高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座
第15讲 生物分子化合物和高分子化合物初步
【竞赛要求】
糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖苷。纤维素与淀粉。氨基酸、多肽与蛋白质的基本概念。DNA 与RNA 。
【知识梳理】
一、糖类
糖类物质是指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的化合物。 糖类可分为单糖、低聚糖和多糖。
（一）单糖
1、单糖的组成及结构
（1）葡萄糖的组成及结构
①链状结构式
由元素分析和分子量测定确定了葡萄糖的分子式为C 6H 12O 6。其平面结构式为：
CH 2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO
其费歇尔投影式为：
D –（+）–葡萄糖
在葡萄糖的投影式中，定位编号最大的手性碳原子上的羟基位于右边，按照单糖构型的D 、L 表示法规定，葡萄糖属于D – 型糖，又因葡萄糖的水溶液具有右旋性，所以通常写为D –（+）– 葡萄糖。
葡萄糖是已醛糖，分子中有4个手性碳原子，应有16个光学异构体，其中8个为D 型，8个为L 型。
2、变旋光现象及环状结构式
变旋光现象：某些旋光性化合物的旋光度在放置过程中会逐渐上升或下降，最终达到恒定值而不再改变的现象。
实验发现，结晶葡萄糖有2种。一种是从乙醇溶液中析出的晶体（熔点146℃），配成水溶液测得其比旋光度为+112度，通常称为α – D –（+）– 葡萄糖，该水溶液在放置过程中，其比旋光度逐渐下降到 +52.7度的恒定值；另一种是从吡啶溶液中析出的晶体（熔点150℃），配成水溶液测得其比旋光度为+19度，称为β – D –（+）– 葡萄糖，该水溶液在放置过程中，
CHO CH 2OH OH
OH HO OH H H H H
比旋光度逐渐上升到 +52.7度的恒定值。上述实验现象用开链式结构难以解释。人们提出：葡萄糖具有分子内的醛基与醇羟基形成半缩醛的环状结构。由于六元环最稳定，故由C 5上的羟基与醛基进行加成，形成半缩醛，并构成六元环状结构，组成环的原子中除了碳原子外，还有一个氧原子。所以糖的这种环状结构又叫做氧环式结构。
+
D-（+）-葡萄糖由链状结构转变为环状半缩醛结构时，醛基中的碳原子由sp 2杂化转变为sp 3杂化，而且该碳原子上连有4个不相同的基团，从而产生一个新的手性碳原子，这个新引入的手性中心使得葡萄糖的半缩醛式可以有2个光学异构体，它们是非对映体关系，两者之间只是C 1构型不同，其它构型均相同，故称之为端基异构体，也称异头物。C 1羟基称为苷羟基。通常苷羟基位于碳链右边的构型称为α– 型，位于碳链左边的称为β – 型。
由于葡萄糖存在2种环状结构，在水溶液中，两种环状结构中任何一种均可通过开链结构相互转变，最后达到动态平衡状态。此时其比旋光度为 +52.7度，此即葡萄糖变旋光现象产生的原因。
③哈沃斯式
在葡萄糖的环状结构式中，C – O – C 键拉得很长，这是与实际情况不符合的。为了合理地表达单糖的环状结构，哈沃斯建议按下列规则将费歇尔投影式换写成哈沃斯式。
第一，所有费歇尔投影式中，连在手性碳原子右边的羟基在哈沃斯式中位于环平面的下方，反之，位于环平面上方的羟基相当于费歇尔投影式中连在手性碳原子左边的羟基。
第二，费歇尔投影式中D –型糖的羟甲基在哈沃斯式中应指向环平面的上方，L – 型糖的羟甲基则指向环平面的下方。
将D – 葡萄糖由开链式转变成哈沃斯式时，只要糖分子中各个碳原子构型表达无误即可，这种透视式可以更形象地显示糖的环状立体结构。
CHO CH 2OH OH OH OH OH H H H H OH OH OH OH H H H H C OH H O OH
OH OH OH H H H H C OH H O CHO CH 2OH OH OH HO OH H H H H OH OH OH OH H H H H C OH H O OH OH OH OH H H H H C HO H O O OH OH OH OH H H H H CH 2OH
O OH OH OH OH H H H H CH 2OH
α– D –（+）–吡喃葡萄糖 β– D –（+）– 吡喃葡萄糖
对于含5个碳原子和1个氧原子的六元环单糖可以看成是杂环化合物吡喃的衍生物，称为吡喃糖。把含有4个碳原子和1个氧原子的五元单糖看成是杂环化合物呋喃的衍生物，称为呋喃糖。故把上述两个化合物称为α – D –（+）– 吡喃葡萄糖和β – D –（+）– 吡喃葡萄糖。
（2）果糖的组成及结构
果糖的分子式也是C 6H 12O 6，是葡萄糖的同分异构体。果糖是已酮糖，其结构式中C 3、C 4、C 5的构型与葡萄糖相同。在果糖的投影式中，编号最大的手性碳原子上的羟基位于右边，故属于D –型糖，果糖具有左旋性，故称为D –（–）– 果糖。
与葡萄糖相似，D –果糖开链结构中的C 5或C 6上的羟基可以和酮基结合生成半缩酮，因而可以形成呋喃环或吡喃环两种环状结构的果糖。这些环状结构都有各自的α型和β型异构体。在水溶液中，D –果糖也可以由一种环状结构通过开链结构转变成另一种环状结构，形成互变平衡体系。因此，果糖也具有变旋光现象，达到平衡时，其比旋光度为 – 92度。
+
+
O CH 2OH HO OH H H OH HO H H
H O CH 2OH OH HO H OH H HOH 2C H OH OH HO CH 2OH C O H H H CH 2 OH OH OH HO CH 2OH C O H H H CH 2OH OH OH HO CH 2OH C O H H H CH 2 HO OH OH HO CH 2OH C O H H H CH 2
OH OH HO CH 2OH C O H H H OH H OH HO CH 2OH
C O H
H H H HO
α– D –（–）–吡喃果糖 α– D –（–）–呋喃果糖
2、单糖的化学性质
（1）差向异构体
将D –葡萄糖用稀碱处理时，可得到D –葡萄、D –甘露糖和D –果糖这三种糖的混合物，这种现象称为差向异构体。
（2）氧化反应
醛糖的分子中含有醛基，所以容易被弱氧化剂氧化，能将斐林试剂还原生成氧化亚铜砖红色沉淀，能将多伦试剂还原生成银境。此外还有一种弱氧化剂叫做班氏试剂也能被醛糖还原生成氧化亚铜砖红色沉淀，常在临床检验中使用。 + 托伦试剂（斐林试剂） + Ag↓(Cu 2O↓)
酮糖具有α– 羟基酮的结构，在碱性溶液中可发生差向异构体，故也能被上述弱氧化剂氧化，利用上述碱性试剂不能区分醛糖和酮糖。 + 托伦试剂（斐林试剂） + Ag↓(Cu 2O↓)
在不同条件下，醛糖可被氧化成不同产物，比如葡萄糖，用硝酸氧化时，得到葡萄糖二酸，而用溴水氧化则得到葡萄糖酸。反应式如下： D-葡萄糖二酸
D-葡萄糖酸
CHO
CH 2OH OH OH HO OH H H H H COOH CH 2OH OH OH HO OH H H H H COOH CH 2OH OH OH HO OH H H H H OH OH HO CH 2OH C O H H H CH 2OH 硝酸 CHO
CH 2OH OH OH HO OH H
H H H COOH COOH OH OH HO OH H H H H 溴水 CHO CH 2OH OH OH HO OH H H H H COOH
CH 2OH
OH OH HO OH H H H H
在葡萄糖的溶液中加入溴水，稍加热后，溴水的棕红色即可褪去，而果糖与溴水无作用，所以，用溴水可以区别醛糖和酮糖。
凡是能够还原多伦试剂或斐林试剂的糖都称还原糖。从结构上看，还原糖都含有α– 羟基醛或α – 羟基酮或含有能产生这些基团的半缩醛或半缩酮结构。
3、还原反应
在活性镍催化下，葡萄糖或果糖都可以在碱性及一定条件下被氢化，羰基被还原成相应的羟基，结果生成山梨醇和甘露醇。
+
山犁醇 甘露醇
4、成脎反应
单糖具有醛或酮羰基，可与苯肼反应，首先生成腙，在过量苯肼存在下，α– 羟基继续与苯肼作用生成不溶于水的黄色晶体，称为糖脎。
不同的糖脎晶形不同，熔点也不同，因此利用该反应可作糖的定性鉴别。另外，单糖的成脎反应一般都发生在C 1和C 2上，因此，除C 1及C 2外，其余手性碳原子构型均相同的糖都能生成相同的糖脎。例如，D –葡萄糖、D –果糖和D –甘露糖的糖脎是同一个化合物。
5成苷反应
单糖的半缩醛羟基较其它羟基活泼，在适当条件下可与醇或酚等含羟基的化合物失水，生成具有缩醛结构的化合物，称为糖苷。如在干燥的氯化氢气体催化下，D –葡萄糖与甲醇作用，失水生成甲基–D –吡喃葡萄糖苷。反应式如下：
苯肼 苯肼 CHO CH 2OH OH OH HO OH H H H H CH=NNHC 6H 5 CH 2OH OH OH HO OH H H H H CH=NNHC 6H 5 CH 2OH
OH NNHC 6H 5 HO OH H H
H H H 2 镍 CHO CH 2OH OH OH HO OH H H H H CH 2OH CH 2OH OH OH HO OH H H H H CH 2
OH CH 2OH OH HO HO OH H H H H O OH
OH H H HO
H CH 2OH
OH 干盐酸
O OH
OH H H HO H CH 2OH OCH 3
+ CH 3OH
甲基-D-吡喃葡萄糖苷
6、脱水反应（显色反应）
莫利许反应：（作为糖类和其它有机物的鉴别）在糖的水溶液中加入α– 萘酚的醇溶液，然后沿着试管壁再缓慢加入浓硫酸，不得振荡试管，此时在浓硫酸和糖的水溶液交界处能产生紫红色。
塞利瓦诺夫反应（作为醛糖和酮糖的鉴别）在醛糖和酮糖中加入塞利瓦诺夫试剂，加热，酮糖能产生鲜红色，而醛糖则不能。
（二）二糖
1、蔗糖
蔗糖是植物中分布最广的二糖，在甘蔗和甜菜中含量较高。纯的蔗糖为无色晶体，易溶于水，难溶于乙醇和乙醚中。蔗糖水溶液的比旋光度为 +66。5度。
蔗糖的分子式为C 12H 22O 11，对其结构的研究已经证明：蔗糖分子是由α – D –（+）– 吡喃葡萄糖的半缩醛羟基与β – D –（–）– 呋喃果糖的半缩酮羟基间失水生成的，单糖间以1，2 – 糖苷键连接。
在蔗糖的分子中已无半缩醛羟基存在，不能转变为醛式，因此，蔗糖是一种非还原性二糖，没有变旋光现象，也不能形成糖脎，不能被氧化剂氧化。
2、麦芽糖
麦芽糖可由淀粉酶水解制得，麦芽糖在大麦芽中含量很高。
麦芽糖是由1分子α – D – 葡萄糖的半缩醛羟基和另1分子葡萄糖的C 4羟基脱水形成的二糖。在麦芽糖的分子中还保留了一个半缩醛羟基，因此具有还原性，属于还原性二糖。能产生变旋光现象，能被氧化剂氧化，也能形成糖脎。
麦芽糖 蔗糖
（三）多糖
O OH
O OH H CH 2OH OH H HOH 2C CH 2OH OH OH H H H O H H O O OH H CH 2OH OH HO H OH OH H H OH O CH 2OH H H H H
1、淀粉
淀粉是人类最主要的食物，广泛存在于各种植物及谷类中。
淀粉用水处理后，得到的可溶解部分为直链淀粉，不溶而膨胀的部分为支链淀粉。一般淀粉中含直链淀粉10℅ ~ 20℅，支链淀粉80℅ ~ 90℅。
直链淀粉的基本结构单位是D – 葡萄糖。许多D – 葡萄糖通过α –1，4 – 苷键结合成链状。 支链淀粉的主链也是由D – 葡萄糖经过α –1，4-苷键连接而成，但它还有通过α –1，6–苷键或其它方式连接的支链。
淀粉溶液与碘作用生成蓝色复合物，常作为淀粉的鉴别。
2、纤维素及其衍生物
纤维素是自然界中最丰富的多糖，它是植物细胞的主要成分。棉花是含纤维素最多的物质，含量达92℅-95℅。纤维素是由几千个葡萄糖单位经β –1，4 – 苷键连接而成的长链分子，一般无分支链。
纤维素的衍生物主要由纤维素酯类和纤维素醚类。
二、氨基酸、蛋白质、核酸
（一）氨基酸
分子中既含有氨基又含有羧基的双官能团化合物称为氨基酸。根据氨基酸分子中所含氨基和羧基的相对数目，可将氨基酸分为：中性氨基酸（其分子中氨基与羧基的数目相等）、碱性氨基酸（其分子中氨基比羧基的数目多）和酸性氨基酸（其分子中羧基比氨基的数目多）。碱性氨基酸一般显碱性，酸性氨基酸显酸性，但中性氨基酸不呈中性而呈弱酸性，这是由于羧基比氨基的电离常数大些所致。
氨基酸的主要性质：
α– 氨基酸都是无色晶体，具有较高的熔点。
1、两性与等电点
氨基酸分子中，含有氨基和羧基，一个是碱性基团，一个是酸性基团，两者可相互作用而成盐，这种盐称为内盐。
内盐
内盐分子中，既有带正电荷的部分，又有带负电荷的部分，所以又称两性离子。实验证明，在氨基酸晶体中，氨基酸并不是以分子的形式存在，而是以两性离子的形式存在。氨基
酸在水溶液中，形成如下的平衡体系：
负离子 两性离子 正离子
从上述平衡可以看出，当加入酸时，平衡向右移动，氨基酸主要以正离子形式存，当pH<1时，氨基酸几乎全为正离子。当加入碱时，平衡向左移动，氨基酸主要以负离子形式存在，
RCHCOOH NH 2 NH 3+ RCHCOO － H + H +
3+ RCHCOO － 3+ RCHCOOH 2 RCHCOO －
当pH>11时，氨基酸几乎全部为负离子。氨基酸溶液置于电场之中时，离子则将随着溶液pH 值的不同而向不同的极移动。碱性时向阳极移动，酸性时向阴极迁移。对于中性氨基酸来说，其水溶液中所含的负离子要比正离子多，为了使它形成相等的解离，即生成两性离子，应加入少量的酸，以抑制酸性解离，即抑制负离子的形成。也就是说，中性氨基酸要完全以两性离子存在，pH 值不是为7，而是小于7。如甘氨酸在pH 值为6.1时，酸式电离和碱式电离相等，完全以两性离子存在，在电场中处于平衡状态，不向两极移动。这种氨基酸在碱式电离和酸式电离相等时的pH 值，称为该氨基酸的等电点。用pI 表示。由于不同的氨基酸分子中所含的氨基和羧基的数目不同，所以它们的等电点也各不相同。一般说来，酸性氨基酸的等电点pI 为2.8 ~ 3.2；中性氨基酸的等电点pI 为4.8 ~ 6.3；碱性氨基酸的等电点为7.6 ~11。
在等电点时，氨基酸的溶解度最小。因此可以用调节溶液pH 值的方法，使不同的氨基酸在各自的等电点结晶析出，以分离或提纯氨基酸。
2、与茚三酮反应
α– 氨基酸的水溶液与茚三酮水溶液加热，能发生显色反应，这是鉴别α – 氨基酸最灵敏、最简单的方法。
3、受热反应
α– 氨基酸受热后，2分子脱水生成环状交酰胺。开始加热时，2分子α – 氨基酸也可脱去1分子水生成二肽，但反应的主要产物是交酰胺。如果用盐酸或碱处理，生成的交酰胺，也可转变成二肽。 RCHNH 2COOH + RCHNH 2COOH RCHNH 2CONHCHRCOOH 二肽
二肽分子中的 ─CONH─ 结构称为酰胺键或肽键。肽键是多肽和蛋白质分子中氨基酸之间相互连接的基本方式。
β– 氨基酸受热时，氨基与α – 碳原子上的氢结合成氨而脱去，生成α，β – 不饱和酸。例如： RCHNH 2COOH RCH ═CHCOOH + NH 3
γ–、δ – 氨基酸受热时，氨基上的1个氢原子与羧基上的羟基结合成水而脱去，生成较为稳定的五元环或六元环的内酰胺。
当氨基酸分子中的氨基与羧基相隔5个或5个以上碳原子时，受热则发生分子间脱水，生成链状聚酰胺。如尼龙 – 6、尼龙 – 7等聚酰胺纤维，就是由相应的ω – 氨基酸脱水聚合制成的。
（二）多肽
由2个以上α – 氨基酸单位通过肽键互相连接起来的化合和物称为多肽。其通式为：
RCHNH 2–(CONHCHR)n –COOH
在多肽链中，保留有游离氨基的一端称为N 端，保留有游离羧基的一端称为C 端。习惯上把N 端写在左边，C 端写右边。
Δ
Δ
（三）蛋白质
蛋白质也是由氨基酸通过肽键连接而成的高分子化合物，也是多肽，人们通常把分子量低于10000的视为多肽，高于10000的称为蛋白质。
由于蛋白质中大多数的含氮量都近似为16℅，即任何生物样品中，每克氮相当于6.25克蛋白质。6.25称为蛋白质系数。
（四）核酸
核酸是一类含磷的酸性高分子化合物，由于它最早发现于细胞核，故称核酸。核酸根据其组成可分为两大类：核糖核酸（简称RNA）和脱氧核糖核酸（简称DNA）。其中DNA98℅ 以上存在于细胞核中，RNA 90℅ 存在于细胞质，10℅ 存在于细胞核中。
核酸的化学组成：核酸是由磷酸、戊糖与碱基三类化学成分组成的。
组成核酸的戊糖有D –核糖和D – 2 –脱氧核糖。
核酸中存在的碱基主要有嘧啶碱和嘌呤碱两类杂环碱。其中最常见的有胞嘧啶（常用英文字母C表示）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、乌嘌呤（G）5种。
核苷：由戊糖与碱基缩合而得的产物称为核苷。RNA中的核苷有腺嘌呤核苷、乌嘌呤核苷、胞嘧啶核苷和尿嘧啶核苷。DNA中的核苷有腺嘌呤脱氧核苷、乌嘌呤脱氧核苷、胞嘧啶脱氧核苷和胸腺嘧啶脱氧核苷等。
组成核酸的基本单位——核苷酸：核苷酸是由1分子戊糖、1分子杂环碱和1分子磷酸组成。戊糖与碱基缩合成核苷，核苷再与磷酸结合成为核苷酸。
三、合成高分子化合物
高分子化合物简称高分子，与低分子化合物的最大不同是相对分子质量，高分子的相对分子质量一般在一万以上，亦有几十万，甚至是上百万。自然界存在的高分子如淀粉、纤维素、蛋白质、核酸等称天然高分子，通过人工合成的高分子如塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等称合成高分子。
高分子也叫聚合物，虽然相对分子质量很大，但化学组成比较简单，一般是由简单的结构单元重复连接而成。如聚乙烯可表示为，它是由乙烯聚合而成，其结构单元为—CH2—CH2—，n表示聚合度。
（一）加聚反应与缩聚反应
含有重键的单体分子，如乙烯、丁二烯（CH2=CH—CH=CH2）、苯乙烯（CH2=CHC6H5）等它们是通过加成聚合反应得到聚合物的。聚合时常用引发剂I先形成活性种R*，活性种打开单体M的π键，与之加成，形成单体活性种，接着不断迅速地与单体加成形成高分子，随后活性链失去活性，使链终止。可用简式表示如下：
I→R* R* + M→RM* RM* + M→RM*
2……RM*
)1
(-
n
+ M→RM*
n
R M*
n
→RM n
含有双官能团的单体，通过分子间官能团地缩合反应把单体分子连接起来，同时生成水、醇、氨等小分子，这样不断地缩合，使分子不断增大，最后形成高分子聚合物，称为缩合聚
[CH2—CH2 ]n
合反应，简称缩聚反应。如已二胺和已二酸反应生成聚已二酰已二胺，商品名为尼龙–66。反
应式可写成：
n H2N(CH2)6NH2 + n HOOC(CH2)4COOH →H[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n OH + (2n–1)H2O
（二）合成高分子的结构和特性
单体分子经加成聚合或所含的双官能团单体经缩聚得到的聚合物都是线型长链状的高分子。一些线型聚合物还带有支链，如高压聚乙烯；也有一些聚合物，分子链之间通过化学反应，形成化学键使分子交叉起来，构成体型网状高分子。由于高分子的结构不同，其性能也有所不同。线型高分子加热时可以逐渐变软，然后再变成液体，液体冷却后又逐渐变成固体，随着温度的变化可反复改变物理状态。线型高分子的这种性质，称为热塑性，它可以使高分子材料便于加工，而且还可以多次重复进行。线型高分子还可以用溶剂溶解。
单体进行聚合反应时，先形成线型高分子，在某种条件下分子链之间发生交联由线型变成体型网状高分子。体型高分子加热后不会熔化和流动，这种性质称为热固性。因此体型高分子一旦加工成型后，不能通过加热改变其形态，热固性树脂固化后也不能容溶剂溶解，如酚醛树脂和环氧树脂就是热固性树脂。
在热的作用下，大分子末端断列生成自由基，然后按链式机理迅速逐已脱除单体二降解，脱除少量单体后短期内残留物的相对分子质量变化不大，此类反应称为解聚。如聚甲基丙烯酸甲酯在164~270℃能发生解聚，利用此反应可从聚合物中回收单体。
（三）高分子材料
1、塑料
塑料是在一定的温度和压力下，可以塑制成型的合成高分子材料，由于合成高分子具有热塑性和热固性，所以塑料可以分成热塑性塑料和热固性塑料。
工程塑料可以作为工程材料代替金属，具有优良的机械性能、耐热性和尺寸稳定性，主要有聚酰胺、ABS、聚碳酸脂等。ABS工程塑料广泛用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业，许多家电的外壳就是ABS塑料做的。
ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）三种单体的共聚物，其结构式为：[ (CH2–CH) x –(CH2–CH=CH–CH2) y –(CH2–CH) z ]n
2、橡胶
橡胶具有高弹性、绝缘性、不透气、不透水、抗冲击、吸震及阻尼性。有些特种橡胶还具有耐化学腐蚀、耐高温、耐低温、耐油等性能。因而橡胶制品在工业、农业、国防和科技现代化中起着重要的作用。
天然橡胶的组成是异戊二烯。现在可用异戊二烯单体合成的异戊胶的结构和性能基本与天
然橡胶相同。n CH
=CH–C=CH2→[CH2CH=C=CH2]n
2
CH3
3
由于异戊二烯的原料来源受到限制，而丁二烯则来源丰富，因此以丁二烯为基础开发了一系列合成橡胶，如顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等。丁苯橡胶是由丁二烯（70%）和苯乙烯（30%）通过乳液聚合制得。
丁苯橡胶是应用最广、产量最多的合成橡胶，其性能与天然橡胶接近，而耐热、耐磨、耐老化性能优于天然橡胶，可用来制轮胎、皮带、密封材料和电绝缘材料，但它不耐油和有机溶剂。
硅橡胶的结构式如下：
硅橡胶的分子特别，主链上没有碳原子，因此叫做元素有机聚合物。由于硅橡胶无毒、无味、柔软、光滑、生理惰性及血液相溶型巨很优良，亦可用作医用高分子材料，如人工器官、人工关节、整形修复材料、药液载物等。
天然橡胶和合成橡胶在未硫化前称为生橡胶。生橡胶具有可塑性，强度低，回弹力差，容易产生永久形变，这是因为生橡胶分子是线型结构，生橡胶只在硫化后由线形分子体型网状结构才具有高弹性，才有应用价值。
3、纤维
棉、麻、丝、毛属天然纤维，目前绚丽多彩的纺织品，大部分是由化学纤维制成，化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维。宛如丝绸的人造棉（粘胶纤维）、质地柔软的人造毛、轻柔滑爽的人造丝（醋酸纤维），是由于然纤维或蛋白质为原料，经过化学改性而制成的，属于人造纤维。平常我们见到的五彩缤纷而又厚实的缎子被面，大部分是人造纤维制成的。抗皱免烫的涤纶、坚固耐磨的尼龙，胜似羊毛的腈纶，结实耐穿的维纶等都是合成纤维。
聚酯纤维：凡是含有 （酯基）的高分子都称为聚酯，它可抽丝成纺织品，亦可作为塑料和涂料等的原料。涤纶小为由于分子排列规整、紧密，结晶度较高，不易变形，因此抗皱性好。涤纶织物由于牢固，易洗、易干，做成衣服外形挺括等特点，主要用于做衣料，也可做运输带、轮胎帘子线、缆绳、渔网等。 [ Si –O ]m CH 3 CH 3 [ Si –O ]n CH=CH 2 3 n CH 2=CH –CH=CH 2 + n CH 2=CH → [ CH 2–CH=CH –CH 2–CH 2–CH ]n
——O — O
聚酰胺纤维：聚酰胺是一类性能优良的高聚物，它可以做工程塑料，抽丝则可制成纤维，商品名尼龙或锦纶，最常见的是尼龙 – 6和尼龙 – 66，主要用于制作丝袜及针织内衣、渔网、降落伞、宇航服。尼龙织物的特点是强度大、弹性好、耐磨性好。这是由于分子链中有 （酰胺基），在长链分子中不仅有较大的范得华力，还有氢键的作用，因此强度特别大。
4、胶粘剂
环氧树脂：凡是分子中含有二个以上的环氧基的物质，都可作为环氧树脂胶粘剂，环氧树脂俗称万能胶，通用环氧树脂胶粘剂是由2，2 – (4，4’–二羟基二苯基)丙烷（俗称双酚A ）和环氧氯丙烷缩聚反应制得。
作为胶粘剂的环氧树脂是亮黄色的的粘稠物质，是线型分子，相对分子质量并不大，n 在0 ~ 19之间，在年节物体时需要有机胺、酸酐等固化剂固化。
未经固化的环氧树脂相对分子质量较小，没有强度，而固化以后相对分子质量成倍提高，最后形成不溶不熔的体型网状结构，具有很强的粘接强度。
【典型例题】
例1、化合物X 是从天然产物中分离而得，分子量为180，把1.98 g X 燃烧可生成1478.4 mL （标准状况）CO 2和1.188 g H 2O 。X 能发生银镜反应，且能在弱酸性条件下被溴氧化成酸。X 与乙酸酐反应得A ，A 的分子量比X 大116.67%。问：
（1）写出X 和A 的结构式：
（2）与X 的结构式一致的天然产物是什么？写出它的名称，并以最好的方式写出它的结构式
分析：本题可以先求X 的最简式，再求分子式，然后根据性质推出 X 的结构式。再根据X 的性质和A 的分子量可以推出A 的结构式。最后运用葡萄糖的结构知识解得第二问。
解：（1）1.98 g X 中含C 原子：
4
.22104.14783
-?= 0.066 mol 即0.792 g ——NH —
O
含H 原子： 1.188×18
2= 0.132 mol 即0.132 g 含O 原子： 1.98－0.792－0.132 = 1.056 g 在X 中 C ︰H ︰O = 0.066︰0.132︰
16056.1 = 1︰2︰1 X 的最简式为CH 2O ，式量为30。
由于X 的分子量为180，所以X 的分子式为C 6H 12O 6。
由性质可以推断X 的结构式为：
HOCH 2(CHOH)4CHO
A 的分子量应为180×216.67% 其结构式应为
（2）与X 的结构式一致的天然产物应为D – (+) – 葡萄糖。其最好的结构表示法为透视式或氧环式。
或
例2、在下列己醛糖中，哪些结构之间成对映体关系？哪些结构之间成非对映体关系？
分析：产生对映异构的根本原因是由于分子缺乏某些对称因素，绝大多数情况下是因为没有对称中心也没有对称面。这样的分子不能与它的镜影重叠，就会产生对映异构现象。
解：基于对映异构体的概念不难得出成对映体关系的是：a —c ，b —d 成非对映体关系的是：a —b 、a —d 、b —c 、c —d 。
CHO (CHOOCCH 3)4 CH 2OOCCH 3 O OH OH OH OH H H H H CH 2OH H
OH CH 2OH
O OH HO
OH H H H H H CHO CH 2OH OH OH HO OH H H H H CHO CH 2OH OH HO HO OH H H H H CHO CH 2OH H HO H H H OH HO HO CHO CH 2OH H H H OH OH HO HO a ． b ． c ． d ．
例3、A 和B 属于一类天然有机化合物，都能与盐酸、碱反应。随着介质的酸度不同，水溶液中A 和B 都能以三种形式——阳离子、阴离子、偶极离子存在并建立平衡。A 和B 中碳原子数的总和为6，A 和B 中的氧原子的比为1︰2
（1）试确定A 、B 为何物？
（2）以A 物质为例说明A 与盐酸、烧碱反应有什么产物？
分析：A 和B 能与酸、碱反应，故是两性化合物。水溶液中三种离子建立平衡，可定Ａ、B 为氨基酸。可能的化合物为：A 中含1个碳原子，B 中含5个；Ａ中含2个，B 中含4个；A 中含3个，B 中也含3个。而在A 和B 中氧原子的比为1︰2。
故A 为氨基乙酸，B 为2 – 氨基丁二酸。
解：（1）A 和B 都能与酸、碱反应，说明A 和B 均为两性化合物。又A 和B 都在水溶液中以偶极离子、阳离子、阴离子存在并建立平衡，这符合氨基酸的特点。又知A 和B 碳原子总和为6，A 与B 的氧原子比为1︰2。
所以，A 为氨基乙酸 NH 2CH 2COOH ，B 为2 – 氨基丁二酸。
（2）NH 2CH 2COOH + HCl → (NH 3CH 2COOH)Cl
NH 2CH 2COOH + NaOH → NH 2CH 2COONa + H 2O
例4、如何从赖氨酸、丙氨酸和谷氨酸混合物的水溶液中获得各种氨基酸成分？
分析：根据在等电点时氨基酸的溶解度最小，则可通过调节pH ，使它们分别析出。 解：在等电点时氨基酸的溶解最小，故可在适宜的温度和浓度下调节pH 至每以氨基酸的等电点，使它们分别析出。本题可先调节pH 至3.22，让谷氨酸析出，再调节pH = 6.02，让丙氨酸析出，最后调pH = 9.74使赖氨酸析出。
注：在等电点时氨基酸分子既不移向电场的阳极也不移向电场的阴极，利用此性质进行分离非常有效。例如，控制pH 在6左右，丙氨酸不移动，谷氨酸移向阳极，赖氨酸移向阴极。
例5、用不大于两个碳的化合物合成聚乙烯醇。
分析： 为聚乙烯醇，但聚合物无CH 2 = CH —OH 单体，因此只能通过大
分子的反应得到，即先合成聚醋酸乙烯，再醇解。
解：HC≡CH + HOOCCH 3 CH 2 = CHOOCCH 3
n CH 2 = CHOOCCH 3
+ n HOCH 3 + n CH 3COOCH 3
例6、L – 甲状腺素是一种重要的激素，用来治疗呆小病、粘液瘤、肥胖病等人类疾病。
[ CH 2—CH ]n 引发剂 △ [ CH 2—CH ]n
3 [ CH 2—CH ]n 3
NaOH [ CH 2—CH ]n OH
早期人类都是用动物的甲状腺组织来提取甲状腺素。甲状腺素的光学活性在20世纪30年代首先由Harington 和Salter 发现，他们从动物甲状腺体的蛋白质用发酵水解方法提取了L – 甲状腺素，从而避免了碱性水解的消旋现象，同样的结果也由Foster 和Palmer 等人在甲状腺体初步发酵后再酸性水解的方法而获得。但是从动物甲状腺体组织提取的L – 甲状腺素纯度低、光学纯度比较差，而且数量亦受到限制。40年代起，人们开始用合成方法来生产L – 甲状腺素。
化学合成法是以L – 酪氨酸为起始原料合成L –甲状腺素有多种路线，最有代表性的为Chalmers 开发的经典路线：
（C 9H 11NO 3）????→?-423SO H HNO A （C 9H 9N 3O 7）()?????→?-NaOH O CO CH 23
B （
C 11H 11N 3O 8）?????→?+-H OH CH CH 23C （C 13H 15N 3O 8）
D （C 20H 21N 3O 9）
??→?-Pd H 2E （C 20H 25N 3O 5）?????→?-HCl NaNO KI /2F （C 20H 21NO 5I 2）???→?-HAc HI G （C 16H 13NO 4I 2）
??→?-KI I 2（L －甲状腺素，C 16H 11NO 4I 4）
此合成工艺需要八步反应，虽可保留其光学活性，但操作步骤非常复杂，产率低，成本较高。
通过化学工程师们的不懈努力，上海精细化工研究所的研究人员采用3，5–二碘–L –酪氨酸为原料，经孵化反应（消化–偶合反应）合成了高纯度、高生物活性的L –甲状腺素，缩短了工艺路线，降低了生产成本，是较理想的合成路线。合成原理如下：
L –酪氨酸???→?-222O H I H ?→?I J ?→?K L ???→?-催化剂2O M ???→?-HAc
HCl L –甲状腺素 （1）为何L –甲状腺素有光学活性，以上反应是否会影响其光学活性？
（2）写出A ～M 各物质的结构简式。
分析：本题给出了两条合成L –甲状腺素的途径，第一条途径条件较多，根据反应前后化学式的变化和参与反应的试剂，并不难推出产物；第二条途径是对第一条的改进，可借助第一条的信息帮助解答。
解：（1）L –酪氨酸中有一不对称碳原子（手性碳原子），因此有旋光性；反应中该碳原子始终没参与，故不会改变光学活性。
（2）A ：；B ：；C ：； D ：；E ：；
F：；G：；
H：；I：(CH3CO)2O；J：；K：CH3CH2OH；
L：；M：
【知能训练】
1、写出四种具有相同最简式CH2O的不同类型的有机物的结构简式。
2、已知在葡萄糖溶液中有一种环状结构的葡萄糖分子，化学式为C6H12O6，且存在下列平衡关系：
（1）这种环状结构的分子是通过葡萄糖分子（链式）中基和通过______反应而形成的。
（2）由两种简单的有机物合成某一键状醇醚：的反应方程式为。
3、A是常见的有机物，能发生银镜反应。（1）一分子A在催化剂甲作用下生成两分子B，B能自身缩聚成高分子化合物C；（2）一分子A在催化剂乙作用下生成两分子D和两分子H2。D不能发生银镜反应，但能在一定条件下被H2还原为B；（3）一分子A在催化剂丙作用下生成两分子E和两分子F，F的相对分子质量为D的一半，且F能使澄清石灰水变浑浊，E和B、D都能发生酯化反应。
（1）F分子的电子式为
（2）与D分子具有相同分子式量的有机物中属于一元醇的同分异构体种（不含其他含氧基团）。
（3）A的工业名称是；C、D的结构简式为C D
（4）写出A发生银镜反应的离子方程式
4、醛糖能和菲林（Fehling）溶液、苯肼等反应，表现出醛基典型的性质，但不和希夫（Schiff）试剂、亚硫酸氢钠饱和溶液反应，为什么？
5、D－2－氨基葡萄糖（俗称氨基葡萄糖）在自然界中常为环状结构，请完成下列提问：
（1）写出氨基葡萄糖的直链式与环状构象（A）（提示：葡萄糖结构见右
图）。
（2）写出在三乙胺条件下其盐酸盐与(CH3CO)2O的反应产物（B）。
（3）将（B）在0℃下于稀酸或NH3/乙睛介质中反应，并写出产物结构简式。
6、一种得自天然产物的结晶性物质A，其分子式为C5H10O4，它的水溶液能够发生银镜反应。将A和碘化氢的水溶液及红磷加热时生成正戊烷。A与乙酸酐作用时生成化合物C11H16O7，该化合物不溶于水，也不发生银镜反应，但在酸存在下，与水共热时容易转变成能发生银镜反应的化合物C9H14O6。当A与甲醇在少量氯化氢存在下共热时生成不发生银镜反应的化合物C9H12O4。
（1）确定物质A及其转变产物的结构式。
（2）写出所进行的反应的化学方程式。
（3）说明物质A可能的立体结构变体。
7、含有氨基（—NH2）的化合物通常能够与盐酸反应，生成盐酸盐。如：R－NH2 + HCl →R－NH2·HCl（R代表烷基、苯基等）现有两种化合物A和B，它们互为同分异构体。已知：①它们都是对位二取代苯；②它们的相对分子质量都是137；③A既能被NaOH溶液中和，又可以跟盐酸成盐，但不能与FeCl3溶液发生显色反应；B既不能被NaOH溶液中和，也不能跟盐酸成盐；④它们的组成元素只可能是C、H、O、N、Cl中的几种。请按要求填空：（1）A和B的分子式是。
（2）A的结构简式是；B的结构简式是。
8、氨基酸分子（RCH(NH2)COOH）中，既有碱性的氨基（－NH2），又有酸性的羧基（－COOH）。在一定的酸碱性条件下，能自身成盐[ RCH(NH3＋)COO－]。所以在氨基酸分析中不能用碱溶液测定氨基酸水溶液中羧基的数目，而应先加入甲醛，使它与－NH2缩合（R－NH2 + HCHO →R－N＝CH2+ H2O），然后再用碱液滴定法，测定羧基含量。氨基酸中－NH2的数目可用与HNO2反应定量放出N2而测得，氨基在反应中变成羟基（－OH）（R－NH2 + HNO2→R－OH + N2 + H2O）。
化合物A，分子式为C8H15O4N3中和1mol A与甲醛作用后的产物消耗1mol NaOH。1mol A 与HNO2反应放出1mol N2，并生成B（C8H14O5N2）。B经水解后得羟基乙酸和丙氨酸。
①B的结构简式为；
②A跟亚硝酸反应的化学方程式为。
9、有机物A、B均稳定，且分子式相同。取0.1mol A完全燃烧，得二氧化碳26.4g。A、B 分别跟足量的乙酸并在浓硫酸存在条件下反应，生成C、D两种有机物，C的相对分子质量比D的相对分子质量大42。B、E以任意质量比混合，只要总质量不变，完全燃烧后耗氧气量和生成的水量都不变。0.1mol E能与足量银氨溶液反应生成43.2g银，且E的相对分子质量小于58。B能与新制氢氧化铜的悬浊液反应生成红色沉淀。A的任意一个羟基被溴原子取代所得的一溴代物都只有一种。
（1）通过计算和推理，确定A 、B 、E 各物质的结构简式。
（2）写出B →D 和B 与新制氢氧化铜的悬浊液的化学反应方程式（有机物写结构简式）。
10、某中学同学在一本英文杂志上发现2张描述结构变化的简图如下（图中“—～—”是长链的省略符号）：
N H CH 2C O N H C
3+
2
未读原文，他已经理解：左图是生命体内最重要的一大类有机物质 （填中文名称）的模型化的结构简图，右图是由于左图物质与 （化学式），即 （中文名称）发生反应后的模型化的结构简图。由左至右的变化的主要科学应用场合是：______________；但近年来我国一些不法奸商却利用这种变化来坑害消费者，消费者将因______________________。
11、写出赖氨酸[H 2NCH 2CH 2CH 2CH 2CH(NH 2)COOH]在指定条件下占优势的结构式：
（1）在强酸性溶液中。
（2）在强碱性溶液中。
（3）在达到等电点的溶液中。
12、有机玻璃是由有机物X 加聚制得的热塑性塑料，为透明如玻璃状的无色固体，可以制造航空窗玻璃、仪表盘、外科照明灯、装饰品和生活用品等。其结构简式如下：
请回答下列问题：
（1）写出X 的结构简式 。
（2）有机物X 不能发生的反应有 （填写序号）。
①和H 2加成 ②使溴水褪色 ③被酸性高锰酸钾溶液氧化 ④水解反应 ⑤酯化反应 （3）有机物X 的一种同分异构体Y （含有2个甲基）能与NaHCO 3溶液反应放出CO 2，写出Y 与Br 2水反应的化学方程式： （任写一例），该反应属于 。
13、水性粘着剂聚乙烯醇是聚乙酸乙烯酯经碱性水解制得的。
（1）写出聚乙烯酸的结构式。
（2）聚乙烯醇能否直接通过聚合反应制得？为什么？
（3）写出聚乙酸乙烯酯的结构式。
（4）怎样制取聚乙酸乙烯酯？写出反应物的名称。
14、聚氨酯是常用的塑料，在它的主链上含有－NH －CO －重复结构单元。又知合成聚氨
酯的单体有两种，一种是异氰酸酯（如O＝C＝N－R－N＝C＝O）；另一种为多元醇（如HO－R’－OH）。聚氨酯的结构简式为OC－NH－R－NH－CO－O－R’－O。现有2,6－二甲基
二异氰酸酯（）和1,3－丙二醇，试写出用它们合成聚氨酯的化学
方程式并标明反应类型。
15、聚苯乙烯是一种重要的塑料，尤其是一种良好的绝缘体。泡沫聚苯乙烯是很好的家用器具、精密仪器及其他物品的包装和减震材料。
（1）写出以苯和乙烯为原料合成聚苯乙烯的工业生产过程，指明使用的试剂或催化剂。
（2）写出在实验室中从苯和醋酐开始制备苯乙烯的过程，指明所需要的其他试剂或催化剂，阐明每一反应步骤的机理。
（3）阐明以过氧化苯甲酸为引发剂的苯乙烯聚合反应机理。
参考答案：
1、HCHO HCOOCH3CH3COOH CH2OH(CHOH)4CHO
2、（1）酸羟醛加成（2）CH3CH2OH + CH3CHO→
3、（1）；（2）8；（3）葡萄糖；；（4）
CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]＋+2OH－→CH2OH(CHOH)4COO－+NH4＋+3NH3+H2O
4、醛糖与菲林（Fehling）溶液及苯肼反应，是不可逆的，因而尽管溶液中开链式的醛基浓度很低，也可显示出正反应。而醛糖与Schiff试剂及亚硫酸氢钠等的反应是可逆的，平衡偏向未反应的醛基一边，所以醛糖与Schiff试剂及亚硫酸氢钠呈负反应。
5、（1）
D－葡萄糖，D－2－氨基葡萄糖（环状结构Haworth式）
（2）
（3）在水解时，温度低，故只有半缩醛羟基形成的酯被水解，其他轻基形成的酯和氨基形成的酰胺须在加热回流中才能被水解。
6、
（1）
（2）
（3）
7、（1）C7H7NO2(或写成C7H7O2N) （2）H2N－－COOH、CH3－－NO2
8、（1）
2019年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题 考生须知： 1.全卷分试题卷和答题卷两部分，试题共有8题，满分100分。考试时间120分钟。 2.本卷答案必须做在答题卷相应位置上，做在试题卷上无效，考后只交答题卷。必须在答题卷上写明县（市）、学校、姓名、准考证号，字迹清楚。 3.只能用黑色水笔成签字笔答卷，铅笔圆珠笔等答卷无效；答卷上用胶带纸，修正液为无效卷；答卷上有与答题无关的图案，文字为无效卷； 4.可以使用非编程计算器。 第1题（10分）根据所给条件按照要求书写化学反应方程式（要求系数为最简整数比） 1-1 铜在潮湿空气中慢慢生成一层绿色铜绣23[Cu(OH)CuCO ] 。 1-2 乙硼烷与一氧化碳在NaBH 4、THF 条件下1:2化合，生成物有一个六元环。 1-3 古代艺术家的油画都是以铅白为底色，这些油画易受H 2S 气体的侵蚀而变黑（PbS ），可以用H 2O 2对这些古油画进行修复，写出H 2O 2修复油画的化学反应方程式。 1-4 光气（COCl 2）和NH 3反应制备常见的氮肥。 1-5 银镜实验时需要用的银氨溶液，必须现配现用：因为久置的银氨溶液常析出黑色的氮化银沉淀。写出相应的化学反应方程式。 第2题（30分） 2-1 画出下列分子的立体结构：PH 3、P 2H 4、H 3PO 2。
2-2 甲基异氰酸酯（MIC）是制造某些杀虫剂的中间体，是一种剧毒的物质，其分子式为C2H3NO，MIC原子连接顺序为H3CNCO，除氢外的四个原子不都在一条直线上。指出N的杂化类型、写出最稳定路易斯结构式。 2-3 在水溶液中，水以多种微粒的形式与其它物种成水合物，画出微粒H5O2+和H9O4+的结构图示。 2-4 根据所给信息画出下列物种的结构。 2-4-1 As3S4+中每个原子都满足8电子结构，有一个S-S键，如果将其中一个S换成As，则变成一个有三重轴的中性分子。 2-4-2 As4蒸气分子具有白磷一样的正四面体结构：As4S4分子可以看做4个硫原子分别插入As4的四条边，As的化学环境相同。画出As4S4的结构。 2-4-3 S4O62-中含有3个S-S键。 2-5 A、B、C、D、E五种元素分居四个不同的周期和四个不同的族，它们的原子序数依次增大。常温常压下，A、B、D的单质为气态，而C、E的单质为固态。五种元素中，只有C、D、E的单质能与氢氧化钠溶液反应；C的剧毒单质与氢氧化钠溶液加热反应，有一种剧毒气体生成；D单质与氢氧化钠溶液加热反应，生成两种盐；E单质与氢氧化钠溶液反应，放出A单质。E的基态原子不含单电子，其L能层和M能层的电子数不相等，N能层只有2个电子。 2-5-1 写出A、B、C、D、E的元素符号。 2-5-2 写出D单质与氢氧化钠溶液加热反应的方程式。 2-5-3 写出E单质与氢氧化钠溶液反应的方程式。 2-6 用次氯酸钠氧化过量的氨可以制备化合物A，A可以用作火箭燃料。最新制备A的工艺是用氨和醛（酮）的混合气体和氯气反应，然后水解。A的水溶液呈碱性，用硫酸酸化一定浓度A溶液，冷却可得到白色沉淀物B。在浓NaOH介质中A溶液可作氧化剂放出气体C。气体C的水溶液可以使Cu2+溶液变成深蓝色溶液D。C的水溶液不能溶解纯净的Zn(OH)2，但若加入适量的NH4Cl固体后，Zn(OH)2溶解变成含E的溶液。A的水溶液有很强的还原能力，它能还原Ag+，本身被氧化成气体单质G。将气体C通过红热CuO粉末，可得到固体单质F和G。给出A~G的化学式。 第3题（15分） 3-1 有一含Co的单核配合物，元素分析表明其含Co 21.4%，H 5.4%，N 25.4%，C l 13.0%（质
绪论 1.化学：在分子、离子和原子层次上，研究物质的组成和结构以及物质的化学 性质和化学变化及其内在联系的科学。 应注意的问题： （1）化学变化的特点：原子核组成不变，发生分子组成或原子、离子等结合方式的改变； （2）认为物理变化不产生质变，不生成新物质是不准确的，如： 12H+3 1 H==42He+10n是质变，产生了新元素，但属于物理变化的范畴； （3）化学变化也有基本粒子参加，如：2AgCl==2Ag+Cl2就有光子参加； （4）物质 2.无机化学：除去碳氢化合物及其大多数衍生物外，对所有元素和他们的化合 物的性质和反应进行研究和理论解释的科学。（莫勒提法） 3.怎样学习无机化学？ （1）你所积累的好的学习方法都适于学习无机化学。 （2）课前预习，带着问题听课。提倡写预习笔记。 （3）课上精力集中，边听边看边想边记，眼、耳、手、脑并用。 （4）课后趁热复习，按时完成作业，及时消化，不欠账。 （5）提高自学能力，讨论课积极发言。 （6）随时总结，使知识系统化。达到书越读越薄之目的。 （7）理论联系实际，做好化学实验。
第一章原子结构和原子周期系 教学目标：1.学会一个规则：斯莱特规则; 2.掌握两个效应：屏蔽效应、钻穿效应; 3.掌握三个原理：能量最低、保里不相容、洪特规则; 4.掌握四个量子数：n、l、l、m s 5.掌握五个分区：s、p、d、ds、f 6.掌握六对概念; 7.掌握七个周期; 8.掌握八个主族八个副族。 重点：1.原子核外电子排布三个原理，核外电子的四个量子数； 2.元素周期表的结构其及元素性质变化规律。 难点：屏蔽效应、钻穿效应概念及应用； 教学方法：讲授与讨论相结合，做适量练习题和作业题。 教学内容： §1-1经典物理学对原子结构的认识 1-1原子的核形结构 1708年卢瑟福通过α粒子散射实验确认：原子是由中央带正电的原子核和周围若干绕核旋转的电子组成。遇到的问题：电子绕核运动，将不断辐射电磁波，不断损失能量，最终将落到核上，原子因此而消亡实际与此相反，原子是稳定存在的，急需找到理论解释。 1-2 原子光谱的规律性 1光谱一束光通过分光棱镜折射后再屏幕上得到一条彩带或线形亮条前者称连续光谱后者称线形光谱太阳光电灯光为连续光谱原子光谱为线形光谱图1-1 2氢原子光谱里德堡方程 R H=1.097×10 M n1 专题五铁及其化合物 1、铁元素的存在形态： 游离态：陨铁 化合态：铁元素主要以＋2价和＋3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65％，处于第四位，仅次于氧、硅和铝。 2、按不同标准给铁及其化合物分类 （1）按单质、氧化物、酸、碱、盐给上述物质分类。 单质：铁；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；碱：Fe(OH)2、Fe(OH)3；盐：FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3（2）按铁元素的化合价给上述物质分类。 0价：Fe；+2价：FeO、FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3价：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)3 3 4．铁的氢氧化物——4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性质的比较 （1）氢氧化亚铁： 制备：FeCl2＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋2NaCl 物理性质：白色难溶的弱碱 化学性质：①与强酸反应 ②还原性：易被氧化剂所氧化。如：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 思考：实验室在制备Fe(OH)2时，为防止被氧化，可以采取哪些措施？ 提示：实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：①亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O2）；③使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。 （2）氢氧化铁： 制备：FeCl3＋3NaOH＝Fe(OH)3↓＋3NaCl 物理性质：红褐色难溶固体 化学性质：与强酸反应。Fe(OH)3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O 5、探究铁及其化合物的氧化性和还原性 预测：铁元素显0价时，只有还原性；显+3价时，只有氧化性；显+2价时，既有氧化性，又有还原性。 2002年全国高中学生化学竞赛(江苏省赛区)选拔赛试题 (2002年8月5日8：30－11：30 共计3小时) 姓名 1．(12分)(1) 如果已经发现167号元素A，若已知的原子结构规律不变，167号元素应是第周期、第族元素；可能的最高氧化态为；氢化物的化学式为。 (2) 某一放射性物质衰变20％需15天，该物质的半衰期是。 分子中有种化学环境不同的氢原子。如果用氯 (3) 化合物CH3CH CH2 O 取代分子中的氢原子，生成的一氯代物可能有种。 (4) 硅与碳为同族元素，呈四价。然而，与碳化合物相比，硅化合物的数量要少得多。碳易于形成双键，硅则不易形成双键。但据美国《科学》杂志2000年报道，已合成了分子中既有Si－Si单键，又有Si=Si双键的化合物X。X的分子式为Si5H6，红外光谱和核磁共振表明X分子中氢原子的化学环境有2种，则X的结构式是：。 2．(13分)(1) 磷和氢能组成一系列的氢化物，如PH3，P2H4，P12H16等。其中最重要的是PH3。PH3称为膦，它是一种无色剧毒的有类似大蒜臭味的气体。它可由NaOH和白磷反应来制备，其制备反应的化学方程式为，P2H4的沸点比PH3(填“高”或“低”)，原因是。AsH3又称胂，试写出由As2O3制备胂的反应方程式，胂的汽化热比膦(填“大”或“小”)。 (2) ①根据VSEPR理论，SCl3+和ICl4－的空间构型分别是和，S 和I分别以和杂化轨道同Cl形成共价键。 ② SCl3+和PCl3是等电子体，其S－Cl键键长(填>、＝或<)P－Cl键键长，原因是。 3．(5分)石墨晶体由如图(1)所示的C原子平面层堆叠形成。有一种常见的2H型石墨以二层重复的堆叠方式构成，即若以A、B分别表示沿垂直于平面层方向(C方向)堆叠的两个不同层次，它的堆叠方式为ABAB……。图(2)为AB两层的堆叠方式，O和●分别表示A层和B层的C原子。 (1) 在图(2)中标明两个晶胞参数a和b。 (2) 画出2H型石墨晶胞的立体示意图，并指出晶胞类型。 高一化学金属及其化合物知识点总结 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 高一化学金属及其化合物知识点总结 1．元素的存在形式有两种：游离态和化合态。 （1）钠镁铝只以化合态形式存在：钠元素的主要存在形式是氯化钠，镁元素的存在形式有菱镁矿，铝元素的存在形式有铝土矿。 （2）铁元素有两种存在形式：游离态的陨铁和化合态的铁矿石。 2．金属单质的用途： （1）利用钠元素的特征焰色（黄色）制高压钠灯，高压钠灯的透雾力强，可以做航标灯；利用钠单质的熔点低，钠钾合金常温下呈液态，做原子反应堆的导热剂；利用钠单质制备过氧化钠，利用钠单质还原熔融态的四氯化钛制备金属钛。 （2）镁条燃烧发出耀眼的白光，用来做照明弹。 （3）利用铝的良好导电性，做导线。利用铝块和铝粉的颜色都是银白色，铝粉制成银粉（白色涂料）。 3．金属化合物的用途： （1）过氧化钠做漂白剂，过氧化钠做水下作业、坑道下作业的供氧剂；氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠做食品添加剂；氯化钠做为制备单质钠和氯气的原料，氯化钠做为制备氢氧化钠、氢气、氯气的原料。 （2）氧化镁的熔点高，做耐高温的材料：耐火管、耐火坩埚、耐高温的实验仪器。 （3）明矾做净水剂。 4．金属的分类： （1）根据冶金工业标准分类：铁（铬、锰）为黑色金属，其余金属（钠镁铝等）为有色金属。（2）根据密度分类：密度大于cm3的金属是重金属：如铁、铜、铅、钡，密度小于cm3的金属是轻金属：如钠、镁、铝。 5．氧化物的分类：二元化合物，其中一种元素是氧元素，并且氧元素呈负二价的化合物是氧化物。（1）氧化物（根据氧化物中非氧元素的种类）分为金属氧化物和非金属氧化物。 （2）金属氧化物分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物。 （3）非金属氧化物分为酸性氧化物、不成盐氧化物。 （4）氧化物（根据氧化物是否与碱或酸反应生成盐）分为成盐氧化物和不成盐氧化物（CO 、NO）。 （5）成盐氧化物分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物。 （6）酸性氧化物分为高价态的金属氧化物（Mn2O7）和非金属氧化物（CO2）。 高中化学：合成高分子化合物的基本方法知识点 一、有机高分子化合物 1．概念：由许多小分子化合物通过共价键结合成的，相对分子质量很高(104～106)的一类化合物。 2．特点 (1)相对分子质量很大，由于高分子化合物都是混合物，其相对分子质量只是一个平均值。 (2)合成原料都是低分子化合物。 (3)每个高分子都是由若干个重复结构单元组成的。 3．与高分子化合物有关的概念 (1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。 (2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。 (3)聚合度：高分子链中含有链节的数目，通常用n表示。 (4)聚合物的平均相对分子质量＝链节的相对质量×n。 有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量高达10000以上1000以下相对分子质量的数值平均值明确数值分子的基本结构若干重复结构单元组成单一分子结构性质物理、化学性质有较大差别 1．概念：一定条件下，由含有不饱和键的化合物分子以加成反应形式结合成高分子化合物的反应，简称加聚反应。 2．常见的加聚反应 (1)丙烯酸加聚 (1)加聚反应的特点 ①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。例如，烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物。 ②发生加聚反应的过程中没有副产物(小分子化合物)产生，只生成高聚物。 ③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。 (2)加聚产物的书写 加聚反应本质上是加成反应，在书写加聚产物时要把原来不饱和碳上的原子或原子团看作支链，写在主链的垂直位置上。如： 方法点拨——加聚产物确定单体的方法 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。 (2)凡链节的主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。 (3)凡链节的主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的聚合物，其规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”，划线断开，然后将半键闭合即单双键互换。 三、缩合聚合反应 1．概念：一定条件下，具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物，同时有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。 2．常见的缩聚反应 (1)羟基酸缩聚 (3)氨基酸缩聚 第1题（4分） 2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X 和Y 。X 是用高能48Ca 撞击Am 24395靶得到的。经过100微秒，X 发生α-衰变，得到Y 。然后Y 连续发生4 次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db 的同位素。以X 和Y 的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成新元素X 和Y 的核反应方程式。 答案： Am 24395+ 4820Ca = 288115+3n （2分）不写3n 不得分。答291115不得分。 288115 = 284113 + 4He （2分） 质量数错误不得分。 4He 也可用符号α。 （答下式不计分：284113-44He = 268105或268105Db ）（蓝色为答案，红色为注释，注释语不计分，下同） 第2题（4分）2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮, 这种高聚氮的N-N 键的键能为160 kJ/mol (N 2的键能为942 kJ/mol)，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；按键型分类时，属于 晶体。这种固体的可能潜在应用是 ，这是因为： 。 答案： 3 原子晶体 炸药（或高能材料） 高聚氮分解成N 2释放大量能量。（各1分） 第3题（6分）某实验测出人类呼吸中各种气体的分压/Pa 如下表所示： 3－1 请将各种气体的分子式填入上表。 3－2 指出表中第一种和第二种呼出气体的分压小于吸入气体分压的主要原因。 答案： 姓名学校赛场报名号赛区省市自治区 （每空1分，共4分） 呼出气中的N2的分压小于吸入气中的分压的主要原因是呼出气中的CO2和水蒸气有较大分压，总压不变，因而N2的摩尔分数下降（1分）；呼出气中的O2的分压小于吸入气中的分压的主要原因是吸入的O2被人体消耗了。（1分）（共2分） 第4题（15分）在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子A（键角102o，偶极矩0.78x10-30 C·m；对比：氨的键角107.3o，偶极矩4.74x10-30 C·m)； 4-1 写出A的分子式和它的合成反应的化学方程式。 答案：NF3（1分）4NH3 + 3F2 = NF3 + 3NH4F（1分）（共2分） 4-2 A分子质子化放出的热明显小于氨分子质子化放出的热。为什么？ 答案：N-F 键的偶极方向与氮原子孤对电子的偶极方向相反，导致分子偶极矩很小，因此质子化能力远比氨质子化能力小。画图说明也可，如： （1分） 4-3 A与汞共热，得到一种汞盐和一对互为异构体的B和C（相对分子质量66）。写出化学方程式及B和C的立体结构。 答案： 2NF3 +2Hg = N2F2 + 2HgF2（1分） (14+19)X2=66（每式1分）（共3分） 4-4 B与四氟化锡反应首先得到平面构型的D和负二价单中心阴离子E构成的离子化合物；这种离子化合物受热放出C，同时得到D和负一价单中心阴离子F构成的离子化合物。画出D、E、F 的立体结构；写出得到它们的化学方程式。 答案： D E F （每式1分） 2 N2F2 + SnF4 = [N2F+]2[SnF6]2-（1分） [N2F+]2[SnF6]2- = [N2F] +[SnF5]- + N2F2 （1分）（共5分） 4-5 A与F2、BF3反应得到一种四氟硼酸盐，它的阳离子水解能定量地生成A和HF，而同时得到的O2和H2O2的量却因反应条件不同而不同。写出这个阳离子的化学式和它的合成反应的化学方程式，并用化学方程式和必要的推断对它的水解反应产物作出解释。 答案： 阳离子的化学式为NF4+。（1分） NF3 + F2 + BF3 = NF4+BF4-（1分） NF4+水解反应首先得到HOF （否则写不出配平的NF4+水解反应）: 重排 酮肟在酸性条件下发生重排生成烃基酰胺的反应。1886年由德国化学家.贝克曼首先发现。常用的贝克曼重排试剂有硫酸、五氯化磷、贝克曼试剂（氯化氢在乙酸－乙酐中的溶液）、多聚磷酸和某些酰卤等。反应时酮肟受酸性试剂作用，形成一个缺电子氮原子，同时促使其邻位碳原子上的一个烃基向它作分子内 1,2－迁移，其反应过程如下： 贝克曼重排是立体专一性反应。在酮肟分子中发生迁移的烃基与离去基团（羟基）互为反位。在迁移过程中迁移碳原子的构型保持不变，例如： 贝克曼重排反应可用于确定酮类化合物的结构。工业上利用环己酮肟发生贝克曼重排，大量生-己内酰胺，它是合成耐纶6（见聚己内酰胺）的单体。 亲电取代反应 亲电取代反应一种亲电试剂取代其它官能团的化学反应，这种被取代的基团通常是氢，但其他基团被取代的情形也是存在的。亲电取代是芳香族化合物的特性之一．芳香烃的亲电取代是一种向芳香环系，如苯环上引入官能团的重要方法。其它另一种主要的亲电取代反应是脂肪族的亲电取代。 亲电加成反应 亲电加成反应是烯烃的加成反应，是派电子与实际作用的结果。派键较弱，派电子受核的束缚较小，结合较松散，因此的作为电子的来源，给别的反应物提供电子。反应时，把它作为反应底物，与它反应的试剂应是缺电子的化合物，俗称亲电试剂。这些物质又酸中的质子，极化的带正电的卤素。又叫马氏加成，由马可尼科夫规则而得名：“烯烃与氢卤酸的加成，氢加在氢多的碳上”。广义的亲电加成亲反应是由任何亲电试剂与底物发生的加成反应。 在烯烃的亲电加成反应过程中，氢正离子首先进攻双键（这一步是定速步骤），生成一个碳正离子，然后卤素负离子再进攻碳正 铁及其化合物的性质》学案 【教学目标】 1. 了解铁在自然界中的存在、铁的物理性质及用途。 2. 掌握铁的化学性质、Fe2+M Fe3+的检验及性质、铁的氢氧化物的制备及性质。 3. 了解铁盐的净水原理。 【教学重点】 1. 铁与水蒸气 2. Fe2+及Fe3+的检验及性质。 3. 铁的氢氧化物的制备及性质。 【突破方法】 立足初中所学相关基础知识，运用物质间相互转化的基本反应规律及氧化还原反应中的基本概念和规律来进行指导学习，并以此设计相关实验进行探究验证学习。 【教学方法】 实验探究教学法。 【教学过程】 阅读并回答问题： 人类用铁的历史 人类使用铁的历史可以追溯到4500 多年前，不过那时的铁是从天而降的陨铁（其中含铁90％以上）。铁是天体演化过程中的一个重要产物。在漫长的岁月中，宇宙中的氢、氦经一代又一代的、聚变，产生了碳氧、氖、镁，镁再聚合成硅，最后形成铁。铁很稳定，是浩渺宇宙中普遍存在的一种重要元素。铁在地球的生物进化过程中也至关重要。距地面 3 000 km 深处的地心就是铁和镍的熔融体（含铁90％），但目前还无法开采。目前，铁的主要来源是 蕴藏在地表层的铁矿石。 铁（Fe）这元素占地壳元素总量的 5.5 %，世界上的金属总产量中钢铁占99.5 %。自然 界中自然铁极少，大部份和氧结合成铁矿石。纯铁呈灰白色，强度不是很大，故用处不大。 通常我们所说的铁，或钢，其实是一种合金，这种合金主要成份为纯铁（Fe,含有锰，铬，钨等金属元素及碳，硅，硫磷等非金属元素。其中碳所扮演的角色最为重要，它决定铁是否有展延性，是不是很 脆，容不容易熔化。 将铁矿石加入高炉还原而得的"熔铳”（hotmetal，即熔融生铁）含碳2到7.5 %。将熔 铳浇注到模中得一定的形状，称为铸铁（castiro n ）。铳铁（或生铁）无法锻造、轧制或压 制，换句话说，它不允许作任何形式的机械变形。铳铁有白铳（whitepig iron ）和灰铳（grey pig iron ）的区别。白铳中的碳以碳化铁（Fe3C）的形式存在，故新的断口呈银白色；且因 碳化铁硬而脆，所以白铳较硬且脆。至于灰铳中的碳以石墨的形式出现，故断口为灰色，且较白铳软且勒。 磷与硫对铁来说，是很令人讨厌的元素，虽然磷可使铁之流动性变佳，但也使得铁变脆（此因磷与铁结合或硬脆的Fe s P）。至于硫呢？如果铁中含硫过多，则有热脆现象发生，即 铁在高温加工的操作下脆裂（这是因为硫与铁结合成为硫化铁，铁与硫化铁成为共晶，形成网状，围绕在铁的晶体周围，因为共晶体的熔点较铁为低，所以在高温加工的温度下，铁与硫的共晶体熔融而铁未熔；此时若加以外力，铁即生裂痕）。 如果加入某些特定的合金元素一一锰、铬、镍、钼等等，可以增加钢铁的延性、抗拉强度，硬度，改进其铸造性质，增加其对腐蚀与热的抵抗力。经过热处理（即将钢料加热至某一预定高温，再以各种速率使其冷却），可以改变钢料的机械性质和物理性质。再者，钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状。钢铁因为具有这些特性，所以广泛地用来制造各种机械，设备及建筑楼房。一般将含碳量高于2%的铳铁或铸铁称为铁，而将含量少于2% 的称为钢。 1、铁在自然界中以____________________ 存在，这是因为其化学性 质_______________________________ 。 2、纯铁具有__________________________ 金属光泽，质_______________ ，有良好 3 的_____________________ 性，铁的密度是7.86g/cm，熔点1535 C,沸点2750 C。铁还是电和 热的导体。鉴别铁和铜最简单的方法是 ________________________________ 。 3、赤铁矿主要成分________________________________ ，黄铁矿主要成 分_____________________________ ，菱铁矿主要成分_______________________ （写化学式），由赤铁矿炼铁的化学反应方程式 为__________________________________________________________________________ 4、完成下列表格： 设计思想：通过对铁的历史回顾，不仅让学生了解铁的性质，以及铁与人类生活、社会发展紧密联系在一起，更重要的是通过这样的教学设计，尝试探索培养学生阅读能力，自学能力，获取信息的能力的有效途径。 【实验探究】 合成有机高分子材料 ?定义： 有机合成材料：常称聚合物，如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。 ?有机合成材料的基本性质： 1、聚合物 由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常称为聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。 2、合成有机高分子材料的基本性质 ①热塑性和热固性。链状结构的高分子材料(如包装食品用的聚乙烯塑料)受热到一 定温度时，开始软化，直到熔化成流动的液体，冷却后变成固体，再加热可以熔化。这种性质就是热塑性。有些网状结构的高分子材料一经加工成型，受热不再熔化，因而具有热固性，例如酚醛塑料(俗称电木)等。 ②强度高。高分子材料的强度一般都比较高。例如，锦纶绳(又称尼龙绳)特别结 实，町用于制渔网、降落伞等。 ③电绝缘性好。广泛应用于电器工业上。例如，制成电器设备零件、电线和电缆外 面的绝缘层等。 ④有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能，可用于 某些有特殊需要的领域。但是，事物总是一分为二的，有的高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。 ?新型有机合成材料： 1、发展方向新型有机合成材料逐渐向对环境友好的方向发展。 2、新型自机合成材料的类型 ①具自光、电、磁等特殊功能的合成材料； ②隐身材料； ③复合材料等： 有机合成材料对环境的影响： 我们应该辩证地认识合成材料的利弊。 1、利： a．弥补了天然材料的不足，大大方便了人类的生活； b．与天然材料相比，合成材料具有许多优良性能 2、弊： a．合成材料的急剧增加带来了诸多环境问题，如白色污染等； b．消耗大量石油资源。 因此我们既要重视合成材料的开发和使用，更要关注由此带来的环境问题，应开发使用新型有机合成材料，提倡绿色化学。 ?三大合成材料： （1）塑料 ①塑料的成分及分类塑料的主要成分是树脂，此外还有多种添加剂，用于改变塑料 中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区)试题题号１ 2 3 4 ５ 6 7 8 ９10 １1 总分 满分12 ６ 1 ２9 １0０ 得分 评卷人 ●竞赛时间３小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷 (背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。 不得持有任何其他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题(1２分) 通常,硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH）4。1-1已知反应分两步进行,试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5＋的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动－转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型:氢原子围绕着碳原子快速转动;所有Ｃ-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明?简述理由。 1-3该离子是( )。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D．亲核试剂 ２003年5月报道,在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”,若能合成,有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4该分子的分子式为； 1-5该分子有无对称中心？ 1-6该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7该分子有无手性碳原子? 1-8该分子有无手性？ 第２题(5分) 羟胺和用同位素标记氮原子（Ｎ﹡)的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下： NH2OH+ＨＮ﹡Ｏ2→A+H2Ｏ NH2ＯH＋ＨN﹡Ｏ２→Ｂ＋Ｈ2O Ａ、B脱水都能形成N2O，由A得到Ｎ﹡NO和NＮ﹡Ｏ，而由Ｂ只得到NN﹡Ｏ。 请分别写出A和B的路易斯结构式。 第3题(８分) X-射线衍射实验表明,某无水MｇCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，氯离子采取立方最密堆积（cｃp），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数:a=363.63pｍ,ｃ=17６6.６3pm;p=2．53ｇ·ｃm-3。 3－１以“”表示空层,Ａ、Ｂ、Ｃ表示Cｌ－离子层，a、b、c表示Mg２＋离子层,给出 三方层型结构的堆积方式。 ２计算一个六方晶胞中“MｇCl2”的单元数。 3假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Ｍg2+离子，将是哪种晶体结构类型？ 第４题(7分） 化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品,加热至4０0℃,记录含A量不同的样品的质量损失（％），结果列于下表: 样品中A的质量分数/% 20 50 70 90 33.3 样品的质量损失/％７.4 18．5 ２ ５．８ 利用上述信息,通过作图，推断化合物A的化学式，并给出计算过程。 铁及其化合物 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是( ) ①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO 4溶液中滴入NaOH 溶液，并在空气中放置一段时间 ③FeCl 3溶液中滴入KSCN 溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中 A ．②③①④ B ．③②①④ C ．③①②④ D ．①②③④ 2．已知下述三个实验中均有化学反应发生。 下列判断正确的是( ) A ．实验①中铁钉只做还原剂 B ．实验②中Fe 2＋既显氧化性又显还原性 C ．实验③中发生的是置换反应 D ．上述实验证明氧化性：Fe 3＋>Fe 2＋>Cu 2＋ 3．在含有FeCl 3和BaCl 2的酸性溶液中，通入足量的SO 2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN 溶液，无明显现象，下列叙述不． 正确的是( ) A ．白色沉淀是BaSO 4和BaSO 3 B ．溶液的酸性增强 C ．白色沉淀是BaSO 4 D ．FeCl 3全部被还原为FeCl 2 4．某溶液中有Fe 3＋、Mg 2＋、Fe 2＋和Al 3＋四种阳离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，搅拌后，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( ) A ．Fe 3＋ B ．Mg 2＋ C ．Fe 2＋ D ．Al 3＋ 5．下列离子方程式书写正确的是( ) A ．FeO 固体放入稀硝酸溶液中： FeO ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2O B ．过量的铁粉与稀硝酸溶液反应： Fe ＋4H ＋ ＋NO － 3===Fe 3＋ ＋NO ↑＋2H 2O C ．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸： Fe(OH)2＋2H ＋===Fe 2＋＋2H 2O 1．2-氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇经过下列哪几步反应() A．加成→消去→取代B．消去→加成→水解 C．取代→消去→加成D．消去→加成→消去 解析：选B。由题意知，要制1,2-丙二醇，2-氯丙烷需先发生消去反应制得丙烯： 2．以下4种有机物的分子式皆为C4H10O。 其中能被氧化为含相同碳原子数的醛的是() A．①和②B．只有② C．②和③D．③和④ 解析：选C。解答此题要弄清醇氧化的规律： ②③中含有—CH2OH结构，氧化后生成醛。 3．从松树中分离得到的松柏醇，其结构简式如下图，它既不溶于水，也不溶于NaHCO3溶液。能够跟1 mol该化合物起反应的H2和HBr的最大用量分别是() A．1 mol,2 mol B．4 mol,2 mol C．4 mol,4 mol D．4 mol,1 mol 解析：选B。1 mol苯环消耗3 mol氢气，1 mol 碳碳双键消耗1 mol氢气；一定条件下，HBr可以与碳碳双键发生加成反应，也可以与醇羟基发生取代反应。 4．某有机物的结构简式为，它在一定条件下可能发生的反应有() ①加成②水解③酯化④氧化⑤中和⑥消去 A．②③④B．①③⑤⑥ C．①③④⑤D．②③④⑤⑥ 解析：选C。该化合物的分子结构中含有苯环，故可以发生加成反应；含有羧基和醇羟基，故可以发生酯化反应；醇羟基可发生氧化反应；羧基可以发生中和反应。而该分子中既没有卤素原子，也不存在酯的官能团或者其他能水解的基团，故不能发生水解反应；由于跟醇羟基碳邻近的碳(苯环上的碳)上没有可以消去的氢，故不能发生消去反应。 5．(2012·杭州高三联考)咖啡酸苯乙酯 请填写下列空白： (1)A分子中的官能团是 ________________________________________________________________________。(2)高分子M的结构简式是 ________________________________________________________________________。 中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 （2007年9月16日9：00 - 12：00共3小时） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100 得分 评卷人 ●竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌 面上，立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其 他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题（12分） 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。 1-1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。 1-3该离子是（）。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4该分子的分子式为； 1-5该分子有无对称中心？ 1-6该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7该分子有无手性碳原子？ 1-8该分子有无手性？ 第2题（5分） 高中化学竞赛用书推荐 常规/高考类： 化学岛 用户名： 密码：woaihuaxuedao 以下是另一个公邮 icholand. 密码:huaxuedaogongyou 提供公共邮箱的目的还是方便大家交流，如果遇到超出流量限制的问题，可以直接把邮件转发出去。 尽管以前有XX的Gbaopan。。但是貌似很多人并不清楚密码。。 附上： 部分优秀资料帖索引 《高中化学重难点手册》（华中师范大学出版社，王后雄老师主编）；历年高考试题汇编（任何一种，最好有详细解析的，比如三年高考两年模拟）；《高中化学读本》（很老的人民教育出版社甲种本化学教材，最近有更新版本）；《高中化学研究性学习》（龙门书局，施华、盛焕华主编）南师大化科院创办的《化学教与学》每年的十套高考模拟题题型新颖质量比较高，可作为江苏预赛的模拟卷，不少5月份预赛原题就出自本套模拟题。 初赛类： 比较经典的有《化学高考到竞赛》（陕西师范大学出版社，李安主编，比较老）；《高中化学奥林匹克初级本》（江苏教育出版社，段康宁主编）；《高中化学竞赛初赛辅导》（陕西师范大学出版社，李安、苏建祥主编）；《高中化学竞赛热点专题》（湖南师范大学出版社，肖鹏飞、苏建祥、周泽宇主编，版本比较老，但编排体系不错）；最新奥林匹克竞赛试题评析·高中化学》（南京师范大学出版社，马宏佳主编，以历年真题详细解析为主，可作为课外指导）；《最新竞赛试题选编及解析高中化学卷》（首都师范大学出版社）；《化学竞赛教程》（华东师范大学出版社，三本，王祖浩、邓立新、施华等人编写，适合同步复习），还有一套西南师范大学出版社的《奥林匹克竞赛同步教材·高中化学》（分高一、高二和综合卷，综合卷由严先生、吴先生、曹先生等参加编写，绝对经典），还有浙江大学出版社《高中化学培优教程》AB教程、《金牌教程·高一/二化学》（邓立新主编，南京大学出版社）。江苏省化学夏令营使用的讲义是马宏佳主编的《全国高中化学竞赛标准教程》（东南大学出版社），简明扼要，但由于不同教授编写不同章节，参差不齐；春雨出版的《冲刺金牌·高中化学奥赛辅导》（任学宝主编，吉林教育出版社）、《冲刺金牌·高中化学奥赛解题指导》（孙夕礼主编，吉林教育出版社）。《赛前集训·高中化学竞赛专题辅导》（施华编著，体现他的竞赛培训思维，华东师范大学出版社） 比较新颖的包括浙江大学出版社的林肃浩主编的竞赛系列《高中化学竞赛实战演练》（高一、高二）、《高中化学竞赛解题方法》、《冲刺高中化学竞赛（省级预赛）》、《冲刺高中化学竞赛（省级赛区）》、《高中化学竞赛解题方法》、《决战四月:浙江省高中化学竞赛教程(通向金牌之路)》《金版奥赛化学教程》（高一、高二、·综合）都是近年来体系、选题新颖的竞赛资料，足见浙江省对化学竞赛的重视，端木非常推荐。南京教研室刘江田老师2010年5月份主编的《高中化学竞赛全解题库》（南京大学出版社）选择了近年来省级赛区真题和各地新颖的预赛题，解析详细，适合缺少老师指导的同学参考。 决赛类： 比较经典的有《高中化学奥林匹克高级本》（江苏教育出版社，段康宁主编，完全按照大学的思路）；《金牌之路高中化学竞赛辅导》以及配套解题指导书（陕西师范大学出版社，李安主编）；《高中化学竞赛决赛辅导》（陕西师范大学出版社，李安、苏建祥主编）；《历届国际化学奥林匹克竞赛试题分析》（学苑出版社）；《最新国际国内化学奥林匹克竞赛优化解题题典》（吉林教育出版社），还有浙江大学出版社的浙江大学出版社《高中化学培优教程》“专题讲座”，《高中化学奥赛一 全国高中学生化学竞赛基本要求 1. 本基本要求旨在明确全国高中学生化学竞赛初赛及决赛试题的知识水平，作为试 题命题的依据。本基本要求不包括国家代表队选手选拔赛的要求。 2. 现行中学化学教学大纲、普通高中化学课程标准及高考说明规定的内容均属初赛 要求。高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容包括与化学相关的我国 基本国情、宇宙、地球的基本知识等也是化学竞赛的内容。初赛基本要求对某些化学原理 的定量关系、物质结构、立体化学和有机化学作适当补充，一般说来，补充的内容是中学 化学内容的自然生长点。 3. 决赛基本要求是在初赛基本要求的基础上作适当补充和提高。 4. 全国高中学生化学竞赛是学生在教师指导下的研究性学习，是一种课外活动。针对 竞赛的课外活动的总时数是制定竞赛基本要求的重要制约因素。本基本要求估计初赛基本 要求需40单元每单元3小时的课外活动注：40单元是按高一、高二两年约40周，每周一单元计算的;决赛基本要求需追加30单元课外活动其中实验至少10单元注：30单元是按10、11和12月共三个月约14周，每周2～3个单元计算的。 5. 最近三年同一级别竞赛试题涉及符合本基本要求的知识自动成为下届竞赛的要求。 6. 本基本要求若有必要做出调整，在竞赛前4个月发出通知。新基本要求启用后， 原基本 要求自动失效。 1. 有效数字在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器天平、量筒、移 液管、滴定管、容量瓶等等测量数据的有效数字。数字运算的约化规则和运算结果的有效 数字。实验方法对有效数字的制约。 2. 气体理想气体标准状况态。理想气体状态方程。气体常量R。体系标准压力。分 压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度亨利定律。 3. 溶液溶液浓度。溶解度。浓度与溶解度的单位与换算。溶液配制仪器的选择。重 结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤洗涤液选择、洗涤方式选择。重结晶 和洗涤溶剂包括混合溶剂的选择。胶体。分散相和连续相。胶体的形成和破坏。胶体的分类。胶体的基本结构。 4. 容量分析被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。酸碱滴 定曲线酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系。酸碱滴定指示剂的选择。 以高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。分析结果的计算。分析结果的准确度和精密度。 高考化学铁及其化合物综合练习题附详细答案 一、高中化学铁及其化合物 1．有一种埋在地下的矿物X（仅含四种元素），挖出后在空气中容易发黄，现探究其组成和性质，设计完成如下实验： 请回答： （1）X的化学式_________________，挖出后在空气中容易发黄的原因______________。（2）写出溶液分二等份，加KSCN无明显现象后，滴加双氧水的两个离子方程式： ___________________，_________________。 【答案】Fe2(OH)2CO3或Fe(OH)2·FeCO3 +2价铁元素被空气氧化为+3价铁元素 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe3++3SCN－= Fe(SCN)3 【解析】 【分析】 ⑴先计算分解生成的水的物质的量，再计算CO2的物质的量，根据现象得出含有亚铁离子并计算物质的量，根据比例关系得出化学式。 ⑵滴加双氧水是Fe2+与H2O2反应生成Fe3+，Fe3+与3SCN－反应生成血红色。 【详解】 ⑴分解生成的水是1.8g，物质的量是0.1mol；无色无味气体是CO2，物质的量是0.1mol；黑色固体用稀硫酸溶解后分为两等分，滴加KSCN溶液没有实验现象，然后滴加双氧水变为血红色，则含有亚铁离子；另一份加入足量的氢氧化钠溶液得到沉淀，过滤洗涤并充分灼烧后得到8g固体，该固体是氧化铁，物质的量是0.05mol，其中铁元素的物质的量是0.1mol，则黑色固体中亚铁离子的物质的量是0.2mol，所以氧化亚铁是0.2mol，X中相当于含有0.1氢氧化亚铁和0.1mol碳酸亚铁，所以化学式为Fe2(OH)2CO3或Fe(OH)2·FeCO3，挖出后在空气中容易发黄的原因是+2价铁元素被空气氧化为+3价铁元素；故答案为： Fe2(OH)2CO3或Fe(OH)2·FeCO3；挖出后在空气中容易发黄的原因是+2价铁元素被空气氧化为+3价铁元素。 ⑵滴加双氧水是Fe2+与H2O2反应生成Fe3+，Fe3+与3SCN－反应生成血红色，因此两个离子方程式分别是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、Fe3++3SCN－=Fe(SCN)3；故答案为： 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、Fe3++3SCN－= Fe(SCN)3。 2．下图为一些常见物质的转化关系图(部分反应物与生成物未标出)。A、C、E、G为单质，其中A、C、G为金属，E为气体。B为常见无色液体，L为红褐色固体，I的焰色反应高中化学必修一专题五 铁及其化合物
化学奥赛2
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