综科奥化杯（5）

2005年“综科奥化杯”高二联合化学竞赛（五）姓名： （时间：2小时 满分：100分）题号12345678910满分H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDs第第题（4分）1Hs（1分） HsO4（1分）2FePbHsn（1分）3MgCmHs5n HsSgHe（各1分）题（5分）1984年，联邦德国达姆施塔特重离子研究机构阿姆布鲁斯特和明岑贝格等人在重离子加速器上用58Fe离子轰击208Pb靶时发现了265X。1X的元素符号是 ，X最高价氧化物的化学式是 。2用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。3最近有人用高能26Mg核轰击248Cm核，发生核合成反应，得到X的另一种同位素；然后释放出粒子，得到质量数为265的另一种核素。分别写出核反应方程式。第第题（13分）11、3、5、7、9、11（1分）21、2、3、4、5、6（1分）32、12、30、56、90（1分）、2n(2n1)（1分）41s22s22p22d3 1s22s22p42d63s23p43d63f7（各1分）513 101（各1分）6sp、sp2、sp2d、sp2d、sp2d2、sp2d3、pd、pd2、pd3、p2d、p2d2、p2d3（2分）78（1分）812、30（1分）92、11、31、66（1分）题（13分）在我们地球的物质世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n1，2，3，；l0，1，（n1）；ml0，1，2，l；ms1/2。如果在另一个星球，那里的周期系也是由4个量子数建立的，但它们的关系为n1，2，3，；l0，1，2，(n1)；ml0，1，2，l1；ms1/2。如果在地球上的基本原理在这个星球上也是适用的（但不发生能级交错现象），回答下列问题：1这个星球中第一、二、三、四、五、六层各有几个亚层？2这个星球中s、p、d、f、g、h亚层各有几个轨道？3这个星球中第一、二、三、四、五、n层各有几种元素？4写出9、33号元素的价电子构型；5写出前112号元素电负性最大和最小的元素的原子序数；6写出第二周期中可能的杂化轨道。7在这个星球中的有机化学是最可能以哪一种元素为基础的？写出原子序数。8在这个星球中，有哪些规则和地球上所用的8电子和18电子规则相当？5如果这个星球中每个轨道只容纳1个电子（ms1/2），其它量子数和基本原理不变，写出前100号元素的稀有气体的原子序数。第第题（7分）1平面正三角形（1分） 除3个键外还有1个大键（1分）2SiO32和O4都不是ABn型。SiO32是化学式（1分），它是SiO44以2个氧分别和另外2个SiO2相联成长链或环状物质的化学式，不像CO32等那样是一个单独存在的离子单元（1分）；O4的构型为（1分）。3CO、NO、CN、C22（2分）题（7分）已知等电子体间具有相似的空间构型和成键形式，SO3、BF3、NO3、CO32互为等电子体。1指出上述等电子体的空间构型和成键情况；2为什么上述等电子体不包括SiO32、O4？3列举与N2为等电子体的分子或离子4种第第题（分）1（各0.5分）分子（构型）对称元素点群分子（构型）对称元素点群菲C2、2vC2vP4O64C3、3C2、6dTd碘仿C3、3vC3v环己烷（船式）C2、2vC2vB2H63C2、h、2v、iD2h乙烷（重叠式）C3、3C2、h、3vD3h环丙烷C3、3C2、h、3vD3h乙烷（交叉式）C3、3C2、3d、ID3dC606C5,10C3,15C2,15v,iId乙烷（任意式）C3、3C2D32 Oh C2v D2h C2 D3 （各1分）3 D2d 无偶极距和旋光性 C2 有偶极距、无旋光性 C2 有偶极距和旋光性 C2 有偶极距和旋光性 （各2分）题（23分）已知：对称元素：Cn轴：一个分子沿着某一轴旋转一角度2/n后，能使分子复原，式中是使分子复原所旋转的最小的角度，n是使分子完全复原所旋转的次数，即为旋转轴的轴次。若一个分子中存在着几个旋转轴，则轴次高的为主轴，其余的为副轴。v面：包含主轴的对称面；h面：垂直于主轴的对称面；d面：包含主轴并争分垂直于主轴的两个C2轴的夹角的平面，是v面的特殊类型。i：对称中心点群的分类：Cn群：分子中只有一个Cn轴；Cnv群：分子中有一个Cn轴，且有n个包含Cn轴的v面；Cnh群：分子中有一个Cn轴，且有垂直于Cn的h面；Dn群：分子中有一个Cn轴，另有n个垂直于Cn轴的C2轴；Dnh群：在Dn基础上，另有一个垂直于Cn轴的h面；Dnd群：在Dn基础上，有n个d面；Td群：具有正四面体构型的分子；Oh群：具有正八面体构型的分子；Id群：具有正二十面体构型的分子；1完成下面的表格，指出下列分子的对称元素（种类、数目）和分子点群类型。分子（构型）对称元素分子点群分子（构型）对称元素分子点群菲P4O6碘仿环己烷（船式）B2H6乙烷（重叠式）环丙烷乙烷（交叉式）C60乙烷（任意式）2考虑通式为MClp(en)q的八面体配合物，p、q分别为0、1、2画出所有可能配合物的结构简式，并确定其分子点群（假定en整个环在一个平面上）。3画出丙二烯的二氯代衍生物的空间结构式，并确定丙二烯及其二氯衍生物分别属何种分子点群，并确定是否有偶极距和旋光性。第第题（14分）14NH33F2NF33NH4F（1分）2F电负性大于氢，故NF3中N周围电子密度相对小于NH3中情形（1.5分）3NH3中有氢键，NF3只有范德华力（1.5分）4 （1分）NF3分子的极性比NH3分子的极性小（1分）在NF3中，孤对电子产生的偶极方向和NF健产生的偶极方向相反而抵消，在NH3中NH键的净偶极矩和孤对电子的偶极矩方向一致（1分，NF3偶极矩0.781030Cm；NH3偶极矩4.741030Cm）5具有弱碱性，且碱性比NH3弱（1分）6B原子半径比N原子小，且B、F电负性差比N、F电负性差大，因此BF单键比NF单键键能大（1分）；在BF3中，由于F和B的p轨道重叠，使BF健具有双键特征（），因此在BF3中的键能更大（1分）。7电负性FN，N为，不接受H2O的H进攻，不能发生亲电水解（1分）；N只有4个价轨道，均被占据，不能发生亲核水解（1分）；NF键能大，难断开。（1分）NCl33H2ONH33HClO（1分）题（14分）NF3是一种三角锥体分子A，键角102，沸点129；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3反应得到。1写出制备NF3的化学反应方程式；2为什么NF3的键角比NH3的键角（107.3）小得多？3为什么NF3的沸点比NH3的沸点（33）低得多？4用和表示出NH3和NF3分子中键的极性，预测这两个分子极性大小，并解释原因。5预测NF3酸碱性情况？6在NF3中NF键能为280kJ/mol，比在BF3中BF键能（646kJ/mol）的1/2还小，请解释原因。7NF3不易发生水解，而NCl3却能发生水解。分析NF3不发生水解的3点理由和NCl3的水解反应方程式。第第题（10分）1NiAs（2分）2（3分，其它合理答案也可）3Ni在6个As的八面体中，As在6个Ni的三方柱体中（2分）47.88g/cm3（2分）5砷化镍晶体中NiNi只有250pm（c轴方向），与金属镍中的距离一致（c4rNi）（1分）题（10分）在砷化镍晶体的理想模型中，镍原子和砷原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镍一层砷地相间，右图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镍原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。且在该晶体中，镍和砷的配位数均是6。1确定砷化镍的化学式为： abc，c轴向上2在右图的方框里画出砷化镍的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有砷原子和镍原子（镍原子用大白球，砷原子用小黑球表示）。3请分别指出砷和镍的6个配位原子的空间构型。4已知砷化镍的晶胞参数为a360.2pm，c500.9pm，计算该晶体的密度。5砷化镍晶体具有明显的金属性，试分析原因（已知镍和砷的原子半径分别是125pm和137pm）第第题（14分）1（顺式） （反式）（各1分） （1分）（顺式）天然橡胶 （反式）杜仲胶2CHCHCHCH（1分）3聚乙炔的结构单元是CH，每个碳原子轨道都是sp2杂化，形成了三个共平面的，夹角约120的杂化轨道，这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。其余未成键的PZ轨道与这一分子平面垂直，它们互相重叠，形成长程的电子共轭体。（2分）4（2分）5 （各1分）6苯（1分）都有3个顺式双键（苯看作单双键）（1分）76轮烯（苯）、14轮烯、18轮烯都具有芳香性；10轮烯不具有芳香性。（1分）10轮烯虽然电子也满足4n2，但环内的2个氢原子的相对位置破坏了环的平面性。（1分）题（14分）日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜，发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。1写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。再另举一例常见高分子化合物，它也有顺反两种构型（但不具有导电性）。2若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。3简述该聚乙炔塑料的分子结构特点。4假设有一种聚乙炔由9个乙炔分子聚合而成，聚乙炔分子中碳碳平均键长为140pm。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来，形成一个具有很好对称性的大环轮烯分子，请画出该分子的结构。5如果5个或7个乙炔分子也头尾连接起来，分别形成大环轮烯分子，请画出它们的结构。6如果3个乙炔分子聚合，可得到什么常见物质。并比较与由5、7、9个乙炔分子聚合而成的大环轮烯分子在结构上有什么共同之处。7预测由3、5、7、9个乙炔分子聚合而成的化合物是否都具有芳香性？作出必要的说明。第第题（14分）1112（1分）一个球参与四个空隙，一个空隙由四个球围成；一个球参与四个切点，一个切点由二个球共用。2图略，正八面体中心投影为平面空隙中心，正四面体中心投影为平面切点（1分）112（1分）一个球参与六个正八面体空隙，一个正八面体空隙由四个球围成；一个球参与八个正四面体空隙，一个正四面体空隙由四个球围成。3小球的配位数为12（1分）平面已配位4个，中心球周围的四个空隙上下各堆积4个，共12个。474.05%（1分）以4个相邻小球中心构成底面，空隙上小球的中心为上底面的中心构成正四棱柱，设小球半径为r，则正四棱柱边长为2r，高为r，共包括1个小球（4个1/4，1个1/2），空间利用率为（1分）5正八面体空隙为0.414r，正四面体空隙为0.225r。（各1分）68.91g/cm3（2分）根据第4题，正四棱柱质量为58.70/NAg，体积为1.0941023cm3。7H填充在正四面体空隙，占有率为50%（2分）正四面体为4配位，正八面体为6配位，且正四面体空隙数为小球数的2倍。8Ax就是A1，取一个中心小球周围的4个小球的中心为顶点构成正方形，然后上面再取两层，就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心，周围四小球是顶点，第二层四小球（四个空隙上）是侧面心。（2分）也可以以相邻四小球为正方形边的中点（顶点为正八面体空隙），再取两层，构成与上面同样大小的正方体，小球位于体心和棱心，实际上与顶点面心差1/2单位。题（14分）某同学在学习等径球最密堆积（立方最密堆积A1和六方最密堆积A3）后，提出了另一种最密堆积形式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堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。请在片层图中画出正八面体空隙（用表示）和正四面体空隙（用表示）的投影，并确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比 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，给出计算过程。5计算正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，设等径小球的半径为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。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当该同学将这种Ax堆积形式告诉老师时，老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什么？参考答案（0515）