【化學(xué)競(jìng)賽試題】2001-2010年十年化學(xué)賽題重組卷6

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2001-2010年十年化學(xué)賽題重組卷6 物質(zhì)結(jié)構(gòu)（一） l 競(jìng)賽時(shí)間3小時(shí)。遲到超過30分鐘者不能進(jìn)考場(chǎng)。開始考試后1小時(shí)內(nèi)不得離場(chǎng)。時(shí)間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場(chǎng)。 l 試卷裝訂成冊(cè)，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙?jiān)谧詈笠豁摗２坏贸钟腥魏纹渌垙垺? l 姓名、報(bào)名號(hào)和所屬學(xué)校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論。 l 允許使用非編程計(jì)算器以及直尺等文具。 Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo 1.008 Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Ac-Lr H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba Ra Y La Lu - 6.941 9.012 22.99 24.31 39.10 40.08 85.47 87.62 132.9 137.3 [223] [226] 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 63.55 58.69 65.39 10.81 26.98 69.72 12.01 28.09 72.61 114.8 204.4 118.7 207.2 112.4 200.6 107.9 197.0 106.4 195.1 102.9 192.2 101.1 190.2 98.91 186.2 95.94 183.9 92.91 180.9 91.22 178.5 88.91 14.01 16.00 19.00 30.97 74.92 121.8 209.0 32.07 78.96 127.6 [210] [210] [210 ] 126.9 79.90 35.45 4.003 20.18 39.95 83.80 131.3 [222] He Ne Ar Kr Xe Rn 元素周期表 Rf Db Sg Bh Hs Mt 第1題 (15分) 氣體常數(shù)R＝8.31447 J K-1mol-1 法拉第常數(shù)F＝96485 C mol-1 阿佛加德羅常數(shù)NA＝6.0221421023mol-1 1-12009年10月合成了第117號(hào)元素，從此填滿了周期表第七周期所有空格，是元素周期系發(fā)展的一個(gè)里程碑。117號(hào)元素是用249Bk轟擊48Ca靶合成的，總共得到6個(gè)117號(hào)元素的原子，其中1個(gè)原子經(jīng)p次α衰變得到270Db后發(fā)生裂變；5個(gè)原子則經(jīng)q次α衰變得到281Rg后發(fā)生裂變。用元素周期表上的117號(hào)元素符號(hào)，寫出得到117號(hào)元素的核反應(yīng)方程式（在元素符號(hào)的左上角和左下角 分別標(biāo)出質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)）。 1-2寫出下列結(jié)構(gòu)的中心原子的雜化軌道類型： [(C6H5)IF5]- (C6H5)2Xe [I(C6H5)2]+ 1-3一氯一溴二(氨基乙酸根)合鈷(III)酸根離子有多種異構(gòu)體，其中之一可用如下簡(jiǎn)式表示。請(qǐng)依樣畫出其他所有八面體構(gòu)型的異構(gòu)體。 第2題（6分） 2-1 通常，硅不與水反應(yīng)，然而，弱堿性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。已知反應(yīng)分兩步進(jìn)行，試用化學(xué)方程式表示上述溶解過程。 2-2早在上世紀(jì)50年代就發(fā)現(xiàn)了CH5+的存在，人們?cè)岢鲈撾x子結(jié)構(gòu)的多種假設(shè)，然而，直至1999年，才在低溫下獲得該離子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，并由此提出該離子的如下結(jié)構(gòu)模型：氫原子圍繞著碳原子快速轉(zhuǎn)動(dòng)；所有C-H鍵的鍵長(zhǎng)相等。 (1)該離子的結(jié)構(gòu)能否用經(jīng)典的共價(jià)鍵理論說明？簡(jiǎn)述理由。 (2)該離子是（ ）。 A. 質(zhì)子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.親核試劑 第3題（8分）去年報(bào)道，在－55℃令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一離子化合物（C），測(cè)得Xe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31％，陰離子為四氟硼酸根離子，陽離子結(jié)構(gòu)中有B的苯環(huán)。C是首例有機(jī)氙（IV）化合物，－20℃以下穩(wěn)定。C為強(qiáng)氟化劑和強(qiáng)氧化劑，如與碘反應(yīng)得到五氟化碘，放出氙，同時(shí)得到B。 3－1 寫出 C的化學(xué)式，正負(fù)離子應(yīng)分開寫。 3－2 根據(jù)什么結(jié)構(gòu)特征把 C歸為有機(jī)氙比合物？ 3－3 寫出 C的合成反應(yīng)方程式。 3-1 3-2 3-3 3－4 寫出 C和碘的反應(yīng)。 3－5 畫出五氟化碘分子的立體結(jié)構(gòu)： 3-4 3-5（4分） 第4題（12分） 將H2O2慢慢加入到SbF5的HF溶液中得一白色固體A，A是一種鹽類，其陰離子呈八面體結(jié)構(gòu)。 4-1 A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及生成A的化學(xué)方程式。 4-2 A不穩(wěn)定，能定量分解，B是產(chǎn)物之一，其中亦含有八面體結(jié)構(gòu)，寫出B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 4-3 若將H2S氣體通入SbF5的HF溶液中，則得晶體C，C中仍含有八面體結(jié)構(gòu)，寫出C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及生成C的化學(xué)反應(yīng)方程式。 4- 4將H2O2滴入液氨中得白色固體D，D是一種鹽，含有正四面體結(jié)構(gòu)，寫出D的結(jié)構(gòu)式和生成反應(yīng)方程式。 4-5比較H2O2和H2S的性質(zhì)異同。 第5題 (10分) (CN)2被稱為擬鹵素，它的陰離子CN- 作為配體形成的配合物有重要用途。 5-1 HgCl2 和Hg(CN)2反應(yīng)可制得 (CN)2, 寫出反應(yīng)方程式。 5-2 畫出CN-、(CN)2的路易斯結(jié)構(gòu)式。 5-3 寫出(CN)2 (g) 在O2 (g) 中燃燒的反應(yīng)方程式。 5-4 298 K下，(CN)2 (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為 -1095 kJ mol-1，C2H2 (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為 -1300 kJ mol-1，C2H2 (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為227 kJ mol-1，H2O (l) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為 -286 kJ mol-1，計(jì)算 (CN)2 (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。 5-5 (CN)2在300~500 oC形成具有一維雙鏈結(jié)構(gòu)的聚合物，畫出該聚合物的結(jié)構(gòu)。 5-6 電鍍廠向含氰化物的電鍍廢液中加入漂白粉以消除有毒的CN-，寫出化學(xué)方程式（漂白粉用ClO-表示）。 2005年第6題（6分） 本題涉及3種組成不同的鉑配合物，它們都是八面體的單核配合物，配體為OH－和/或Cl－。 6-1 PtCl45H2O的水溶液與等摩爾NH3反應(yīng)，生成兩種鉑配合物，反應(yīng)式為： 6-2 BaCl2PtCl4和Ba(OH)2反應(yīng)（摩爾比2︰5），生成兩種產(chǎn)物，其中一種為配合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 第7題（6分） 釩是我國(guó)豐產(chǎn)元素，儲(chǔ)量占全球11％，居第四位。在光纖通訊系統(tǒng)中，光纖將信息導(dǎo)入離光源1km外的用戶就需用5片釩酸釔晶體（釔是第39號(hào)元素）。我國(guó)福州是全球釩酸釔晶體主要供應(yīng)地，每年出口幾十萬片釩酸釔晶體，年創(chuàng)匯近千萬美元（1999年）。釩酸釔是四方晶體，晶胞參數(shù)a＝712pm，c＝629pm，密度d＝4.22g/cm3，含釩25％，求釩酸釔的化學(xué)式以及在一個(gè)晶胞中有幾個(gè)原子。給出計(jì)算過程。 釩酸釔的化學(xué)式： 計(jì)算過程： 一個(gè)晶胞中的原子數(shù)： 第8題（10分） 固體發(fā)光材料是一種能將激發(fā)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾墓腆w物質(zhì)。在基質(zhì)中摻入雜質(zhì)，含量可達(dá)千分之幾或百分之幾，可調(diào)整發(fā)光效率、余輝及發(fā)光光譜。如在剛玉Al2O3基質(zhì)中摻入0.05~1.0%的Cr3＋及在Y2O3基質(zhì)中摻入Eu3＋等均可制成固體發(fā)光材料。 8-1推測(cè)Al2O3基質(zhì)中摻入Cr3＋的發(fā)光原理。 8-2Y2O3屬立方晶系，將Y2O3的立方晶胞分為8個(gè)小立方體，Y在小立方體的面心和頂點(diǎn)，O位于小立方體內(nèi)的四面體空隙，畫出這樣四個(gè)小立方體，指出Y和O的配位數(shù)。 第9題 (14分) AX4四面體 (A為中心原子，如硅、鍺；X為配位原子，如氧、硫) 在無機(jī)化合物中很常見。四面體T1按下圖所示方式相連可形成一系列“超四面體”（T2、T3）： T1 T3 T2 9-1上圖中T1、T2和T3的化學(xué)式分別為AX4、A4X10和A10X20，推出超四面體T4的化學(xué)式。 9-2 分別指出超四面體T3、T4中各有幾種環(huán)境不同的X原子，每種X原子各連接幾個(gè)A原子？在上述兩種超四面體中每種X原子的數(shù)目各是多少？ 9-3若分別以T1、T2、T3、T4為結(jié)構(gòu)單元共頂點(diǎn)相連（頂點(diǎn)X原子只連接兩個(gè)A原子），形成無限三維結(jié)構(gòu)，分別寫出所得三維骨架的化學(xué)式。 9-4 欲使上述T3超四面體連接所得三維骨架的化學(xué)式所帶電荷分別為+4、0和 -4，A選Zn2+、In3+或Ge4+，X取S2-，給出帶三種不同電荷的骨架的化學(xué)式（各給出一種，結(jié)構(gòu)單元中的離子數(shù)成簡(jiǎn)單整數(shù)比）。 第10題(13分) 分子篩是一種天然或人工合成的泡沸石型水合鋁硅酸鹽晶體。人工合成的分子篩有幾十種，皆為骨架型結(jié)構(gòu)，其中最常用的是A型、X型、Y型和絲光沸石型分子篩，化學(xué)組成可表示為Mm[AlpSiqOn(p+q)]xH2O。 10-1 Si4+、Al3+和O2-的離子半徑分別為41 pm、50 pm和140 pm，通過計(jì)算說明在水合鋁硅酸鹽晶體中Si4+和Al3+各占據(jù)由氧構(gòu)成的何種類型的多面體空隙。 Si4+ Al3+ 10-2上述化學(xué)式中的n等于多少？說明理由。若M為2價(jià)離子，寫出m與p的關(guān)系式。 10-3 X光衍射測(cè)得Si-O鍵鍵長(zhǎng)為160 pm。此數(shù)據(jù)說明什么？如何理解？ 10-4說明以下事實(shí)的原因： ① 硅鋁比（有時(shí)用SiO2/Al2O3表示）越高，分子篩越穩(wěn)定；②最小硅鋁比不小于1。 10-5人工合成的A型分子篩鈉鹽，屬于立方晶系，正當(dāng)晶胞參數(shù)a＝2464 pm，晶胞組成為Na96[Al96Si96O384]xH2O。將811.5克該分子篩在1.01325105 Pa、700oC加熱6小時(shí)將結(jié)晶水完全除去，得到798.6升水蒸氣（視為理想氣體）。計(jì)算該分子篩的密度D。 4