化学竞赛2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2010/7/20,#,例题讲解,第一题,我们熟知碱金属能够与端炔发生反应，如,Cs,，能够与乙炔反应生成炔铯和氢气。除了炔，碱金属还能和一些烯发生反应：,1.,铯能与乙烯和,1,，,3-,丁二烯发生反应，生成棕色的,A,和,B,。,A,中,Cs%=90.47%,，,B,中,Cs%=83.11%,。画出,A,和,B,的结构式，写出推断过程。说明两个反应的反应类型。,2.,将金属钠在研钵中研成细微的粉末状，通入,1,，,3-,丁二烯气体，生成了,C,。将,C,提取出来，通入足量的,CO,2,，生成了,D,。已知,C,中,Na%=29.87%,。画出,C,和,D,的结构式，写出推断过程。,答案,1.,由,Cs%,得到，,132.9 90.47%-132.9=14.0g/mol,，可以看出这是亚甲基,CH,2,。所以,A,的经验式为,CsCH2,，显然,A,为,CsCH,2,CH,2,Cs,。同理经计算，我们可以得出,B,为,CsCH,2,CH=CHCH,2,Cs,。,所以,A,和,B,的结构式为：,2.,由,Na%,得到，,23 29.87%-23-=54g/mol,，可以看出这是,C,4,H,6,，为,1,，,3-,丁二烯基，所以,C,为,NaCH,2,CH=CHCH,2,CH,2,CH=CHCH,2,Na,。通入足量,CO,2,后，显然生成的,D,是羧酸钠。所以,C,和,D,的结构式为,：,尽管目前化学家还难以用化学方法将,Na,还原，但是化学家有能力用化学方法使,Na,等碱金属原子接受一个电子成为,Na,。金属钠在乙胺中溶解度极小，约为,10,6,mol/L,，若在乙胺中先溶解一定量的二苯基,18-,冠,-6,醚（下图）后，钠的溶解度可以达到,0.21mol/L,，成为电解质溶液。以钠为电极，通入直流电进行电解，结果在两极都能得到金属钠。请回答下列问题：,第二题,1,写出电解过程电极上的反应离子方程式；,2,请解释，为什么电解的两种离子在溶液中没有发生反应；,3,如果电解时只有阴极析出金属钠，阳极无物质析出，溶液导电微粒有哪些？,答案：,1,阳极：,Na,e,Na,；阴极：,Na,e,Na,2,阳离子与冠醚形成配合物，被嵌在冠醚穴,中，,Na,被溶剂所包围着，均被囚禁，可望不可及，所以不反应。,3,根据电性守恒原则，平衡,Na,的不是某种元素或原子团的微粒，那只有电子了。所以导电的微粒有钠正离子与溶剂化电子，即电子盐。即：,Na,（,s,）,nL Na,(L),e,(,溶剂化,)Na(L),n,e(,溶剂化,),（电子盐）,正硼酸（,H,3,BO,3,）是一种片层状结构白色晶体，层内的,H,3,BO,3,分子通过氢键相连（如,下,图）。,1,正硼酸晶体属于,晶体；,2,片层内微粒间的作用力是,什么,？片层间微粒间的作用力又是,什么,？,3,含,1mol H,3,BO,3,的晶体中有,mol,氢键；,4,以,1,个片层为研究对象，画出其二维晶胞，并指出其所包含的内容。,第三题,结构基元,是指晶体中能够通过平移在空间重复排列的基本结构单位,。,【例,1,】一维实例：在伸展的聚乙烯链中，,-CH,2,-CH,2,-,组成一个结构基元，而不是,-CH,2,-,。,【例,2,】二维实例：层状石墨分子，其结构基元由两个,C,原子组成,(,相邻的,2,个,C,原子的周围环境不同,),。,【例,3,】三维实例：金属,Cu(,左图所示立方体的每个顶点和每个面的中心有一个,Cu,原子,),。每个,Cu,原子的周围环境都相同，结构基元只含有,1,个,Cu,原子。右侧图中虚线部分所示平行六面体为一个结构基元。,【例,4,】三维实例：金刚石。结构基元含,2,个,C,原子,(,红色和蓝色分别表示周围环境不同的,2,种,C,原子,),。这是因为：如右图所示，每个,C,原子虽然都是以正四面体的形式和周围原子成键，但相邻,C,原子周围的,4,个键在空间取向不同，周围环境不同。,答案：,1,分子,2,共价键、氢键,分子间作用力,3,3,4,结构基元见下图,2H,3,BO,3,（,B,的排列类似石墨,）,某离子化合物钾盐,X,具有超导性，超导临界温度为,18K,。它的晶体结构经测定阴离子作立方面心密堆积，,K,填充在全部八面体和四面体空隙中，晶胞参数,a,1424pm,，晶体密度,1.928g/cm,3,。,1,计算该晶体,X,的摩尔质量；,2,确定该晶体,X,的化学式；,3,画出晶体,X,正当晶胞沿着体对角线方向的,K,投影（表示,K,的投影，表示,2,个,K,的重叠投影）。,第四题,答案：,1,M,a,3,N,A,/Z,1.928,14.24,3,0.6022/4,838.1g/mol,2,阴离子式量为,720.8,，应为,60,个,C,，化学式,K,3,C,60,3.,1.,已知六方金刚石为,ZnS,型，请画出其晶胞，并标明各原子的分数坐标,2.,分别画出六方金刚石沿着,c,轴方向和（,a+b,）方向的投影图,3.,画出立方金刚石的晶胞，不查数据，比较二者结构，预测六方金刚石和立方金刚石的密度及稳定性,根据下图给定的结构规律，写出求碳原子总数的通项,第五题,4.,画出,3,问,前三者沿,C3,轴方向的投影图,C,3,六方,ZnS,型,晶胞中各离子的,分数坐标,分别为：,S,2-,(,或,Zn,2+,),：,(0,0,0),；,(2/3,1/3,1/2),Zn,2+,(,或,S,2-,),：,(0,0,5/8),；,(2/3,1/3,1/8),a,b,b-a,1/3,1/2,3/8,7/8,c,六,方,ZnS,型,晶胞中各离子的,分数坐标,分别为：,Zn,2+,：,(0,0,0),；,(0,1/2,1/2),；,(1/2,0,1/2),；,(1/2,1/2,0),S,2-,：,(1/4,1/4,1/4),；,(1/4,3/4,3/4),；,(3/4,1/4,3/4),；,(3/4,3/4,1/4),稳定性：立方大于六方,密度：立方小于六方,T,1,T,3,T,2,多注意分子沿对称轴投影！,模板反应,金属离子先与一组配位体结合，然后通过配位体之间的缩合反应形成大环配位体。两个配位体分子之间通过缩合形成化学键，与之同时消除一个小分子（往往是水分子）。这种称之为模板效应的方法可以得到令人难以想象的大环配位体。通常最有效的缩合反应是胺与酮之间的席夫碱缩合。,第六题,这种缩合反应的麻烦在于往往形成某种不希望得到的副产物，而金属离子的存在却能引导反应生成要求的配位体产物并有利于产物的分离。利用模板效应进行合成的一个成功例子是让有机物,A,（化学式为,C,4,H,6,O,2,）与,B,（,2,氨基乙硫醇）分子发生席夫碱缩合，再与,Ni,2,发生配位，产生不带电荷的配合物,C,（,Ni,元素质量分数为,22.5%,）；然后将,C,再与,1,，,2,二（溴甲基）苯缩合成大环，此时形成,Ni,（）的六配位化合物。请写出,C,的结构简式，并说明,Ni,2,成键的杂化轨道类型和该配合物的磁性。,答案,dsp,2,反磁性,第七题,对于判别化合物的芳香性，休克尔提出了一个,2n,2,（,n,0,，,1,，,2,）个电子的单环平面共扼多烯具有芳香性。,1,给出下列物质具有芳香性的离子结构，如：,2,是换状负离子体系中最稳定的一个，能与亲电试剂反应，且生成物极易二聚。写出,与,CH,3,I,反应的方程式，并写出产物二聚的结构,3,萆酚酮的结构为,，其化学性质与苯酚相似，也可以发生多种取代反应，写出萆酚酮与溴水反应的方程式；,4,有一种烃，含,H,量为,6.89%,，与,Na,反应生成一种稳定的具有芳香性的离子，该离子由两个环组成。试通过计算推出该化合物的结构式。,答案,1.,CH,3,I,2.,2,3Br,2,3HBr,3.,4,C,H,(100,6.89)/12,6.89/1,9,8,最简式,为,C,9,H,8,