全国化学竞赛初赛强化训练——原子结构、晶体和氢键讲义.doc

全国化学竞赛初赛强化训练——原子结构、晶体和氢键 1．1984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。 （1）X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α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。 答案：（1）Hs（1分） HsO4（1分） （2）Fe＋Pb→Hs＋n（1分） （3）Mg＋Cm→Hs＋5n Hs→Sg＋He（各1分） 2．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n＝1，2，3，……；l＝0，1，…，（n－1）；ml＝0，±1，±2…，±l；ms＝±1/2。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n＝1，2，3，……；l＝0，±1，±2，…，±(n－1)；ml＝0，1，2，…，l－1；ms＝±1/2。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？ （9）如果这个星球中每个轨道只容纳1个电子（ms＝1/2），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。 答案：（1）1、3、5、7、9、11（1分） （2）1、2、3、4、5、6（1分） （3）2、12、30、56、90（1分）、…、2n(2n－1)（1分） （4）1s22s22p22d3 1s22s22p42d63s23p43d63f7（各1分） （5）13 101（各1分） （6）sp、sp2、sp2d、sp2d、sp2d2、sp2d3、pd、pd2、pd3、p2d、p2d2、p2d3（2分） （7）8（1分） （8）12、30（1分） （9）2、11、31、66（1分） 3．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 答案： （1）平面正三角形（1分） 除3个σ键外还有1个π大π键（1分） （2）SiO32－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）。 （3）CO、NO＋、CN－、C22－（2分） 4．NF3是一种三角锥体分子A°，沸点－129℃；可在铜的催化作用下由F2和反应得到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σ＋和σ－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N－F键能为280kJ/mol，比在BF3中B－F键能（646kJ/mol）的1/2还小，请解释原因。 （7）NF3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。 答案：（1）4NH3＋3F2＝NF3＋3NH4F（1分） （2）F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） （3）NH3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N－F健产生的偶极方向相反而抵消，在NH3中N－H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0.78×10－30C·m；NH3偶极矩4.74×10－30C·m） （5）具有弱碱性，且碱性比NH3弱（1分） （6）①B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B－F单键比N－F单键键能大（1分）；②在BF3中，