2005年“综科奥化杯”高二联合化学竞赛（五）
（时间：2小时 满分：100分） Li ** Be ** 题号 满分 H ** 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 姓名：
He ** 相对原子质量 B C N ** ** ** O ** F ** Ne ** Na ** Mg ** S ** Cl ** Ar ** Al Si P ** ** ** K ** Ca ** Sc ** Ti V Cr ** ** ** Se ** Br ** Kr ** Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As ** ** ** ** ** ** ** ** ** Rb ** Sr ** Y ** Te ** I ** Xe ** Zr Nb Mo ** ** ** Cs ** Ba ** Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Tc ** ** ** ** ** ** ** ** [98] Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi ** ** ** ** ** ** ** ** ** Fr Ra [223] [226] Hf Ta W La－Lu ** ** ** Ac－La Rf Db Sg Po At Rn [210] [210] [222] Bh Hs Mt Ds 第一题（5分）
1984年，联邦德国达姆施塔特重离子研究机构阿姆布鲁斯特和明岑贝格等人在重离子加速器58
上用Fe离子轰击208Pb靶时发现了265X。
1．X的元素符号是 ，X最高价氧化物的化学式是 。
2．用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。
26248
3．最近有人用高能Mg核轰击Cm核，发生核合成反应，得到X的另一种同位素；然后释放出α粒子，得到质量数为265的另一种核素。分别写出核反应方程式。
第二题（13分）
在我们地球的物质世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n＝1，2，3，……；l＝0，1，…，（n－1）；ml＝0，±1，±2…，±l；ms＝±1/2。如果在另一个星球，那里的周期系也是由4个量子数建立的，但它们的关系为n＝1，2，3，……；l＝0，±1，±2，…，±(n－1)；ml＝0，1，2，…，l－1；ms＝±1/2。如果在地球上的基本原理在这个星球上也是适用的（但不发生能级交错现象），回答下列问题：
1．这个星球中第一、二、三、四、五、六层各有几个亚层？ 2．这个星球中s、p、d、f、g、h亚层各有几个轨道？
3．这个星球中第一、二、三、四、五、…、n层各有几种元素？ 4．写出9、33号元素的价电子构型；
5．写出前112号元素电负性最大和最小的元素的原子序数； 6．写出第二周期中可能的杂化轨道。
7．在这个星球中的有机化学是最可能以哪一种元素为基础的？写出原子序数。 8．在这个星球中，有哪些规则和地球上所用的8电子和18电子规则相当？ 5．如果这个星球中每个轨道只容纳1个电子（ms＝1/2），其它量子数和基本原理不变，写出前100号元素的稀有气体的原子序数。
第三题（7分）
已知等电子体间具有相似的空间构型和成键形式，SO3、BF3、NO3、CO32互为等电子体。 1．指出上述等电子体的空间构型和成键情况；
－
2．为什么上述等电子体不包括SiO32、O4？ 3．列举与N2为等电子体的分子或离子4种
－
－
第四题（23分）
已知： 对称元素：
Cn轴：一个分子沿着某一轴旋转一角度α＝2π/n后，能使分子复原，式中α是使分子复原所旋转的最小的角度，n是使分子完全复原所旋转的次数，即为旋转轴的轴次。若一个分子中存在着几个旋转轴，则轴次高的为主轴，其余的为副轴。
σv面：包含主轴的对称面； σh面：垂直于主轴的对称面；
σd面：包含主轴并争分垂直于主轴的两个C2轴的夹角的平面，是σv面的特殊类型。 i：对称中心 点群的分类：
Cn群：分子中只有一个Cn轴；
Cnv群：分子中有一个Cn轴，且有n个包含Cn轴的σv面； Cnh群：分子中有一个Cn轴，且有垂直于Cn的σh面；
Dn群：分子中有一个Cn轴，另有n个垂直于Cn轴的C2轴； Dnh群：在Dn基础上，另有一个垂直于Cn轴的σh面； Dnd群：在Dn基础上，有n个σd面； Td群：具有正四面体构型的分子； Oh群：具有正八面体构型的分子； Id群：具有正二十面体构型的分子；
1．完成下面的表格，指出下列分子的对称元素（种类、数目）和分子点群类型。 分子（构型） 对称元素 分子点群 分子（构型） 对称元素 分子点群 菲 P4O6 碘仿 环己烷（船式） B2H6 乙烷（重叠式） 环丙烷 乙烷（交叉式） C60 乙烷（任意式） 2．考虑通式为MClp(en)q的八面体配合物，p、q分别为0、1、2……画出所有可能配合物的结构简式，并确定其分子点群（假定en整个环在一个平面上）。
3．画出丙二烯的二氯代衍生物的空间结构式，并确定丙二烯及其二氯衍生物分别属何种分子点群，并确定是否有偶极距和旋光性。
第五题（14分）
NF3是一种三角锥体分子A，键角102°，沸点－129℃；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3
反应得到。
1．写出制备NF3的化学反应方程式；
2．为什么NF3的键角比NH3的键角（107.3°）小得多？ 3．为什么NF3的沸点比NH3的沸点（－33℃）低得多？
＋－
4．用σ和σ表示出NH3和NF3分子中键的极性，预测这两个分子极性大小，并解释原因。 5．预测NF3酸碱性情况？
6．在NF3中N－F键能为280kJ/mol，比在BF3中B－F键能（646kJ/mol）的1/2还小，请解释原因。
7．NF3不易发生水解，而NCl3却能发生水解。分析NF3不发生水解的3点理由和NCl3的水解反应方程式。
第六题（10分）
在砷化镍晶体的理想模型中，镍原子和砷原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镍一层砷地相间，右图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镍原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。且在该晶体中，镍和砷的配位数均是6。
1．确定砷化镍的化学式为： 2．在右图的方框里画出砷化镍的一个晶
胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有
砷原子和镍原子（镍原子用大白球，砷原子用小黑球表示）。
3．请分别指出砷和镍的6个配位原子的空间构型。 4．c＝500.9pm，已知砷化镍的晶胞参数为a＝360.2pm，
a＝b≠c，c轴向上
计算该晶体的密度。
5．砷化镍晶体具有明显的金属性，试分析原因（已知镍和砷的原子半径分别是125pm和137pm）
第七题（14分）
日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜，发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。
1．写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。再另举一例常见高分子化合物，它也有顺反两种构型（但不具有导电性）。
2．若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。 3．简述该聚乙炔塑料的分子结构特点。
4．假设有一种聚乙炔由9个乙炔分子聚合而成，聚乙炔分子中碳—碳平均键长为140pm。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来，形成一个具有很好对称性的大环轮烯分子，请画出该分子的结构。
5．如果5个或7个乙炔分子也头尾连接起来，分别形成大环轮烯分子，请画出它们的结构。 6．如果3个乙炔分子聚合，可得到什么常见物质。并比较与由5、7、9个乙炔分子聚合而成的大环轮烯分子在结构上有什么共同之处。
7．预测由3、5、7、9个乙炔分子聚合而成的化合物是否都具有芳香性？作出必要的说明。
第八题（14分）
某同学在学习等径球最密堆积（立方最密堆积A1和六方最密堆积A3）后，提出了另一种最密堆积形式Ax。如右图所示为Ax堆积的片层形式，然后第二层就堆积在第一层的空隙上。请根据Ax的堆积形式回答：
1．计算在片层结构中（如右图所示）球数、空隙数和切点数之比
2．在Ax堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。请在片层图中画出正八面体空隙（用·表示）和正四面体空隙（用×表示）的投影，并确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比
3．指出Ax堆积中小球的配位数
4．计算Ax堆积的原子空间利用率，给出计算过程。
5．计算正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，设等径小球的半径为r）。 6．已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式，Ni原子半径为124.6pm，计算金属Ni的密度。
＋－－
7．如果CuH晶体中Cu的堆积形式为Ax型，H填充在空隙中，且配位数是4。则H填充
的是哪一类空隙，占有率是多少？
8．当该同学将这种Ax堆积形式告诉老师时，老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什么？
名校化学竞赛试题-综科奥化杯5
