高中化学竞赛之分子结构
一、选择题
1、下列分子结构中各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构的是 A．SF6 B．XeF2 C．CS2 D．CH4
2、下列温室气体中，和CO2一样，既是非极性分子，所有的原子又都达到8电子稳定结构的是 A．N2O B．CF2＝CF2 C．CCl2F2 D．SF6
3、NH3、H2S等是极性分子，CO2、BF3、CCl4等是极性键构成的非极性分子。根据上述实例可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是：
A．分子中不能含有氢原子
B．在ABn分子中A原子无孤对电子
C．在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对质量 D．分子中每个共价键的键长应相等
4、电子总数相等的微粒称等电子体，下列各组微粒不属于等电子体的是
＋＋＋－＋
A．Mg2和Al3 B．NO和CO C．Ca2和S2 D．H2O和NH4
5、近年来，科学家合成了一种具有“二重结构”的球形分子。它是把足球型分子C60，容纳在足球型分子Si60中，外层的Si与里面的C以共价键结合。下列关于这种物质的叙述中正确的是
A．是化合物 B．是混合物 C．不含极性键 D．含有离子键
6、ABn型分子中，若A原子的最外层未达到稳定结构，则该分子被称为缺电子分子。下列分子属于缺电子分子的是
A．CO2 B．BeCl2 C．BF3 D．PCl5
7、最新研究表明生命起源于火山爆发，是因为火山爆发产生的气体中含有1%的羧基硫（COS），已知羧基硫分子中所有原子均满足八电子结构，结合周期表知识，有关说法正确的是
A．羰基硫的属于非极性分子 B．羰基硫沸点比CO2低 C．羰基硫的电子式为： D．羰基硫分子中三个原子处于同一直线上
8、近年来科学家发现有100个碳原子构成一个具有完美对称性的C100原子团，其中每个碳原子仍可形成4个化学键。最内层是由20个碳原子构成的正十二面体（即每个碳与其它三个碳相连）。外层的60个碳原子形成12个分立的正五边形（即每个碳原子与其它2个碳相连）。处于中间层次的碳原子连接内外层碳原子。当它与氢或氟形成分子时，其分子式为
A．C100H20和C100F20 B．C100H60和C100F60 C．C100H12和C100F12 D．C100H40和C100F40
9、根据等电子原理：由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体，它们具有相似的结构特征。以下各组微粒结构不相似的是
－
A．CO和N2 B．O3和NO2 C．CO2和N2O D．N2H4和C2H4
10、S8分子的空间几何构型呈皇冠型（
）。下列分子中，与S8分子具有相同的几何构型
的是
A．SenS8－n B．(SNH)4 C．(NSH)4 D．S4N4
11、通常把原子数和电子数均相等的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体间的结构和性质相似，下列有关说法中正确的是
A．B3N3H6是由极性键组成的非极性分子 B．B3N3H6能发生加成反应和取代反应 C．B3N3H6具有碱性
D．B3N3H6各原子不在同一平面上
12、已知PCl5是三角双锥几何构型，若Cl元素有两种稳定的同位素，则PCl5的不同分子种数（包括
异构体）为
A．8 B．10 C．12 D．14
13、硼晶体的基本结构单元是硼原子组成的正二十面体，其中，每个面均为正三角形，每个棚原子均与另外五个硼原子相连。由此推断在硼晶体的基本结构单元中的顶点数和棱边数分别是
A．60、12 B．12、30 C．30、12 D．10、30
＋＋
14、已知[Co(NH3)6]3呈正八面体结构：各NH3分子间距相等，Co3位于正八面的
－＋
中心。若其中二个NH3分子被Cl取代，所形成的[Co(NH2)4Cl2]的同分异构体的种数有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
15、SF6是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用于灭火。SF6的分子结构如图3－3所示，呈正八面体型。如果F元素有两种稳定的同位素，则SF6的不同分子种数为
A．6种 B．7种 C．10种 D．12种
16、某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，分子内有四个氮原子，且四个氮原子排列成内空的四面体（如白磷结构），每两个氮原子间都有一个碳原子。已知分子内无碳碳单键，也没有碳碳双键，则该化合物的分子式为
A．CH8N4 B．C6H12N4 C．C6H10N4 D．C4H8N4 17、在下述化合物中，最可能有偶极矩的是
A．CS2 B．H2S C．SO3（g） D．CCl4 18、下列分子中，最不容易聚合的是
A．N2O5 B．BeCl2 C．AlCl3 D．NO2
19、下列化学键中碳的正电性最强的是
A．C－F B．C一O C．C－Si D．C－Cl 20．电子构型为[Xe]4f145d76s2的元素是
A．稀有气体 B．过渡元素 C．主族元素 D．稀土元素
二、填空题
1、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。
2、有一种多聚硼酸盐为无限网状结构（如右图），其结构的基本单元可表示为(B5On)m
－
，则m＝ 、n＝ 。
3、1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：
和 ； 和 。
（2）此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，
－
与NO2互为等电子体的分子有： 、 。
4、分子（或离子）的空间构型有直线形、角形、平面形、四面体形、三角锥形等。为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了已知分子的空间构型的基础上，提出一种简单的理论模型，其理论依据是：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤对电子）由于相互排斥作用，而取向彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。对于ABm形分子（A为中心原子，B为配位原子），分子中的价电子对数（n）可以通过下式确定：
n＝
中心原子的价电子数?每个配位原子提供的价电子数?m
2AB2 AB3 AB2 分子构型 2 3 4 价电子对数 AB3 4 AB4 4 几何构型 直线形 平面形 角形 三角锥形 四面体形 说明：①作为配位原子，氧原子、硫原子按不提供价电子计算； ②直线形分子中最少有3个原子，平面形分子中最少有4个原子。 （1）指出下面物质分子或离子的空间构型：
－
PO43 ；CS2 ；AlBr3(共价分子) 。
（2）有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：
120° ； 。
（3）按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式：
平面形分子 ，三角锥形分子 ，四面体形分子 。
5、金属铌能与卤素形成簇状化合物，下图所示为三种NbaXb的结构单元。它们的共同特点是六个Nb原子形成八面体骨架，卤原子通过双桥基（－X－）或三桥基（双桥基相连。请据图写出以下三个物质的化学式：
）与Nb原子相连，结构单元之间通过
6、在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心的电量（q）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝d·q。试回答以下问题：
（1）HCl、CS2、H2S、SO2 4种分子中μ＝0的是 ；
（2）对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，3种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是： ；
（3）实验测得：μPF3＝1.03德拜、μBCl3＝0德拜。由此可知，PF3分子是 构型，BC13分子是 构型。
（4）治癌药Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个角上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色者μ＞0，淡黄色者μ=0。试画出两种异构体的构型图，并比较在水中的溶解度。
构型图：淡黄色 ，棕黄色 ； 在水中溶解度较大的是 。
7、碘在不同溶剂中呈现紫色、棕色，一般认为溶液呈紫色时表明溶解了“碘分子”并未和溶剂发生很强的结合。已知不同温度下，碘在石蜡油中的溶液呈紫色或棕色。温度低时溶液呈_________色，温度高时溶液呈_________色，因为_________。
8、1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体(如图)，该结构的建立基于以下考虑：
(1) C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键； (2) C60分子只含有五边形；
(3) 多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：
顶点数＋面数－棱边数 ＝ 2
据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，C60分子所含 的双键数为30。请回答下列问题：
(1) 固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是 _________， 理由是：_____________。
(2) 试估计C60跟F2在一定条件下，能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)___________，并简述其理由：__________________________________________。 (3) 通过计算，确定C60分子所含单键数。
(4) C70分子也制得，它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。
9、某温度、某压强下取三份等体积无色气体A，于298K、353 K 、363K时测得其摩尔质量分别为58.0、20.6、20.0g/mol。于298K、353K、363K各取1L（气体压强相同）上述无色气体分别溶于10L水中，形成的溶液均显酸性。 ①无色气体为______。 ②各温度下摩尔质量不同的可能原因是_____。 ③若三份溶液的体积相同（设：溶解后的温度也相同），其物质的量浓度的比值是_______。
10、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”（millennium catalysts）。下面3种方法都可以合成它们：
① 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 ② 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）。 ③ 在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。 1．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________。
11、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48Ca撞击243Am靶得到的。经过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连续发生4次α-衰变，转变为质量
95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），写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。
12、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。
1．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）。 2．A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。 3．为什么A被称为“熵炸弹”？
4．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H2O2分子中的H—O—O夹角约95℃，面夹角约112℃。）
参考答案：
1、 该元素应位于第 八 周期，它未填满电子的能级应是 5g ，在该能级上有 6 个电子，而这个能级总共
可填充 18 个电子。 2、 3 9
3、 （1）N2、CO；CO2、N2O （2）SO2、O3 4、（1）四面体形 直线形 平面形
＋－
（2）CH3 CH3 （3）BF3 NF3 CF4
5、Nb6F15 Nb6Cl14 Nb6I11 6、（1）CS2 （2）邻＞间＞对 （3）三角锥形 （4）平面三角形
（5）
棕黄色者
7、棕；紫；温度低时分子间作用力大，碘分子与石蜡分子间的作用力较强，所以颜色较深，为棕色，温度高时，分子间作用力减小，所以碘分子与石蜡分子间作用力减弱，颜色较浅，为紫色
8、(1) 金刚石 金刚石属原子晶体，而固体C60不是，故金刚石熔点较高。(答出“金刚石属原子晶体”即给分) (2) 可能 因C60分子含30个双键，与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 (只要指出“C60含30个双键”即给分，但答“因C60含有双键”不给分) (3) 通过计算，确定C60分子所含单质数。依题意，C60分子形成的化学键为：
＝90，也可以由欧拉定律计算键数(即棱边数)：60＋(12＋20)－2 ＝ 90，
C60分子所含单键数为：C60分子中单键为：90－30＝60。(答“2×30(双键数)＝60”即给2分) (4) 设C70分子中五边形数为x，六边形为y。依题意可得方程组：
（键数，即棱边数）
70＋(x＋y)－ (欧拉定理)
C分子中所含五边形数为解得：五边形数x＝12，六边形数为六边形数y＝25
9、
10、碳化钼和碳化钨2、Mo2C和WC 说明：每个钨原子的d轨道上平均多了4个电子，相当于Pt的电子结构，每个钼原子的d轨道上多了2个电子，相当于Ru原子的电子构型。
48288
11、243115＋3n（2分，不写3n不得分。答291115不得分。） 95Am＋20Ca＝
115＝284113＋4He（2分，质量数错误不得分。4He也可用符号α。
（答下式不计分：284113－44He＝268105或268105Db） 12、1．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）。
288
COOCOOOCO （4分，，分子中C－O－O－C不在一个平面上）
2．A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。
C9H18O6＝3CH3COCH3＋O3（2分，或3/2O2） 3．为什么A被称为“熵炸弹”？
爆炸反应不是燃烧反应，能量改变不大，是由于生成大量气态小分子导致的熵增加效 应，因而称为“熵炸弹”。（1分）
4．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。B比A更容易爆炸，画出B的结构；应如何从结构上理解？（注：在H2O2分子中的H—O—O夹角约95℃，面夹角约112℃。）
OOO
O（）B是双聚分子，分子的六元环不能满足过氧
团的正常键角（C－O－O－C面间角和C－O－O键角）的需要，导致分子张力太大
高中化学竞赛之分子结构
