高中化学竞赛题分子的结构.docx

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高中化学竞赛题分子的结构

中学化学竞赛试题资源库——分子的结构

A组

．下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是

ABeCl2BPCl3CPCl5DN2O

．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

ASF6BXeF2CCS2DCH4

．下列分子中，所有原子的最外层均为8电子结的是

ABeCl2BH2SCNCl3DSF6

．下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是

ASiCl4BH2OCBF3DPCl5

．下列分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是

ABF3BPCl5CHClDCF2Cl2

．下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是

AC2H4BBeCl2CPCl5DCCl4

．下列各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是

AH2OBBF3CCCl4DPCl5

．下列分子中所有的原子都满足最外层8电子结构的是

A次氯酸B二氟化硫C三氟化硼D氯化硫（S2Cl2）

．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

AN2OBCF2＝CF2CCCl2F2DSF6

．下列微粒中碳原子都满足最外层为8电子结构的是

A甲基（—CH3）B碳正离子（CH3＋）

C碳负离子（CH3－）D碳烯（∶CH2）

．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是

A六氟化氙（XeF6）B次氯酸（HClO）

C二硫化碳（CS2）D三氟化硼（BF3）

．六氧化四磷的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足8电子结构，则该分子中含有的共价键的数目是

A10B12C24D28

．具有极性键的非极性分子是

ACS2BH2SCCl2DNH3

．下列分子中，具有极性键而不是极性分子的是

AH2OBHFCCODCO2

．下列分子有极性的是

ACH≡CHB

CCH3ClDN2

．只含极性键的非极性分子是

①BF3（平面正三角型分子）②CCl4（正四面体型分子）③NH3

④H2O⑤CH3Cl⑥CS2

A①②⑥B①②⑤C②⑤③D①②③

．下列物质：

①干冰，②石英，③白磷，④氯仿，⑤过氧化钠。

其中含极性键的非极性分子是

A②③⑤B仅②③C仅①D①③④

．下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是

AC2H2BCS2CNH3DC6H6

．下列说法中正确的是

A极性分子中一定只含有极性键

B非极性分子中一定含有非极性键

C由极性键构成的分子一定是极性分子

D由非极性键构成的双原子分子一定是非极性分子

．对于CCl4最好的表达是

A极性键的极性分子B非极性键的极性分子

C非极性键的非极性分子D极性键的非极性分子

．下列分子有极性的是

ACCl4BCO2CNH3DC6H6

．下列分子含有的电子数目与HF相同，且只有两个极性共价键的是

ACO2BN2OCH2ODCH4

．以碳原子为中心与两个氯原子及两个碘原子相结合，形成CCl2I2分子，以下推理中正确的是

A如果CCl2I2分子呈正方形结构，则没有同分异构体

B如果CCl2I2分子呈正方形结构，则有两个同分异构体

C如果CCl2I2分子呈四面体结构，则没有同分异构体

D如果CCl2I2分子呈四面体结构，则有两个同分异构体

．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

．下列叙述正确的是

A离子化合物只含有离子键

B含有共价键的化合物不一定是共价化合物

C原子间均以非极性键结合而成的分子必定是非极性分子

D原子间以极性键结合而成的分子必定是极性分子

．下列固体，由具有极性键的非极性分子构成的是①干冰、②石英、③白磷、④固态四氯化碳、⑤过氧化钠，正确答案是

A②③⑤B仅②③C仅①④D①③④⑤

．PO43－、NH4＋这两种离子中各原子的空间的排列情况和CH4分子相似。

关于前述三种微粒的说法中，不正确的是

ANa3PO4溶液和NH4Cl溶液的酸碱性不同

BNH4＋离子中四个N—H共价键完全相同

C相同物质的量的PO43－、NH4＋、CH4、P4（白磷）四种微粒所含的共价键个数相同

DPO43－、NH4＋离子的空间构型为四面体型

．在①CaCl2②NH3③KOH④Na2O2⑤CO2⑥H2O⑦CH4中，

（1）只含有离子键的是（填序号，下同）。

（2）既含有离子健，又含有非极性键的是。

（3）属于非极性分子的是。

（4）分子呈正四面体形结构的是。

．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＝。

．美国加州大学Zettle教授所在的研究小组发现，在用改进的碳弧法合成C60和C70。

得到的产物中发现了C36。

已知C60有12个正五边形，20个正六边；C70有12个正五边形，25个正六边形。

则C36有个正五边形，个正六边形。

B组

．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

AMg2＋和Al3＋BNO和COCCa2＋和S2－DH2O和NH4＋

．下列叙述正确的是

ANH3是极性分子，分子中N原子是在3个H原子所组成的三角形的中心

BCCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心

CH2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央

DCO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央

．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

.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

ACO2BBeCl2CBF3DPCl5

.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

.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C

AC100H20和C100F20BC100H60和C100F60

CC100H12和C100F12DC100H40和C100F40

．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

ACO和N2BO3和NO2－CCO2和N2ODN2H4和C2H4

．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

ASenS8－nB（SNH）4C（NSH）4DS4N4

．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

AB3N3H6是由极性键组成的非极性分子

BB3N3H6能发生加成反应和取代反应

CB3N3H6具有碱性

DB3N3H6各原子不在同一平面上

．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

A8B10C12D14

．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

A60、12B12、30C30、12D10、30

．近年来科学家们发现由100个碳原子构成具有完美对称性的C100原子团，每个碳原子仍可形成4个化学键，最内部是由20个碳原子构成的正12面体，外层的60个碳原子形成12个分立的正五边形，处于中间层次的碳将内外层碳原子连接在一起，当它与氢和氟形成分子时，其分子式应为

AC100H60和C100F60BC100H20和C100F20

CC100H12和C100F12DC100H40和C100F40

．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

A2种B3种C4种D5种

．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

A6种B7种C10种D12种

．下列关于化合物的说法正确的是

A只含有共价键的物质一定是共价化合物

B由两种原子组成的纯净物一定是化合物

C熔化不导电的化合物一定是共价化合物

D不含非极性共价键的分子晶体一定是共价化合物

．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

ACH8N4BC6H12N4CC6H10N4DC4H8N4

．在下述化合物中，最可能有偶极矩的是

ACS2BH2SCSO3（g）DCCl4

．下列分子中，最不容易聚合的是

AN2O5BBeCl2CAlCl3DNO2

.

Science304,p.699（2004）报道，厦门大学的郑兰荪院士及其在北京和武汉中科院的同事，成功的利用电弧放电法稳定地制备出C50衍生物，C50由于结构中存在五员环与五员环连接，故很活泼难捕捉。

它们制取的方法是在不锈钢的腔体之中，加入0.013atm的四氯化碳（tetrachloride）气体及0.395atm的氦气，然后外加24v的偏压，石墨电弧方法放电，产生约90g的煤灰，经纯化之后得到2mg纯度99.5%的C50Cl10。

研究人员表示，C50Cl10外型像艘宇宙飞船，带有10根可产生反应的碳氯悬臂，它跟C60或C70一样很容易和不同的有机物形成物理或化学性质相当有趣的新化合物.

试题：

已知多面体的顶点数、面数和棱这数的关系,遵循欧拉定理：

顶点数＋面数－棱边数＝2。

结合题中住息，下列有关C50Cl10推测肯定不正确的是

A1molC50Cl10最多与25molF2发生加成反应

B根据欧拉公式，由C50组成的环中，有12个正五边形，15个六边形构成

CC50Cl10在一定条件可发生取代反应,从而为定向合成开辟新路

D四氯化碳作用是作为氯源，以此捕获和稳定C50分子

．以下各组指定微粒构成正八面体顶点的是

A乙烷分子中的氢原子

BXeF6分子中的F原子

CNaCl晶体中与一个Na＋最近的Cl－

DNaCl晶体中与一个Na＋最近的Na＋

ECsCl晶体中与一个Cs＋最近的Cl－

FCsCl晶体中与一个Cs＋最近的Cs＋

GP4在少量O2中燃烧产物分子中的O原子

H高碘酸根离子中的O原子

．科学家经过数学计算后，认为可能存在H3分子，1996年科学家在宇宙中发现了H3分子。

假定，这三个氢原子的成键情况完全相同，则H3的几何形状应是；如果只有两个氢原子的成键情况相同，则H3的几何形状应是。

．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：

、。

．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＝

分子构型

AB2

AB3

AB2

AB3

AB4

价电子对数

2

3

4

4

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：

；

。

（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。

．足球烯C60结构形如足球（见右图），可以认为它由正二十面体切掉十二个顶点形成的。

则C60中有个六圆环，有个五圆环。

．XeF8是一种尚未合成的化合物，预测它的空间构型；F有二种同位素，则XeF8有种不同分子。

（不计顺反异构和旋光异构）

．写出下列三种物质的等电子体。

（1）CO

（2）CO2（3）Sn（OH）62－

．已知气态氯化铝分子以双聚形式存在，其结构如右图所示：

图中“Cl→Al”表示Cl原子提供了一对电子与Al原子共享。

又，已知硼酸H3BO3为白色固体，溶于水显弱酸性，但它却只是一元酸。

可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元酸的原因。

请写出下面这个方程式右端的两种离子的表达式：

＋H2O

＋

．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（

）与Nb原子相连，结构单元之间通过双桥基相连。

请据图写出以下三个物质的化学式：

．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、SO24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。

．合成C60以及其它球碳分子的方法没有发现最小的球碳分子——C20的存在。

2000年，德国Freiburg大学的H.Prinzbach宣称，他们通过摘除法，已经在气相质谱仪的气体中看到了这种分子。

他将C20H20溶解在液溴里，在烧瓶里加压长时间回流，最终得到平均组成为

C20HBr13的产物。

在电子冲击质谱仪中观察到了微量C20＋和C202＋的存在。

（1）C20的空间模型是，其中C－Cσ键数是，键角是。

（2）C20H20分子中C原子杂化类型是，H－C－C键角比C－C－C键角

（大、小、相等），C20H20中C－Cσ键长比C20中（长、短、相等）

（3）C202＋中存在的π键数是，异构体数是（假设两个失去电子的碳原子相对位置不一样而互为异构体）

（4）如果我们将C20HBr13看成唯一产物，请配平下列方程式：

C20H20＋Br2

C20HBr13＋

．（SN）n是最早发现的无机高分子化合物（分子量很大的化合物），n是一个很大的整数。

由许许多多（SN）n分子组成的晶体，有各向异性的结构特点，最典型的是，从晶体两个相互垂直的方向上，室温下测定其导电率，其相差竟在2个数量级上。

回答下列问题：

（1）已知（SN）n由S2N2聚合而生成，在S2N2中，S和N的化合价数值视为相同，则S2N2分子结构是（请画出）。

（2）上述晶体属于（填晶体类型），理由是。

（3）（SN）n分子的几何形状，是平面型，立体型，还是线型？

，理由是。

．B4Cl4是一种淡黄色并具有挥发性的固体比合物，在70℃以下，它存在于真空中。

结构测定表明，该化合物中每个氯原子均结合一个硼原子，其键长都是1.70×l0－10米；任意两个硼原子之间为1.71×10－10米。

试根据上述性质和参数画出B4Cl4分子的空间构型。

．提出AB3和AB4型分子质点（分子或离子）的空间构型方案。

每个A－B键均是极性且相同的，符合极性和非极性分子或离子的结构各怎样？

列出各类型结构的例子。

．Li的有机化合物在有机合成中有着重要的应用。

LiCH3是金属有机理的代表物之一，经测定在固态以四聚体存在。

试画出该化合物的结构。

．在气态二氯化铍中有单体BeCl2和二聚体（BeCl2）2；在晶体中变形成多聚体（BeCl2）n。

试画出各种存在形式的结构简图，并指出Be原子的杂化轨道类型。

．当前使用的人造血主要是全氟碳合物的乳剂，它具有溶解氧的能力大（约40mLO2/100mL乳剂）、性能稳定、不易挥发、易与水形成稳定的乳剂、无生理毒性等优点，已用于临床。

例如FTPA中含碳的质量分数为20.73％。

含氟为76.58％、含氮为2.7％。

它的最简式即为它的分子式，且分子的空间构型为三角锥形。

试写出FTPA的分子式和结构简式。

图1图2图3

1︰6系列的杂多阴离子具有典型的Anderson结构，配离子M（Mo，W氧化态均为＋6）与氧（O氧化态为－2）形成八面体配位，杂原子X（化合价设为＋n，可以是Te6＋，I7＋，Cr3＋，Co3＋等）。

Anderson结构配合物分为A系列和B系列。

（1）上图1是B系列阴离子的示意图，中心八面体XO6被六个MO6（M为Mo或W，）八面体包围，这六个MO6八面体处于同一平面且每个八面体与相邻八面体共用边相连，请写出该阴离子的化学式通式

（2）图2表示每个杂原子与六个OH基团形成八面体配位，与杂原子相配位的氧原子和氢原子成键，当X是Cr3＋，M是Mo，请写出这种类型B系列阴离子的化学式

（3）第2题中结构的阴离子还可以形成双聚体，双聚体中两个阴离子之间形成了7个氢键，化合价为－7，但其晶胞所含的原子个数仍可以表示为传统的分子式形式如图3所示。

图中Ot表示端氧，Ob是与两个Mo相连的氧，Oc是与两个Mo和一个Pt（氧化态＋4）相连的氧。

写出双聚体的化学式

．等电子原理是指两个或两个以上的分子（或离子），它们的原子数相同，分子（或离子）中电子数也相同，这些分子（或离子）常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。

例如：

CO32－、SO32－、NO3－都有24个价电子，都为平面三角形结构。

（1）Xe和I－等电子，所以可见XeF2和；XeO3和都是等电子化合物，它们均具有相同的构型。

（2）二原子14电子的等电子体共同特点是物质中都具有共价叁键，请举出相应的4个例子（可以是分子或离子）

（3）N2O4和是等电子体；

（4）过去生产上常以SiO2为催化剂的载体，它和近十几年来应用日广的AlPO4是等电子体，所以在磷酸铝中Al为配位氧，P为配位氧。

（5）烟酸（见图）是一种降血脂药物，但其分子中含有羧基，对人体的胃肠道有较大刺激且较难吸收，而且－COOH在人体中的代谢不稳定，因此它的活性和适应性有待改进。

在药学上的等电子体的概念是指具有相似的生理作用，如羧基与四氮唑是一种非经典电子等排体，它们具有相似的酸性，但四氮唑（见图）在人体中的代谢较为稳定，因此它可取代药物上的羧基，以改善某些性质。

①烟酸中的羧基被四氮唑取代后的结构简式为：

②有机物分子中相邻的羧基与羰基间易形成分子内氢键，从而会影响药物的性质。

据药学原理制成色满－3－羧酸（见图），希望它抗过敏作用，但试验发现无此作用，而根据电子等排体理论制成的药物X（见图）的抗过敏作用则较强，这是因为

.2001年是20世纪伟大的化学家鲍林（LinusPauling1901～1994）诞辰100周年纪念。

他是一位化学结构大师，因对化学键的本性及其对复杂物质结构的解释而获得1954年度的诺贝尔化学奖。

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，画得满满的，其中有一结构式如图所示。

老人为什么画这个结构式？

它在自然界存在吗？

它是炸药吗？

它能合成吗？

它有什么性质？

……不得而知。

这是鲍林留给世人的一个谜。

也许有朝一日能解开它。

请你对这个结构作一番分析后，回答下列问题。

（1）它的分子式是。

（2）如果该分子中的氮原子都在一个平面上，那么该分子中的所有原子是否可能处于同一平面内（填“可能”或“不可能”）。

（3）该分子的侧链相当于叠氮酸根，它类似于一种叫叠氮酸铅的雷管起爆剂，因此有人预测它是炸药，如果它在没有氧气参与的情况下爆炸，反应的化学方程式（发生分解反应，生成两种单质和两种化合物）是；如果有足量氧气参与的条件下发生爆炸，那么，1mol该化合物爆炸时需消耗mol氧气。

C组

．试写出下列物质所有的八隅体结构化学式：

（1）CH4O

（2）C2H3F（3）N3－？

．已知SO2和CO2的偶极矩分别是5.37×10－30C·m和0。

试根据这一信息推测两个分子的形状？

．由C3O2分子中存在的键说明其分子结构。

．在一定条件下，三个甲醛分子可以连成一个环形分子。

访画出它的Lewis结构。

正确的结构应是C和O原子交替相连。

．偶极短的单位用“debye”表示，

1debye＝10－18（esu）·cm

其中esu为电荷的静电单位，它可被定义为：

1C＝2.998×109esu。

试用国际标准单位表示ldebye的值？

．NH3、AsH3和BF3的偶极短分别为4.97×10－30、0.60×10－30和0.00X10－