第37届中国化学奥林匹克（决赛第二场）试题（含解析）

第37届中国化学奥林匹克(决赛)试题 2023年11月05日北京 第37届中国化学奥林匹克(决赛第二场)试题 (2023年11月05日8:30-12:00) 考试纪律与要求 · 考试时间3.5小时。迟到超过半小时者，不得进入考场。开始考试后1小时内不得离场。 · 考试结束时间到，立即停止书写。将试卷与答卷放置于桌面，待监考人员允许方可离开考场。 · 姓名等信息必须写于指定位置，写于其他位置的答卷按废卷处理。 · 所有解答必须写在答卷纸指定的框内，写于其他位置的解答不予评判。 · 凡要求计算或推演的，必须给出过程，无过程即使结果正确也不得分。 · 用铅笔解答的部分(包括作图)无效。 · 禁用涂改液和修正带，也不得用纸粘贴，否则，整张答卷无效。 · 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 · 写有任何与试题内容无关的文字的答案无效。 答 卷 2 张 4 页 (A3 版式),请勿遗漏。 考场备有草稿纸，不得将任何纸张带入考场。 H 1.008 部分元素原子量 He 4.003 Li 6.941 Be 9.012 B 10.81 C 12.01 N 14.01 O 16.00 F 19.00 Ne 20.18 Na 22.99 Mg 24.31 Al 26.98 Si 28.09 P 30.97 S 32.07 Cl 35.45 Ar 39.95 K 39.10 Ca 40.08 Sc 44.96 Ti 47.87 V 50.94 Cr 52.00 Mn 54.94 Fe 55.85 Co 58.93 Ni 58.69 Cu 63.55 Zn 65.38 Ga 69.72 Ge 72.64 As 74.92 Se 78.96 Br 79.90 Kr 83.80 Rb 85.47 Sr 87.62 Y 88.91 Zr 91.22 Nb 92.91 Mo 95.96 Tc [98] Ru 101.07 Rh 102.91 Pd 106.42 Ag 107.87 Cd 112.41 In 114.82 Sn 118.71 Sb 121.76 Te 127.60 I 126.90 Xe 131.29 Cs 132.91 Ba 137.33 La 138.91 Hf 178.49 Ta 180.95 W 183.84 Re 186.21 Os 190.23 Ir 192.22 Pt 195.08 Au 196.97 Hg 200.59 Tl 204.38 Pb 207.2 Bi 208.98 Po (209) At (210) Rn (222) 要求： 凡题目中要求书写反应方程式，须配平且系数为最简整数比。 可能用到的常数： 法拉第常数F=9.6485×10 Cmol-1; 气体普适常数R=8.3145J K-l mol-l; 玻尔兹曼常数kg=1.3806×10-23JK-1, 阿佛加德罗常数 NA=6.0221×1023mol-l。 有机化学常用缩写： Ac: 乙酰基；BHT: 二丁基羟基苯；Bn: 苄基(苯甲基); Bu: 丁基；Cy: 环己基； equiv: 当量；Et: 乙基；Me: 甲基；OTf: 三氟甲磺酰基；Ph: 苯基；R: 烷基；TBS:tBuMe Si-; THF: 四氢呋喃；TMS: 三甲基硅基； Ts: 对甲苯磺酰基。 第 1 题 DNA 纳米结构(6%) DNA 碱基之间高特异性的配对方式(即 A 只能与 T 配 对 ，G 只能与 C 配对)确保了遗传基因的稳定 性。科学家们利用此特性，设计 DNA 序列合成 DNA 高阶纳米结构，从而实现对 DNA 分子形状的可编程 式调控。最常见的双链B 型 DNA 结构参数如下：其相邻两个碱基对距离为0.34 nm; 上下相邻的两对碱基 对之间具有较强的π-π堆积作用，其旋转夹角为34.3°。 高阶 DNA 纳米结构的基本组成单元是一种被成为 DNA 砖块(DNA tile)的结构，即在两条双链 DNA 之 间设计两个连接点，改变 DNA 骨架的走向使两条 DNA 的骨架能相互连接，从而使两个 DNA 被“捆绑”在 一起，如图1.1所示： 第37届中国化学奥林匹克(决赛)试题 2 0 2 3 年 1 1 月 0 5 日 北 京 第1页，共9页 第37届中国化学奥林匹克(决赛)试题 2023年11 月05日 北京 第2页，共9页 ( 侧视图 ) ( DNA 砖块 )B型双链DNA 图1.1 DNA 双螺旋及其组装 俯视图 1-1计算两个连接点之间的间距(以 nm 为单位),并解释为什么该间距是能够保证双链 DNA 结构稳定存在 且不被扭曲所能获得的最小间距。 1-2不同的 DNA 砖块之间的单链 DNA 互相配对，犹如胶水一样将 DNA 砖块“黏”在一起。如图1.2所示， 两个最简单的DNA 砖块A 和砖块B 形成了更大的结构 C 。在砖块A 的末端引入一个荧光基团(图中绿色 圆点),可以通过测定相应化合物的荧光强度变化研究该过程的动 ... ...