Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 2012年

题目

  1. 第 1 题硼氢化物 BXxHXy\ce{B_{x}H_{y}} 由 Alfred Stock 开创;William Lipscomb 因阐明其键合获 1976 年诺贝尔奖。(a) 由硼的质量分数和摩尔质量推出两种硼烷的分子式:A 在 25 °C 为液体,含 B 83.1 %,M=65.1M = 65.1 g mol−1^{-1};B 为固体,含 B 88.5 %,M=122.2M = 122.2 g mol−1^{-1}。(b) styx 编码计 B–H–B 桥(s)、三中心 BBB 键(t)、两中心 B–B 键(y) 和 BHX2\ce{BH2} 基(x);BX2HX6\ce{B2H6} 为 2002。提出 styx = 4012 的四硼烷 BX4HX10\ce{B4H10} 的结构。(c) 化合物 BX4CClX6O\ce{B4CCl6O} 含两类 B 原子(四面体 : 平面三角形 = 1:3)及 C≡O\ce{C#O} 三键;提出其结构。(d) 由 D(B−Cl)=443D(\ce{B-Cl}) = 443、D(Cl−Cl)=242D(\ce{Cl-Cl}) = 242 kJ mol−1^{-1}、ΔfH∘(BClX3(g))=−403\Delta_fH^{\circ}(\ce{BCl3(g)}) = -403 与 ΔfH∘(BX2ClX4(g))=−489\Delta_fH^{\circ}(\ce{B2Cl4(g)}) = -489 kJ mol−1^{-1},估算 BX2ClX4\ce{B2Cl4} 中 B–B 键的解离焓。(e) 在从 BX2HX6\ce{B2H6} 出发的反应图中给出含硼产物:1 = BX2HX6\ce{B2H6} + NaOH\ce{NaOH} 再经 CHX3OH\ce{CH3OH}, HX+\ce{H+};2 = BX2HX6\ce{B2H6} + CX6HX6\ce{C6H6}, OX2\ce{O2} 的产物,由凝固点降低鉴定(0.312 g 溶于 25.0 g 苯,ΔTf=0.205\Delta T_f = 0.205 °C,Kf=5.12K_f = 5.12 kg K mol−1^{-1});3 = BX2HX6\ce{B2H6} + ClX2\ce{Cl2};4 = BX2HX6\ce{B2H6} + NHX3\ce{NH3}(1:1 加合物);5 = 4 的热分解产物,沸点 55 °C。解答: 1
  2. 第 2 题平面正方形 Pt(II) 配合物取代时保持立体化学,X 被 Y 取代的速率取决于与 X 处于反位的配体(反位效应):CNX−>HX−>NOX2X−,IX−>BrX−,ClX−>吡啶,NHX3,OHX−,HX2O\ce{CN-} > \ce{H-} > \ce{NO2-}, \ce{I-} > \ce{Br-}, \ce{Cl-} > \text{吡啶}, \ce{NH3}, \ce{OH-}, \ce{H2O}。(a) 画出平面正方形 Pt(py)(NHX3)BrCl\ce{Pt(py)(NH3)BrCl}(py = 吡啶)的所有立体异构体。(b) 写出经中间体的反应路线,利用反位效应由 PtClX4X2−\ce{PtCl4^{2-}}、NHX3\ce{NH3}、NOX2X−\ce{NO2-} 在水中制备 [Pt(NHX3)(NOX2)ClX2]X−\ce{[Pt(NH3)(NO2)Cl2]-} 的各异构体。(c) 取代服从 Rate=kS[MLX3X]+kY[Y][MLX3X]\mathrm{Rate} = k_S[\ce{ML3X}] + k_Y[\ce{Y}][\ce{ML3X}];当 [py]≫[Pt][\ce{py}] \gg [\ce{Pt}] 时 Rate=kobs[Pt]\mathrm{Rate} = k_{obs}[\ce{Pt}]。25 °C 甲醇中吡啶取代 ClX−\ce{Cl-} 的数据:[py][\text{py}] = 0.122, 0.061, 0.030 mol dm−3^{-3} 对应 kobsk_{obs} = 7.20×10−47.20 \times 10^{-4}, 3.45×10−43.45 \times 10^{-4}, 1.75×10−41.75 \times 10^{-4} s−1^{-1}。求 kSk_S 与 kYk_Y,并判断 [py]=0.10[\text{py}] = 0.10 mol dm−3^{-3} 时哪条途径占优。(d) 直径 13 nm 的金纳米颗粒携带 90 个寡核苷酸基团,其中 98 % 连接 Pt(IV) 配合物;1.0 cm3^3 容器中 Pt 浓度为 1.0×10−61.0 \times 10^{-6} mol dm−3^{-3}(Au 密度 19.3 g cm−3^{-3})。计算所用 Pt 与 Au 的质量。解答: 1