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1、1结构与元素部分习题原子结构习题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
2、于密封、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Al2713P30153015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
3、应Si3014方程式。 6. 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?2P4 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、
4、卢瑟福原子模型、 原子模型、 原子模型。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？yzxyxzyx ddp,2210. 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 F2427.0 2352.6 2856.1 3388.2 3374.2 3952.3根据上述信息写出 A,B,C,D,
5、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 274.1 kJmol-
6、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。3（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 N3 经由氨基钠与 NO3 离子或
7、 N2O 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） ；(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 N3 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)2-溶液来排除体内的铅；(3)离子 SO
8、3F-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。4. 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,
9、 V 与 O, F 形成的电中性环状化合物, 其中蓝色小球代表 MnSiiSiiii Siiiiiiiii4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 C60 的发现者，更使这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
10、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
11、 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 s HBBBH xyt5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，或 BHB 键连接；ii. 每个硼原子用 4 个价
12、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。(1)封闭笼式硼烷表示为 BnHn2-，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
13、，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HC 60 CB11H6Cl6 ，该化合物中阴离子CB 11H6Cl6 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)H2O11. 比较下列物质在水中的溶解度:(1)NaCl 和 CuCl (2)CuCl 和 CuCl2 (3)CaSO4 和 BaSO4 (4)I2 和
14、 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“”， “”， “”或“=”）75%。13. 科学家已经测出了 C3 分子的结构，请写出 C3 分子中存在的共轭 键（） ，并判断该分子中的碳碳键比乙烯中的碳碳键长还是短？mn14. 有一负离子Mo 6ClXY-，该离子中 Cl 的原子个数多于 8, 该负离子含有多个三重轴和四重轴, 不存在一个 Cl 与 2 个 Mo 配位的情况，且 Mo 原子的环6境完全等同, 该试确定该离子中 X 和
15、Y 是多少; 该离子是否含对称面？若含有几个？15. 碱金属能与氧形成低氧化物，这些氧化物又称为簇合物，其中碱金属原子数较多，而氧原子数很少，如 Rb9O2 等。有一 Cs 与 O 形成的簇合物，O原子数少于 6，对称性与 BF3 相同，且 3 重轴上只有 2 个 Cs 原子没有 O 原子，O 原子在八面体空隙中。请写出该簇合物的分子式，画出其结构。16. Corannulene 的结构如下图，写出该分子的化学式，并指出该分子中所包含的对称元素。17. 2006 年初，我国发生了齐齐哈尔第二制药有限公司生产的“亮菌甲素”假药事件。在该药中，辅料丙二醇用价格便宜的二甘醇代替，从而造成多起致死人命事件。二甘醇在一定条件下脱水可以生成冠醚 18-冠-6 (右图)，18- 冠-6是很好的配体，能与 K+等多种离子生成配合物。(1)请画出二甘醇的结构式; (2)你认为 18-冠-6 与 K+离子生成配合物, 是在水中容易呢? 还是在非极性溶剂中容易? 为什么?(3)18-冠-6 与 K+离子生成配合物的稳定性, 能否用晶体场理论解释, 说明理由；(4)一般来说，有机分子中含氧的量越多，在水中的溶解度越大，请给予解释。18. 钼有一种含氧酸根Mo xOyz ，式中 x、y、z 都是正整数；Mo 的氧化态为+6 ，O 呈2。可按下面的步骤来
