2023年第37年中国化学奥林匹克决赛第一场化学试卷含详解.docx

第37届中国化学奥林匹克决赛第一场试卷

第1题(11分，6%)铜的配位化学

1.掺杂一些特定元素的铜氧化物常被用作高温超导材料，镧锶铜氧的单胞结构如图所示，具有典型的钙钛矿结构。已知c轴方向上之间的距离大于a轴和b轴方向上之间的距离，画出中轨道的简并和电子填充情况_______。

2.过渡金属离子或可与席夫?反应生成单核配合物，又可作为配体通过-酳氧桥联其他形成多核眍合物。的结构如下图所示：

（1）已知高氯酸铜与反应形成多核配合物，其中的配离子存在一对旋光异构体，画出该配离子的结构_______。

（2）计算上述配离子的理论磁矩(玻尔磁子用表示)_______。

3.两个平面型双核铜簇骼单元(结构如下图所示)可通过四个键形成立方烷型四核铜筷骼单元A，也可通过键二聚形成阶梯型四核铜族骼各单元B，以上述两种方式继续组装，可以得到具有更多核数的簇骼单元。

（1）画出A和B的结构_______。

（2）以碱式碳酸铜、2，2′-联吡啶(bpy)与己二酸反应，可以得到含有阶梯型六核铜簇骼单元的配合物，其中的配离子呈中心对称，每个铜离子均处于四方锥配位环境中。画出该配离子的结构_______。(用代表bpy配体)

第2题(15分，8%)钪的元素化学

4.依照元素物理和化学性质的特点，以下三种元素离子半径最大的是______。

A．ScB．YC．Lu

5.常压下，可与反应生成。X-射线晶体衍射分析发现，的晶体结构属立方晶系，晶胞参数，晶胞参数，密度，之间的最小间距为0.246nm。

（1）计算一个晶胞中所含的分子数_______。(写出结果即可，不需要计算过程)

（2）画出立方晶胞中两种以为中心的Sc-O配位多面体单胞结构示意图_______。

6.与无水作用可生成，同属于立方晶系，晶胞中最近邻间距为0.402nm，密度。

（1）画出晶胞结构示意图_______。

（2）写出晶胞中一组和的最简原子坐标_______。

7.1937年，费舍尔率先将与的低共融体系作为原料，以液态金属为阴极，通过电解的方法制备金属。

（1）写出费舍尔电解法阴极发生的氧化还原反应的离子方程式_______。

（2）简述从费舍尔法阴极产物中分离出金属的物理方法_______。

8.在乙醇溶液中，与2，6-二乙酰基吡啶及肼发生反应，形成具有偶氮结构的十四元环配体的配合物，画出配离子结构_______。

第3题(14分，11%)硼和硅元素化学

9.N-杂环硼化物(N-heterocyclicboryl，NHB)是N-杂环卡宾(N-heterocycliccarbene，NHC)的等电子体，可用于稳定低配位主族元素化合物。

（1）比较A(一种NHB)与B(一种NHC)的给电子能力强弱，并解释原因_______。

（2）研究者利用NHB合成了1，2-双锂化二硅烯C。C分别与卤素硼试剂反应生成D和E，其中D中有含硅环系。

i.画出D和E的结构D：_______；E：_______(不要求立体化学，用[B]代表NHB基团)。

ii.化合物D中含硅环系的特性是_______。

①非芳香性②芳香性③反芳香性

（3）研究者利用NHB合成了二硅炔化合物F，F可分别与甲苯及一氧化碳反应。

①化合物F与甲苯反应生成中间体G，随后经过与ene反应相似的过程得到H，画出G的结构_______。(用[B]代表NHB基团)

②化合物F与一氧化碳反应生成I，I与甲醇反应生成J。I和J结构中均含单键，不含三元环；J中包含一个四元环，并具有一个对称轴，画出I和J的结构I：_______；J：_______。(不要求立体化学，用[B]代表NHB基团)

第4题(18分，12%)磷的结构化学

10.紫磷和纤维红磷是磷的两种晶态同素异形体。其中，紫磷为单斜晶系，晶胞参数，，，含84个原子；X-射线衍射(靶，)图谱中，处衍射峰为紫磷(010)晶面的衍射信号。纤维红磷为三斜晶系，正当晶胞体积为。纤维红磷与紫磷的密度近似相同。请根据以上信息，计算纤维红磷正当晶胞中的磷原子数目_______。

11.高压条件下制备的蓝磷具有菱方晶格，取体积为素晶格三倍的三方格子，晶胞参数，，。取晶胞顶点为对称中心，通过晶胞顶点有三重旋转轴，在(0，0，0.215)处有磷原子。蓝磷晶体中次近邻磷原子间距为

A. B. C. D.

12.磷可以形成种类丰富的磷团簇。组成磷团簇的基本结构单元有两种：单键相连的两个磷原子P2(含有4个未配对电子)和链状的三个磷原子P3(含有5个未配对电子)。在基本结构单元基础上，应用以下三个规则可以形成多种磷团簇结构。下图中画出了未成对电子总数≤6和磷原子数≤8的所有情形，每个结构中顶点表示磷原子。

规则1：团簇中的每个磞原子只能形成两个或