common equipment冰ice沙浴sand bath on heating plates or heat guns UV灯（254nm）UV-lamp墨水笔ink markerpH试纸 pH indicator paper用于展开TLC板的洗脱液eluent（乙酸乙酯-庚烷acetaye-heptane 1：6）天平（若测定产率则必需）balance问题a画出表达三维结构的氢化安息香的结构式。b画出硼氢化钠的结构式。c给出氢化安息香的IUPAC命名，在正确名称后的方框里打叉。联苄醇 Dibenzylalkohol联苯甲酰 Dibenzoyl羟基-1,2-二苯乙烷 Hydroxy-1,2-diphenylethane 1，2-羟苯乙烷 1,2-Hydroxyphenylethane 1,2-二羟-1,2-二苯基乙烷 1,2-Dihydroxy-1,2-diphenylethane1-羟苯基-2-羟苯基乙烷 1-Hydroxy-1,2-hydroxyphenylethaned 记录数据I 产品的重量II 理论产率计算值III 对于理论产率的得率（%）IV 产品外观和颜色的描述。（通常情况应测熔点，但此例的熔点价值有限）e画出薄层色谱板的草图。f反应中得到的氢化安息香有几种立体异构体？（选择题，在正确答案下的方框里打叉）1234大于4g 预期在你制作的色谱板上有几个斑点？h 废弃10g硼氢化钠的最佳方法是哪种？在正确答案后的方框里打叉：l 投入水槽用少量水冲洗l 直接投入装无机废弃物的容器l 慢慢溶入稀盐酸后倒进装无机物的废液缸l 倒入稀盐酸没过硼氢化钠，然后投入装无机废弃物的容器内使用带刻度的注射器的操作 本实验使用的注射器的针头是用聚乙烯制成的，以免导致危害性的注射。拉出注射器的活塞吸取稍过量的液体试剂（图1）；保持聚乙烯针头的尖端于盛液体的烧瓶内并将注射器倒转使针头朝上（图2）；将注射器内的空气驱至上部，注射器须稍作倾斜，推压活塞驱尽空气，接着推压活塞至欲取量液体，因针头处于烧瓶内，过剩的液体将注回烧瓶（图3）；将注射器移至反应器并按实验步骤要求注入欲加量液体（图4）。注射器使用完毕应洗去剩余的液体。注射器的聚乙烯针头的装配 装配1mL医用刻度注射器上的聚乙烯软管长1.0 cm，外径2.42 mm。先在小管尖端切出45o角的尖头,使之较易插入注射器的开口内。聚乙烯软管应与注射器十分匹配，才会装得牢固。第 22 题 实验 锡(II)的草酸配合物三水合二草酸锡(II)钾的制备Sn2+(aq) + 2 C2O42-(aq) Sn(C2O4)22-(aq)在一只25mL烧杯内将2.25g SnCl22H2O溶解于2.6mL 4 M HCl。在一只50mL烧杯内将7.37g K2C2O4H2O溶解于25mL水。将锡（II）溶液倒入草酸盐溶液混合，产生沉淀后静置2小时使沉淀晶化。经抽滤收集晶体，用2X5mL水洗涤后用2 X 5mL乙醇洗涤，在空气中过夜干燥。A 记录产量（g）；B 计算理论产量（g）和实际产率（%）。K2Sn(C2O4)23H2O中的锡和草酸根的分析0.02M KMnO4溶液的制备 在一只400mL烧杯内将3.2g KMnO4加热溶于200mL去离子水。将溶液转入1升的瓶子中加入800mL去离子水。不用时瓶子应存于暗处。0.02M KMnO4溶液的标定 精确称量约130mg“四草酸钾”KH3(C2O4)22H2O，M = 254.20gmol-1，转移入一只锥形瓶，加约50mL去离子水，25mL 2 M 硫酸。加热到75-80oC后用高锰酸钾滴定。开始时滴定应慢。高锰酸钾未褪色不要滴入下一滴。反应生成的锰（II）对反应有催化作用。接近终点时滴定也应较慢。滴至溶液呈浅粉红色并在30秒内不褪色，即为终点。5C2O42-(aq) + 2 MnO4-(aq) + 6 H+(aq) 2 Mn2+ + 10 CO2(g) + 8 H2O(l)C 计算高锰酸钾标准溶液的浓度配合物的分析 锡和草酸根离子在滴定中被高锰酸根离子氧化:5 C2O42-(aq) + 2 MnO4-(aq) + 6 H+(aq) 2 Mn2+(aq) + 10 CO2(g) + 8 H2O(l)5 SnII(aq) + 2MnO4-(aq) + 16 H+(aq) SnIV(aq) + 2 Mn2+(aq) + 8 H2O(l)准确称量约150mg 配合物定量地转入一只250 mL锥形瓶加约50mL去离子水,25mL 2 M H2SO4, 加热到75-80oC, 用高锰酸钾标准溶液滴定。D 由滴定得到的数据计算配合物的摩尔质量。E 计算配合物晶体中的结晶水。第23 题 实验 铜（II）的一种氨配合物一水合硫酸四氨合铜的制备将5.0g 粉状Cu(H2O)4SO4H2O溶于15mL 6 M冷氨水，搅拌混合，倾析溶液，再将约5mL氨水将剩余的固体溶解，溶液合并后经多褶滤纸过滤，盛于100mL锥形瓶中。在磁力搅拌下逐滴加入20mL乙醇，用冰水冷却反应混合物15min，抽滤收集蓝紫色晶体，用2 X 10mL乙醇洗涤，在50oC下干燥2h。A 计算产量（g）。B 计算理论产量（g）和实际产率（%）。Cu(NH3)4SO4H2O中的铜（II）和氨的分析0.1 M Na2S2O3溶液的制备 将12.5g Na2S2O35H2O和0.05g Na2CO3溶于500mL沸腾过去离子水。0.1 M Na2S2O3溶液的标定 准确称量约340mg CuCl22H2O （ M = 170.48 g/mol）,定量地转移入一250mL锥形瓶加50mL去离子水，逐滴地加入2M NaOH至溶液变混浊，再加入10mL 4 M 乙酸和1g KI， 产生CuI沉淀，溶液因I3-变棕。用硫代硫酸钠滴定至溶液颜色褪呈浅黄色，加入淀粉指示剂2mL，继续滴定至蓝色褪至无色。C 计算Na2S2O3溶液的浓度。配合物中的铜的分析 准确称量约450mg铜配合物，定量地转移入一只250mL锥形瓶中，加入约50mL 去离子水，用标准Na2S2O3溶液滴定，操作如上。D 由滴定数据计算配合物的摩尔质量。0.1 M HCl 溶液的标定 准确称量约380mg硼砂(Na2B4(OH)4O58H2O，M = 381.36 gmol-1)，定量地转移到一只250mL锥形瓶内加100mL去离子水，2滴甲基红指示剂，用HCl溶液滴定至溶液颜色从柠檬黄色突变为暗橙红色。B4(OH)4O52-(aq) + 5H2O(l) 2 B(OH)3(aq) + 2 B(OH)4-(aq) B(OH)4-(aq) + H+(aq) B(OH)3(aq) + H2O(l)E 计算HCl溶液的浓度。01 M NaOH 溶液的制备 配制一份NaOH饱和溶液，静置过夜。该溶液因碳酸纳发生沉淀而几无碳酸根离子。取5mL浓溶液加沸腾过的去离子水至100mL，装入塑料瓶保存。0.1 M NaOH 溶液的标定 用移液管吸取20mL 0.1 M HCl 标准溶液转移入一只250mL锥形瓶内加30mL水和2滴甲基红指示剂用0.1 M NaOH溶液滴至终点。F 计算NaOH溶液的浓度。配合物中氨的分析 用移液管吸取 0.1 M HCl 标准溶液20 mL，转移到一只250mL锥形瓶中。准确称量约85mg配合物定量地转移入锥形瓶中，加入50mL去离子水，4滴0.1%茜素磺酸盐（alizarine sulphonate）和4滴0.1%溴甲酚绿（bromcresol green）指示剂，用0.1 M NaOH 溶液滴定至溶液颜色由黄变蓝。G 由滴定数据计算化合物的摩尔质量。第 24 题 实验 铜的一种硫脲配合物二水合硫酸三硫脲合铜（I）的制备 在一只150mL烧杯里将4.0g (H2N)2CS溶于25mL热水，溶液冷至30oC后在磁力搅拌下逐滴地加入预先溶入20mL水的4.0 g CuSO45H2O。不断搅拌，用冰浴冷至溶液中析出黄色油状物附着于杯壁上。倾析母液，弃去。用冰水冷却油状物，在剧烈搅拌下加入预先溶于20mL水的2g硫脲，直至油状物完全晶化。抽滤收集晶体，用2 X 2mL冰水洗涤。16 Cu2+(aq) + 8 (H2N)2CS(aq) + 16 H2O 16 Cu2+(aq) + S8(s) + 16 NH4+(aq)Cu+ (aq) + 3 (H2N)2CS(aq) Cu(H2N)2CS3+(aq) 重结晶 粗品用70mL含0.02 M H2SO4和5%硫脲的水溶液重结晶。在结晶过程中，不要让温度超过80oC。粗品需加热溶解。溶液用多褶滤纸过滤。滤液加热至所有粗品的晶体溶解（少量胶态硫会穿滤，故溶液不会十分透亮）。在室温下冷却溶液静置2-3h。抽滤收集晶体，用2 X 3mL水洗涤，在空气中干燥过夜。A 计算标题化合物的产量（g）。B 计算理论产量（g）和实际产率（%）。配合物的分析0.02 M Na2H2(edta) 标准溶液 将约3.8 g Na2H2(edta)2H2O M = 372.25 gmol-1, H4(edta) (HOOC)2CH2CH2(COOH)2 在80OC下干燥2h，在保干器里冷却至室温，准确称量约3.8 g，定量地转移入一只500mL容量瓶中，用去离子水溶解后稀释至刻度。C 计算Na2H2(edta)溶液的浓度。配合物中铜的分析 准确称量约125mg 配合物定量地转移到一只250mL锥形瓶中，加尽可能少的水，5mL 4 M HNO3，加热混合物至停止释放氮氧化物，加入缓冲溶液（pH = 10；1.3 M NH4Cl, 6.8 M NH3）直至溶液变混浊后恰好恢复清亮再加3滴后用水将溶液体积调至约50mL。加入少量紫脲酸铵（murexide）指示剂，用Na2H2(edta)溶液滴定至指示剂从棕黄绿色转为紫色。D含1摩铜的化合物质量多大？