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1、 习 题 原子结构习题 1. 若某元素基态最外层第 8 层上有 2 个电子，请指出该元素形成分子时哪些电子亚层可能是价轨道？请将这些亚层按电子填充的先后顺序排列。 2. 用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。请回答计算机的芯片的主要成分是 ；光导纤维的主要成分是 ；目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ；用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物；有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、
2、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮，已为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。 3. 根据电负性数据说明，若分子中含有碳 C 和氧 O 形成化学键，氧 O 原子上一定带负电荷吗？为什么？ 4. 在气相中, Na+2e-, Na+e-, Na-哪个体系最稳定? 为什么? (注：粒子之间的加号表示加号两边的粒子相距无穷远)。 5. 由于在人工放射性方面的工作, 约里奥居里获得了 1935 年的诺贝尔化学奖。当他们用 粒子轰击金属铝时, 首先得到, 然后放出一种射线变成, 即上述核反应中人工获得的具有放射性。写出上述过程的核反应方程式。 Al27 13P30 15P30
3、15Si30 146. 有人说同一种元素的原子电负性是相同的, 因此同一种元素的原子形成的化学键是非极性键, 如 C60分子中的所有碳碳键都是非极性键。这种说法是否正确? 为什么? 判断下列分子或离子中, 同一种元素的原子形成的化学键那些是非极性键? 那些是非极性键? P4分子, S8分子, N2O 分子, NC-CN 分子, I3-, N5+, H2O2, H2N-NH2, N2O4, N2O3。 7. “原子结构模型”是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描述，一种模型代表了人类某一阶段对原子结构的认识。人们对原子结构的描述，按现代向过去顺序排列为：电子云模型、玻尔原子模型、卢瑟福原子模
4、型、 原子模型、 原子0模型。则横线内两位化学家是 A 阿伏加德罗、汤姆生 B 道尔顿、拉瓦锡 C 舍勒、普利斯特里 D 汤姆生、道尔顿 8. C 与 Si 属于同一主族, C 与 N 属于同一周期, NCl3和 SiCl4都能水解, CCl4为什么不容易水解？ 9. 下列哪些轨道电子云密度的极大值不在坐标轴上？ yzxzxyyxzzyxdddddppp,222 10. A,B,C,D,E,F 是第二周期相邻的元素，它们的第二电离能 I2（单位 kJ mol-1）如下： A B C D E F 2427.0 2352.6 2856.1 3388.2 3374.2 3952.3 根据上述信息写出
5、 A,B,C,D,E,F 对应的元素符号。 11 第二周期从 BF 元素之间，有一个元素的电子亲合能为负值，请说明是哪个元素？ 12. 迄今为止，还没有发现一个原子已获得一个电子成为带一个负电荷的离子 X-后，再获得一个电子成为带两个负电荷的负离子 X2-的电子亲合能为正值。 但 O2-可以在晶体中存在，为什么？ 13. 金 Au 能与铯 Cs 形成化合物 CsAu，该化合物与碱金属的盐类类似，具有离子化合物的性质，试说明该化合物中的负离子为什么容易得到一个电子？ 14. 元素硼 B 的第一电离能是 8.298 eV, 电子亲合能是 72.8 kJmol-1, 分子 B2的解离能B2B+B 是
6、 274.1 kJmol-1, 求 B2B+ + B-的解离能, 用 kJmol-1作单位。(注: 1 eV=96.5 kJmol-1) 15. 价电子组态为 5f76d17s2的元素在周期表中属于第几周期？第几族？处于哪一区？ 16. 下列原子的基态电子组态是否正确？不正确的说明原因。 （1）Na 1s22s22p7 （2）F 1s22s22p43s1 （3）P 1 个 2p 轨道上占 2 个电子 （4）N 1个 2p 轨道上占 2 个电子 分子结构习题分子结构习题 1. 某些元素与碳形成的三键 CC、CN、CO，请按键能有低到高的顺序排列，请解释键能依次升高的原因。 2. (1)叠氮离子
7、N3经由氨基钠与 NO 3离子或 N 2O 在一定温度下合成，试写出这些反应的离子方程式（产物中有氨放出） ； 1(2)N3离子中 N 的氧化数为多少？其中心氮原子采取何种杂化类型？写出两种与 N 3离子是等电子体的物种； (3)HN3（叠氮酸）有哪些可能的较稳定共振结构？标明每个共振结构中所有氮原子的形式电荷。讨论 HN3分子中三个氮原子之间键长的长短； (4)叠氮酸盐是不稳定的，但它可以在室温下进行操作，可以作为机动车的“空气袋”，为什么？ 3. 下列说法正确的是： (1)I3-离子中的 I-I 键长比 I2分子中的 I-I 键长短； (2)可以用 EDTA 二钠盐溶液代替 Ca(EDTA
8、)2-溶液来排除体内的铅； (3)离子 SO3F-中的 S-O 键键长比硫酸根 SO42-离子中的 S-O 键键长短; (4)N2中的键不如键稳定。 SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi4. 在 CaSi2中，Si-n层呈现由六元环形成的褶皱层，6 个 Si形成椅式结构。为什么这种情况下 Si 的六元环不与石墨一样形成平面结构？ 5. 有一硼原子数少于 9 的鸟巢型硼烷分子， 分子中含有一 C4轴。 请写出该分子的分子式，画出其结构并指出有几类环境不同的硼原子，并指出各类硼原子分别属于什么杂化。 6. 四面体结构在陶瓷材料中很常见，如硅氧四面体。 (1) 右图是绿柱
9、石的硅氧四面体形成的阴离子骨架, 绿柱石是 Be, Al 的硅酸复盐。写出绿柱石的化学式。 (2) 右图是 Mn, V 与 O, F 形成的电中性环状化合物, 其中蓝色小球代表 Mn 或 V, 红色大球代表 O 或 F, Mn(IV)和 V(V)原子的个数比为 1:3。1 个联胺（又叫肼）分子可以插入环中与该化合物自组装成超分子，组装是通过什么作用进行的？写出该超分子的化学式。 (3) 下图是钒氧四面体的单链。10 钒酸簇的阴离子是 V(V)氧四面体的无支链单链, 写出其钾盐的化学式. 7. 笼状分子一直是化学家感兴趣的研究领域，特别是 1996 年诺贝尔化学奖授予给 C602的发现者，更使这
10、一领域成为化学的热点。有机化学家曾合成出许多笼状烷烃，其中立方烷和十二面体烷是这类分子的典型代表。有一笼状烷烃分子，其中成笼的全部为碳碳单键，共15 条，每个碳原子都与一个氢原子成键，且分子笼中有 3 个三元环及 3 个五元环。该烃的分子式是什么？画出该分子的可能结构。 8. 我们知道富勒烯分子都是偶数原子组成的, 是否存在奇数个原子组成的杂富勒烯分子? 对此问题我们进行了研究(Feng-Ling Liu, Phys. Chem. Chem. Phys., 2007, 9(29), 3872 3876 ), 当用一个大小合适、成键情况合适的原子取代富勒烯分子中一个 C=C 时, 就可以得到奇数
11、个原子组成的杂富勒烯分子。 (1)你认为哪些原子可以代替一个 C=C? 写出 2 种这样的原子； (2)当用一个原子 M 代替 C60分子中一个 C=C 后, 形成的杂富勒烯分子中有几个 5 元环?几个 6 元环? (3)若实验上可以合成这种由 C60形成的杂富勒烯分子, 可以采取什么实验区分它和 C60? 9. 常见的硼烷分子有封闭笼式、鸟巢式、蜘蛛网式等几种。一般它们的结构可用 styx 数码表示。styx 数码分别表示在一个硼烷分子中下列4 种型式共价键的数目： 用 styx 数码是价键理论表示硼烷分子结构的一种方法。使用时遵守下列规则：i. 每一对相邻的硼原子由一个 B-B，或 BBB
12、，或 BHB 键连接；ii. 每个硼原子用 4 个价轨道成键，以达到 8电子组态；iii. 每个硼原子至少与 1 个端接氢原子形成一个正常的 B-H 键。根据上述信息及分子中原子的成键情况，就可以求出各种硼烷中 styx 的数值。实际上，styx 结构式的表达形式和实际分子的结构大多数情况下不相同， 例如鸟巢型硼烷 B5H9实测结构具有 1 个 C4轴和 4个包含 C4轴的对称面，但如果用 styx 数值画出的一种结构式只有一个对称面。这种差别可以用共振结构来解释，即把用 styx 数值画出的一种结构式看成一种共振杂化体。 sHHB BBBBHBBBxyt(1)封闭笼式硼烷表示为 BnHn2-
13、，请推导出这类硼烷满足的 styx 关系; (2)鸟巢式硼烷表示为 BnHn+4，请推导出这类硼烷满足的 styx 关系。 (3)2001 年全国化学竞赛初赛题提到一种新型离于化合物HC60CB 11H6Cl6，该化合物中阴离子CB11H6Cl6的结构可以跟硼二十面体相比拟, 也是一个闭合的纳米笼, 请求出该阴离子 styx 的数值。 10 指出下列分子或离子中键角最小者: (1)CH4 (2)H2C=CH2 (3)CO2 (4)N2O (5)NO2 (6)SO2 (7)SO42- (8)NH3 (9)H2O2 (10)H2O 311. 比较下列物质在水中的溶解度: (1)NaCl和CuCl
14、(2)CuCl和CuCl2 (3)CaSO4和BaSO4 (4)I2和AtI (5)CaF2和KF 并指出哪些溶解度的差异主要是离子极化造成的? 哪些主要是溶剂化能大小不同造成的? 哪些主要是晶格能的不同造成的? 12. 在水分子中，形成孤对电子的杂化轨道 s 成分 （填“”，“”，“, 13. 答案略 111214. X=14, Y=2, 含对称面, 共有 9 个 15. 答案略 16. 答案略 17. 答案略 18. (1)6；(2) Mo6O192-；(3) Mo10O284+；(4) Mo7O246- 19. 答案略 20. (4) 晶体结构习题 1. LiMn2O4 2. (1), (2)KWO3, (3)K 配位数 12, W 配位数 6 3. 答案略 4. (1)分别为：12，42，92，162，252 ； （2）10n22（n1，2，3，） ； （36(5n21)/(2n1)(5n25n3)； （4） （a）N12.02(4/3)3.142(2.05107/2)36.0221023/106.4307， （b）n4， （c）理论上满壳 309(1124292162)，该纳米簇（基本）是满壳纳米簇 5. 答案略 6. 答案略 7. 答案略 8. 答案略 9. 答案略 10. 答案略 11. 答案略 12. 答案略
