化学竞赛 原子结构与分子结构考点分析

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1、1、基态原子的电子构型 （1）原子实 稀有气体的原子序数：2，10，18，36，54，86，118 对应的元素符号： He，Ne，Ar，Kr，Xe，Rn，118 （2）能级组 （3）步骤 24、44、62、105、124 说明： 1、特例不考 2、离子电子构造 3、离子的电子构造可说明化学性质、稳定性等 如Fe2+与Fe3+；N的电离能与C、O的电离能 4、离子的电子构型有2、8、18和18+2、917等 第一周期阴离子 第二周期阳离子 第三周期后s区 第二周期后p区阴离子 IB、IIB与 第四周期后p区阳离子 2006年3月有人预言，未知超重元素第126号元素有可 能与氟形成稳定的化合物。按

2、元素周期系的已知规律 ，该元素应位于第 周期，它未填满电子的能级应是 ，在该能级上有 个电子，而这个能级总共可填充 个 电子。（各1分） （4）元素位置（周期、族、区） 例1：A、B两元素，A原子的M层和N层的电子数分别比B 原子的M 层和N层的电子数少7 个和4个，写出 A、B 两元 素的名称和电子排布式，指出推理过程。 a. B原子的N层比A原子的N层多4个电子，说明B原子的4p 轨道上一定填充了电子，可推断B原子的3d轨道必定是全满 ，即3d10，可知B原子的K,L,M层均填满。 b. A原子的M层比B原子的M层少7个电子，故A 的M层的 电子排布式为3s2 3p6 3d3 ；这样，A原

3、子的电子排布式为： 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2, 或 Ar 3d3 4s2 。 2、原子核的变化 不稳定的原子核能自发地放射出射线（(24 He)、(10e)、(高 能量光子00)射线、正电子(10e)）的性质。 核的稳定性： （1）所有具有84个质子或更多质子的原子核不稳定 （2）具有2、8、20、28、50、82、126个质子或中子的原子核 比相邻的原子核更稳定。（幻数） （3）质子数和中子数为偶数比奇数的原子核稳定。 半衰期：一放射性元素衰变到原来一半数量所需要的时间， 衰变速率：dN/dt=N N=Noet =ln2/=0.693/ 2004年2月2日，俄国

4、杜布纳实验室用核反应得到了两种元素X 和Y。X是用高能48Ca撞击24395Am靶得到的。经过100微秒，X 发生衰变，得到Y。然后连续发生4次衰变，转变为质量数 为268的第105号元素Db的同位素。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X和Y 新元素的核反应方程式。 24395Am4820Ca288115310n （2分，不写310n不得分。答291115不得分。） 28811528411342He （2分，质量数错误不得分。42He也可用符号。 2009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，是元素周期系发展的一个里程碑。1

5、17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次哀变得到270Db后发生裂变；5个原子 则经q次哀变得到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)。 2048Ca+97249Bk=117293Uus+4n；2048Ca+97249Bk=117294Uus+3n ；（两式关系为5 ：1 ） 62048Ca+697249Bk=117294Uus+5117293Uus+23n 已知： （1）23892U的半衰期为4.51109 年，如岩石中含有

6、N个23892U 原子，在4.51109 年内， 23892U衰变到20682Pb，将会产生多 少个42He原子？共发生了多少次衰变？ 4N个42He，3N次衰变 （2）分析某岩石的氦和铀的含量，发现含有1.00109 mol 的23892U原子和2.00109 mol的42He原子。假设所有的氦都 是由23892U衰变到20682Pb所产生的，并且所有的氦原子都保 留在岩石中。试问当岩石形成时有多少mol 的23892U原子， 并计算此岩石的年龄。 岩石形成时有1.25109 mol 的23892U原子 T=(lnNo/N)/=(T1/2)(lnNo/N)/0.693=1.45109 年 放

7、射性活度为放射性样品在单位时间内的衰变次数，简称活度， 以A表示。其国际单位(SI)是Bq(贝可勒尔)，1 Bq1 s1(每秒1次 衰变)。活度常用单位为Ci(居里)，1 Ci3.71010 Bq。 已知13153I的半衰期为8.1天，有一样品开始放射性强度为 0.50 mCi，问14天后样品的放射性强度为多少mCi？ A1/A0=N1/No=et=e(0.693/T1/2)t=0.30 A1=0.15 mCi 3、经典路易斯理论 （1）八隅律 满足八隅律 就是化学反应的推动力。 （2）共价键和路易斯结构 原子间通过共用电子对而形成的化学键称之为共价键 共用一对电子共价单键；共用两对、三对电子

8、共价双键和共价 三键共价多键 （3）路易斯结构式 用小圆(黑)点( )代表价层电子表示原子间通过共用电子对以满足八 隅律的电子结构称为Lewis电子点式 a. 在元素符号间画一道、两道或三道短线“”表示共享一对、两对 或三对电子形成的单键、双键或三键 b. 孤对电子标出 如HCl、NH3、N2、C2H2等 c. 配位共价键 如CO 4、化学键的类型、强度 （1）共价键（、） （2）离子键 （3）金属键 （4）分子轨道理论与键级 O2、NO N2、CO SO2、O3 ClO2 SO3、NO3 1,3丁二烯 无机苯、苯 分别将O2、KO2、BaO2和O2AsF6 填入与OO键长相对应的空格中。 O

9、O 键长键长 112 pm121 pm128 pm149 pm 化学式O2AsF6 O2KO2BaO2 A的化学式为Co2O2(NH3)104+，其OO的键 长为147 pm；B的化学式为Co(bzacen)PyO2， 其OO的键长为126 pm (5)键角VSEPR理论 奇电子NO2 电子对排斥力决定因素： a. 孤对与成对，多重键与单键 b. 电子对之间夹角 BF3 SF4 XeF4 XH3(X=N, P, As) NX3(X=F, Cl, Br) 5、杂化方式 （1）共价分子、离子中的中心原子与配合物中的形成体 PCl6、CuCl2链状结构中的Cu2+、AuCl3二聚体结构中的 Au3+

10、、AlCl3二聚体结构中的Al3+ （2）空间构型 NX3（X=F、Cl、Br、I )、XH3（X=N、P、As、Sb） XX3、SBr2Cl2、HFSbF5 (C6H5)IF5(C6H5)2XeI(C6H5)2+ sp3d3 (1分) 其它答案不得分。 sp3d (1分) 其它答案不得分。 sp3 (1分) 其它答案不得分。 （3）杂化方式的转变 N5+离子的结构：NN-N-NN；其中中心N原子sp2杂化，与 两个N呈v形。 + ClO2，形成大键，35。 N(SiH3)3中N原子采取sp2杂化，分子为平面三角形。这是由 于N原子上的孤对电子对占有Si原子的3d空轨道，形成d p键所致。显然

11、N(CH3)3与N(SiH3)3的碱性也不同，前者的 Lewis碱性大于后者 6、泡林的共振论 SF6的结构 S2N2的结构 7、等电子体原理 等体子体原理：N2与CO，N2O与CO2等。 生物电子等排体： 一价：X、OH、SH、NH2、CH3 二价：O、S、Se、Te、NH、CH2 三价：N、P、As、Sb 四价：=C=、=N=(+)、=P=(+)、=As=(+)、=Sb=(+)、 环中等排体：CH=CH、CH=N、O、S、=N、=CH 8、氢键 分子间 分子内 苯与氯仿 晶体工程 9、分子的对称性 （1）4种对称元素 （2）5种对称操作 10、二聚与多聚 BeCl2是共价分子，可以以单体、

12、二聚体和多聚体形式存在。 分别画出它们的结构简式，并指出Be的杂化轨道类型。 (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。 键角？ 对于原子序数1-20的元素，最稳定原子核中中子数和质子数 之比N/P=1，原子序数21-83，N/P比值随原子序数递增线性 增大直到约为1.6（原子序数为83），比值超过1.6，原子核不 稳定。马氏规则指出，两个原子序数相邻的元素如有相同的 质量则不稳定。已知42Mo稳定同位素质量数有92、94、95、 96、97、98、100； 44Ru稳定同位素质量数有96、98、99、 100、101、102、104。 问：（1）如果4

13、3Tc存在同位素，则可能有几种？质量数各为 多少？（2）42Mo和44Ru最稳定核的质量数为多少？（3） 43Tc同位素的原子核稳定吗？它属于哪一类元素？ （1）其质量数在92-104之间，且与Mo和Ru不重复，故有两 种：质量数分别为93和103。 （2）Mo：中子数=421+0.6(42-20)/(83-20)=50.8，对应对应 92 质质量数。Ru：98 （3）质质量数为为93和103的Tc元素的N/P分别为别为 1.16和1.40，与 1.22比较较分别别太小和太大，不稳稳定，为为放射性元素。 （1）画出聚乙炔的两种几何异构体的结构。 （2）纯的聚乙炔有一定的导电性，是半导体，请解释

14、其原因 ，如何提高聚乙炔的导电性。 （3）将AlP和S在923 K在密闭容器中加热得到AlPS4，已知 AlPS4与链状的SiS2结构相似，画出其结构。 （1）顺反异构。 （2）离域电子为自由电子，用碱金属处理，增加反键轨道上 的电子，用氧化剂处理，减小成键轨道上的电子都可增加离域 程度。 （3）AlP相当于两个Si，契型。 有4种化合物w、x、y、z，常温下分别为气态、液态、固态和固态 ，由短周期5种元素组成，原子序数按A、B、C、D、E顺序递增， 其中AD同族，CE同族，BC同周期；w中原子个数比A：B=1:1，x 中原子个数比A：C=1:1，y是由CD组成的离子化合物，原子个数比 也为1

15、:1，z是由DE组成的离子化合物，阳离子比阴离子少一个电子 层。推断w、x、y、z的化学式。 1、BC同周期，而且是短周期，只能是第二周期。 2、CE同族，说明E是第三周期。 3、DE组成离子化合物，且阳离子比阴离子少一个电子层，还有D 的原子序数小于E，说明D为第三周期金属。 4、如D为Na，则根据CD离子个数比1:1，CD可能为NaF或Na2O2； 即C可能为F或O，对应z为NaCl或Na2S。 5、如C为F，AD同族可能为H或Li，因LiF常温下为固态，HF常温 下为气态。与事实不符合。则C为O，对应有E为S，A为H，B为C ，对应w、x、y、z分别为C2H2、H2O2、Na2O2、Na

16、2S。 指出下列分子中心原子（离子）的杂化方式，并图示分子的对 称元素。 （1）SF4 （2）反-PtCl2(NH3)2 （1）sp3d杂化，C2， v1， v2 （2）dsp2杂化，3C2，v1，v2，h，i 在液态SO2溶液中，将硫磺（S8）、碘（I2）和AsF5混合物加 热，得到一种化合物A，结构分析表明，A中含有一种正八面 体结构的阴离子和与P2I4为等电子体的阳离子。 （1）确定A的结构式。写出生成A的方程式， （2）画出A中环状阳离子的结构式。 （3）比较A中I-I键与碘（I2）中I-I键的键长。 （1）S2I4AsF62，S8+8I2+12AsF5=4S2I4AsF62+4AsF3 （2）S2的两个反键电子分别与3个I2+离子的反键电子形成离域 ，两个平面