中学化学竞赛试题库成键理论

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1、中学综合学科网 第 1 页 共 38 页 http:/中学化学竞赛试题资源库成键理论A 组B 组1下列各结构式中，最有可能的 N2O Lewis 结构式为A NNO B NNO C NN O D NO N2 下 列 各 Lewis 结 构 式 中 ， 能 正 确 表 示 出 NO3 离 子 的 Lewis 结 构 式 是A B C D 3S 2O32 合理的共振结构式总数为A 3 B 6 C 11 D 124BF 3 的合理的共振结构式总数有A 2 B 3 C 4 D 65下列有关 HOCN 分子的共振结构中，最稳定的是A HOCN B H OCNC HOC N D H OCN6假定 CH3

2、是平面结构，并且在外磁场中处于平衡，不成对电子处在什么原子轨道上？A 2s B 2px C 2py D 2pz7下列各组物质中，都含有两个 的是43A N2O，CO 2，N 3 B N2O，NO 2，N 3C N2O，CO 2，NO 2 D NO2，CO 2，N 38N 2O4 中存在着A 一个 B 两个 C 一个 D 两个 343868692001 年是伟大的化学家、1954 年诺贝尔化学奖得主、著名的化学结构大师、20 世纪的科学怪杰泡林（Linus Pauling）教授诞辰 100 周年（19011994） 。1994 年这位世纪老人谢世，人们打开他的办公室，发现里面有一块黑板，画得满满

3、的，其中一个结构式如图所示。老人为什么画这个结构式？它是生命前物质？它能合成吗？它有什么性质？不得而知。这是泡林留给世人的一个谜。也许这是永远无法解开的谜；也许你有朝一日能解开它。不管结果如何，让我们先对这个结构作一番考察：（1）它的分子式是什么？ （2）它的所有原子是否处于同一个平面上？ （3）它是否带有电荷？ （4）该分子中 sp 杂化的 N 原子有 个；sp 2 杂化 个；sp 3 杂化 个。中学综合学科网 第 2 页 共 38 页 http:/（5）为什么人们猜它是炸药？10硫有许多同素异形体，在低温下用浓盐酸分解硫代硫酸钠时，在甲苯中结晶，得环状分子 S6。S 6 分子中 S 原子的

4、杂化类型是什么？分子中是否存在 键？S 6 是否有同分异构体？画出 S6 分子的结构式。11写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式：（1）氧原子用 sp3 杂化轨道形成两个 键 。（2）氧原子形成一个三电子 键 ，氧原子形成两个 键 。（3）硼原子用 sp3 杂化轨道形成三个 键 ；硼原子用 sp3 杂化轨道形成四个 键 。（4）氮原子形成两个 键 ；氮原子形成四个 键 。12 （1）画出 NH3 和 NF3 分子的空间构型，并用 和 表示出键的极性。（2）比较这两个分子极性大小并说明原因。13对于下列分子：CO、CO 2、H 2CO（甲醛） 、HCOOH（甲酸） 。（1）画出各分子的立体

5、结构，并标明各原子间的成键情况（， nm，m 为电子数，n 为原子数） 。（2）估计分子中 CO 键的键长变化规律。14 （1）试比较 CO2、CO 和丙酮中 CO 键长的大小顺序，并说明理由。（2）试比较 CH3Cl、CH 2CHCl 和 CHCCl 中 CCl 键键长的大小顺序，并说明理由。（3）根据下面的实验数据，说明苯分子的结构并非含有 3 个小 键，即并非所示。物 质 苯（C 6H6） 环己烯（C 6H10） 环己烷标准燃烧热 kJ/mol 3301.6 3786.6 3953.6物 质 CO2（气） H2O（液）标准燃烧热 kJ/mol 393.5 285.8151994 年 10

6、 月 12 日，瑞典皇家科学院宣布授予美国南加利福尼亚大学有机化学家乔治安德鲁欧拉（George AndrewOlah）教授 1994 年度诺贝尔化学奖，以表彰他在碳正离子化学研究方面所作的贡献。（1）1962 年，欧拉和他的同事们把(CH 3)3CF 溶于过量的 SbF5 介质中，获得理想的结果，它们之间反应的化学方程式是 ，SbF 5 属于 类化合物，其理由是 。（2）欧拉对碳正离子的贡献不仅在于实验方面，更重要的是他在 1972 年提出系统的碳正离子新概念。CH 3 、CH 5 两类碳正离子的结构中，中心碳原子分别采取 、_杂化方式。试分别画出它们的结构式。（5）在(C 6H5)3C 碳

7、正离子中，除了 键外，还存在 键，它可表示为 ，形成此种键型的条件是 。16Lewis 结构中至少有一个原子周围多于 8 个电子的化合物叫超价化合物。出现超价化合物对于第三至第六周期而言是个相当普遍的现象，例如 PCl3 和 SF6 结构中的 P 和S 原子。传统的解释认为这些元素的低能级未满 d 轨道能够容纳额外的电子，如果利用中学综合学科网 第 3 页 共 38 页 http:/3d 轨道，P 的价层电子数就能超过 8，PCl 5 中至少必须利用一个 3d 轨道，第二周期较少出现超价是由于这些元素没有 2d 轨道。然而，新近的计算表明传统的解释方法过分强调了 3d 轨道在超价化合物中所起的

8、作用，空轨道并不是形成超价化合物的主要原因，超价SF6 分子中的成键作用不必用 d 轨道扩大 S 原子的八隅体就能作出解释。（1）试说明第二周期元素很少出现超价化合物的主要原因。（2）用第 1 问得出的结论解释为什么可以稳定存在 SF6 和 PCl5。（3）S 2F10 也为超价化合物，试画出其 Lewis 结构。（4）已知 SF6 不容易水解，其原因可归结于其结构的稳定性及 S 已达到最高配位等因素，但 TeF6 却可在水中明显地水解，说明其原因。（5）写出 TeF6 水解的反应方程式。17在本世纪 20 年代末，L.Pauling 在大量含氧酸盐结构资料的基础上系统总结了关于离子化合物的五

9、个规则。这些结构规则对诸如硅酸盐结构化学规律的总结和研究起了重大的推动作用。电价规则是鲍林五个规则的核心。它可表述为：在一个稳定的离子化合物结构中，每一负离子的电价等于或近似等于从邻近的正离子至该负离子的各静电键强度的总和，即 式中： 为负离子的电荷；S i 是 i 种正离子至每一配位iSivw负离子的静电键强度；S i 定义为 i/i； i 是正离子的电荷数； i 为其配位数。这一规则的物理基础在于：如在结构中正电位较高的位置安放电价较高的负离子时，结构会趋于稳定，而某一正离子至该负离子的静电键的强度 /正是有关正离子在该处所引起正电位的量度。（1）化学式为 Be3Al2Si6O18的绿柱石

10、是含铍的矿物。结构中所的 Si4 均处于氧离子所组成的四面体空隙之中，键强 SsiO 根据电价规则， 个 SiO 键的键强和恰等于氧离子的电价数，决定了 O2 可为 个硅氧四面体所公用 . 已知绿柱石中硅氧骨干外的 Be2 分别处于 O2 （硅氧骨干中的非公用氧离子）所组成的四面体的空隙中。硅氧骨干中每一个非公用的 O2 各与一个 Si4 、Be 2 、Al 3 相连，根据电价规则诸静电键强之和恰等于 O2 之电价。则 Al3 处于 O2 （硅氧骨干中的非公用氧离子）所组成的 体的空隙中。（2）以 4 价钒化合物 VOSO4 与盐酸羟胺为原料，在水溶液中以 KOH 调节 pH4 的条件下制得一

11、种七配位的钒化合物VO(NH 2O)2(NH3O)H2OCl。由晶体结构分析所得的键长算得诸键的键价如下：键 VO (1) VO (2) VN (2) VO (3) VN (3) VO (4) VOH 2S 1.811 0.639 0.581 0.707 0.596 0.526 0.220产物中的钒为 价（3）腺苷三磷酸（ATP）因其分子含有“高能键”（实为亚稳键）而在生物化学代谢过程中起着特别重要的作用。它可以通过水解反应使“高能” （即亚稳）磷酸键解离而起到能量传递的作用。已知正磷酸根 PO43 中的 PO 链长 0.15nm，而 ATP 中的上述 PO 键，已延中学综合学科网 第 4 页

12、 共 38 页 http:/伸至 0.16nm，有力地佐证了此 PO 亚稳键的起因。能否通过电价规则计算来证明。18先阅读以下一段叙述，然后回答问题。四氮化四硫（S 4N4）是氮化硫类化合物中的一种。它可由二氯化硫和氨合成，为橙色晶体，撞击或加热时易爆炸。S 4N4 分子中的所有原子一起组成一个笼状结构，四个氮原子组成平面四方形，四个硫原子组成一个四面体，而氮原子四方平面正好平分硫原子的四面体，两个疏原子在平面上方，另外两个破原子在平面下方。分子中有 12 个 电子，这 12 个 电子是完全非定域的，所有SN 键的键长均约为 162pm，键级为 1.65。（1）S 4N4 中 S 和 N 的氧

13、化数各为多少？（2）写出由二氯化二硫与氨形成 S4N4 的反应的化学方程式。（3）为什么不能由 N2 与 S 合成为 S4N4？（4）请画出 S4N4 的结构图。（5）N 和 S 原子是如何提供 12 个 电子的？（6）S 4N4 为什么是有色物？（7）所有 NS N 和所有 SN S 的键角是否相等？C 组19乙烯（C 2H2）和苯（C 6H6）的加氢反应焓已经被测出，反应物和产物均为气体。C2H4H 2C 2H6 H 137kJC6H63H 2C 6H12 H 206kJ试计算苯的共振能？20已知 LiH 的偶极矩是 1.9641029 Cm，Li 和 H 原子间距离为 159.6pm。试

14、粗略判断 LiH 的离子性百分数为多少？21用分子轨道理论解释氧气是顺磁性的，并说明 O2 的键级是多少？22试解释为什么 N2 的键长比 N2 大 2 pm，而 NO 的键长比 NO 小 9pm？23试问下列各芳烃有多少个共振结构？241，3丁二烯通常被写成 H2CCHCHCH 2。中心两个碳原子间的健长为146pm。试对此结构作出适当的评价？25回答下列问题：（1）CN ，CN，CN 的键级分别是多少？（2）它们中谁的键长最短？26在第二周期中，除了 O 外还有哪些双原子同核分子是顺磁性的？27假定第二周期元素可形成同核双原子分子，那么哪些将有 0 键级？28试说明用通常方法表示的六边形苯环中的六个电子是怎样分布的？29HBr 的偶极矩为 2.601030 Cm，两个原子间距离是 141 pm。求 HBr 键离子性百分数？中学综合学科网 第 5 页 共 38 页 http:/30在 AsCl3 中，As Cl 的键距是 217pm。试估计 As 的共价单键半径？31已知 C2H4 中碳碳双键的键能是 615kJ/mol，C 2