化学竞赛原子结构分子结构专题检测文档格式.docx
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Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.39
Ga
69.72
Ge
72.61
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
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La－Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac－La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
La系
La
138.9
Ce
140.1
Pr
140.9
Nd
144.2
Pm
144.9
Sm
150.4
Eu
152.0
Gd
157.3
Tb
158.9
Dy
162.5
Ho
164.9
Er
167.3
Tm
168.9
173.0
Lu
175.0
一、（2009年全国高中学生化学竞赛省级赛区1）
（1）分别画出BF3和N（CH3）3的分子构型，指出中心原子的杂化轨道类型。
（2）分别画出F3B-N（CH3）3和F4Si-N（CH3）3的分子构型，并指出分子中Si和B的杂化轨道类型。
（3）BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。
分别画出它们的结构简式，并指出Be的杂化轨道类型。
二、（2010年全国高中学生化学竞赛省级赛区1）
（1）2009年10月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。
117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的，总共得到6个117号元素的原子，其中1个原子经p次α衰变得到270Db后发生裂变；
5个原子则经q次α衰变得到281Rg后发生裂变。
用元素周期表上的117号元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数）。
（2）写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：
[（C6H5）IF5]
（C6H5）2Xe
[I（C6H5）2]+
三、（2010年全国高中学生化学竞赛省级赛区4）
分别将O2、KO2、BaO2和O2[AsF6]填入与O—O键长相对应的空格中。
O—O键长
112pm
121pm
128pm
149pm
化学式
四、
图1图2图3
1︰6系列的杂多阴离子具有典型的Anderson结构，配离子M（Mo，W氧化态均为＋6）与氧（O氧化态为－2）形成八面体配位，杂原子X（化合价设为＋n，可以是Te6＋，I7＋，Cr3＋，Co3＋等）。
Anderson结构配合物分为A系列和B系列。
（1）上图1是B系列阴离子的示意图，中心八面体XO6被六个MO6（M为Mo或W，）八面体包围，这六个MO6八面体处于同一平面且每个八面体与相邻八面体共用边相连，请写出该阴离子的化学式通式
。
（2）图2表示每个杂原子与六个OH基团形成八面体配位，与杂原子相配位的氧原子和氢原子成键，当X是Cr3＋，中心八面体被六个MoO6八面体包围，请写出这种类型B系列阴离子的化学式。
（3）第2题中结构的阴离子还可以形成双聚体，该双聚体带7个单位负电荷，但其重复单位所含的原子个数仍可以表示为传统的分子式形式，如图3所示。
图中Ot表示端氧，Ob是与两个Mo相连的氧，Oc是与两个Mo和一个Pt（氧化态＋4）相连的氧。
写出双聚体的化学式。
五、
（1）由C3O2分子式推测存在的键类型，如何成键，并写出其lewis结构式。
（2）在一定条件下，三个甲醛分子可以连成一个环形分子。
画出它的Lewis结构式。
【正确的结构应是C和O原子交替相连】
（3）为何下列各对分子的偶极矩明显的不同？
请说明理由。
①OF2（μ＝1.00×
10－30C·
m），BeF2（μ＝0）
②PF3（μ＝3.43×
m），BF3（μ＝0）
③NH3（μ＝4.93×
m），NF3（μ＝0.67×
m）
六、美国科学杂志世界上科学界最权威最精英的杂志之一。
下面这幅分子结构模型图正是2004年4月30号出版的《SCIENCE》杂志上的图片，报道的是，中国科学家首次成功合成新型稳定小富勒烯C50Cl10，这项研究是富勒烯科学的重要突破。
该项工作是在厦门大学化学系郑兰荪院士的领导和组织下完成的，武汉物数所参与了其中部分工作并做出了特殊贡献。
该成果的论文“Capturingthelabilefullerene[50]asC50Cl10”。
C50Cl10也是具有完美对称的分子，C50Cl10的研究有着极为重要的科学价值。
现根据其信息，试完成以下两小题。
（1）厦门大学郑兰荪院士合成的C50Cl10富勒烯足球状分子含氯衍生物，50个碳原子组成若干个正六边形和正五边形，其中碳均为四价。
有关C50Cl10的说法正确的是（）
AC50Cl10与C60互为同素异形体
BC50Cl10分子中共用电子对数目为105个
CC50Cl10摩尔质量为955g
DC50Cl10分子中含有55个碳碳单键
（2）不饱和度Ω是确定有机物分子结构的重要方法，不饱和度也称为缺氢指数，当分子中每产生一个C＝C或每形成一个单键的环，就会产生一个不饱和度，足球烯C60的不饱和度为61。
有机物分子中的卤素原子取代基，可视作氢原子计算Ω。
试回答下列：
立体封闭有机物分子（多面体或笼状结构）也可确定不饱和度，如：
①立方烷
：
面数为6，Ω＝5②棱晶烷
面数为5，Ω＝4③金刚烷
面数为4，Ω＝3。
则C50Cl10结构中面数为：
，不饱和度Ω为：
七、多面体几何学和化学的关系日益显得重要。
在实习中，示出了五种正多面体的图形和性质，介绍了多面体通用的Euler公式［顶角数（V）＋面数（F）＝棱边数（E）＋2］，讨论了等径圆球密堆积中的四面体和八面体空隙的几何学等，帮助读者在了解有关化合物的结构和性质上打下一定的基础。
随着球碳（如C60，C70等）的出现，单质硼中B12单元和B60壳层结构的测定，以及包合物和原子簇化合物中呈现的种种多面体的结构，又吸引读者进一步学习多面体的结构的兴趣。
试回答下面有关多面体几何学的问题：
（1）当多面体只由五边形面（F5）和六边形面（F6）组成，每个顶点都连接3条棱时，试证明不论由多少个顶点组成多面体，其中五边形面的数目总是12个。
（2）已知C60分子是个具有足球外形的32面体，试计算其价键结构式中的C－C单键数目，C＝C双键数目和σ键数目。
（3）已知C80，C82和C84都能包合金属原子，形成Ca＠C80，Ba＠C80，Ca＠C82，La＠C82，Ca＠C84。
，La＠C84等分子。
试分别计算C80，C82和C84分子中含有六边形面的数目。
八、
（1）XeF2和PCl5两种分子没有极性，而XeO3分子则是极性分子，试画出这三种分子的结构。
（2）磷的氯化物有PCl3和PCl5，氮的氯化物只有NCl3，为什么没有NCl5？
（3）磷在氯气中燃烧可生成三氯化磷，五氯化磷。
现有足量白磷在氯气（其分子有三种不同的相对分子质量）中燃烧时，其产物共有几种不同分子。
（4）利用价电子对互斥理论说明AsH3，ClF3，SO3，SO32－，CH3＋和CH3－等分子和离子的几何形状，并指出哪些分子有偶极矩。
（5）已知硫和氯以不同的性质形成S2Cl2、SCl2和SCl4。
试画出这些分子的Lewis结构式，并用VSEPR理论预测它们的形状？
九、
（1）判断对错，指出理由：
化合价一般比形式电荷小。
（2）所有原子序数Z为奇数的原子一定至少有一个未成对电子，试说明原子序数为偶数的原子可能含有未成对电子吗？
如果肯定，请给出前三个周期元素中的全部例子。
（3）第一过度系元素中哪些原子是反磁性的？
写出他们的电子构造式。
（4）最先出现g亚层的主量子数为多少？
但该主量子数代表的周期元素并未有元素在g亚层排电子，原因何在。
（5）对于气相反应K+F==K++F-，如果控制反应条件使生成的正负离子不再进一步化合，此过程△H=91kJ·
mol-1。
已知K的电离能为4.34ev，求F的电子亲和能为多少？
十、（第20届国际化学奥林匹克竞赛（IChO）试题）在我们这个三维空间世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n=1,2,3,……，l=0,1,……，n-1，m=±
1，±
2，……±
l。
如果我们搬到一个想象的“平面世界”去，那是一个二维世界，那里的周期系是根据三个量子数建立的，即n=1，2，3…；
m=0，±
2，…±
（n-1）；
ms=±
1/2
。
这个“平面世界”里的m所代表的意义，相当于三维世界中l和ml二者的作用（例如：
用它也能表示s、p、d…能级）。
不过我们在普通三维世界中的基本原理和方法对这个二维的“平面世界”是适用的，下面几个问题都与这个“平面世界”有关。
a）画出“平面世界”周期表前四个周期。
在其中按照核电荷标明原子序数，并用原子序数（Z）当做元素符号。
写出每一元素的电子构型。
b）画出n＝2各元素的杂化轨道。
在“平面世界”中的有机化学是以哪一种元素为基础的？
指出乙烷、乙烯和环已烷分别与在“平面世界”中的什么化合物对应（用数字表示元素符号）。
c）在这个“平面世界”中，有哪些规则和三维世界中所用的8电子和18电子规则（s、p、d轨道电子和）相当？
d）画图说明n=2的几个“平面世界”元素的第一电离能的变化趋势。
在“平面世界”周期表中，画出元素的电负性增长方向。
e）画出“平面世界”中n=2的各元素的电中性、同核双原子分子的分子轨道能级图。
其中哪些分子是稳定的？
f）n=2的各元素分别与最轻的元素（Z=1）形成简单的二元化合物。
用原子序数做为元素符号，画出它们的Lewis结构式，并画出它们的几何构型，指出分别与它们中每一化合物相应的三维世界中的化合物。
十一、（1988年全国化学竞赛冬令营试题）向硫酸四氨合铜的水溶液中通入二氧化硫至溶液呈微酸性，生成白色沉淀A。
元素分析表明A含Cu、N、S、H、O五种元素，而且物质的量比C︰N︰S＝1︰1︰1。
激光拉曼光谱和红外光谱显示A的晶体里有一种呈三角锥体和一种呈正四面体的离子（或分子）。
磁性实验指出A呈逆磁性。
（1）写出A的化学式。
（2）写出生成A的配平的化学反应方程式。
（3）将A和足量的10mol•L－1的硫酸混合微热，生成沉淀B、气体C和溶液D。
B是主要产物，尽管它是常见物质，本法制得的呈超细粉末状，有重要用途。
写出这个反应式并配平。
（4）按（3）操作得到的B的最大理论产率有多大？
（5）有人设计了在密闭容器里使A和硫酸反应，结果是B的产率大大超过按（4）的估计。
问：
在这种设计的操作下，B的最大理论产率有多大？
试对此作出解释。
十二、（湖南省化学竞赛培训试题）铬（Cr）位于周期表中ⅥB族元素，化合价可以是O→＋6的整数价态。
H2CrO2可写成（HO）2O2Cr，它与NaOH反应可看作羟基H被NaOH中的Na＋所取代，成为（NaO）2O2Cr，其结构式可写成右图形式。
试回答下列问题：
（1）今有一铬化合物，化学式为Na3CrO8，请确定Cr的化合价，并画出它的结构式；
（2）某含氧酸的化学式为H2XO2n－1，其相对应价态的X氧化物可能是（）
AX2OBXO2CXO3DX2O7
十三、（四川省化学竞赛集训题）无机化合物甲、乙分别由三种元素组成。
组成甲、乙化合物的元素的特征电子排布都可表示如下：
asa、bsbbpb、csccp2c。
甲是一种溶解度较小的化合物，却可溶于乙的水溶液。
由此可知甲、乙的化学式分别是、；
甲溶于乙的水溶液化学方程式为。
十四、（2010年化学岛题09）
（1）假设SNF，NSF，SFN都存在，试比较它们的稳定性顺序。
（2）（1999年广东省化学竞赛试题）NSF是一种不稳定化合物，它可以三聚为A，也可以结合一个F‐，生成B，还可以失去一个F‐，生成C。
（a）画出A，B，C的路易斯结构式。
（b）预期A,B,C中哪一个N-S键最长？
哪一个N-S键最短？
为什么？
（c）假设有NSF的同分异构体存在[SNF],请按照（a）、（b）内容回答问题。
十五、（1989年全国化学竞赛试题）某温、某压下取三份等体积无色气体A，于25、80及90℃测得其摩尔质量分别为58.0、20.6、20.0克/摩尔。
于25、80、90℃下各取l1dm3（气体压力相同）上述无色气体分别溶于10dm3水中，形成的溶液均显酸性。
1．无色气体为；
2．各温度下摩尔质量不同的可能原因是：
3．若三份溶液的体积相同（设：
溶解后溶液温度也相同），其摩尔浓度的比值是多少？
十六、根据下列五种元素的电离能数据（单位：
kJ/mol），回答下面各题。
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
（1）在周期表中，最可能处于同一族的是（）
A、Q和RB、S和TC、T和U
D、R和TE、R和U
（2）电解它们的熔融氯化物，阴极电极反应式最可能正确的是（）
AQ2＋＋2e－→QBR2＋＋2e－→RCS3＋＋3e－→S
DT3＋＋3e－→TEU2＋＋2e－→U
（3）它们的氯化物的化学式，最可能正确的是（）
AQCl2BRClCSCl3DTClEUCl4
（4）S元素最可能是（）
AS区元素B稀有气体元素Cp区元素
D过渡金属Ed区元素
（5）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是（）
A硼（1s22s22p1）B铍（1s22s2）C锂（1s22s1）
D氢（1s1）E氦（1s2）
四、
（1）[Xn＋M6O24]（12－n）－
（2）[CrMo6O24H6]3－
（3）[H9（PtMo6O24）2]7－
五、
（1）C3O2分子中的碳原子都是以sp杂化轨道成键，分子结构为直线状O＝C＝C＝C＝O。
（2）
（3）1）OF2是V形分子，BeF2是线型分子
（2）PF3是锥型分子，BF3是平面正三形分子；
（3）SF4是四方锥，SnF4为正四面体
（4）
六、
（1）B、D（这是一道与高科技新材料相关的化学试题，因前者是化合物，后者是单质，故选项A显然不正确；
由于碳最外层四个电子均成成键，每个氯原子最外只有一个电子参与成键，故共用电子对数目（4×
50＋10）÷
2＝105，故B正确。
C中摩尔质量的单位应为g/mol，故C不正确。
D中对于单纯的C50而言，从图中看出，从每个碳出发形成三个棱，总棱数应为：
50×
3÷
2＝75；
为满足碳四价，三个棱中必是一个双键两个单键，故单键数为：
75×
2/3＝50，C50Cl10可看作有5个双键与10个氯原子（或5个氯分子）与环上五个碳碳加成得到，加成后又生成了五个单键，故C50Cl10单键数为：
50＋5＝55）
（2）C50Cl10分子为27面体
七、
（1）按Euler公式：
F＋V—E＋2
（1）
按题意：
F5＋F6＋V＝E＋2
（2）
由于每个顶点连接3条棱，每条棱由2个顶点连成，得：
3V—2E（3）
五边形面和六边形面分别由5个和6个顶点形成，得：
5F5＋6F6＝3V（4）
将（3）代人
（2）式，得：
F5＋F6＋V＝1.5V＋2（5）
将（4）代人（5）式，得：
5F5＋6F6＝6F5＋6F6－12
由此即得：
F5＝12
（2）C60分子有32个面，F5＝12，F6＝20，按Euler公式，棱数E为：
E＝60＋32－2＝90
由于每个C原子参与形成2个C－C单键和1个C＝C双键，双键数是单键数的一半。
分子中有60个C－C单键，30个C＝C双键。
不论C－C单键或C＝C双键中都有1个C－Cσ键，所以σ键数目为90个。
（3）按Euler公式：
F＋V＝E－2
在球碳分子中，每个顶点连接3条棱，每条棱由2个顶点连成，得3V＝2E。
代入
F＋V＝1.5V＋2（6）
F＝0.5V＋2＝F5＋F6
C80：
F＝0.5×
80＋2＝42，F6＝42－12＝30
C82：
82＋2＝43，F6＝43－12＝31
C84：
4＋2＝44，F6＝44－12＝32
（4）气体水合物晶体的结构，可看作由五边形面和六边形面组成的多面体，其中包合气体小分子（如CH4），多面体共面连接而成晶体。
试求512，51262，51263等三种多面体（512指含12个五边形面的多面体，51262指含12个五边形面和2个六边形面的多面体）各由几个H2O分子组成？
作图表示这些多面体的结构。
（4）由H2O分子通过O－H…O氢键形成的多面体结构，每个H2O分子通过氢键连接成棱，每条棱由2个H2O分子组成。
由上面（6）式推得：
V＝2F－4＝2（F5＋F6）－4
512：
V＝5F5－4＝2×
12－4＝20，由20个H2O分子组成，如下图（a）
51262：
V＝2（12＋2）－4＝24，由24个H2O分子组成，如下图（b）
51263：
V＝2（12＋3）－4＝26，由26个H2O分子组成，如下图（c）
八、F－Xe－F直线型
三角双锥
三角锥
N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl512种
（3）按上题的思路和方法，尤其要考虑“肥大”的孤对电子对对相邻电子对有较大排斥作用这一因素，即可推测出各分子和离子的几何形状，进而判断出分子是否有偶极矩。
结果列于下表：
表中ClF3分子中Cl原子周围的5对价电子按三方双锥分布，可能的形状有下面三种：
（A）和（B）相比，（B）有Ip－Ip（孤对－孤对）排斥作用代替（A）的Ip－bp（孤对一键对）相互作用，故（A）比（B）稳定。
（A）和（C）比较，（C）有2个Ip－bp相互作用代替了（A）的2个bp－bp相互作用，故（A）最稳定。
（4）
在S2Cl2（a）中，每一个S有4个VSEPR数。
因此ClSS的键角大约是109.5°
（硫的未成对电子的排斥会使这个值略小一些），该分子不是直线形。
SS键可以自由旋转使这个分子没有固定的构型。
在SCl2（b）中，S也有4个VSEPR数。
因此ClSCl的键角略小于109°
该分子是弯曲的。
在SCl4（c）中，S有5个VSEPR数，其中之一是未共享电子对一定处于三角双锥的一个三角截面上，并与两个成键电子成90°
角，见图（d）。
而不会像图（e）中描述的，未共享电子对处于轴线位置，与三个成键电子成90°
角。
（d）（e）
SCl4的立体结构式
十、1 a）
b）三维空间与“平面世界”相应的元素（n≤3）
c）n=2元素的杂化轨道
“平面世界”有机化学是以元素5为基础的。
“平面世界”中不可能有芳香族化合物。
d）“平面世界”中6电子、10电子规则分别和三维空间中8电子、18电子规则相当。
e）“平面世界”（n=2）元素的第一电离能（I）变化趋势和电负性增长方向。
E）
f）
g）“平面世界”中n=2元素和最轻元素化合物的路易斯结构、几何构型及三维空间中相应的化合物
十二、
＋5
（2）B、C
十三、BeCO3H2CO3BeCO3＋H2CO3＝Be（HCO3）2
十四、
十五、1．HF
2．HF以氢键结合之故。
3．在稀溶液中其摩尔浓度之比（25、80、90℃）为：
2.90︰1.03︰1.00
十六、
（1）E
（2）D（3）B（4）A（5）E
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