预备试题 实验部分
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第四十一届国际化学奥林匹克竞赛
2009 英国 预备试题 实验部分
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翻译人员 颜余真(DEVGRU)湖南师范大学附属中学 本套实验试题中属于IChO大纲三级水平的内容 1.合成技巧:过滤,重结晶,沉淀的干燥,薄层色谱法. 2.简易数码电导仪的使用方法. 安全须知 所有参加奥林匹克竞赛的选手必须做好在化学实验室里工作的准备,并且要清楚实验室规则 和安全措施.在竞赛过程中,组织者将会严格实行IChO条例中附录A的安全规定. 本预备题中的实验,都应该在设施完备的化学实验室中进行,并要求有一定能力的辅导员在 场. 因为各个国家地区有其不同的规章制度,所以我们在此并不给出详尽的安全指导和废 物处理指导.因此各国领队必须谨慎地根据本国国国情修改试题. 实验中相关物质的安全(S)和危险(R)标识标识都已在试题中给出.你可以查找IChO条 例中的附录B来了解它们的含义.此条例可在我们的网站上下载. 任何被匕首标识()所标记的物质都不会在正式竞赛中被使用. 翻译说明 本人结合自己所做过的实验,对预备题中某些不符合我国高中/大学实验室习惯的操作和仪 器进行了更改,并用下划线标记,希望大家能够参考原英文版试题进行取舍. 本译稿首发于化学岛(www.icholand.net),免费转发.希望转发的人能够尊重本人劳动, 不要修改译稿内容,如有争议之处请到论坛发帖咨询,我一定会虚心接受意见;或是发送电 子邮件到Loki.Daniel.Rico@gmail.com,多谢各位! 本人水平有限,加之时间紧迫,难免会有翻译得不得体之处,还望各位海涵.
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实验试题
第一题 多碘化合物的制备与分析 多碘化合物的存在很好地证明了I与I之间易于成键的性质.这些化合物可以从含有I与I2的溶 液中结晶出来.溶液的组成和多碘阴离子的本性,都极大地影响着晶体组成以及多碘离子的 几何构型. 在本实验中,你将要制备化学式为Me4N+In-(n=3,5或7)的多碘季铵盐晶体.然后,用硫 代硫酸钠滴定其中的碘.通过分析实验数据,你便能确定该季铵盐中的阴离子了. 实验步骤 现有A和B两种季铵盐,它们的组成不同.下面所示的是两者的制备过程中的起始投料比. 你可以选择制备两者,或仅仅是其中一种. 盐A NMe4I的质量/g I2的质量/g 制备部分 1.在一个100 mL的烧杯中,放好磁力搅拌籽,加入25 mL乙醇.在加热和不断搅拌下加入碘 单质.当碘完全溶解后,加入碘化四甲基铵.保持搅拌至所有固体溶解,整个过程中保持温 和加热,注意任何时候都不要让溶液沸腾. 2.逐渐冷却溶液至室温,然后置于冰浴中15至20分钟. 3.抽滤收集产品,先用10 mL冷乙醇洗涤固体,再用一次性移液管量取10 mL乙醚洗涤固 体. 4.让产品在滤纸上干燥数分钟,然后转移到另一张滤纸上.把滤纸装入真空干燥器中干燥. 分析部分 5.用减量法准确量取约0.5 g产品于碘量瓶中,记录其质量. 6.将产品用蒸馏水溶解. 7.加入约25 mL的二氯甲烷,盖上塞子,摇荡碘量瓶使萃取尽可能完全. 8.向50 mL规格的滴定管中充满0.100 mol/L的硫代硫酸钠标准溶液. 9.用Na2S2O3标准溶液滴定碘,滴定时要时时摇晃碘量瓶. 10.滴定的终点非常敏锐,当有机相中的颜色全部消失时即为终点.
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盐B 0.50 1.26
1.00 1.26
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问题 通过滴定的结果,计算A和B的化学式.它们两者中阴离子的几何构型各是怎样的 物质名称 碘化四甲基铵 碘 硫代硫酸钠 二氯甲烷 固体 固体 0.1 mol/L溶液 液体 危险标识 36/37/38 20/21-50 36/37/38 40 安全标识 26-36 23-25-61 24/25 23-24/25-36/37
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第二题 威廉姆逊(Williamson)合成法 对称的醚可以由相应的一级醇或二级醇在浓硫酸中加热制备,但在此条件下醇的脱水会成为 一个重要的竞争反应.三级醇不能通过浓硫酸处理生成醚,不对称的醚也不可以使用浓硫酸 进行制备. 威廉姆逊合成法运用到了卤代烃和金属烷氧化物,这是一种适用范围更为宽泛的合成法,并 且对称醚和不对称醚的合成用它同样有效.就后种醚而言,反应物可以有两种可能的组合. 最合适的组合取决于卤代烃的结构.因为形成醚的取代反应(SN2历程)的难易顺序为:一 级卤代烃>二级卤代烃>>三级卤代烃,而脱去HX形成烯烃的消去反应的难易顺序为:三级 卤代烃>>二级卤代烃>一级卤代烃,所以三级卤代烃不适于威廉姆逊合成中,但含有三级烷 基的醚可以用三级烷氧化合物与一级卤代烃制备. 威廉姆逊合成法是一种极佳的制备烷基醚的方法——一级卤代烃和二级卤代烃可以很容易地 与酚钠或是酚钾反应. 在本次实验中,你将在基本条件下用到苄基氯与4-氯苯酚反应来制备一种醚. 本实验应该在通风橱内进行,并且佩带包括手套在内的防护性器具是十分必要的. 实验步骤 在一个已装有0.87 g固体KOH的100 mL的磨口圆底烧瓶中,注入50 mL的绝对乙醇. 加入4-氯苯酚2 g,随后注入1.8 mL的苄基氯和少量LiI固体(大约0.20 mg). 加入沸石,安装好冷凝管,然后开始加热并保持温和的回流1小时(推荐使用电热套,但无 论如何都应该谨慎加热,以免反应液暴沸). 待反应液冷却后,一边不断搅拌一边将它倒入150 mL冰水中. 过滤,将粗产品分离,洗涤(每次用10 mL的冰水,洗涤三次).用滤纸压干. 粗产品使用醇-水混合溶剂进行重结晶.这需要你先将产品溶解在最少量的沸腾乙醇中,然 后加水至晶体出现.接下来冷却热溶液至常温. 记录你的产量.在陶瓷板上进行薄层色谱试验(使用2:8的醚/石油醚混合溶剂),记录Ri 值.测量并记录产物的熔点. 问题 1.在实验中加入LiI的作用是什么 2.如果改用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或是二甲亚砜(DMSO)做SN2反应的溶剂,可以观 察到反应速率有显著提升.试解释这一现象.

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