化学键分子结构与晶体结构(精品).doc

化学键分子结构与晶体结构化 学 竞 赛 辅 导 测 试 题第一题:人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三个新元素按已知的原子结构规律，118号元素应是第__ 第__族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是__（气、液、固选一填入）态近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第__周期第____族元素第二题　金属多卤化物中一般没有F离子，但少数一些含有F离子的多卤化物可以稳定存在，BaFBr就是一例在BaFBr晶体的四方晶胞（a=b≠c，α=β=γ=90°）中，Ba离子占据晶胞的体心附近与顶点的位置，F离子在晶体中构成一层层正方形网格， Br离子可看作构成类似F离子的网格，不同的是Br离子是ABAB型堆积的问：　　　　1、你认为金属多卤化物中一般没有F离子的主要原因是什么： 2、在右边的框中画出BaFBr的晶胞：　　　　3、晶体中同种离子的空间环境是否均相同？是否相同＿＿＿＿分析： 4、F、Br离子的阳离子配位数分别为多少：　　　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿第三题（18分）碳化硅（SiC）俗名“金刚砂”，有类似金刚石的结构和性质。

其空间结构中碳硅原子相间排列，右图所示为碳化硅的晶胞（其中●为碳原子，○为硅原子）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）1．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2．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）3．从与对角线垂直的平面上观察一层碳原子的分布，请在二维平面是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）4．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。

5．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6．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%以内的区间第四题．（6分）金属铌能与卤素形成簇状化合物，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： 第五题．（9分）阅读①②③有关光合作用与葡萄糖的材料，回答下问题：①．光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，生物体生命活动所需的有机物与能量，从根本上说都来自光合作用在绿色植物光合作用中，每放出一个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光子（一个光子的能量为E＝hc/λ，h＝6.63×10－34J·s），同时每放出1mol O2，植物储存469kJ能量②．糖是体内的主要能源，人体所需的各种热量，70%由糖类提供。

理论上，每摩尔葡萄糖在体内完全氧化时，释放的热量为2872kJ葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：C6H12O6＋6O2＋38H3PO4＋38ADP→6CO2＋44H2O＋38ATPATP＋H2O→ADP＋H3PO4＋30.6kJ③．假想把光合作用的逆过程设计成原电池，在一个电极上把O2还原成水，而在另一个电极上把葡萄糖氧化成CO2，该原电池的电动势为1.24V1．估算光合作用中绿色植物的能量转换效率 （保留3位有效数字）2．人体内葡萄糖完全氧化分解时，能量的利用率为 （保留3位有效数字）3．写出原电池正负极的电极反应式和总反应式 第六题（6分）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试回答以下问题：1．O3、SF6、CH2Cl2、P4O6 4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个角上已知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 第七题（12分）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；2．N3－离子中N的氧化数为多少？其中氮原子（中心）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）有哪些可能的共振结构？标明每个共振结构中所有原子的形式电荷。

讨论HN3分子中三个氮原子之间键长的长短；4．离子型叠氮化物是不稳定的，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？5．氮气的大规模制备是通过分馏液态空气来实现随着氮气的大量使用，仍然促使人们建立某种比空气液化和分馏法成本更低的制备工艺请你设想在室温下由空气分离氮气和氧气的方法（加上必要的说明）第八题．（19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、2． 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。

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．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？第九题:NO2是一奇电子分子，在413K以下能二聚成无色的抗磁性气体N2O4，超过423K时，NO2发生分解N2O4被用作第一艘登月飞船的液体推进系统中的氧化剂，其主要燃料是肼N2O4仅在固态时是纯净物质，其熔点为264K，沸点为294KX射线衍射分析结果表明：N2O4分子是平面状结构，且所有的N—O键长都相等当N2O4为液态时，能够微弱地解离生成硝酸亚硝酰盐1．写出N2O4在登月飞船的液体推进系统中所发生主要反应的方程式；2．说明N2O4分子中N原子的杂化方式和成键情况；N2H4分子是否与N2O4具有类似的空间构型，为什么3．将铜溶于乙酸乙酯的N2O4溶液中可制得无水硝酸铜，写出这个制备反应的化学方程式第一题答案: 七; 零; 气; 八; VIA第二题　金属多卤化物中一般没有F离子，但少数一些含有F离子的多卤化物可以稳定存在，BaFBr就是一例。

在BaFBr晶体的四方晶胞（a=b≠c，α=β=γ=90°）中，Ba离子占据晶胞的体心附近与顶点的位置，F离子在晶体中构成一层层正方形网格， Br离子可看作构成类似F离子的网格，不同的是Br离子是ABAB型堆积的问：　　　　1、你认为金属多卤化物中一般没有F离子的主要原因是什么：氟化物的晶格能很大，互卤化物通常极易分解为氟化物如二氯氟化铯会自发分解为氟化铯和氯气2分) 2、在右边的框中画出BaFBr的晶胞：(4分)　　　　3、晶体中同种离子的空间环境是否均相同？是否相同：各有两种不同的环境2分)分析：把其中一种离子上下翻转180°才与另一种离子的环境相同 (只要表述清楚均可给分)(2分)（另注：体心的Ba离子与五个Br离子的距离是一样的 4、F、Br离子的阳离子配位数分别为多少：　　　　F离子为4，Br离子为5(各2分)第三题1．原子 sp3 109°28’ 椅（各0.5分）2．（空隙长度等于碳、硅原子直径和）（2分）3．如右图所示，一个碳原子周围是六个碳原子（2分） 1︰3︰2（1分） 空隙 相错（1分）4．12 2d/3 硅（各1分）5．晶胞质量为4×(12.01＋28.09)/NA g，晶胞体积为[(1.17＋0.77)×10－8×4/]3cm3，密度为2.96（2分）偏差：(2.96－3.217)/3.217＝－7.94%（数据可以有偏离，但应给出负号）（1分）密度偏小，说明实际晶胞体积比计算值小，即碳、硅原子间的距离应比两个半径小，实际上碳、硅原子间有共价键作用，而不能假设成相切（是相交）。

2分）6． 38.3%～41.7%（利用原子体积与晶胞体积之比）四题．Nb6F15 Nb6Cl14 Nb6I11（各2分）五题．1．33.7%（3分）2．40.5%（3分）3．正极 O2＋4H++4e→2H2O（1分） 负极 C6H12O6＋6H2O―24e→6CO2＋24H+ （1分） 总反应 C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O（1分）六题1．SF6、P4O6（2分，多一个或漏一个各扣1分）2．邻＞间＞对（1分）3．三角锥形 平面三角形（1分）。