2008年清北學(xué)堂化學(xué)競賽試卷

1、2008年清北學(xué)堂化學(xué)競賽試卷2（時間：3小時 滿分：100分）h1.008相對原子質(zhì)量he4.003li6.941be9.012b10.81c12.01n14.01o16.00f19.00ne20.18na22.99mg24.31al26.98si28.09p30.97s32.07cl35.45ar39.95k39.10ca40.08sc44.96ti47.88v50.94cr52.00mn54.94fe55.85co58.93ni58.69cu63.55zn65.39ga69.72ge72.61as74.92se78.96br79.90kr83.80rb85.47sr87.62y88.91

2、zr91.22nb92.91mo95.94tc98ru101.1rh102.9pd106.4ag107.9cd112.4in114.8sn118.7sb121.8te127.6i126.9xe131.3cs132.9ba137.3laluhf178.5ta180.9w183.8re186.2os190.2ir192.2pt195.1au197.0hg200.6tl204.4pb207.2bi209.0po210at210rn222fr223ra226aclarfdbsgbhhsmtds第一題phf3+可以畫出多種共振結(jié)構(gòu)式(1) 試畫出phf3+離子所有可能的lewis結(jié)構(gòu)式(包括共振結(jié)構(gòu)式)

3、，標(biāo)出形式電荷。 (2) 估算phf3+中pf鍵的鍵級。 (3) 用近代價鍵理論說明phf3+的成鍵情況。第二題一個ca和c的二元化合物具有四方晶胞：a = b = 3.87，c = 6.37，（ = = = 90），晶胞圖如右圖，圖中鈣原子用較大的黑圓圈表示（），碳原子用空心圓圈表示（）。在位于原點(diǎn)的鈣原子上面的碳原子的坐標(biāo)為為x = 0，y = 0，z = 0.406。（1 = 10 8cm）(1) 導(dǎo)出這個化合物的化學(xué)式為 ，(2) 一個晶胞中所含的化學(xué)式單位的數(shù)目為 ，(3) c2基團(tuán)中cc鍵長為 ，(4) 最短的cac距離為 ，(5) 兩個最短的非鍵c××

4、5;×××××c間距離為 、 ，(6) 這一結(jié)構(gòu)與 型離子化合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。第三題金屬單晶的結(jié)構(gòu)可用等徑圓球的密堆積模擬。常見的最緊密堆積型式有立方最密堆積和六方密堆積。(1) 立方最密堆積的晶胞如圖一。請用“x”和“”分別標(biāo)出其中的正四面體空隙和正八面體空隙的中心位置，計算晶體中球數(shù)、四面體空隙數(shù)和八面體空隙數(shù)之比，并計算此種堆積的空間利用率。 (2) 六方密堆積如圖二所示。請用“x”和“”分別標(biāo)出其中的正四面體空隙和正八面體空隙的中心位置，計算此晶體中球數(shù)、四面體空隙數(shù)和八面體空隙數(shù)之比，并計算此種堆積的空間利用率。(3) 已知離子半徑

5、的數(shù)據(jù)：rti3+ = 77pm，rcl = 181pm；在-ticl3晶體中，取cl六方密堆積的排列，ti3+則是填隙離子，請回答：ti3+離子應(yīng)填入由cl離子圍成的哪種多面體空隙？它占據(jù)該種空隙的百分?jǐn)?shù)為多少（寫出推算過程）？它填入空隙的可能方式有幾種？第四題四氨合銅(ii)離子在微酸性條件下，與二氧化硫反應(yīng)生成一種沉淀物(a)，該沉淀物中cu:n:s（原子個數(shù)比）=1:1:1，結(jié)構(gòu)分析證實：存在一種正四面體和一種三角錐型的分子或離子，呈逆磁性。該沉淀物與硫酸混合，受熱分解成納米粒子b、溶液c和氣體d。 (1) 試推斷出沉淀物(a)的化學(xué)式 (2) 寫出生成(a)的離子方程式 (3) 寫出

6、a與硫酸反應(yīng)的方程式 (4) 按(3)的操作，b的最大理論產(chǎn)率為多少？ (5) 若在密閉容器中完成(3)操作，b的最大理論產(chǎn)率為多少？第五題rucl2(h2o)4+有兩種異構(gòu)體：a和b；rucl3(h2o)3也有兩種異構(gòu)體：c和d。c和d分別按下式水解，均生成a： c或d + h2o = a + cl寫出a、b、c、d、的結(jié)構(gòu)并說明c或d水解產(chǎn)物均為a的原因。第六題試畫出二氯二氨合鉑(ii)的幾何異構(gòu)體。如果用1,2二氨基環(huán)丁烯二酮代替兩個nh3，與鉑配位，生成什么結(jié)構(gòu)的化合物？有無順反異構(gòu)體？若把1,2二氨基環(huán)丁烯二酮上的雙鍵加氫，然后再代替兩個nh3與鉑配位，生成什么化合物？(畫出所有可能

7、的結(jié)構(gòu)式)第七題將下列醛酮用系統(tǒng)命名法命名 (1)(2) (3)(4) (5)(6)(7)第八題化合物（a），分子式為c5h10o，不溶于水，與溴的四氯化碳溶液和金屬鈉都沒有反應(yīng)，與稀鹽酸或稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)，得到同一化合物（b），分子式為c5h12o2，（b）與等物質(zhì)量的hio4水溶液反應(yīng)得到hcho和化合物（c），分子式為c4h8o，（c）可發(fā)生碘仿反應(yīng)，請推測（a）、（b）、（c）構(gòu)造式。第九題蜂王漿可按如下方法合成：酮（a）c7h12o用ch3mgi處理后水解生成醇（b）c8h16o，（b）經(jīng)脫水成為烯烴（c）c8h14，（c）臭氧化然后還原水解得化合物（d）c8h14o2。（d）與丙

8、二酸二乙酯在堿中反應(yīng)得到一個產(chǎn)物，此產(chǎn)物經(jīng)熱酸水解得到蜂王漿（e）c10h16o3，（e）經(jīng)催化氫化得到酮酸（f）c10h13o3，（f）與碘在naoh中反應(yīng)后酸化得到碘仿與壬二酸，請寫出（a）（f）的結(jié)構(gòu)。第十題以甲苯及必要的試劑合成下列化合物 2008年清北學(xué)堂化學(xué)競賽試卷2答案第一題25. (1)(2)pf鍵級：(2+1+1)/3 = 4/3（后三個共振結(jié)構(gòu)式），所以pf鍵級為14/3。(3)p原子sp3雜化，與h原子和3個f原子形成四個鍵，f原子的孤電子對占有p原子的3d空軌道，形成dp鍵。（或者，p原子的3d空軌道與3個f原子的2p占有電子對的軌道重疊成離域鍵。注：p、d軌道形成離域

9、鍵不要求原子必須共面，這是由于p軌道與d軌道的“肩并肩”重疊不限制與一個方向。）第二題 (1) ca2+：，c22：，化學(xué)式為cac2。(2) 一個晶胞中所含的化學(xué)式單位的數(shù)目為4。(3) c2基團(tuán)中cc鍵長c2×0.406c0.188×6.371.20 。(4) dcac 。(5) 第一種最短的非鍵c××××××××c間距離=，第二種最短的非鍵c××××××××c間距離=2.17，(6) 這一結(jié)構(gòu)與nacl型離子化

10、合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。由于(cc)2沿c軸方向排列，使c軸變成6.37 （>3.87 ），即從立方變成了四方晶胞。第三題(1) 在立方最密堆積中，球數(shù)=個，正四面體空隙數(shù)(×)=8個，正八面體空隙數(shù)()=1+12×= 4個，球數(shù)正四面體空隙正八面體空隙 484 = 121?？臻g利用率= (2) 在六方密堆積中，球數(shù)正四面體空隙正八面體空隙=121?？梢杂脙煞N方法證明：第一種方法：六方密堆積是ababab堆積而成的，而在ab密置雙層中，球數(shù)正四面體空隙正八面體空隙 = 221，由于每一層都為上下兩層共享，球數(shù)相當(dāng)于計算了2次。在六方密堆積中，球數(shù)正四面體空隙正八面體空隙

11、= 121。第二種方法：在六方晶胞中，球數(shù)= 個，正四面體空隙= 個，正八面體空隙=2個，故證得?？臻g利用率= 空間利用率=(3) = 0.425 > 0.414；ti3+離子應(yīng)填入由cl離子圍成正八面體空隙。由于cl離子采取六方密堆積排列，cl離子數(shù)正八面體空隙11，而ti3+cl = 13，ti3+離子占正八面體空隙的占有率為1/3。ti3+離子填入空隙的可能方式有3種，從第14題(2)中可知，由三個不同取向晶胞拼成的六方棱柱圖形中有六個正八面體空隙()，這六個正八面體空隙構(gòu)成了三角棱柱，要排兩個ti3+離子（31），顯然有三種： 第四題(1) 正四面體結(jié)構(gòu)有：nh4+、so42，三角錐型有：nh3、so32，所以a可能為cu(nh4)so3或cu(nh3)so4，但a是反磁性的，cu2+是順磁性，而cu+是反磁性，故a為cu(nh4)so3。(2) cu(nh3)42+ + 3so2 + 4h2o 2cu(nh4)so3¯ + so42 + 6nh4+(3) 2cu(nh4)so3 + 2 h2so4 cuso4 + cu