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1、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 AuHgT
2、l PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.322322644.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.9118
3、6.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210 126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfDbSgBhHsMt2010年第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
4、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）。 每式1分，画箭头也得 1分。两式合并为 也得满分。（2分）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+sp3d3（1分）其他答案不得分。sp3d（1分）其他答案不得分。sp3（1分）其他答案不得分。1-3一氯一溴二(氨基乙
5、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。 每式1分。正确画出5个几何异构体，未画对映体但指明都有对映异构体，各得1.5分。 （10分）2007年第1题（7分） 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。 Si + 4OH = SiO44 + 2 H2(1 分) SiO44 + 4H2O = Si(OH)4 + 4OH(1 分)若写成 Si + 2OH + H2O = SiO32 + 2 H2 SiO32 + 3H2O = Si(OH)4 +
6、2OH，也得同样的分。但写成 Si + 4H2O = Si(OH)4 + 2H2不得分。写不写 (沉淀)和 (气体)不影响得分。 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。1-1 该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。不能。(1 分)经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。C 为第二周期元素，只有 4 个价层轨道，最多形成 4 个共价键。(1 分)理由部分：答“C 原子无 2d 轨道，不能形成 sp3
7、d 杂化轨道”，得 1 分；只答“C 原子没有 2d 轨道”，得 0.5分；只答“C 原子有 4 个价电子”，得 0.5 分；答 CH5+中有一个三中心二电子键，不得分(因按三中心二电子键模型，CH5+离子的 C-H 键不等长)。1-2 该离子是（ ）。A. 质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂A 或质子酸(多选或错选均不得分。) (2 分)2001年第4题（10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
8、剂，如与碘反应得到五氟化碘，放出氙，同时得到B。41 写出 C的化学式，正负离子应分开写。42 根据什么结构特征把 C归为有机氙比合物？43 写出 C的合成反应方程式。44 写出 C和碘的反应。45 画出五氟化碘分子的立体结构：答：4-1 C6F5XeF2+BF4（1分）4-2 分子中有CXe键。（2分）（答：“分子中存在氙和有机基团”得1分）4-3 XeF4 + C6F5BF2 = C6F5XeF2+BF4（1分）（注：用“”代替“=”不扣分；离子加方括号得分相同；画出五氟代苯基结构不加分）。 4-4 5C6F5XeF2BF42I24IF55Xe5C6F5BF2（2分）（注：不配平不得分）
9、4-5（4分）（注：4-5的答案需应用初赛基本要求规定的VSEPR模型才能得出。只要正确表述出四方锥体都得满分，表述形式不限。）2005年备用第1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。1A的结构简式及生成A的化学方程式。H3O2SbF6（2分） H2O2HFSbF5H3O2SbF6（1分） 2A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。 H3OSbF6（2分） 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。SH3SbF6（2分
10、） H2SHFSbF5SH3SbF6（1分） 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。NH4HOO（2分） H2O2NH3NH4HOO（1分）5比较H2O2和H2S的性质异同。 H2O2既是酸又是碱，H2S是一种碱（1分）2008年第4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。4-1 HgCl2 和Hg(CN)2反应可制得 (CN)2, 写出反应方程式。 HgCl2 + Hg(CN)2 = Hg2Cl2 + (CN)2 (1分) 4-2 画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。 (各1分，共
11、2分) 短线画成电子对同样得分；不画孤对电子不得分。4-3 写出(CN)2 (g) 在O2 (g) 中燃烧的反应方程式。 (CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(g) (1分) 不标物态也可。4-4 298 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。 (CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(
12、g) + N2(g) 2fHmy(CO2) -fHmy(CN)2 = -1095 kJ mol-1 2fHmy(CO2) = -1095 kJ mol-1 +fHmy(CN)2 C2H2(g) + 2.5O2(g) = 2CO2(g) + H2O(l) 2fHmy(CO2) +fHmy(H2O) - fHmy(C2H2) = -1300 kJ mol-1 2fHmy(CO2) = -1300 kJ mol-1 + 286kJ mol-1 + 227 kJ mol-1 fHmy(CN)2 = 1095 kJ mol-1 - 1300 kJ mol-1 + 286kJ mol-1 + 227 kJ
13、 mol-1 = 308 kJ mol-1 (2分) 计算过程正确计算结果错误只得1分。没有计算过程不得分。 fHmy(CN)2 = 1095 - 1300 + 286 + 227 = 308（kJ mol-1）也可以。 但不加括号只得1.5分。 4-5 (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。 或 (2分)画成 也得2分。 但画成 只得1分 4-6 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）。 2CN- + 5ClO- + H2O = 2HCO3- + N2 + 5Cl- (2分)产物中写成CO32
14、-, 只要配平，也得2分。 2005年第4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。1PtCl45H2O的水溶液与等摩尔NH3反应，生成两种铂配合物，反应式为： 2H2PtCl4(OH)22NH3(NH4)2PtCl6H2PtCl2(OH)4 或H2PtCl6(NH4)2PtCl2(OH)4或NH4HPtCl6NH4HPtCl2(OH)4（3分） 2BaCl2PtCl4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： 2BaPtCl65Ba(OH)22BaPtCl(OH)55BaCl2（3分）2003年
15、第9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：YVO4（1分）计算过程：YVO4的摩尔质量为203.8g/mol；钒的质量分数为50.9/203.8025合题意。203.8/4.2248.3cm3/mol四方晶胞的体积V7122629
16、1030cm33.181022cm3（1分）48.3/6.0210238.021023cm3（1分）3.18X1022/8.0210233.974（1分）一个晶胞中的原子数：4624（2分）（类似过程或步骤合并，得分相同）2005年备用第3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。1推测Al2O3基质中掺入Cr3的发光原理。Al3和O2是满壳层电子结构，能隙大，电子不易激发，故无色；（2分
17、）掺入的Cr3是过渡金属，具有3d电子，在晶体中置换部分Al3形成较低的激发态能级，两个强吸收带分别吸收黄绿色及蓝色的光，只有红光透过，因而掺Cr3的刚玉呈绚丽的红色，称为红宝石。（3分） 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。（4分）Y的O的配位数为6，O的Y配位数为4。（1分）2008年第7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）：T1T3T2
18、7-1 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。T4超四面体的化学式为A20X35 (1分)7-2 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？ T3超四面体中，有3种不同环境的X原子。(1分)其中4个X原子在顶点上，所连接A原子数为1；(0.5分)12个X原子在超四面体的边上，所连接A原子数为2；(0.5分)4个原子在超四面体的面上，所连接A原子数为3。(1分) (共3分) T4超四面体中有5种不同环境的X原子。 （2分） 其中4个X原子在顶点上，所连接
19、A原子数为1； (0.5分) 12个X原子在超四面体的边上但不在边的中心，所连接A原子数为2； (0.5分) 6个X原子在超四面体的边的中心，所连接A原子数为2； (0.5分) 12个原子在超四面体的面上，所连接A原子数为3； (0.5分) 1个在超四面体的中心，所连接A原子数为4。 (1分) （共5分） 7-3 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。化学式分别为 AX2, A4X8, A10X18, A20X33。 (每式0.5分，共2分) 答分别为 AX2, AX2, A5X9, A20X33也可。
20、7-4 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）。A10X184+ 只能是Ge10S184+； (1分)A10X18可以是Zn2Ge8S18，In2ZnGe7S18，In4Ge6S18； (1分)只要答出其中一种，得1分； A10X184-可以是Zn4Ge6S184-, In8Ge2S184-, In6ZnGe3S184-, In4Zn2Ge4S184-, In2Zn3Ge5S184-； (1分)只要答出其中一种，得1分。2010年第7
21、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。7-1 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+ 介于0.225和0.414间， 四面体 介于0.225和0.414间，四面体 每个多面体1分；只答四面体而无正确的计算和说明，不得分。 （2分） 根据多面体几何学计算得出结论，只要正确，亦各得
22、1分。7-2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。 n2； 理由：由7-1结果知，Si(Al)O4为骨架型结构，氧原子被2个四面体共用 (p+q)n(p+q)0.5 , n2 m 1/2 p n值和理由各1分； m与p的关系1分 （3分） 通过其他途径推算，结果正确，也得满分。7-3 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？实测Si-O键键长（160pm）远小于Si4+和O2- 的离子半径之和（181pm），表明Si-O键中已有较大的共价成分（1分）。Si4+ 电价高、半径小，极化力较大，导致了键型变异（离子键向共价键过渡）（1分）
23、7-4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。硅氧四面体和铝氧四面体无序地按硅铝原子比交替排列。 硅-氧键强于铝-氧键； 若Al3+ 数超过Si4+数，必出现铝氧四面体直接相连的情况，结构中引入不稳定因素，导致骨架强度削弱。 7-5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。811.5 g分子筛含水量为 一个晶胞的质量为 分子筛密度为n=10.00 mol 1分；x = 216 1分； D = 1.946 g cm-3 2分。 （4分）用另外的算法，算式与结果皆正确（包括有效数字和单位），亦得满分。
