2023年第37届中国化学奥林匹克决赛第一场化学试题（PDF版含答案）

第37届中国化学奥林匹克决赛第一场试题 第1题（11分，6%)铜的配位化学 1-1掺杂一些特定元素的铜氧化物常被用作高温超导材料，镧锶铜氧La2-xSr,CuO,(LSC0)的单胞结构如右 图所示，具有典型的钙钛矿结构。己知c轴方向上Cu-O之间的距离大于a轴和b轴方向上Cu-O之间的距 离，画出LSCO中Cu2*d轨道的简并和电子填充情况。 La,Sr 1-2过渡金属离子M(M=Cu2+或Zn2+)可与席夫减H,L反应生成单核配合物ML，ML又可作为配体通过 2酳氧桥联其他M形成多核眍合物。L2的结构如下图所示： -0 1-2-1已知高氯酸铜与ZnL反应形成多核配合物[Cu(ZnL)n](CIO,)2,其中的配离子存在一对旋光异构体， 西出该配离子的结构。 1-2-2计算上述配离子的理论磁矩（玻尔磁子用4表示）。 1-3两个平面型CU(u-OH),Cu双核铜簇骼单元（结构如下图所示）可通过四个Cu-O(H)键形成立方烷 型Cu4(4-OH)4四核铜筷骼单元A,也可通过Cu-O(H)键二聚形成阶梯型CU4(42-OH)2(凸-OH)2 四核铜族骼各单元B。以上述两种方式继续组装，可以得到具有更多核数的簇骼单元。 Cu(u-OH),Cu 1-3-1画出A和B的结构。 1-3-2以碱式碳酸铜、2,2'-联吡啶(bpy)与己二酸(C6HO4)反应，可以得到含有阶梯型六核铜簇骼单元的 配合物Cu6(OH)(by)6(H2O)2](C6H。O4)3·23H20,其中的配离子呈中心对称，每个铜离子均处于 CuN,O3四方锥配位环境中。画出该配离子的结构。（用N口N代表bpy配体） 第2题（15分，8%)钪的元素化学 2-1依照元素物理和化学性质的特点，以下三种元素离子半径最大的是()。 A.Sc B.Y C.Lu 2-2常压下，Sc可与O,反应生成Sc,O3。X-射线晶体衍射分析发现，SC,O,的晶体结构属立方晶系，晶胞参 数，晶胞参数a=0.9845nm,密度p=3.864g·cm3,02-之间的最小间距为0.246nm。 2-2-1计算一个晶胞中所含Sc,03的分子数。（写出结果即可，不需要计算过程） 2-2-2画出立方晶胞中两种以Sc3+为中心的Sc-0配位多面体单胞结构示意图。 2-3Sc,O3与无水HF作用可生成ScF3,ScF3同属于立方晶系，晶胞中最近邻Sc3+间距为0.402nm,密度 p=2.52g·cm3。 2-3-1画出ScF3晶胞结构示意图。 2-3-2写出晶胞中一组Sc3+和F的最简原子坐标。 2-41937年，费舍尔率先将ScCl2与LiCl-KCl的低共融体系作为原料，以液态金属Zn为阴极，通过电解的 方法制备SC金属。 2-4-1写出费舍尔电解法阴极发生的氧化还原反应的离子方程式。 2-4-2简述从费舍尔法阴极产物中分离出SC金属的物理方法。 2-5在乙醅溶液中，Sc(CIO4)3·6H20与2,6二乙酰基吡啶及肼发生反应，形成具有偶氮结构的十四元环配体 的[Sc(CuHigNo,)(H,O2](CIO·4H,0配合物，画出[Sc(C.gH.No)(H,O)2]配离子结构。