化学奥林匹克竞赛典例分析.ppt

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1、化学奥林匹克竞赛典例分析梁立东例1、如果CH4分子中的氢原子能被F、Cl、Br、I四种卤原子取代，那么所得卤代烃有种，其中具有光学活性的有种。（1999年全国化学竞赛模拟题）例2、B4Cl4是一种淡黄色并具有挥发性的固体比合物，在70℃以下，它存在于真空中。结构测定表明，该化合物中每个氯原子均结合一个硼原子，其键长都是1.70×l0－10米；任意两个硼原子之间为1.71×10－10米。试根据上述性质和参数画出B4Cl4分子的空间构型。（94初赛）例3、稠环芳香烃并m苯（的一氯取代物的同分异构体有______种；二氯取代物的同分异构体共有______种。（98模拟题

2、）答案：）m>1本题主要考查了异构体和数列的思想（或排列组合或归纳法的思想）。本答案仅提供一种方法，该物质可取代的H为2m+4，当m为奇数时，二氯取代物为(2m＋3)＋(2m－1)＋……＋5＋1（共项），等差数列求和；m为偶数时，S=(2m＋3)＋……＋7＋3，可得相同答案。另外我们可以根据m=2，3，4，5……归纳出通式；也可以用排列组合思想解答例4、（1）正n烷的二氯取代物的同分异构体数目是多少（不计立体异构）？（2）有一类烷烃的一氯取代物仅有一种，试写出该类烷烃分子式的通式（3）人们已经合成了三棱烷（C6H6）四棱烷（立方烷）等多种碳架呈多棱柱的烷烃，试计算

3、n棱烷的二氯取代物种数（n≥10的偶数）。（99模拟）1．n为奇数：(n＋1)2/4；n为偶数：n(n＋2)/42．CH4和C2H6是两种最简单的结构，每次变换中用—CH3代替—H，即每次H原子变为原来的3倍，再根据H原子数求C原子数。善于发现规律，总结规律。突破常规思路中从碳的角度入手的情况，应根据具体试题从变化中寻找思路，本题就从H入手，因为每次都是H一变三。3．k≥3的自然数，n＝4k－2时，n/2；n＝4k时，1＋n/2分类讨论和数列求和。例5、有一类烷烃CmH2m+2不能由任何的CmH2m催化加氢得到。若烷烃中只有伯、仲、季碳原子而无叔碳原子。试回答：1

4、．季碳原子数目应满足什么范围（与m的关系）2．写出C13H28的结构简式。3．C16H34的各类碳原子各有几个，它有多少种满足条件的同分异构体。4．计算C20H42满足已知条件的全部同分异构体数目。5．若某类烷烃中任何相邻两个碳原子不都是季碳原子时，试给出该类烷烃的通式。（99模拟题）1．设伯、仲、季碳原子各有x、y、z，x＋y＋z＝m，3x＋2y＝2m＋2；考虑仲碳原子，若y＝0，则z＝(m－2)/3，若y尽可能大，由于仲碳原子必介于两季原子间，则y＝z－1，故z＝(m－1)/4，即(m－1)/4≤z≤(m－2)/32．令m＝13，3≤z≤3/11，故z＝3，y

5、＝2，x＝8；(CH3)3—C—CH2—C(CH3)2—CH2—C—(CH3)33．令m＝16，15/4≤z≤14/3，z＝4，y＝2，x＝10；共有3种（3分）4．令m＝20，19/4≤z≤6，z＝6，y＝0，x＝14，或z＝5，y＝3，x＝12；共5＋6＝11种5．右z＝(m－1)/4可得通式：C4a＋1H8a＋4（利用数学知识和思想对有机分子进行分析讨论）例6．CaCux合金可看作由下图所示的a、b两种原子层交替堆积排列而成：a是由Cu和Ca共同组成的层，层中Cu－Cu之间由实线相连；b是完全由Cu原子组成的层，Cu－Cu之间也由实线相连。图中由虚线勾出的六

6、角形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置。c是由a和b两种原子层交替堆积成CaCux的晶体结构图。在这结构中：同一层的Ca－Cu为294pm；相邻两层的Ca－Cu为327pm。1．确定该合金的化学式2．计算该合金的密度（Ca40.1Cu63.5）3．计算Ca、Cu原子半径。○Ca●Cu1．CaCu5Ca位于六棱柱的顶点（1/6）和底心（1/2），各有12个和2个，即属于这个六棱柱的Ca为3个；Cu有两种情况，在底面上，各有6个（1/2），在中间一层，内部6个，边上有6个（1/2），共有15个，x＝5。2．6.45g/cm3看图a，Cu位于3个Ca构成正三角

7、形的重心，已知Ca－Cu为294pm，可求出Ca－Ca距离为509pm，对比图a、b可知，图b中的Cu位于图a中相邻两个Cu的中点的垂直位置上，垂直距离为：＝205pm，即六棱柱高为410pm，六棱柱体积为2.76×10－22cm3，该六棱柱质量为1.78×10－21g。3．Cu126pm；Ca168pm计算原子半径时，我们应尽可能考虑各原子接触相切。从题给数据看，在图a中，Cu与Ca应是相切的，而Ca与图b中的Cu不应是相切的，那么图b中的Cu只能与图a中的Cu相切，在刚才求垂直距离时，在图a中两个Cu与其中点垂直位置上的Cu是相切的，可求出Cu的半径为＝126

8、pm，Ca