【化学竞赛试题】2001-2010年十年化学赛题重组卷6

2001-2010年十年化学赛题重组卷6物质结构（一）l 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。l 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。l 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。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.322322644.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210 126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfDbSgBhHsMt第1题 (15分) 气体常数R8.31447 J K-1mol-1 法拉第常数F96485 C mol-1 阿佛加德罗常数NA6.0221421023mol-1 1-12009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次衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经q次衰变得到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）。 1-2写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：(C6H5)IF5-(C6H5)2XeI(C6H5)2+1-3一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(III)酸根离子有多种异构体，其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体。 第2题（6分）2-1 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 2-2早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。(1)该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。(2)该离子是（ ）。A. 质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂第3题（8分）去年报道，在55令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一离子化合物（C），测得Xe的质量分数为31，阴离子为四氟硼酸根离子，阳离子结构中有B的苯环。C是首例有机氙（IV）化合物，20以下稳定。C为强氟化剂和强氧化剂，如与碘反应得到五氟化碘，放出氙，同时得到B。31 写出 C的化学式，正负离子应分开写。32 根据什么结构特征把 C归为有机氙比合物？33 写出 C的合成反应方程式。3-1 3-2 3-3 34 写出 C和碘的反应。35 画出五氟化碘分子的立体结构： 3-4 3-5（4分）第4题（12分）将H2O2慢慢加入到SbF5的HF溶液中得一白色固体A，A是一种盐类，其阴离子呈八面体结构。4-1 A的结构简式及生成A的化学方程式。 4-2 A不稳定，能定量分解，B是产物之一，其中亦含有八面体结构，写出B的结构简式。 4-3 若将H2S气体通入SbF5的HF溶液中，则得晶体C，C中仍含有八面体结构，写出C的结构简式及生成C的化学反应方程式。 4- 4将H2O2滴入液氨中得白色固体D，D是一种盐，含有正四面体结构，写出D的结构式和生成反应方程式。4-5比较H2O2和H2S的性质异同。 第5题 (10分) (CN)2被称为拟卤素，它的阴离子CN- 作为配体形成的配合物有重要用途。5-1 HgCl2 和Hg(CN)2反应可制得 (CN)2, 写出反应方程式。 5-2 画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。 5-3 写出(CN)2 (g) 在O2 (g) 中燃烧的反应方程式。 5-4 298 K下，(CN)2 (g) 的标准摩尔燃烧热为 -1095 kJ mol-1，C2H2 (g) 的标准摩尔燃烧热为 -1300 kJ mol-1，C2H2 (g) 的标准摩尔生成焓为227 kJ mol-1，H2O (l) 的标准摩尔生成焓为 -286 kJ mol-1，计算 (CN)2 (g) 的标准摩尔生成焓。 5-5 (CN)2在300500 oC形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。 5-6 电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的CN-，写出化学方程式（漂白粉用ClO-表示）。 2005年第6题（6分）本题涉及3种组成不同的铂配合物，它们都是八面体的单核配合物，配体为OH和/或Cl。6-1 PtCl45H2O的水溶液与等摩尔NH3反应，生成两种铂配合物，反应式为： 6-2 BaCl2PtCl4和Ba(OH)2反应（摩尔比25），生成两种产物，其中一种为配合物，该反应的化学方程式为： 第7题（6分）钒是我国丰产元素，储量占全球11，居第四位。在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参数a712pm，c629pm，密度d4.22g/cm3，含钒25，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。钒酸钇的化学式：计算过程： 一个晶胞中的原子数：第8题（10分）固体发光材料是一种能将激发的能量转变为可见光的固体物质。在基质中掺入杂质，含量可达千分之几或百分之几，可调整发光效率、余辉及发光光谱。如在刚玉Al2O3基质中掺入0.051.0%的Cr3及在Y2O3基质中掺入Eu3等均可制成固体发光材料。8-1推测Al2O3基质中掺入Cr3的发光原理。 8-2Y2O3属立方晶系，将Y2O3的立方晶胞分为8个小立方体，Y在小立方体的面心和顶点，O位于小立方体内的四面体空隙，画出这样四个小立方体，指出Y和O的配位数。第9题 (14分) AX4四面体 (A为中心原子，如硅、锗；X为配位原子，如氧、硫) 在无机化合物中很常见。四面体T1按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体”（T2、T3）：T1T3T29-1上图中T1、T2和T3的化学式分别为AX4、A4X10和A10X20，推出超四面体T4的化学式。 9-2 分别指出超四面体T3、T4中各有几种环境不同的X原子，每种X原子各连接几个A原子？在上述两种超四面体中每种X原子的数目各是多少？ 9-3若分别以T1、T2、T3、T4为结构单元共顶点相连（顶点X原子只连接两个A原子），形成无限三维结构，分别写出所得三维骨架的化学式。 9-4 欲使上述T3超四面体连接所得三维骨架的化学式所带电荷分别为+4、0和 -4，A选Zn2+、In3+或Ge4+，X取S2-，给出带三种不同电荷的骨架的化学式（各给出一种，结构单元中的离子数成简单整数比）。第10题(13分) 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型结构，其中最常用的是A型、X型、Y型和丝光沸石型分子筛，化学组成可表示为MmAlpSiqOn(p+q)xH2O。10-1 Si4+、Al3+和O2-的离子半径分别为41 pm、50 pm和140 pm，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中Si4+和Al3+各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。Si4+Al3+ 10-2上述化学式中的n等于多少？说明理由。若M为2价离子，写出m与p的关系式。 10-3 X光衍射测得Si-O键键长为160 pm。此数据说明什么？如何理解？10-4说明以下事实的原因： 硅铝比（有时用SiO2/Al2O3表示）越高，分子筛越稳定；最小硅铝比不小于1。 10-5人工合成的A型分子筛钠盐，属于立方晶系，正当晶胞参数a2464 pm，晶胞组成为Na96Al96Si96O384xH2O。将811.5克该分子筛在1.01325105 Pa、700oC加热6小时将结晶水完全除去，得到798.6升水蒸气（视为理想气体）。计算该分子筛的密度D。4