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2001-2010年十年化学赛题重组卷7


2001-2010 年十年化学赛题重组卷 7 物质结构(二)
? ? ? ? 竞赛时间 3 小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时间 到,把试卷(背面前上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在 最后一页。不得持有任何其他纸张。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页

左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 元素周期表

A:

B:

C:

D:

2-2 常用上述溶剂将芳香烃和丁二烯等化工原料从石油馏分中抽提出来,请简要说明它们的 作用原理。

2-3 选出下列顺磁性物种( A:Cr(H2O)62+ B:Fe(CO)5

)(用物种前面的字母表示) : C:N2O-ON2 D:[N(C6H4OCH3)3]+

1.008

H

Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 Sr Ru Rb Y Zr Nb Mo Tc 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 Hf Ta W Re Cs Ba Os 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 Fr Ra Db Sg Bh Hs [223] [226] Ac-Lr Rf

Co Ni 58.93 58.69 Rh Pd 102.9 106.4 Ir Pt 192.2 195.1
Mt

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0 Rg

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6 Cn

He 4.003 O Ne B C N F 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 Ge As Se Ga Br Kr 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 In Sn Sb Te I Xe 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Rn At Tl Pb Bi Po [210 204.4 207.2 209.0 [210] [210]] [222] Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo

第 3 题(5 分) ﹡ 羟胺和用同位素标记氮原子(N )的亚硝酸在不同介质中发生反应,方程式如下: ﹡ NH2OH+HN O2→ A+H2O ﹡ NH2OH+HN O2→ B+H2O ﹡ ﹡ ﹡ A、B 脱水都能形成 N2O,由 A 得到 N NO 和 NN O,而由 B 只得到 NN O。 请分别写出 A 和 B 的路易斯结构式。 A: B:

Ds

La

Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Ac Th Pa U

第 4 题(15 分) 在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子 A (键角 102° 偶极矩 0.78 , -30 -30 m;对比:氨的键角 107.3° m) ×10 C· ,偶极矩 4.74×10 C· ; 4-1 写出 A 的分子式和它的合成反应的化学方程式。

第 1 题(4 分) 2006 年 3 月有人预言,未知超重元素第 126 号元素有可能与氟形成稳定的化合 物。按元素周期系的已知规律,该元素应位于第 周期,它未填满电子的能级应是 , 在该能级上有 个电子,而这个能级总共可填充 个电子。 第 2 题(8 分) 2-1 给出下列四种化合物的化学名称:
O

4-2A 分子质子化放出的热明显小于氨分子质子化放出的热。为什么?

A: H C
N(CH3)2

B:CH3OCH2CH2OCH3

C:

N H

O

D:

H3C S O

CH3

4-3

A 与汞共热,得到一种汞盐和一对互为异构体的 B 和 C(相对分子质量 66) 。写出化学方

1

程式及 B 和 C 的立体结构。

5-2 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多 大? A→B B→D D→E A→E

4-4 B 与四氟化锡反应首先得到平面构型的 D 和负二价单中心阴离子 E 构成的离子化合物; 这种离子化合物受热放出 C, 同时得到 D 和负一价单中心阴离子 F 构成的离子化合物。 画出 D、 E、F 的立体结构;写出得到它们的化学方程式。 D: E: F:

5-3 为使 A 再生,有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反应,写出化学方程式。

第 6 题(7 分) 20 世纪 60 年代,化学家发现了一类酸性比 100%的硫酸还要强的酸,称之为魔酸,其酸性 强至可以将质子给予δ 受体,CF3SO3H 就是其中常见的魔酸之一。 6-1 试写出 CH3CH3 与 CF3SO3H 可能的反应式。

4-5 A 与 F2、BF3 反应得到一种四氟硼酸盐,它的阳离子水解能定量地生成 A 和 HF,而同时得 到的 O2 和 H2O2 的量却因反应条件不同而不同。写出这个阳离子的化学式和它的合成反应的化 学方程式,并用化学方程式和必要的推断对它的水解反应产物作出解释。 6-2 以上反应所得产物活性均很高,立即发生分解,试写出分解以后所得到的全部可能产物。

第 5 题(9 分) 潜在储氢材料——化合物 A 是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对,是乙烷的等电 子体,相对分子质量 30.87,常温下为白色晶体,稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓慢释放氢气, 转变为化合物 B(乙烯的等电子体)。B 不稳定,易聚合成聚合物 C(聚乙烯的等电子体)。 C 在 155oC 释放氢气转变为聚乙炔的等电子体, 其中聚合度为 3 的化合物 D 是苯的等电子体。 o 高于 500 C 时 D 释放氢气,转变为化合物 E,E 有多种晶型。5-1 写出 A、B、C、D、E 的 化学式。 A D B E C 第 7 题(8 分) 本题涉及 4 种组成不同的配合物,它们都是平面正方形结构。 7-1PtCl2·2KCl 的水溶液与二乙硫醚(Et2S)反应(摩尔比 1︰2)得到两种结构不同的黄色配 合物,该反应的化学方程式和配合物的立体结构是:

2

7- 2PtCl2· 2KCl 的水溶液与足量 Et2S 反应获得的配合物为淡红色晶体,它与 AgNO3 反应(摩尔 比 1︰2)得到两种组成不同的配合物,写出上述两个反应的化学方程式。

9-2 写出该新型超导材料的化学式。

第8题 (8分) 8--1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 化学式 8-2在配合物 A 和 B 中, 2为配体与中心金属离子配位。 的化学式为[Co2O2(NH3)10]4+, O—O O A 其 的键长为147 pm; 的化学式为 Co(bzacen)PyO2, O—O 的键长为126 pm, 是吡啶(C5H5N), B 其 Py bzacen 是四齿配体 [C6H5?C(O )=CH?C(CH3)=NCH2?]2。B 具有室温吸氧,加热脱氧的功能,可 作为人工载氧体。 画出 A 和 B 的结构简图 (图中必须明确表明 O—O 与金属离子间的空间关系) , 并分别指出 A 和 B 中 Co 的氧化态。 配合物 A B 112 pm 121 pm 128 pm 149 pm

第 10 题(12 分) LiCl 和 KCl 同属 NaCl 型晶体,其熔点分别为 614℃和 776℃。Li+、K+和 Cl-的半径分别 为 76pm、133pm 和 181pm。在电解熔盐 LiCl 以制取金属锂的生产工艺中,加入适量的 KCl 晶 体,可使电解槽温度下降至 400℃,从而使生产条件得以改善。 10-1 简要说明加入熔点高的 KCl 反而使电解温度大大下降的原因;

10-2 有人认为,LiCl 和 KCl 可形成固溶体(并画出了“固溶体的晶胞”。但实验表明,液相 ) LiCl 和 KCl 能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶(即不能生成固溶体!。请解释在固相 ) 中完全不混溶的主要原因。

结构简图 10-3 写出计算 LiCl 和 KCl 两种晶体密度之比的表达式(须包含离子半径的符号) ; Co 的氧化态 第 9 题(6 分) 最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见 元素,从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行(面心)立方最 密堆积(ccp) ,它们的排列有序,没有相互代换的现象(即没有平均原子或统计原子) ,它们构 成两种八面体空隙,一种由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子一起构成,两种八面体的数 量比是 1︰3,碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。 9-1 画出该新型超导材料的一个晶胞(碳原子用小 球,镍原子用大○球,镁原子用大 球) 。

10-4 在 KCl 晶体中,K+离子占据由 Cl-离子围成的八面体空隙,计算相距最近的八面体空隙中 心之间的距离。

10-5 实验证明,即使产生了阳离子空位,KCl 晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。

3

述理由。

第 11 题(8 分) X-射线衍射实验表明,某无水 MgCl2 晶体属三方晶系,呈层形结构,氯离子采取立方最密 堆积(ccp) ,镁离子填满同层的八面体空隙;晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶 -3 体的六方晶胞的参数:a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53g· 。 cm

12-2 文献中常用下图表达六方晶体氟磷灰石的晶体结 构:该图是 c 轴投影图,位于图中心的球是氟,大球是 钙,四面体是磷酸根(氧原子未画出) 。试以此图为基础 用粗线画出氟磷灰石晶胞的 c 轴投影图,设晶胞顶角为 氟原子,其他原子可不补全

12-3 某晶体的晶胞参数为:a = 250.4 pm, c = 666.1 pm,γ = 120o;原子 A 的原子坐标为 0,0, 1/2 和 1/3,2/3,0,原子 B 的原子坐标为 1/3,2/3,1/2 和 0,0,0。 (1) 试画出该晶体的晶胞透视图(设晶胞底面即 ab 面垂直于纸面,A 原子用“○”表示, 11-1 以“ ”表示空层,A、B、C 表示 Cl 离子层,a、b、c 表示 Mg 离子层,给出三方层型
2+

B 原子用“●”表示) 。

结构的堆积方式。

11-2 计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数 (2) 计算上述晶体中 A 和 B 两原子间的最小核间距 d(AB)。

11-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满 Mg 离子,将是哪种晶体结构类型?

2+

(3) 共价晶体的导热是共价键的振动传递的。实验证实,该晶体垂直于 c 轴的导热性比平行 于 c 轴的导热性高 20 倍。用上述计算结果说明该晶体的结构与导热性的关系。

第 12 题 (10 分) 12-1 文献中常用右图表达方解石的晶体结构: 图中的平行六面体是不是方解石的一个晶胞?简

4


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