38分子的结构.docx

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38分子的结构

中学化学竞赛试题资源库--分子的结构

A组

．以下分子中所有原子都满足最|外层为8电子结构的是

ABeCl2BPCl3CPCl5DN2O

．以下分子结构中各原子的最|外层电子都满足8电子稳定结构的是

ASF6BXeF2CCS2DCH4

．以下分子中,所有原子的最|外层均为8电子结的是

ABeCl2BH2SCNCl3DSF6

．以下分子中所有原子都满足最|外层为8电子结构的是

ASiCl4BH2OCBF3DPCl5

．以下分子中,所有原子都满足最|外层为8电子结构的是

ABF3BPCl5CHClDCF2Cl2

．以下各分子中所有原子都满足最|外层为8电子结构的是

AC2H4BBeCl2CPCl5DCCl4

．以下各分子中,所有原子都满足最|外层为8电子结构的是

AH2OBBF3CCCl4DPCl5

．以下分子中所有的原子都满足最|外层8电子结构的是

A次氯酸B二氟化硫C三氟化硼D氯化硫（S2Cl2）

．以下分子中所有原子都满足最|外层8电子结构的是

A六氟化氙（XeF6）B次氯酸（HClO）

C二硫化碳（CS2）D三氟化硼（BF3）

．具有极性键的非极性分子是

ACS2BH2SCCl2DNH3

．以下分子中,具有极性键而不是极性分子的是

AH2OBHFCCODCO2

．以下分子有极性的是

ACH≡CHB

CCH3ClDN2

．只含极性键的非极性分子是

①BF3（平面正三角型分子）②CCl4（正四面体型分子）③NH3

④H2O⑤CH3Cl⑥CS2

A①②⑥B①②⑤C②⑤③D①②③

．以下分子中,所有原子不可能共处在同一平面上的是

AC2H2BCS2CNH3DC6H6

．以下说法中正确的选项是

A极性分子中一定只含有极性键

B非极性分子中一定含有非极性键

C由极性键构成的分子一定是极性分子

D由非极性键构成的双原子分子一定是非极性分子

．对于CCl4最|好的表达是

A极性键的极性分子B非极性键的极性分子

C非极性键的非极性分子D极性键的非极性分子

．以下分子有极性的是

ACCl4BCO2CNH3DC6H6

．以下分子含有的电子数目与HF相同,且只有两个极性共价键的是

ACO2BN2OCH2ODCH4

．以碳原子为中|心与两个氯原子及两个碘原子相结合,形成CCl2I2分子,以下推理中正确的选项是

A如果CCl2I2分子呈正方形结构,那么没有同分异构体

B如果CCl2I2分子呈正方形结构,那么有两个同分异构体

C如果CCl2I2分子呈四面体结构,那么没有同分异构体

D如果CCl2I2分子呈四面体结构,那么有两个同分异构体

．以下表达正确的选项是

A离子化合物只含有离子键

B含有共价键的化合物不一定是共价化合物

C原子间均以非极性键结合而成的分子必定是非极性分子

D原子间以极性键结合而成的分子必定是极性分子

．以下固体,由具有极性键的非极性分子构成的是①干冰、②石英、③白磷、④固态四氯化碳、⑤过氧化钠,正确答案是

A②③⑤B仅②③C仅①④D①③④⑤

．PO43－、NH4＋这两种离子中各原子的空间的排列情况和CH4分子相似.关于前述三种微粒的说法中,不正确的选项是

ANa3PO4溶液和NH4Cl溶液的酸碱性不同

BNH4＋离子中四个N-H共价键完全相同

C相同物质的量的PO43－、NH4＋、CH4、P4（白磷）四种微粒所含的共价键个数相同

DPO43－、NH4＋离子的空间构型为四面体型

．在①CaCl2②NH3③KOH④Na2O2⑤CO2⑥H2O⑦CH4中,

（1）只含有离子键的是（填序号,下同）.

（2）既含有离子健,又含有非极性键的是.

（3）属于非极性分子的是.

（4）分子呈正四面体形结构的是.

．有一种多聚硼酸盐为无限网状结构（如右图）：

其结构的根本单元可表示为（B5On）m－,那么m＝、n＝.

．美|国加州大学Zettle教授所在的研究小组发现,在用改良的碳弧法合成C60和C70.得到的产物中发现了C36.C60有12个正五边形,20个正六边；C70有12个正五边形,25个正六边形.那么C36有个正五边形,个正六边形.

B组

．电子总数相等的微粒称等电子体,以下各组微粒不属于等电子体的是

AMg2＋和Al3＋BNO和COCCa2＋和S2－DH2O和NH4＋

．根据等电子原理：

由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最|外层电子数之和相同,可互称为等电子体,它们具有相似的结构特征.以下各组微粒结构不相似的是

ACO和N2BO3和NO2－CCO2和N2ODN2H4和C2H4

．S8分子的空间几何构型呈皇冠型（

）.以下分子中,与S8分子具有相同的几何构型的是

ASenS8－nB（SNH）4C（NSH）4DS4N4

．通常把原子数和电子数均相等的分子或离子称为等电子体.人们发现等电子体间的结构和性质相似,以下有关说法中正确的选项是

AB3N3H6是由极性键组成的非极性分子

BB3N3H6能发生加成反响和取代反响

CB3N3H6具有碱性

DB3N3H6各原子不在同一平面上

．PCl5是三角双锥几何构型,假设Cl元素有两种稳定的同位素,那么PCl5的不同分子种数（包括异构体）为

A8B10C12D14

．硼晶体的根本结构单元是硼原子组成的正二十面体,其中,每个面均为正三角形,每个棚原子均与另外五个硼原子相连.由此推断在硼晶体的根本结构单元中的顶点数和棱边数分别是

A60、12B12、30C30、12D10、30

．近年来科学家们发现由100个碳原子构成具有完美对称性的C100原子团,每个碳原子仍可形成4个化学键,最|内部是由20个碳原子构成的正12面体,外层的60个碳原子形成12个分立的正五边形,处于中间层次的碳将内外层碳原子连接在一起,当它与氢和氟形成分子时,其分子式应为

AC100H60和C100F60BC100H20和C100F20

CC100H12和C100F12DC100H40和C100F40

．[Co（NH3）6]3＋呈正八面体结构：

各NH3分子间距相等,Co3＋位于正八面的中|心.假设其中二个NH3分子被Cl－取代,所形成的[Co（NH2）4Cl2]＋的同分异构体的种数有

A2种B3种C4种D5种

．SF6是一种无色气体,具有很强的稳定性,可用于灭火.SF6的分子结构如图3－3所示,呈正八面体型.如果F元素有两种稳定的同位素,那么SF6的不同分子种数为

A6种B7种C10种D12种

．以下关于化合物的说法正确的选项是

A只含有共价键的物质一定是共价化合物

B由两种原子组成的纯洁物一定是化合物

C熔化不导电的化合物一定是共价化合物

D不含非极性共价键的分子晶体一定是共价化合物

．某共价化合物含碳、氢、氮三种元素,分子内有四个氮原子,且四个氮原子排列成内空的四面体（如白磷结构）,每两个氮原子间都有一个碳原子.分子内无碳碳单键,也没有碳碳双键,那么该化合物的分子式为

ACH8N4BC6H12N4CC6H10N4DC4H8N4

．在下述化合物中,最|可能有偶极矩的是

ACS2BH2SCSO3（g）DCCl4

．以下分子中,最|不容易聚合的是

AN2O5BBeCl2CAlCl3DNO2

．以下各组指定微粒构成正八面体顶点的是

A乙烷分子中的氢原子

BXeF6分子中的F原子

CNaCl晶体中与一个Na＋最|近的Cl－

DNaCl晶体中与一个Na＋最|近的Na＋

ECsCl晶体中与一个Cs＋最|近的Cl－

FCsCl晶体中与一个Cs＋最|近的Cs＋

GP4在少量O2中燃烧产物分子中的O原子

H高碘酸根离子中的O原子

．科学家经过数学计算后,认为可能存在H3分子,1996年科学家在宇宙中发现了H3分子.假定,这三个氢原子的成键情况完全相同,那么H3的几何形状应是；如果只有两个氢原子的成键情况相同,那么H3的几何形状应是.

．1919年,Langmuir提出等电子原理：

原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体.等电子体的结构相似、物理性质相近.

（1）根据上述原理,仅由第2周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是：

和；和.

（2）此后,等电子原理又有所开展.例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最|外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征.在短周期元素组成的物质中,与NO2－互为等电子体的分子有：

、.

．足球烯C60结构形如足球（见右图）,可以认为它由正二十面体切掉十二个顶点形成的.那么C60中有个六员环,有个五员环.

．XeF8是一种尚未合成的化合物,预测它的空间构型；F有二种同位素,那么XeF8有种不同分子.（不计顺反异构和旋光异构）

．写出以下三种物质的等电子体.

（1）CO

（2）CO2（3）Sn（OH）62－

．气态氯化铝分子以双聚形式存在,其结构如右图所示：

图中"Cl→Al〞表示Cl原子提供了一对电子与Al原子共享.又,硼酸H3BO3为白色固体,溶于水显弱酸性,但它却只是一元酸.可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元酸的原因.请写出下面这个方程式右端的两种离子的表达式：

＋H2O

＋

．金属铌能与卤素形成簇状化合物,以下图所示为三种NbaXb的结构单元.它们的共同特点是六个Nb原子形成八面体骨架,卤原子通过双桥基（－X－）或三桥基（

）与Nb原子相连,结构单元之间通过双桥基相连.请据图写出以下三个物质的化学式：

．在极性分子中,正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长,通常用d表示.极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心的电量（q）有关,一般用偶极矩（μ）来衡量.分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积,即μ＝d·q.试答复以下问题：

（1）HCl、CS2、H2S、SO24种分子中μ＝0的是；

（2）对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯,3种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是：

；

（3）实验测得：

μPF3＝1.03德拜、μBCl3＝0德拜.由此可知,PF3分子是构型,BC13分子是构型.

（4）治癌药Pt（NH3）2Cl2具有平面四边形结构,Pt处在四边形中|心,NH3和Cl分别处在四边形的4个角上.该化合物有两种异构体,棕黄色者μ＞0,淡黄色者μ=0.试画出两种异构体的构型图,并比较在水中的溶解度.

构型图：

淡黄色,棕黄色；

在水中溶解度较大的是.

．合成C60以及其它球碳分子的方法没有发现最|小的球碳分子--C20的存在.2000年,德国Freiburg大学的宣称,他们通过摘除法,已经在气相质谱仪的气体中看到了这种分子.他将C20H20溶解在液溴里,在烧瓶里加压长时间回流,最|终得到平均组成为C20HBr13的产物.在电子冲击质谱仪中观察到了微量C20＋和C202＋的存在.

（1）C20的空间模型是,其中C－Cσ键数是,键角是.

（2）C20H20分子中C原子杂化类型是,H－C－C键角比C－C－C键角

（大、小、相等）,C20H20中C－Cσ键长比C20中（长、短、相等）

（3）C202＋中存在的π键数是,异构体数是（假设两个失去电子的碳原子相对位置不一样而互为异构体）

（4）如果我们将C20HBr13看成唯一产物,请配平以下方程式：

______C20H20＋______Br2

________C20HBr13＋___________

．（SN）n是最|早发现的无机高分子化合物（分子量很大的化合物）,n是一个很大的整数.由许许多多（SN）n分子组成的晶体,有各向异性的结构特点,最|典型的是,从晶体两个相互垂直的方向上,室温下测定其导电率,其相差竟在2个数量级|上.答复以下问题：

（1）（SN）n由S2N2聚合而生成,在S2N2中,S和N的化合价数值视为相同,那么S2N2分子结构是（请画出）.

（2）上述晶体属于（填晶体类型）,理由是.

（3）（SN）n分子的几何形状,是平面型,立体型,还是线型?

理由是.

．B4Cl4是一种淡黄色并具有挥发性的固体比合物,在70℃×l0－10×10－10米.试根据上述性质和参数画出B4Cl4分子的空间构型.

．提出AB3和AB4型分子质点（分子或离子）的空间构型方案.每个A－B键均是极性且相同的,符合极性和非极性分子或离子的结构各怎样?

列出各类型结构的例子.

．Li的有机化合物在有机合成中有着重要的应用.LiCH3是金属有机理的代表物之一,经测定在固态以四聚体存在.试画出该化合物的结构.

．在气态二氯化铍中有单体BeCl2和二聚体（BeCl2）2；在晶体中变形成多聚体（BeCl2）n.试画出各种存在形式的结构简图,并指出Be原子的杂化轨道类型.

．当前使用的人造血主要是全氟碳合物的乳剂,它具有溶解氧的能力大（约40mLO2/100mL乳剂）、性能稳定、不易挥发、易与水形成稳定的乳剂、无生理毒性等优点,已用于临床.例如FTPA中含碳的质量分数为20.73％.含氟为76.58％、含氮为2.7％.它的最|简式即为它的分子式,且分子的空间构型为三角锥形.试写出FTPA的分子式和结构简式.

．等电子原理是指两个或两个以上的分子（或离子）,它们的原子数相同,分子（或离子）中电子数也相同,这些分子（或离子）常具有相似的电子结构,相似的几何构型,而且有时在性质上也有许多相似之处.例如：

CO32－、SO32－、NO3－都有24个价电子,都为平面三角形结构.

（1）Xe和I－等电子,所以可见XeF2和；XeO3和都是等电子化合物,它们均具有相同的构型.

（2）二原子14电子的等电子体共同特点是物质中都具有共价叁键,请举出相应的4个例子（可以是分子或离子）

（3）N2O4和是等电子体；

（4）过去生产上常以SiO2为催化剂的载体,它和近十几年来应用日广的AlPO4是等电子体,所以在磷酸铝中Al为配位氧,P为配位氧.

（5）烟酸（见图）是一种降血脂药物,但其分子中含有羧基,对人体的胃肠道有较大刺激且较难吸收,而且－COOH在人体中的代谢不稳定,因此它的活性和适应性有待改良.在药学上的等电子体的概念是指具有相似的生理作用,如羧基与四氮唑是一种非经典电子等排体,它们具有相似的酸性,但四氮唑（见图）在人体中的代谢较为稳定,因此它可取代药物上的羧基,以改善某些性质.

①烟酸中的羧基被四氮唑取代后的结构简式为：

②有机物分子中相邻的羧基与羰基间易形成分子内氢键,从而会影响药物的性质.据药学原理制成色满－3－羧酸（见图）,希望它抗过敏作用,但试验发现无此作用,而根据电子等排体理论制成的药物X（见图）的抗过敏作用那么较强,这是因为

C组

．试写出以下物质所有的八隅体结构化学式：

（1）CH4O

（2）C2H3F（3）N3－?

．SO2和CO2×10－30C·m和0.试根据这一信息推测两个分子的形状?

．由C3O2分子中存在的键说明其分子结构.

．在一定条件下,三个甲醛分子可以连成一个环形分子.访画出它的Lewis结构.正确的结构应是C和O原子交替相连.

．偶极短的单位用"debye〞表示,

1debye＝10－18（esu）·cm

×109esu.试用国际标准单位表示ldebye的值?

．NH3、AsH3和BF3×10－30×10－30－30C·m.试判断它们的分子形状?

．判断以下分子或离子的几何构型,并说明未给出偶极矩数据的那些分子或离子是否是极性的：

①SF6；②ClF3；③ICl4－；④H2N－NH2（μ×10－30C·m）；⑤NO2＋；⑥（CH3）2SnF2；⑦XeF4；⑧PF5；⑨SF4；⑩

；

（μ×1030C·m）；

（μ＝0）

．为何以下各对分子的偶极矩明显的不同?

请说明理由.

（1）OF2（μ×10－30C·m）,BeF2（μ＝0）

（2）PF3（μ×10－30C·m）,BF3（μ＝0）

（3）SF4（μ×10－30C·m）,SnF4（μ＝0）

（4）NH3（μ×10－30C·m）,NF3（μ×10－30C·m）

．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根底.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.试答复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,试证明不管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）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C－Cσ键数目.

（3）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.

（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.

．C24H24有三种特殊的同分异构体A、B、C,它们都是笼状结构,不含有双键和三键；它们都只有一种一氧取代物,而二氯取代物不完全相同.试画出或说明A、B、C的碳原子空间构型和二氯取代物的具体数目,并比较A、B、C分子的稳定性.

．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（如以下图所示）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A）；

（B）6个"小八面体〞共棱连接可构成一个"超八面体〞（图B）；

（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C）；

（D）从一个"孪超八面体〞里取走3个"小八面体〞,得到的"缺角孪超八面体〞（图D）便是此题的[MoxOy]z－（图D中用虚线表示的小八面体是被取走的）.

ABCD

答复了列问题：

（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.

．二异丙基合铍与二甲胺按1︰2的比例反响,得到[Be（NMe2）2]3.第|一步在25℃时,每1molR2Be结合1mol胺,第二步在40℃时,又结合第二摩尔胺.

（1）写出描述这两步过程的化学方程式.

（2）最|终产物的可能结构是环状的三聚物.画出该分子的结构式.

（3）在2画出的三聚物并不是真实的结构,实验观察到的结构包含一个四配位铍和两个三配位铍.根据三配位和四配位铍原子画出一个最|可能的结构.

．众所周知,用合成C60以及其他球碳分子的方法没有发现最|小的球碳分子--C20的存在.这显然是由于该分子的张力太大,反响性太高,难以稳定存在.最|近,德国Freiburg大学的学的H.Prinzbach宣称,他们已经在气相质谱仪的气体中看到了这种分子.他们的方法可以称为"摘除法〞,即设法把十二面体烷C20H20的氢"摘除〞.Prinzbach意识到将C20H20转化为球状的C20是十分困难的,想到先用其他原子取代氢.用氯不现实,他采用了溴.他把十二面体烷溶解在溴中,在烧瓶里加压长时间回流,最|终得到平均组成为C20HBr13的产物.这说明已经摘除了局部氢了.接着他们用电子冲击质谱仪来脱溴,在质谱仪的气相组分中观察到,在大量的C20的各种溴化物中有微量C20＋和C202＋的存在.Prinzbach知道,根据计算的结果,C20的碗状异构体远比球状的稳定.为排除在质谱仪里看到的C20可能是碗状异构体,Prinzbach又从具有芳香性的轮烯（CorannuleneC20H10）溴化,然后在与得到球碳C20相同的条件下摘除它的溴原子,然后与Boston学院的L.T.Scott和FreiBurg的VonIssendorff合作,比照这两种异构体的光电子能谱,发现这两种异构体的光电子能谱是不同的,而且也跟早先已经得知的单环状的C20的光电子能谱也是不同的,球状的C20的光电子能谱十清楚显具有封闭笼状多烯的特征,相比之下,单环状的C20构体那么具有炔的特征.右图是C20球状的异构体（仅画出骨架结构）.

（1）C20H20中C－C－C键角是°、C－C－H键角分别是°.

（2）C20H20的二溴取代物（C20H18Br2）种数是.

（3）C20中是否存在二次轴、三次轴、四次轴、五次轴或六次轴（n次轴表示绕该轴旋转360º/n与图形完全重合）,并说明分别有几条.

（4）写出Prinzbach将C20H20转化为产物C20HBr13的化学方程式.

（5）画出C20碗状异构体骨架结构的平面投影图（垂直"碗口〞的方向观察）；为什么C20的碗状异构体远比球状的稳定?

（6）画出C20单环异构体状的结构简式.

．稠环分子的三维结构常常可以用角张力的减小得以解释.考虑十二面体烷（如右图所示）：

（1）哪一种