2001-2010年十年化学赛题重组卷4（原子和分子结构）

1 2001十年化学赛题重组卷 4 原子和分子结构 1. 原子结构。核外电子运动状态 : 用 s、 p、 d 等来表示基态构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电子排布。电离能、电子亲合能、电负性。 2. 元素周期律与元素周期系。 周期。 1 18 族。 主族与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。原子半径和离子半径。 s、 p、 d、 素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高氧化 态与族序数的关系。对角线规则。金属性、非金属性与周期表位置的关系。金属与非金属在周期表中的位置。半金属（类金属） 。主、副族重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。 3. 分子结构。路易斯结构式（电子式）。价层电子对互斥模型对简单分子（包括离子）几何构型的预言 。杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几何构型的解释。共价键。配价键（配位键、配键） 。键长、键角、键能。 键和 键。离域 键。共轭（离域）的一般概念。等电子体的一般概念。键的极性和 分子的极性。相似相溶规 律。 【决赛要求】 1. 原子结构。四个量子数的物理意义及取值。氢原子和类氢原子 单电子原子轨道能量的计算。 S、 p、 d 原子轨道图像。 2. 分子结构。分子轨道基本概念。定域键键级。分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的理解 。一维箱中粒子模型对共轭体系电子吸收光谱的解释。 超分子的基本概念。 第 1 题（ 3 分） 在正确选项上圈圈。 1下列化学键中碳的正电性最强的是 A C F B C 一 O C C D C 电子构型为 元素是 A稀有气体 B过渡元素 C主族元素 D稀土元素 1下列离子中最外层电子数为 8 的是 A B C D 第 2 题 (8 分 ) 铂系金属是最重要的工业催化剂。但其储藏已几近枯竭，上小行星去开采还纯属科学幻想。研究证实，有一类共价化合物可代替铂系金属催化剂。它们是坚硬的固体，熔点极高，高温下不分解，被称为“千禧催化剂”（ 下面 3 种方法都可以合成它们： 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 高温分解钨或钼的有机金属化合物（即：钨或钼与烃或烃的卤代物形成的配合物）。 在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。 2合成的化合物的中文名称是 和 。 2为解释这类化合物为什么能代替铂系金属，提出了一种电子理论，认为这些化合物是金属原子与非金属原子结合的原子晶体，金属原子周围的价电子数等于同周期的铂原子或钌原子的价电子数。这类化合物的化学式（即最简式或 实验式）是 和 。 第 3 题（ 4 分） 2004 年 2 月 2 日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素 X 和 Y。 X 是用高能 48击24393得到的。经过 100 微秒， X 发生 到 Y。然后 Y 连续发生 4 次 变为质量数为 268 的第 105 号元素 同位素。以 X 和 Y 的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成新元素 X 和 Y 的核反应方程式。 第 4 题（ 11 分） 离子液体是常温下呈液态的离子 化合物，已知品种几十种，是一类“绿色溶剂”。据2002 年 4 月的一篇报道，最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验，结果如下表所示：向溶解了纤维素的离子液体添加约 质量）的水，纤维素会从离子液体中析出而再生；再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近；纤维素分子是葡萄糖（ 缩合高分子，可粗略地表示如下图，它们以平行成束的高级结构形成纤维；葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构；纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出，基本结构不变。 n 400 1000 r o h g n b r g i t e B C N O F g i P K c n o u a s r s r a Y u - 223 226 210 210 2 222 e r n 元素周期表 b h t L a C e P r N d P m S m E u G d T b D y H o E r T m Y b c T h P a U N p P u A m C m B k C f E s F m M d N o L r 2 表中 l 是 1（正）丁基 3甲基咪唑正一价离子的代号，“咪唑”的结构如右上图所示。回答如 下问题： 4在下面的方框中画出以 为代号的离子的结构式。 4符号 和 里的 表什么？答： 和 。 4根据上表所示在相同条件下纤维素溶于离子液体的差异可见，纤维素溶于离子液体的主要原因是纤维素分子与离子液体中的 之间形成了 键；纤维素在l、 r、 的溶解性下降 下降来解释，而纤维素在 l、 l 和 l 中溶解度下降是由于 的摩尔分数 。 4在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里的溶解度下降，试解释之。 4假设在 l 里溶解了 25%的聚合度 n 500 的纤维素，试估算，质量）的水，占整个体系的摩尔分数多少？假设添水后纤维素全部析出，析出的纤维素的摩尔分数多大？ 第 5 题 (6 分） 据统计， 40%的飞机失事时机舱内壁 和座椅的塑料会着火冒烟，导致舱内人员窒息致死。为此，寻找装修机舱的阻燃聚合物是化学研究的热点之一。最近，有人合成了一种叫 聚酰胺类高分子，即主链内有“酰胺键”（ ）。温度达 180200时， 会释放水变成 构式如右图所示），后者着火点高达 600，使舱内人员逃离机舱的时间比通常增大 10 倍。该发明创造的巧妙之处还在于， 热塑性的（加热后可任意成型），而 十分坚硬，是热固性的（加热不能改变形状）。 5写出 结构式。 5根据高分子结构来 解释，为什么 热塑性而 是热固性的。 第 6 题（ 12 分） 6 1 摩尔高锰酸钾在 240 300加热释放出 气，写出反应方程式。（已知40分解， 00分解。） 6 咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构式如下。常温下，咖啡因在水中的溶解度为2g/100g 适量水杨酸钠 H)(，由于形成氢键而增大咖啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖啡因形成的氢键。 6 阿司匹林结构式如右，难溶 于水。若和适量柠檬酸三钠混合，即可增大溶解度。解释原因。 表木浆纤维在离子液体中的溶解性 离子 液体 溶解条件 溶解度（质量 %） l 加热到 100 10% l 微波加热 25%，清澈透明 r 微波加热 5 7% 波加热 5 7% 微波加热 不溶解 微波加热 不溶解 l 微波加热 5% l 微波加热 微溶 6 氯仿在苯中的溶解度明显比 1， 1， 1三氯乙烷的大，请给出一种可能的原因（含图示）。 - 第 7 题（ 10 分） 据世界卫生组织统计，全球约有 8000 万妇女使用避孕环。常用避孕环都是含金属铜的。据认为，金属铜的避孕机理之一是，铜与子宫分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应，生成两种产物，一种是白色难溶物 S，另一种是酸 A。酸 A 含未成对电子，是一种自由基，具有极高的活性，能杀死精子。 7写出铜环产生 A 的化学方程式。 7 画出 A 分子的立体结构。 7 给出难溶物 S 和酸 A 的化学名称。 S: A： 7 A 是一种弱酸， ：在 ， A 主要以什么形态存在？ 第 8 题（ 8 分） 在 30以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体 X。组成分析证实，该晶体的质量组成为 B H 加热 X，得无色晶体 Y。 Y 含 是一种温和的氧化剂，常温下在干 燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。结构分析证实 X 和 Y 的晶体中有同一种阴离子 ，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成健方式。 8写出 X、 Y 的最简式，给出推理过程。 X 的最简式： Y 的最简式： 推理过程： 8用最恰当的视角画出 离子的立体结构（原子用元素符号表示，共价键用短线表示）。 第 9 题（ 10 分） 等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐 酸催化下生成白色粉末 A 和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的 2/3。 A 在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。 9 A 分子中氧的化学环境相同。画出 A 的立体结构（ H 原子不必画出）。 9A 发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。 9 为什么 A 被称为“熵炸弹”？ 9 合成 A 是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成 A 的同系物 B， B 的相对分子质量为 A 的 2/3。画出 B 的结构； B 比 A 更容易爆炸，应如何 从结构上理解？（注：在 子中的 H O O 夹角约 95，面夹角约 112 4 第 10 题 （ 12 分） 尿素受热生成的主要产物与 应，得到化合物 A（三钠盐）。 A 与氯 气反应，得到化合物 B，分子式 B 是一种大规模生产的化工产品，全球年产达 40 万吨以上，我国年生产能力达 5 万吨以上。 B 在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物 C，因此广泛用于游泳池消毒等。 10 画出化合物 A 的阴离子的结构式。 10 画出化合物 B 的结构式并写出它与水反应的化学方程式。 10 化合物 C 有一个互变异构体，给出 C 及其互变异构体的结构式。 10 写出上述尿素受热发生反应的配平方程式。 第 11 题 (16 分 ) 1合物 用于生产染料、光电材料和治疗疣的药物等。 一、二周期元素组成， 白色晶体，摩尔质量 g/点 293常数 根离子 同种化学键是等长的，存在一根四重旋转轴。 (1) 画出 (2) 为什么 子 中 同种化学键是等长的 ？ (3) 子 有几个 镜面？ 11 顺反丁烯二酸的四个酸常数为 x 102， 9.3 x 104， 2.9 x 105 和 x 107。 指出这些常数分别是哪个酸的几级酸常数，并从结构与性质的角度简述你做出判断的理由。 11氨基磺酸是一种重要的无机酸，用途广泛，全球年产量逾