刘奉岭寄给清北的寒假习题rar1Word格式文档下载.docx
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人们对原子结构的描述，按现代向过去顺序排列为：
电子云模型、玻尔原子模型、卢瑟福原子模型、原子模型、原子模型。
则横线内两位化学家是
A阿伏加德罗、汤姆生B道尔顿、拉瓦锡
C舍勒、普利斯特里D汤姆生、道尔顿
8.C与Si属于同一主族,C与N属于同一周期,NCl3和SiCl4都能水解,CCl4为什么不容易水解？
9.下列哪些轨道电子云密度的极大值不在坐标轴上？
10.A,B,C,D,E,F是第二周期相邻的元素，它们的第二电离能I2（单位kJmol-1）如下：
ABCDEF
2427.02352.62856.13388.23374.23952.3
根据上述信息写出A,B,C,D,E,F对应的元素符号。
11第二周期从B～F元素之间，有一个元素的电子亲合能为负值，请说明是哪个元素？
12.迄今为止，还没有发现一个原子已获得一个电子成为带一个负电荷的离子X-后，再获得一个电子成为带两个负电荷的负离子X2-的电子亲合能为正值。
但O2-可以在晶体中存在，为什么？
13.金Au能与铯Cs形成化合物CsAu，该化合物与碱金属的盐类类似，具有离子化合物的性质，试说明该化合物中的负离子为什么容易得到一个电子？
14.元素硼B的第一电离能是8.298eV,电子亲合能是72.8kJ·
mol-1,分子B2的解离能B2→B+B是274.1kJ·
mol-1,求B2→B++B-的解离能,用kJ·
mol-1作单位。
（注:
1eV=96.5kJ·
mol-1）
15.价电子组态为5f76d17s2的元素在周期表中属于第几周期？
第几族？
处于哪一区？
16.下列原子的基态电子组态是否正确？
不正确的说明原因。
（1）Na1s22s22p7
（2）F1s22s22p43s1（3）P1个2p轨道上占2个电子（4）N1个2p轨道上占2个电子
分子结构习题
1.某些元素与碳形成的三键C≡C、C≡N、C≡O，请按键能有低到高的顺序排列，请解释键能依次升高的原因。
2.
（1）叠氮离子N3－经由氨基钠与NO3－离子或N2O在一定温度下合成，试写出这些反应的离子方程式（产物中有氨放出）；
（2）N3－离子中N的氧化数为多少？
其中心氮原子采取何种杂化类型？
写出两种与N3－离子是等电子体的物种；
（3）HN3（叠氮酸）有哪些可能的较稳定共振结构？
标明每个共振结构中所有氮原子的形式电荷。
讨论HN3分子中三个氮原子之间键长的长短；
（4）叠氮酸盐是不稳定的，但它可以在室温下进行操作，可以作为机动车的“空气袋”，为什么？
3.下列说法正确的是：
（1）I3-离子中的I-I键长比I2分子中的I-I键长短；
（2）可以用EDTA二钠盐溶液代替Ca（EDTA）2-溶液来排除体内的铅；
（3）离子SO3F-中的S-O键键长比硫酸根SO42-离子中的S-O键键长短;
（4）N2中的键不如键稳定。
4.在CaSi2中，[Si-]n层呈现由六元环形成的褶皱层，6个Si形成椅式结构。
为什么这种情况下Si的六元环不与石墨一样形成平面结构？
5.有一硼原子数少于9的鸟巢型硼烷分子，分子中含有一C4轴。
请写出该分子的分子式，画出其结构并指出有几类环境不同的硼原子，并指出各类硼原子分别属于什么杂化。
6.四面体结构在陶瓷材料中很常见，如硅氧四面体。
（1）右图是绿柱石的硅氧四面体形成的阴离子骨架,绿柱石是Be,Al的硅酸复盐。
写出绿柱石的化学式。
（2）右图是Mn,V与O,F形成的电中性环状化合物,其中蓝色小球代表Mn或V,红色大球代表O或F,Mn（IV）和V（V）原子的个数比为1:
3。
1个联胺（又叫肼）分子可以插入环中与该化合物自组装成超分子，组装是通过什么作用进行的？
写出该超分子的化学式。
（3）下图是钒氧四面体的单链。
10钒酸簇的阴离子是V（V）氧四面体的无支链单链,写出其钾盐的化学式.
7.笼状分子一直是化学家感兴趣的研究领域，特别是1996年诺贝尔化学奖授予给C60的发现者，更使这一领域成为化学的热点。
有机化学家曾合成出许多笼状烷烃，其中立方烷和十二面体烷是这类分子的典型代表。
有一笼状烷烃分子，其中成笼的全部为碳碳单键，共15条，每个碳原子都与一个氢原子成键，且分子笼中有3个三元环及3个五元环。
该烃的分子式是什么？
画出该分子的可能结构。
8.我们知道富勒烯分子都是偶数原子组成的,是否存在奇数个原子组成的杂富勒烯分子?
对此问题我们进行了研究（Feng-LingLiu,Phys.Chem.Chem.Phys.,2007,9（29）,3872–3876）,当用一个大小合适、成键情况合适的原子取代富勒烯分子中一个C=C时,就可以得到奇数个原子组成的杂富勒烯分子。
（1）你认为哪些原子可以代替一个C=C?
写出2种这样的原子；
（2）当用一个原子M代替C60分子中一个C=C后,形成的杂富勒烯分子中有几个5元环?
几个6元环?
（3）若实验上可以合成这种由C60形成的杂富勒烯分子,可以采取什么实验区分它和C60?
9.常见的硼烷分子有封闭笼式、鸟巢式、蜘蛛网式等几种。
一般它们的结构可用styx数码表示。
styx数码分别表示在一个硼烷分子中下列4种型式共价键的数目：
用styx数码是价键理论表示硼烷分子结构的一种方法。
使用时遵守下列规则：
i.每一对相邻的硼原子由一个B-B，或BBB，或BHB键连接；
ii.每个硼原子用4个价轨道成键，以达到8电子组态；
iii.每个硼原子至少与1个端接氢原子形成一个正常的B-H键。
根据上述信息及分子中原子的成键情况，就可以求出各种硼烷中styx的数值。
实际上，styx结构式的表达形式和实际分子的结构大多数情况下不相同，例如鸟巢型硼烷B5H9实测结构具有1个C4轴和4个包含C4轴的对称面，但如果用styx数值画出的一种结构式只有一个对称面。
这种差别可以用共振结构来解释，即把用styx数值画出的一种结构式看成一种共振杂化体。
（1）封闭笼式硼烷表示为BnHn2-，请推导出这类硼烷满足的styx关系;
（2）鸟巢式硼烷表示为BnHn+4，请推导出这类硼烷满足的styx关系。
（3）2001年全国化学竞赛初赛题提到一种新型离于化合物[HC60]＋[CB11H6Cl6]－，该化合物中阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可以跟硼二十面体相比拟,也是一个闭合的纳米笼,请求出该阴离子styx的数值。
10指出下列分子或离子中键角最小者:
（1）CH4
（2）H2C=CH2（3）CO2（4）N2O（5）NO2（6）SO2（7）SO42-（8）NH3（9）H2O2（10）H2O
11.比较下列物质在水中的溶解度:
（1）NaCl和CuCl
（2）CuCl和CuCl2（3）CaSO4和BaSO4（4）I2和AtI（5）CaF2和KF
并指出哪些溶解度的差异主要是离子极化造成的?
哪些主要是溶剂化能大小不同造成的?
哪些主要是晶格能的不同造成的?
12.在水分子中，形成孤对电子的杂化轨道s成分（填“>
”，“<
”或“=”）25%，形成O—H键的杂化轨道p成分（填“>
”或“=”）75%。
13.科学家已经测出了C3分子的结构，请写出C3分子中存在的共轭π键（
），并判断该分子中的碳碳键比乙烯中的碳碳键长还是短？
14.有一负离子[Mo6ClX]Y-，该离子中Cl的原子个数多于8,该负离子含有多个三重轴和四重轴,不存在一个Cl与2个Mo配位的情况，且Mo原子的环境完全等同,该试确定该离子中X和Y是多少;
该离子是否含对称面？
若含有几个？
15.碱金属能与氧形成低氧化物，这些氧化物又称为簇合物，其中碱金属原子数较多，而氧原子数很少，如Rb9O2等。
有一Cs与O形成的簇合物，O原子数少于6，对称性与BF3相同，且3重轴上只有2个Cs原子没有O原子，O原子在八面体空隙中。
请写出该簇合物的分子式，画出其结构。
16.Corannulene的结构如下图，写出该分子的化学式，并指出该分子中所包含的对称元素。
17.2006年初，我国发生了齐齐哈尔第二制药有限公司生产的“亮菌甲素”假药事件。
在该药中，辅料丙二醇用价格便宜的二甘醇代替，从而造成多起致死人命事件。
二甘醇在一定条件下脱水可以生成冠醚18-冠-6（右图），18-冠-6是很好的配体，能与K+等多种离子生成配合物。
（1）请画出二甘醇的结构式;
（2）你认为18-冠-6与K+离子生成配合物,是在水中容易呢?
还是在非极性溶剂中容易?
（3）18-冠-6与K+离子生成配合物的稳定性,能否用晶体场理论解释,说明理由；
（4）一般来说，有机分子中含氧的量越多，在水中的溶解度越大，请给予解释。
18.钼有一种含氧酸根[MoxOy]z－，式中x、y、z都是正整数；
Mo的氧化态为+6，O呈－2。
可按下面的步骤来理解该含氧酸根的结构：
（a）所有Mo原子的配位数都是6，形成[MoO6]n－，呈正八面体．称为“小八面体”（图1）；
（b）6个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体”（图2）；
（c）2个”超八面体”共用2个“小八面体”可构成一个“孪超八面体”（图3）；
（d）从一个“挛超八面体”里取走3个“小八面体”，得到的“缺角孪超八面体”（图4）便是本题的[MoxOy]z－（图D中用虚线表示的小八面体是被取走的）。
回答了列问题：
（1）小八面体的化学式[MoO6]n－中的n=。
（2）超八面体的化学式是。
（3）孪超八面体的化学式是。
（4）缺角孪超八面体的化字式是。
19比较下列物质的熔点高低，并说明理由：
（1）H3N—BH3与CH3F
（2）O3与SO2（3）2—硝基苯酚和3—硝基苯酚（4）NaCl和HgCl2
20.凡是中心原子采取sp3d或dsp3杂化轨道成键的分子，其空间构型可能是：
（1）T形
（2）直线形（3）三角双锥（4）以上三种均有可能
晶体结构习题
1.锂锰复合氧化物正极材料的理想晶体的结构示意图如下。
它的理想晶体中有两种多面体：
LiO4四面体和MnO6八面体，个数比1:
2，LiO4四面体相互分离，MnO6八面体的所有氧原子全部取自LiO4四面体。
写出这种晶体的化学式。
2.有K、I、O组成的晶体属立方晶系。
晶胞中O占据棱心，其晶格按一定取向截得一呈规律性排布部分结构的最小重复单位如图，但注意按该结构不能求得各元素组成比。
（1）画出该晶体的晶胞；
（2）写出该晶体的化学式；
（3）指出K、I和O的配位数。
3.六亚（次）甲基四胺（CH2）6N4是第一个测定晶体结构的有机分子。
该晶体属于立方晶系，a=702pm，其晶胞如右图（图中略去了氢原子），实验测得晶体密度为1.33g/cm3。
（1）计算每个晶胞中含几个（CH2）6N4分子;
（2）若在同一个轴的方向上,相邻分子之间两个最近碳C原子的距离为368pm,C-N键长为148pm,写出上图晶胞中原子1和2的分数坐标;
（3）六亚（次）甲基四胺（CH2）6N4分子中含有几个对称轴,几个对称面?
是否含有对称中心?
该分子有没有偶极矩?
有没有旋光性?
4.对金红石型的TiO2晶体，若坐标为（u，u，0）的氧原子O与晶胞中顶点和体心Ti原子的距离相等，都是r++r-，r+和r-分别是正负离子的半径。
求该晶胞参数a，b，c与r+、r-，以及u的关系。
5.立方BP具有类似金刚石的结构和性质。
其空间结构中硼磷原子相间排列,右图所示为立方BP的晶胞（其中●为硼原子,○为磷原子）。
SiC的结构与立方BP的结构类似，已知：
碳原子半径为7.7×
10-11m,硅原子半径为1.17×
10-10m,SiC晶体密度为3.217g/cm3,相对原子质量:
C12.01,Si28.09）。
（a）SiC是晶体,碳、硅原子杂化类型都是,键角都是,三个碳原子和三个硅原子相间构成一个式（船、椅）六元环。
（b）如右图所示碳化硅晶胞,从立方体对角线的视角观察,画出一维空间上碳、硅原子的分布规律（注意原子的比例大小和相对位置,至少画两个周期）。
（c）从与对角线垂直的平面上观察一层碳原子的分布,请在二维平面上画出碳原子的分布规律（用●表示,至少画15个原子,假设片层碳原子间分别相切）；
计算二维空间上原子数、切点数和空隙数的比例关系；
再考虑该片层结构的上下各与其相邻的两个碳原子片层。
这两个碳原子的片层将投影在所画片层的（原子、切点、空隙）上,且这两个片层的碳原子（相对、相错）。
（d）如果我们以一个硅原子为中心考虑,设SiC晶体中硅原子与其最近的碳原子的最近距离为d,则与硅原子次近的第二层有个原子,离中心原子的距离是,它们都是原子。
（e）如果我们假设碳、硅原子是刚性小球,在晶体中彼此相切,请根据碳、硅原子半径计算SiC的密度,再根据理论值计算偏差,并对产生偏差的原因作一合理解释。
（f）估算SiC晶体的原子占据整个空间的百分数,只需给出一个在5%以内的区间。
6.由于纳米金属材料可能具有独特的性质，引起了人们的广泛关注。
单分散的金属纳米颗粒，直径通常小于10nm，称为纳米金属簇。
许多单一金属原子形成的纳米金属簇具有具有完整而规则的几何外形，被称为满壳簇合物或幻数簇合物。
下图是理想最密堆积形成的满壳幻数簇合物。
满壳簇合物或
幻数簇合物
层数
1
2
3
4
5
请完成下列问题:
（1）上图是哪一种最密堆积形式？
（2）在上图满壳幻数簇合物中，计算第1，2，3，4，5层（也就是最外层）的原子数；
（3）在上图的最密堆积满壳幻数簇合物中，归纳第n层（最外层）的原子数。
（4）在上图的最密堆积满壳幻数簇合物中，计算第n层（最外层）占全部原子数的百分率；
（5）某n层Pdn纳米簇颗粒呈球形，平均直径2.05nm，已知Pd的密度ρ＝12.02g/cm3。
（a）计算每粒簇合物颗粒中所含Pd的原子数（N）；
（b）计算上述Pdn纳米簇的壳层数（n）；
（c）请说明该纳米簇是否满壳纳米簇？
7.某同学在学习了金属晶体后，提出了另一种堆积形式Ax。
如右图所示为Ax堆积的片层形式，然后第二层就堆积在第一层的空隙上。
请根据Ax的堆积形式回答：
（1）计算在片层结构中（如右图所示）球数、空隙数和切点数之比；
（2）在Ax堆积中将会形成八面体空隙和四面体空隙。
请在片层图中画出八面体空隙（用·
表示）和四面体空隙（用×
表示）的投影，并确定球数、八面体空隙数和四面体空隙数之比；
（3）指出Ax堆积中小球的配位数；
（4）计算Ax堆积的原子空间利用率；
（5）计算该堆积中八面体和四面体的空隙半径（即理论上可填充小球的最大半径r，设堆积中等径圆球的半径为R）；
（6）已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式，Ni原子半径为124.6pm，计算金属Ni的密度（Ni的相对原子质量为58.70）；
（7）如果CuH晶体中Cu＋的堆积形式为Ax型，H－填充在空隙中，且配位数是4。
则H－填充的是哪一类空隙，占有率是多少？
（8）请指出Ax堆积形式是A1、A2、A3中的哪一种，为什么？
9.由于生成晶体条件的不同，C60分子既可采取立方最密堆积，也可采取六方最密堆积。
前者的晶胞参数a＝1420pm，后者的晶胞参数a=b=1002pm，c=1639pm。
C60与碱金属能生成盐，如K3C60。
人们发现K3C60具有超导性，超导临界温度为18K。
K3C60是离子化合物，在晶体中以K＋和C603－存在，它的晶体结构经测定也是面心立方，晶胞参数a＝1424pm。
阿伏加德罗常数为6.02×
1023mol－1，请回答：
（1）画出C60的ccp晶胞沿C4轴方向的投影图。
（2）你认为在C60晶体中C60～C60间作用力属于哪一种类型？
物质的硬度与物质内部的作用力有关，根据作用力的大小预测C60晶体、石墨、金刚石由硬到软的顺序。
（3）C60晶体的晶胞中存在何种空隙？
空隙与C60分子的比例关系如何？
（4）K3C60晶体的晶胞中有多少个K＋？
它们占据什么空隙？
各种空隙的占有率是多少？
（5）同一温度下，K3C60的晶体密度比C60的晶体密度增大了多少？
10.某同学在研究一金属晶体时，以1个金属原子为中心，考查其它原子与它的距离。
已知该晶体属于立方晶系，与该金属原子最近的原子距离为436.5pm，次近距离为504.0pm。
请计算能放入该金属晶体空隙中的最大原子半径。
11.若用A、B、C表示离子As的不同密置层，a、b、c表示离子Ni的不同密置层，□表示空层，对As和Ni形成的一种晶体，用As和Ni的密置层表示的堆积方式为：
……AcBcAcBcA……
（1）求出该晶体的化学式；
（2）分别画出As在晶胞顶点上和Ni在晶胞顶点上晶胞的示意图；
（3）写出Ni在晶胞顶点上，晶胞中各个原子的分数坐标；
（4）Ni占据As形成的什么空隙？
空隙的占有率是多少？
（5）该晶体的结构基元是什么?
12.黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼的。
回答下列问题：
（1）右图为黄铜矿的晶胞。
计算晶胞中各种原子的数目：
Cu Fe S ；
写出黄铜矿的化学式 ；
（2）在黄铜矿晶胞中含有 个结构单元（周期性重复的最小单位）？
每个结构单元代表什么？
（3）在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。
若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子，请画出这种情况下它的晶胞。
（4）在无序的高温型结构中，硫原子作什么类型的堆积？
金属原子占据什么类型的空隙？
该空隙被金属原子占据的分数是多少？
（5）计算黄铜矿晶体的密度；
（晶胞参数：
a=524pm，c=1030pm；
相对原子量：
Cu63.5Fe55.84S32.06）
（6）实验表明，CuCaS2和Cu2SnFeS4与黄铜矿的结构类型相同。
请据此推测黄铜矿中铜和铁的氧化态。
13.铜是一种重要的金属。
它和氮形成的晶体Cu3N属于立方晶系，氮占据晶胞的顶点，配位数是6。
（1）画出Cu3N的正当晶胞示意图；
（2）若将Cu3N中的Cu原子移到晶胞的顶点上，得到一个新晶胞。
有的同学说新晶胞是正当晶胞，有的说不是。
你认为是不是正当晶胞，给出理由。
14.2001年3月科学家发现硼化镁在39K呈超导性。
在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间排布。
该晶体的一个六方晶胞中，Mg的分数坐标为：
；
B原子的分数坐标为：
。
完成下列各题：
（1）写出该超导材料的化学式；
（2）若将B移动晶胞的顶点上，画出这种情况下该晶体的晶胞示意图；
（3）Mg原子的配位数是几？
Mg对B原子的配位数是几？
（4）判断Mg、B在平面片层的排列是否为最密排列；
（5）上述所画晶胞与Mg占据顶点晶胞的体积比是多少？
15.把等物质的量的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加热时，生成NH4HgCl3晶体。
用X射线衍射法测得该晶体的晶胞为长方体：
a＝b＝419pm；
c＝794pm；
用比重瓶法测得它的密度ρ为3.87g/cm3。
已知NH4＋（视为球形离子）占据晶胞的顶角，并尽可能远离Hg2＋；
每个NH4＋被8个Cl－围绕，距离为335pm（与NH4Cl晶体中离子间距离一样）；
Cl－与Cl－尽可能远离。
试根据以上条件回答下列问题：
（1）计算晶胞中含有几个“NH4HgCl3”单元；
（2）画出晶胞的结构图；
（3）晶体中Cl的空间环境是否相同？
说明理由；
（4）计算晶体中Cl－与Cl－之间的最短距离是多少？
（5）晶体中Hg2＋的配位数为多少？
绘出它的配位多面体构型。
16.NH4Cl为CsCl型结构，晶胞中包含1个NH4+和1个Cl－，晶胞参数a=387pm。
（1）NH4+热运动呈球形，试画出晶胞结构示意图。
（2）已知Cl－半径为181pm，求球形NH4+的半径。
（3）若NH4+不因热运动而转动，H原子为有序分布，画出这种情况下晶胞结构示意图。
16.有一种SiC晶体，Si原子作六方最密堆积，C原子填在Si原子形成的四面体空隙中，其中晶胞中1个C原子的分数坐标为：
，晶胞参数分别为a=309pm，c=504pm。
请完成下列问题：
（1）写出晶胞中所有原子的分数坐标；
（2）画出该晶胞示意图；
（3）Si和C交替形成的最小环是几元环？
该最小环的形状如何？
（4）采用分数坐标及晶胞参数计算Si—C键长；
（5）写出晶胞中C所形成正八面体空隙中心的分数坐标。
17.金属镁属于六方最密堆积（即hcp），沿垂直于晶胞c轴方向每隔一层抽去一层，抽完后相邻层之间仍然紧密堆积。
画出这种情况下的晶胞结构示意图，并计算空间利用率。
18.金属氧化物NbO晶体属于立方晶系，晶胞中所有Nb原子一起，形成了完全属于同一个晶胞所有的八面体空隙。
在该晶体中，除相邻的氧与Nb形成化学键外，相邻的Nb原子之间也有成键作用。
假设晶体中，正、负离子的半径分别用r+和r-表示。
（1）若Nb最外层上只有一个电子,且处于s轨道上,请写出其电子排布式；
（2）画出NbO晶体的一个晶胞（Nb原子用
球，氧原子用
球）；
（3）将NbO晶体中,相邻Nb原子之间的距离用正、负离子半径r+和r-表示出来；
（4）NbO晶体中,Nb的配位数是几?
（5）NbO晶体能
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