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2013第27届中国化学奥林匹克决赛(北京)实验试题

来源:刀刀网
第27届中国化学奥林匹克(决赛)实验试题

2013年12月1日 北京 铜(Ⅱ)配合物的合成和摩尔质量测定

请在实验开始前仔细阅读实验试题和实验报告的内容

特别提示

在实验过程中须全程穿实验服,佩戴防护眼镜,过肩长发须束起。如有违规,第一次将受到监考老师的警告,第二次实验成绩将扣除5分,第三次将被取消实验考试资格,实验考试成绩以零分计。

严禁携带有机和其他通讯工具进入实验考试区。如有违规,立即取消实验考试资格,实验考试成绩以零分计。

注意事项

1、开始实验前务必在实验报告上填写营员号。

2、进入实验室后一切服从监考老师的安排。听到第一次铃声后,按照清点检查所提供设备。仪器、试剂和材料是否齐全、完好。若有问题,应及时报告监考老师。确认无误后,开始阅读试题。清点仪器和阅读试题的时间为20分钟。听到第二次铃声,正式开始实验考试,此前不得进行任何实验操作,听到第三次铃声,结束实验。

3、实验考试总分40分,时间(包括完成实验报告)5小时。延时10分钟以内(含,下同)扣2分;延时10分钟以上、20分钟以内扣4分;延时20分钟以上、30分钟以内扣6分,最多延长30分钟。

4、实验考试期间禁止交谈,若离开实验室须经监考老师同意。

5、须严格遵守适用安全操作规则,一旦发生安全事故,必须立即报告监考老师。因个人操作不当引起的安全事故,按规定扣分。 6、务必将废液和固体废料倒入指定的回收容器中。

7、若实验失败,可自行决定是否重做,或向监考老师索要样品进行后续实验。 8、索要实验记录及问题解答一律写在实验报告指定位置,写于其他位置无效。原始记录不得改动,如需改动由监考老师和营员本人签字确认,否则无效。

9、实验结束,将实验试题、实验报告和所要求的其他物品一起交给监考老师。交接时,监考老师和营员必须在监考记录上签名,并记录实验完成时间。 10、清洗仪器,整理台面(不计入实验时间)。经监考老师许可后,离开实验室。

一、实验原理及内容

1、有机配体(A)的合成:以邻氨基苯甲酸和水杨醛为原料,在乙醇溶液中反应,合成A,进行薄层层析(TLC)检测。

2、配合物(B)的合成:A的盐与二水合氯化铜在甲醇溶液中反应,得到铜(Ⅱ)配合物B。

3、B的摩尔质量测定:用络合滴定法测定自制B中铜的含量,推算B的摩尔质量和化学式,推测B可能的结构式。

二、相关物质的性质

名称 化学式 分子量 1 邻氨基苯甲酸 C7H7NO2 137.1 白色至淡黄色结晶性粉末 146~7 性状 m.p./℃ b.p./℃ Sub 溶于醇、醚、水等,极易溶于热水、热乙醇 2 水杨醛 C7H6O2 122.1 无色油状液体。有杏仁味 -7 197 混溶于醇、醚,易溶于丙酮等,微溶于水 3 二水合氯化铜 CuCl2·2H2O 170.5 蓝绿色固体 4 氢氧化钾 KOH 56.11 白色固体 620 易溶于水、醇 易溶于水、乙醇、甲醇 5 氢氧化钠 NaOH 40.00 白色固体 易溶于水、乙醇、甲醇 6 乙二胺四乙酸C10H14N2O8Na2372.2 白色晶体 252 易溶于水 溶解性 二钠(EDTA) ·2H2O 7 乙醇 C2H6O 46.07 无色液体 -117.3 78.5 与水、醇、醚等混溶 8 甲醇 CH4O 32.04 无色液体 -93.9 65 与水、醇、醚等混溶 9 乙醚 C4H10O 74.12 无色液体 -116.2 34.5 与丙酮、醇等多数有机溶剂混溶 10 六次甲基四胺 C6H12N4 140.2 白色晶体 263(升华) 11 二甲酚橙(XO) C31H32N2O13S 672.7 红棕色粉末 12 锌 13 抗坏血酸 14 硫脲 15 盐酸 Zn C6H8O6 CH4N2S HCl 65.39 白色金属 176.1 无色晶体 76.12 白色晶体 36.46 无色溶液 419.5 190~2 176~8 易溶于酸 易溶于水 溶于水、醇 222 溶于水、乙醇、甲醇等 易溶于水 三、化合物A的合成

1、A的合成

向50mL圆底烧瓶中加入0.90g邻氨基苯甲酸(已称好),加入10mL无水乙醇溶解。在25mL锥形瓶中加入0.90~0.95g水杨醛和5mL无水乙醇。室温、搅拌下,将水杨醛加到邻氨基苯甲酸溶液中,水浴加热回流10min,冷却至室温,冰水冷却。减压过滤,收集沉淀,用9mL冷无水乙醇分3次洗涤,再用8mL无水乙醚分2次洗涤,抽干,静置晾干,得A。称重,计算收率。 2、薄层层析检测

取适量A,在塑料样品管中溶于适量丙酮,在薄层板上进行层析检测。记录分析薄层层析结果,计算相应化合物的比移值Rf。

四、化合物B的合成

将0.50gCuCl2·2H2O固体(已称好)置于50mL锥形瓶中,加入25mL无水甲醇溶解。

按CuCl2·2H2O摩尔数的1.1倍称取A,置于100mL三口烧瓶中,加入0.30~0.35gKOH、40mL无水甲醇,搅拌溶解。

在三口烧瓶上接好冷凝管、恒压漏斗,将氯化铜甲醇溶液加入恒压滴液漏斗中,在40~50℃水浴、快速搅拌半夏滴加至三口烧瓶中,用时约15min。滴加完毕,回流10min,冷却至室温。加压过滤收集沉淀,用6mL无水甲醇分3次洗涤,再用5mL无水乙醚分2次洗涤,抽干,静置晾干,得B,称重,计算收率,然后移入称量瓶中。

五、B的摩尔质量测定

1、样品预处理

准确称取0.10~0.13gB于250mL锥形瓶中,加1mL6mol/L盐酸,轻轻摇动锥形瓶使样品尽量浸入盐酸中,加入40mL去离子水,加热至溶液澄清。 2、滴定分析

停止加热,待体系温热时,向溶液中加入20.00mL0.03mol/L乙二胺四乙酸二钠标准溶液,4g六次甲基四胺,4滴二甲酚橙指示剂。用锌标滴定EDTA至终点,记录重点是所消耗的新标准溶液体积VZn-1.

上述滴定完成后,继续向体系中加入1g抗坏血酸,滴加3mL6mol/L盐酸,滴加过程中充分摇动锥形瓶,之后加入5mL10%硫脲。若此时溶液不为黄色,继续滴加6mol/L盐酸,直至溶液班委黄色,记录滴定过程中加入的盐酸的总量VHCl。用滴定管向锥形瓶中追加锌标准溶液28mL,加入3mol/LNaOH溶液,再继续用锌标准溶液滴定至终点,记录终点时所消耗的锌标准溶液VZn-2。 滴定分析至少做两次。

六、数据处理及问题解答

分别根据VZn-1和VZn-2计算B的摩尔质量M1、M2,并按要求算出其他数据。给出B的摩尔质量和化学式,推测其可能的结构式,回答问题。

将试题、实验报告、产品(A、B分别装于密封袋中)、薄层层析板上交监考老师,记录完成时间。

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