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原子结构，分子结构

2006年真题

第1题（4分）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。

（各1分）

模拟题

第一题：

（7分）

最近，第118号元素已经被美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室与俄罗斯杜布纳联合原子核研究所的科学家联合合成出来了，他们利用48Ca轰击含有151个中子的Cf，合成了第118号元素（用符号A表示），并观察到该原子会连续发生3次α衰变然后再裂成两个大小相当的原子。

.4820Ca+24998Cf---->297118A（2’）

（1）.请写出核反应方程式；

质子数112中子数173（2’）

（2）.请写出发生3次α衰变后该原子原子核内的质子数和中子数分别为多少；

7s27p6（1’）

（3）.试写出118号元素的价电子构型；

8s25g6（2’）

（4）.幻数理论认为，凡是具有2、8、20、28、50、82和126个质子或者中子的原子核比其他原子的原子核稳定，那么我们有理由相信第126号元素会比其他第八周期的元素先合成出来。

试写出该元素原子的价电子构型。

2007真题

补充：

一些元素的电子组态（3d,4d区）

Lewis结构式，形式电荷等

晶体结构

分数坐标，常见晶体结构，类比

NaCl晶胞为例

2006真题

第8题（9分）超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。

它是在高温、超高压条件下合成的（50GPa、2000K）。

由于相对于铂，氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠X-射线衍射实验难以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，2004年以来，先后提出过氮化铂的晶体结构有闪锌矿型、岩盐型（NaCl）和萤石型，2006年4月11日又有人认为氮化铂的晶胞如下图所示（图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图省略了一些氮原子）。

结构分析证实，氮是四配位的，而铂是六配位的；Pt—N键长均为209.6pm，N—N键长均为142.0pm（对比：

N2分子的键长为110.0pm）。

备用图

8-1氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？

铂原子面心立方最密堆积。

（2分）

8-2分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。

依次为PtN、PtN、PtN2、PtN2（2分）

8-3试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出所选氮原子的配位多面体。

（3分）

8-4请在本题的附图上添加六个氮原子（添加的氮请尽可能靠前）。

（2分）

2007真题

2008真题

第8题（9分）由烷基镁热分解制得镁的氢化物。

实验测定，该氢化物中氢的质量分数为7.6%，氢的密度为0.101gcm-3，镁和氢的核间距为194.8pm。

已知氢原子的共价半径为37pm，Mg2+的离子半径为72pm。

8-1写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。

H（1分）

镁-氢间距离为194.8pm，Mg2+离子半径为72pm，则氢的半径为194.8pm－72pm＝123pm。

此值远大于氢原子的共价半径,这说明H原子以H-离子的形式存在。

（1分）

8-2将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。

X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。

推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置（写出推理过程）。

Mg原子与Ni原子数之比为2:

1，故每个晶胞中含8个镁原子。

所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。

（3分）

镁原子的位置用下列坐标参数表示也得3分：

14,14,14；14,14,34；34,34,14；34,34,34；

14,34,14；14,34,34；34,14,14；34,14,34。

坐标错一组，扣0.5分，不得负分。

其他答案不得分。

8-3实验测定，上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为646.5pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。

已知镁和镍的原子半径分别为159.9pm和124.6pm。

镁镍间的距离为

（2分）

算式及答案皆正确（包括单位）得2分；算式对但结果错；只得1分；结果中数对但单位错，得1.5分。

用原子半径相加计算镁-镍间的距离，不得分。

8-4若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力，计算Mg2NiH4的储氢能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为0.0708gcm-3）。

储氢能力＝晶体的密度×氢的质量分数÷液氢密度

（2分）

=1.40

=1.4

算法及结果皆正确得2分；算法（式）正确但结果错得1分；无过程不得分。

只有结果但无算式，不得分。

氢的原子量取1不取1.008，算出结果1.39，只得1.5分。

模拟题

以六方密堆积为例

第五题：

（12分）

磁性材料越来越受人关注，其中SmCo5是一种性能很好的永磁性材料。

经X射线衍射证实，SmCo5晶体是由两种层状结构叠加构成的。

其中A层Sm原子做最密堆积，Co填充在所有三角形空隙的正中心；B层Co处于所有棱心和体心。

（1）.画出A层和B层的结构；（2’）

（2）.画出一个正当晶胞，并在A、B层中划出平面的正当晶胞；（3’）

（3）.已知a=498.9pm，c=398.1pm，求晶胞密度；（2’）

8.614g/cm3（有效数字错扣1分）

黑色方框为八面体空隙。

（4）.在A、B上标记出所有八面体空隙；（2’）

27.8pm

（5）.计算其中能容纳的最大的原子的半径，设Co半径为116.2pm，Sm半径为180.2pm；（2’）

因为Sm有6个f单电子，Co有3个d单电子，总的单电子数很多，在磁场中由于磁化可以产生很强的磁场，所以是很好的磁性材料。

（6）.为什么该化合物是一个很好的磁性材料？

（1’）

第四题（10分）：

α-Al2O3俗称刚玉，由于它有很高的硬度、很高的熔点、不挥发性、化学惰性及电绝缘性，使它成为重要的无机材料。

结构决定性质，科学家很早就开始研究其晶体结构，希望发掘它如此性质的原因。

研究发现，在α-Al2O3的结构中，O作六方密堆积，Al有序的填充在八面体空隙中。

在O的两个密置层间，Al排列成由六元环组成的平面层，环中心为空缺位置，空缺位置在晶胞中有序地分布。

每层Al排列均相同，只是空缺位置不同，Al的O配位八面体共面连接。

1.画出O的一层密堆积层（A层），并在其上画第二层（B层）（注：

需标出每个O所属于的层）；

2.在A层上画出一个平面晶胞，并对应画出此晶胞在B层的位置；

3.画出Al层的结构，画出2种以上位置不同的平面晶胞；

4.在O的密置层中的Al层有几种不同的位置？

画出每种情况的投影图，并标出A层平面晶胞的位置；

5.画出垂直于O堆积层的投影图，标明Al的分布，同时标出共面的配位八面体。

至少画出一个晶胞，为方便起见，O层可简化为直线。

第四题（10分）：

1.标A的为第一层，在B或C上填第二层

画正确且标正确得1分，只画正确得0.5分

2.

两个均正确得1分，否则不得分

3.

三种位置的晶胞，任意方向均可

正确画出铝层得1分，正确画出2种以上正确得晶胞再得1分，共2分

4.3种（0.5’）：

每个0.5’，共1.5’

5.

AB为氧层，Al层有规律的空位，空出1/3的八面体空隙

正确画出氧层得1分，正确画出铝的分布得2分，正确标出共面八面体得1分，共4分

无机化学

2006真题

第4题（7分）已探明我国锰矿储量占世界第三位，但富矿仅占6.4%，每年尚需进口大量锰矿石。

有人设计了把我国的菱锰矿（贫矿）转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺。

该工艺首先将矿砂与硫酸铵一起焙烧，较佳条件是：

投料比m[（NH4）2SO4]/m[MnCO3]＝1.5；焙烧温度450oC；焙烧时间1.5小时。

4-1写出焙烧反应方程式：

（NH4）2SO4＋MnCO3＝MnSO4＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O↑　（１分）

4-2其次，将焙烧产物转化为高品位的“菱锰矿砂”，写出反应方程式：

MnSO4＋2NH3＋CO2＋H2O＝（NH4）2SO4＋MnCO3↓　　　　（2分）

4-3若焙烧温度过高或时间过长，将导致什么结果？

MnSO4，MnCO3分解生成高价锰的氧化物而导致锰浸出率下降。

　　　　（2分）

4-4从物料平衡角度看，生产过程中是否需要添加（NH4）2SO4？

说明理由。

不需加。

开始投料时（NH4）2SO4（132g﹒mol-1）过量（MnCO3,115g﹒mol-1）,反应生成的NH3、CO2以及（NH4）2SO4可循环利用。

（2分）

第6题（9分）潜在储氢材料——化合物A是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。

刚刚融化的A缓慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。

B不稳定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等电子体）。

C在155oC释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物D是苯的等电子体。

高于500oC时D释放氢气，转变为化合物E，E有多种晶型。

6-1写出A、B、C、D、E的化学式。

AH3B:

NH3（或BNH6）BH2B=NH2（或BNH4）C—H2B-NH2—n

DB3N3H6EBN（5分）

6-2化合物A转变为E各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多大？

A→B2.016/30.87=6.531%（或0.06531）B→D2.016/28.85=6.988%（或0.06988）

D→E6.048/26.84=7.511%（或0.07511）A→E6.048/30.87=19.59%（或0.1959）（2分）

6-3为使A再生，有人设计了化合物D在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。

3CH4+2（HBNH）3+6H2O=3CO2+6H3BNH3（2分）

第7题（11分）化合物A是近十年开始采用的锅炉水添加剂。

A的相对分子质量90.10，可形成无色晶体，能除去锅炉水中溶解氧，并可使锅炉壁钝化。

7-1A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70oC下合成的，收率80%。

画出A的结构式。

注：

C-N-N角必须不是直线。

（2分）

7-2写出合成A的反应方程式。

O=C（OCH3）2+2H2NNH2·H2O=O=C（NHNH2）2+2CH3OH+2H2O（1分）

7-3低于135oC时，A直接与溶解氧反应，生成三种产物。

写出化学方程式。

（N2H3）2CO+2O2=2N2+CO2+3H2O（1分）

7-4高于135oC时，A先发生水解，水解产物再与氧反应。

写出化学方程式。

（N2H3）2CO+H2O=2N2H4+CO2N2H4+O2=N2+2H2O（1分）

7-5化合物A能使锅炉壁钝化是基于它能将氧化铁转化为致密的四氧化三铁。

写出化学方程式。

（N2H3）2CO+12Fe2O3=8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O（2分）

7-6化合物A与许多金属离子形成八面体配合物，例如[Mn（A）3]2+。

结构分析证实该配合物中的A和游离态的A相比，分子中原本等长的两个键不再等长。

画出这种配合物的结构简图（氢原子不需画出），讨论异构现象。

（2分）

有一对经式、面式异构体（几何异构体）（1分）它们分别有一对对映异构体（手性异构体）（1分）

（画不画异构体的结构不影响得分。

）

2007年真题

2008年真题

第1题（14分）

1-1EDTA是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。

（1）画出EDTA二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。

（2分）

答

或

得2分，质子必须在氮原子上。

（2）Ca（EDTA）2-溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。

写出这个排铅反应的化学方程式（用Pb2+表示铅）。

Pb2++Ca（EDTA）2-=Ca2++Pb（EDTA）2-（1分）

（3）能否用EDTA二钠盐溶液代替Ca（EDTA）2-溶液排铅？

为什么？

不能。

若直接用EDTA二钠盐溶液，EDTA阴离子不仅和Pb2+反应,也和体内的Ca2+结合造成钙的流失。

（答案和原因各0.5分，共1分）

1-2氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点205oC，不含结晶水。

晶体中的分子有一个三重旋转轴，有极性。

画出这种分子的结构式，标出正负极。

（2分）

硫氧键画成双键或画成S→O，氮硫键画成N→S，均不影响得分。

结构式1分，正负号1分。

答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。

正确标出了正负号，如+H3NSO3-、+H3N-SO3-得1分。

其他符合题设条件（有三重轴，有极性）的结构，未正确标出正负极，得1分，正确标出正负极，得2分。

1-3Na2[Fe（CN）5（NO）]的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。

Na2[Fe（CN）5（NO）]是鉴定S2-的试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。

Fe（II）答II或+2也可（2分）

[Fe（CN）5（NO）]2-+S2-=[Fe（CN）5（NOS）]4-配合物电荷错误不得分（1分）

1-4CaSO4•2H2O微溶于水，但在HNO3（1molL-1）、HClO4（1molL-1）中可溶。

写出能够解释CaSO4在酸中溶解的反应方程式。

CaSO4+H+=Ca2++HSO4（1分）

写成2CaSO4+2HNO3=Ca（NO3）2+Ca（HSO4）2也得分。

高氯酸同。

答案若生成H2SO4不得分。

1-5取质量相等的2份PbSO4（难溶物）粉末，分别加入HNO3（3molL-1）和HClO4（3molL-1），充分混合，PbSO4在HNO3能全溶，而在HClO4中不能全溶。

简要解释PbSO4在HNO3中溶解的原因。

Pb2+与NO3-形成络离子（配离子或配合物）。

（1分）

写方程式也可，如PbSO4+H++NO3-=HSO4-+Pb（NO3）+。

若将络离子（配离子或配合物）写成Pb（NO3）2或Pb（NO3）3-也得分，但方程式须配平。

1-6X和Y在周期表中相邻。

CaCO3与X的单质高温反应，生成化合物B和一种气态氧化物；B与Y的单质反应生成化合物C和X的单质；B水解生成D；C水解生成E，E水解生成尿素。

确定B、C、D、E、X和Y。

B:

CaC2C:

CaCN2D:

C2H2或Ca（OH）2E:

NH2CN[C（NH）2也可]

X:

CY:

N

（各0.5分，共3分）

第2题（5分）化合物X是产量大、应用广的二元化合物，大量用作漂白剂、饮水处理剂、消毒剂等。

年产量达300万吨的氯酸钠是生产X的原料，92%用于生产X—在酸性水溶液中用盐酸、二氧化硫或草酸还原。

此外，将亚氯酸钠固体装柱，通入用空气稀释的氯气氧化，也可生产X。

X有极性和顺磁性，不形成二聚体，在碱性溶液里可发生歧化反应。

2-1写出X的分子式和共轭π键（

）。

ClO2

（各1分，共2分）

2-2分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产X的反应方程式。

2ClO3-+H2C2O4+2H+=2ClO2+2CO2+2H2O（1分）

或2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=2ClO2+2CO2+Na2SO4+2H2O

2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl（1分）

NaClO2是固体，写成ClO2-，不得分。

2-3写出上述X歧化反应的化学方程式。

2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O（1分）

或2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O

第4题（10分）（CN）2被称为拟卤素，它的阴离子CN作为配体形成的配合物有重要用途。

4-1HgCl2和Hg（CN）2反应可制得（CN）2,写出反应方程式。

HgCl2+Hg（CN）2=Hg2Cl2+（CN）2（1分）

4-2画出CN、（CN）2的路易斯结构式。

（各1分，共2分）

短线画成电子对同样得分；不画孤对电子不得分。

4-3写出（CN）2（g）在O2（g）中燃烧的反应方程式。

（CN）2（g）+2O2（g）=2CO2（g）+N2（g）（1分）

不标物态也可。

4-4298K下，（CN）2（g）的标准摩尔燃烧热为-1095kJmol-1，C2H2（g）的标准摩尔燃烧热为-1300kJmol-1，C2H2（g）的标准摩尔生成焓为227kJmol-1，H2O（l）的标准摩尔生成焓为286kJmol-1，计算（CN）2（g）的标准摩尔生成焓。

（CN）2（g）+2O2（g）=2CO2（g）+N2（g）

2ΔfHm（CO2）-ΔfHm[（CN）2]=-1095kJmol-1

2ΔfHm（CO2）=-1095kJmol-1+ΔfHm[（CN）2]

C2H2（g）+2.5O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）

2ΔfHm（CO2）+ΔfHm（H2O）-ΔfHm（C2H2）=-1300kJmol-1

2ΔfHm（CO2）=-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1

ΔfHm[（CN）2]=1095kJmol-1-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1

=308kJmol-1（2分）

计算过程正确计算结果错误只得1分。

没有计算过程不得分。

ΔfHm[（CN）2]=1095-1300+286+227=308（kJmol-1）也可以。

但不加括号只得1.5分。

4-5（CN）2在300~500oC形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。

或

（2分）

画成

也得2分。

但画成

只得1分。

4-6电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的CN，写出化学方程式（漂白粉用ClO-表示）。

2CN-+5ClO-+H2O=2HCO3-+N2+5Cl-　（2分）

产物中写成CO32-,只要配平，也得2分。

模拟题

第一题：

（13分）

随着微电子器件的不断小型化，纳米材料的合成，尤其是可以精确控制的合成，成为了人们关心的一个重点。

近年来，ZnO以其独特的性质吸引人们去探索，因而制备新的ZnO超细结构受到进一步关注。

某研究小组使用了水热合成法合成了ZnO纳米线。

具体实验过程为：

先将浓度为0.5mol／L的六水硝酸锌溶液和无水乙二胺在磁力搅拌下形成均一的前驱体A，然后加入到聚四氟乙烯容器中，加水填充到总体积的75％。

在不断搅拌条件下，适量（28％）的氨水缓慢加入到上述溶液中调节pH值，继续搅拌约10min后，密封反应釜在180℃下保温12h。

然后让炉子自然冷却至室温，得到的白色粉末样品分别用去离子水和无水乙醇离心4次。

最后，在60℃

的烘箱中干燥6h。

（1）.已知反应中六水硝酸锌和无水乙二胺的摩尔比为1:

2，试写出反应方程式并画出A可能的结构。

（2）.写出加入氨水后的反应方程式。

Zn2+（任意形式）+2OH-=Zn（OH）2（要配平）1’

Zn（OH）2=ZnO+H2O1’

Zn2++4NH3=[Zn（NH3）4]2+0.5’

NH3+H2O=NH4++OH-0.5’

（3）.写出生成ZnO的反应方程式。

保温是为了陈化，减少吸附的杂质（1’），自然冷却均是为了减慢晶体生长速度以生成纳米级的沉淀（1’）。

（4）.为什么要保温12h并且要自然冷却到室温？

Z=ρNAV/M=21’

简单六方1’

（5）.经X射线衍射得知该晶体属于六方晶系，a=0.325nm，c=0.521nm；另测得该晶体密度为5.67g/cm3。

试计算每个晶胞中的原子个数，并指出晶格类型。

（600/0.521）*（50.1/0.325）^2=2.73*10^71’

（6）.通过测量得知纳米棒是沿晶体的c轴方向生长，长约0.600um，底面边长为50.1nm，那么一个纳米棒中包含多少ZnO单元？

（7）.在纳米棒中，表面的分子占总分子数的百分比是多少？

总分子数：

2*单元数=5.46*10^7

表面分子数：

4*（600/0.521*50.1/0.325）+2*（50.1/0.325）^2=7.56*10^5

百分比：

1.38%1’（有效数字错扣0.5）

方法同上

1.17*10^-5%1’

（8）.普通单晶中表面分子的百分比为多少？

假设该单晶为边长为1cm的立方体。

比表面积增大，可以体现出表面的特性，如强的吸附作用（可用作催化剂）；表面能增大，可以拉伸到很长等。

1’

（9）.这对该物质的性质有何影响？

第四题：

（11分）

设计和合成具有特定结构和物理功能的分子材料是近年来化学研究的一个重要方向。

这类材料在高新技术中有着广泛的应用前景。

分子磁体的研究受到人们广泛的重视。

某含铜34.58%，含氮30.50%的配离子A是一个很好的分子磁体的前体。

它由Cu（NO3）2和化合物B摩尔比1:

2反应生成。

A与草酰氯1:

1反应生成C，C有顺反两种构型。

（1）.已知A离子中有一二重旋转轴，试给出化合物A的结构式；判断该配体是强场还是弱场？

（2）.写出由A生成C的反应方程式，其中C为顺式构型

[Ar]3d91’dsp21’

（3）.写出C中Cu的电子构型；根据杂化轨道理论，C中Cu的杂化方式是什么？

（4）.C的反式结构为一维的链状，试画出结构式

（5）.计算磁矩。

C的反式和顺式哪个为更好的磁性材料？

分析化学

2006真题

第5题（6分）配制KI（0.100mol·L-1）–I2的水溶液，用0.100mol·L-1Na2S2O3标准溶液测得c（I2）＝4.85×10-3mol·L-1。

量取50.0mLKI-I2溶液和50.0mLCCl4置于分液漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相中c（I2）＝2.60×10-3mol·L-1。

已知实验温度下CCl4从水溶液中萃取I2的分配比为85:

1。

求水溶液中I2＋I¯＝I¯3的平衡常数。

设萃取平衡时，水溶液中c（I2）为xc（I2,CCl4）／c（