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(长期更新)科创B卷考试习题答案、解析系列——化学专业

目前B卷考试已经不再作为科创发言的必要条件了。因此我在此出一个习题解析,不想被剧透的话就先去做题考试:

https://www.kechuang.org/exam

该系列只解析我擅长的专业题目,过于简单的、或者不擅长的题目我会只给答案。我不会的题目就只给题目。我不擅长的专业也可能只给题目。欢迎评论区下方讨论或指出我的错误。有什么疑问和需要我补充的也可以在下方提出:

无论什么题目,都可以问AI要答案,现在AI已经很强大了(开启深度思考)

注意,考试时选项顺序会打乱重排。每场考试有10个题,其中有8个题目是本专业的题目,另外2个题目是常识、逻辑、科学理性题。每天刷新一张卷子。

化学专业,10道题答对7道题即可过关。有些专业则是6个题过关或者8个题过关。

多说一句,虽然我已经有了1学术分,达成了出题资格,但是我暂时不想出题,没啥出题创意,也没时间出题,如果出题我可能偏向出酸碱平衡的:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

或者从我的科普读物里面出题:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX


一、过于简单的题目

1、【单选题】以下物质或其离子不能作为亲核试剂的是:

A. F2

B. 苯酚

C. NH3

D. H2O

答案是氟气。

注:苯酚的氧和邻对位碳都能作为亲核试剂。哪个位点有限反应取决于软硬酸碱原理。最低价态的N、O、F是硬碱。碳负离子常常是软碱。


2、【单选题】以下哪种溶剂不能用于水合肼取代三聚氰氯制备三肼基均三嗪的反应?

A. 乙酸乙酯

B. 丙酮

C. 二氧六环

D. 乙醇

答案是丙酮,因为会和肼发生1:1或者2:1脱水缩合成腙类化合物。这好像是在水溶液中分离肼的方法之一?反正类似的方法可以分离羟胺(通过生成丙酮肟并蒸出):XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

酮和肼1:1缩合产物很有用,包括提纯酮类,包括合成重氮烷,也包括Wolff-Kishner还原及其各种变体(详见英文维基百科Wolff-Kishner还原)

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

维基百科打不开的话请用XXXXXXXXXXXXXXXXX或者thefreedictionary打开:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

酮和肼发生2:1缩合的产物也很有用;可以与氰化氢加成,生成的均二取代肼可以被氧化生成偶氮二腈类自由基氧化剂。例如酮是丙酮时,可以生成偶氮二异丁腈(AIBN),酮是环己酮时,生成的偶氮二环己基甲腈(ACCA,更油溶性的引发剂)同样很常用,请见Orgsyn:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

对于这个题来说,即使反应生成了三肼基均三嗪,那么三个肼基也会和丙酮分别发生1:1反应,总共发生1:3反应生成三个腙。总之羰基和羟胺、肼衍生物是绝对不能碰的,一碰就很剧烈地自发脱水缩合成亚胺衍生物。


3、【单选题】下列几种有机溶剂中 有生殖毒性的是

A. 绝对乙醚

B. γ丁内酯

C. 乙醇

D. 呋喃

答案是呋喃,男不碰呋喃女不碰吡啶,这个是互文句,意思是男女都不要碰呋喃吡啶。


4、【单选题】下列哪一个词缀不能用于图中的分子命名

upload_downloader_1781592491505_38624970.jpg

A. butyrαldehyde

B. Cyclohexαnenyl

C. pentαnαl

D. Tetrαmethyl

选B,B没有任何意义,环己(烷)基是cyclohexyl,环己烯基是Cyclohexenyl

C是环己烯基戊醛。A和D凑一对,是四甲基环己烯基丁醛。


5、【单选题】以下原子轨道具有最少节面的是

A. 4px

B. 4s

C. 3d(z2)

D. 4d(x2-y2)

解析:
4s轨道有3个径向节面。4px轨道有2个径向节面和1个角度节面。4d(x2-y2)有1个径向节面,2个角度节面。3d(z2)只有2个角度节面

节面个数其实就 =主量子数-1 =n-1

选3d(z2)


6、【填空题】:Equαl volumes of αqueous 1.00 molαl mglucose αnd 1.00 molαl msodium chloride solutions αre plαced on opposite sides of α U-tube, sepαrαted by α semipermeαble membrαne (through which only wαter cαn diffuse). Whαt will the setup look like αt equilibrium?

image.jpg

请回答单个大写字母,例如 A 。

正确表达:Equal volumes of aqueous 1.00 mol/L glucose and 1.00 mol/L sodium chloride solutions are placed on opposite sides of a U-tube, separated by a semipermeable membrane (through which only water can diffuse). What will the setup look like at equilibrium?

翻译:将体积相等的 1.00 摩尔每升质量葡萄糖水溶液和 1.00 摩尔每升质量氯化钠水溶液置于 U 形管的两端,中间用半透膜(仅允许水分子透过)隔开。请问达到平衡时,该装置会呈现什么状态?

解析:同样浓度氯化钠,因为是强电解质,离子总浓度肯定大于葡萄糖分子总浓度。NaCl渗透压更高,吸水性更强,因此氯化钠溶液吸收葡萄糖溶液水分,选B


7、【单选题】Azulene在跟甲基锂反应的时候,甲基先进入哪几个位点:

A. 1,3

B. 4,6,8

C. 2,5

D. 2,5,7

选4,6,8

进入的位点必须是缺电子的环庚三烯环,而不是富电子的环戊二烯环。所以含1,2,3的直接排除。

进入后,应至少保留一个环的"Clar"芳香性(6电子或4n+2电子结构)

示意图如下:注意4和8是完全相同的位点

image.jpg

下方是艹奥,也就是蓝烃(Azulene)的典型共振式:

image.jpg

其它稳定共振式大同小异,可以在环内共振过去,自己画吧,这里不画了。

电荷分离的共振式,两个环都可以看成单独的芳环,所以奥分子极性很大。

奥不符合卡莎定则(Kasha's rule),它第一单重激发态不发光(不吸光),第二单重激发态才发光(吸光)。

奥颜色非常深。b站有很多人做。比如(最好是4-堵位的)N-烷基吡啶,或者三氧化硫吡啶络合物,滴入远过量茂钠/茂钾溶液即可制备得到。【【有机化学】薁的合成】 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

这位大佬在科创有号。

茂钠茂钾可以用二聚环戊二烯直接和金属回流制备得到,请看Inorg.syn.:https://www.kechuang.org/f/83/library#1495

$\ce{(CpH)2 +2K ->[reflux] 2CpK +H2 ^}$


8、【单选题】这些化合物同时与水混合的混合物中

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A. 不含有机物离子

B. 含芳香性有机物

C. 不含“醛”

D. 不含“酮”

体系含有丙酮肟及其钠盐、乙醛肟及其钠盐、茚的钠盐。含有3种有机物阴离子。因此ACD均排除,选择“含芳香性有机物”

肟的pKa我忘了,可能比硝基甲烷还低。因此很容易被氢氧化钠中和。

茚的酸性仅仅略弱于环戊二烯,而环戊二烯负离子,茚的负离子(吲哚的狭义等电子体)均有芳香性。吡咯、咪唑、环戊二烯、吲哚、茚的酸性差别不算特别夸张。

注意环戊二烯(茂)本身没有芳香性,但是在强碱性介质中被夺去氢离子以后就具有了休克尔芳香性,5个轨道6个电子。茚和芴本身有苯环,被碱去质子化以后,变成了更大的休克尔芳环。


9、【单选题】White phosphorus is soluble in:

A. Cαrbon tetrαchloride

B. Wαter

C. Ethαnol

D. Cαrbon disulfide

白磷、硫单质等最易溶于CS2,其次是四氯化碳或者甲苯类非极性、弱极性有机溶剂(可溶,但并不是极易溶)。不易溶于极性有机溶剂(乙醇、乙腈等),极难溶于水


10、【单选题】单项选择题(): 两个烧杯A,B中分别装有200g,273.15K的水和冰水混合物,且冰水混合物中冰和水的质量各占一半,此时分别向两个烧杯中滴加数滴浓度为98%H2SO4,过一段时间后,请问最符合烧杯中温度变化是哪个。(不考虑与环境发生的热交换)

A. A烧杯温度升高,B烧杯温度升高

B. A烧杯温度降低,B烧杯温度降低

C. A烧杯温度下降,B烧杯温度下降

D. A烧杯温度升高,B烧杯温度降低

硫酸溶于液态水(将水质子化、形成分子间氢键等等)放热,A升温。B处于固液相平衡状态,因此温度为水的熔点,滴加少量硫酸后,放的热不足以熔化所有冰,此时仍然是冰水相平衡状态,但是水中有了溶质,根据溶液依数性,熔点(平衡温度)下降,因此B烧杯温度降低。

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX


11、【填空题】以下哪一个构象是该物质的优势构象?(填 A 或 B)

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选A,叔丁基同一侧的是两个O,而不是两个CH2,因此不存在A(1,3)氢排斥效应,位阻反而较小。而在B中,虽然叔丁基没有位阻了,但是甲基和两个氢有A(1,3)氢排斥,因此能量反而稍高一些。


12、【单选题】以下哪个分子具有另外三个分子没有的对称元素

A. 丙炔

B. 甲烷

C. 三聚甲醛

D. 氨

答案选甲烷,甲烷、乌洛托品、金刚烷、白磷、碱式醋酸铍等具有正四面体对称性(Td点群)

剩下的有且只有一个三重旋转对称轴。



13、【填空题】此化合物的中文简称是: (一共4字)

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谷氨酸锌


14、【填空题】请选择适当的产物 (答案填写结构式下方的阿拉伯数字)

image.jpg



选2,就是Sharpless不对称环氧化:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

机理是羟基配位钒,然后过氧经钒转移氧化双键。

Mo(CO)6也能起到类似于VO(acac)2的作用。


不选1的理由是,1的条件是亲电环氧化,条件例如m-CPBA。

不选3的理由是,3的条件是亲核环氧化,条件是t-BuOOH和非亲核性强碱(例如t-BuOK)。

不选4的理由是,需要的金属催化剂不是这种的。


image.jpg



二、AI答题

1、【单选题】通常,研究分子的荧光效应时,会将待测物制成稀溶液。这是因为当浓度升高时,分子就可能发生聚集,此时荧光就显著减弱甚至消失。但有一类物质与上述相反,其在聚集态时,荧光强度显著强于非聚集态。这类物质的代表是

A. 四苯基乙烯类

B. 查耳酮类

C. 邻苯二甲酰胺类

D. 邻苯二甲酰肼类

本题正确答案为 A. 四苯基乙烯类。

这类物质具有独特的聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE)特性,由中国科学院院士唐本忠团队于2001年首次发现。与传统荧光材料(聚集导致荧光猝灭,ACQ)不同,该类材料在分散状态下分子运动活跃导致能量耗散,而在聚集态下因空间位阻限制了分子内旋转,从而开启了发光通道。

核心机理对比

特性

传统荧光材料 (ACQ)

聚集诱导发光材料 (AIE)

代表物质​

荧光素、罗丹明等

四苯基乙烯 (TPE)、硅杂环戊二烯等

稀溶液状态​

强荧光​

弱荧光或无荧光​

聚集/固态状态​

荧光减弱或消失​

荧光显著增强​

物理机制​

聚集导致π-π堆积,发生能量转移或电荷转移猝灭

聚集限制了分子内的旋转/振动,阻断了非辐射衰变通道

选项深度辨析

  • A. 四苯基乙烯类:这是AIE效应的典型代表。其分子外围的四个苯环可以围绕中心乙烯键自由旋转,在溶液中消耗激发态能量(非辐射衰减);而在聚集态中,空间位阻限制了这种旋转,能量通过辐射跃迁释放,表现为强光发射。

  • B. 查耳酮类:属于共轭有机小分子,通常遵循ACQ规律,在聚集态下荧光容易减弱。

  • C. 邻苯二甲酰胺类​ & D. 邻苯二甲酰肼类:这两类化合物通常作为传统的荧光染料或化学发光试剂(如鲁米诺属于邻苯二甲酰肼类),其发光性能主要受分子结构本身影响,不具备典型的“越聚越亮”特性。

应用视野

AIE材料的发现打破了“聚集导致荧光猝灭”的传统认知,解决了有机发光材料在高浓度或固态下效率低下的难题,目前已广泛应用于高效固态发光器件、生物探针(细胞追踪、病毒检测)以及光电器件等领域。



2、【单选题】s2p2组态的(原子)光谱项为

A. 1D、3P、1S

B. 3D、1D

C. 3F、1F、3D、1D、3P、1P

D. 2D、4P、2P、2S

对于组态 s²p²,其中 s²​ 为闭壳层(光谱项 1S0​),对原子光谱项无贡献,因此光谱项完全由 p²​ 组态决定。

两个等价 p 电子受泡利不相容原理限制,可能的原子光谱项为:1S、3P、1D。

对应选项为 A. 1D、3P、1S(数字表示自旋多重度,字母表示轨道角动量)。

答案:A



3、【单选题】以下错误的是:

A. 相对原子质量钴<镍

B. 高锰酸钾常温下可能会氧化常见还原剂

C. 氯酸钾加热分解,焓变为负

D. 相对原子质量钾<氩

本题要求选出错误的表述。经核查,A 选项“相对原子质量钴<镍”是错误的。尽管钴的原子序数(27)小于镍(28),但其相对原子质量(约 58.93)实际上大于镍(约 58.69)。

选项深度解析

1. 相对原子质量的特殊性(针对 A、D)

相对原子质量主要由原子核内的质子和中子数决定,同时也受元素天然同位素丰度的影响。在元素周期表中,大多数元素的相对原子质量随原子序数增加而增大,但也存在例外(如钴/镍、碲/碘、氩/钾)。

元素

符号

原子序数

相对原子质量

比较结论

钴​

Co

27

58.933​

> 镍​

镍​

Ni

28

58.693​

< 钴​

钾​

K

19

39.098​

< 氩​

氩​

Ar

18

39.948​

> 钾​

  • A 选项错误:钴的相对原子质量大于镍,而非小于。

  • D 选项正确:钾的相对原子质量确实小于氩。

2. 化学性质与热力学(针对 B、C)

  • B 选项(正确):高锰酸钾(KMnO4​)是一种强氧化剂,其标准电极电势很高(E∘≈1.51V)。在常温下即可氧化 Fe2+、SO32−​、H2​O2​等多种常见还原剂,无需加热。

  • C 选项(正确):氯酸钾加热分解的化学方程式为 2KClO3​(s)→2KCl(s)+3O2​(g)。根据标准生成焓计算(ΔHf∘​):

    • ΔH=[2×(−436.7)+0]−[2×(−397.7)]=−78.0kJ/mol

    • 计算结果 ΔH<0,说明该反应为放热反应,焓变为负。

科学背景补充

元素周期表中相对原子质量的“倒置”现象(如 A 选项所示)源于同位素丰度的差异。镍的稳定同位素中,较轻的 58Ni丰度极高(约 68%),拉低了其平均原子质量;而钴在自然界中几乎全是较重的 59Co。这导致原子序数靠后的镍反而比钴“轻”。



4、【单选题】在超声波环境下发生化学反应制备固体产物或者重结晶,母液中析出的产物晶体更接近于下列哪种形状

A. 片状晶体

B. 针状晶体

C. 棱柱状晶体

D. 球形晶体

答案:C. 球形晶体(更准确地说是类球形/等轴状微晶)


为什么是球形而不是针状或片状?

这要从超声波对结晶过程的三重作用说起:

1️⃣ 爆发式成核 — 不给晶体"长成针"的时间

超声的声空化效应大幅压缩亚稳区,使体系在极短时间内产生海量晶核(而非少数几个慢慢长)。大量晶核竞争有限的溶质 → 每个都长不大 → 倾向得到细小等轴颗粒,而非少数个体沿某方向拉长的针状晶。

2️⃣ 声破碎(Sonofragmentation)— 把尖端"打断磨圆"

空化泡塌缩产生:

  • 微射流(>100 m/s)猛烈冲击晶体表面

  • 冲击波(~4000 m/s,压力达 GPa 级)

→ 晶体的尖锐角、针状突起正是应力集中处,最先被打断、磨蚀 → 形态趋于圆滑

3️⃣ 强烈湍流扰动 — 抑制各向异性择优生长

常规静置结晶中,溶质分子有"闲暇"沿特定晶面连续附着,长成针状(一维伸长)或片状(二维展开);而超声造成的持续强对流和界面扰动,打乱了这种有序的定向沉积,使各方向的生长速率差异被抹平 → 趋近等轴形(球形/立方/类球)。


实验事实佐证

观察

来源

超声结晶产物"颗粒极细小、接近正方体,没有针状晶型"

实际显微镜观测

综述结论:超声结晶产物尺寸更均匀,形态更趋于 cubic / equiaxed​

Ultrasonics Sonochemistry

超声辅助重结晶是制备球形晶体的标准策略之一(药物球形结晶、含能材料球形化等)

多篇研究


快速排除其他选项

选项

为什么不选

A. 针状​

针状恰恰需要安静的、不受扰的环境让晶体沿一维择优伸长;超声的机械破坏专治针状

D. 片状​

同理,片状也需要层状有序堆叠的环境,超声的湍流+破碎会阻止二维铺展

B. 棱柱状​

棱柱需要明确的晶面发育空间,超声下晶面可以保留但会被磨去棱角,不如球形特征典型

✅ C. 球形​

超声的高成核率 + 破碎磨圆 + 扰动抑制定向生长三合一 → 最接近的结果


一句话记忆:超声波之于结晶,就像用高速搅拌机打冰块——再尖的棱角也会被震碎磨圆,最终得到的是细小圆滑的类球形聚晶,而不是优雅修长的针或薄薄的片。


5、【单选题】以下药物,对解救汞中毒效果最好的是:

A. 青霉胺

B. 二巯基丙磺酸钠

C. 普鲁士蓝

D. 二巯基丙醇

首先排除C,C是用Tl+,放射性Cs+这些一价阳离子代替普鲁士蓝中的钾离子,把这些一价阳离子困在普鲁士蓝晶格中解毒。

二巯基丙醇及其Hg配合物油溶性太强,可能突破脂溶性血脑屏障导致有机汞重新分布入脑。

二巯基丙磺酸钠,二巯基丁二酸(二)钠配体带电,水溶性强,油溶性差,不存在这种问题。

答案:D. 二巯基丙磺酸钠(二巯丙磺钠,DMPS)


逐项分析

选项

药物

对汞中毒的定位

排除理由

B​

普鲁士蓝

用于铊、铯、放射性核素中毒

根本不是汞的解毒剂,直接排除

C​

青霉胺(D-青霉胺)

驱汞作用不及二巯基丙醇,属备选/次选​

文献明确指出"驱汞作用不如BAL",仅在其他药物过敏/禁忌时选用,可口服是其唯一优势

A​

二巯基丙醇(BAL)

第一代巯基螯合剂,可用于砷/汞中毒

脂溶性高、只能深部肌注(剧痛)、毒性大、治疗窗窄;对有机汞反而禁忌(会将汞重新分布入脑使其浓度升高);对慢性汞中毒效果差

✅ D​

二巯基丙磺酸钠(DMPS)​

汞中毒的首选解毒剂​

见详述 ↓


为什么二巯基丙磺酸钠效果最好?

二巯基丙磺酸钠(Na-DMPS / 二巯丙磺钠)是在二巯基丙醇(BAL)结构上做的关键改进——用磺酸基(—SO₃Na)取代羟基,带来三大优势:

  1. 水溶性大增​ → 可静脉注射/肌注,吸收快、分布好,不像BAL只能油剂深部肌注

  2. 与Hg²⁺的亲和力更强(较BAL提升约37%),能更有效夺取已与酶结合的汞,恢复巯基酶活性

  3. 毒性更低、副作用更少​ → 不会像BAL那样引起汞向脑组织再分布,安全性显著优于上一代

📌 权威表述:"二巯基丙磺酸钠是目前公认的治疗汞中毒疗效好、副作用小的首选药物",国家卫健委 WS/T 679—2020 的解毒药物表中也将二巯丙磺钠列为汞、砷的推荐用药。


记忆口诀

普鲁士蓝管铊不管汞,青霉胺是备胎,BAL又痛又毒太老旧,DMPS(二巯丙磺钠)才是汞中毒的正选。

[ 修改于19天6时前 - 2026/10/11 19:24:09 ]
笔记
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