中学化学竞赛试题资源库-分子的结构.pdf

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1、中学化学竞赛试题资源库分子的结构A 组组1下列分子中所有原子都满足最外层为 8 电子结构的是A BeCl2 B PCl3 C PCl5 D N2O2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 CH43下列分子中，所有原子的最外层均为 8 电子结的是A BeCl2 B H2S C NCl3 D SF64下列分子中所有原子都满足最外层为 8 电子结构的是A SiCl4 B H2O C BF3 D PCl55下列分子中，所有原子都满足最外层为 8 电子结构的是A BF3 B PCl5 C HCl D CF2Cl26下列各分子中所有原子都满足最

2、外层为 8 电子结构的是A C2H4 B BeCl2 C PCl5 D CCl47下列各分子中，所有原子都满足最外层为 8 电子结构的是A H2O B BF3 C CCl4 D PCl58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）9下列分子中所有原子都满足最外层 8 电子结构的是第 1 页 共 26 页A 六氟化氙（XeF6） B 次氯酸（HClO）C 二硫化碳（CS2） D 三氟化硼（BF3）10具有极性键的非极性分子是A CS2 B H2S C Cl2 D NH311下列分子中，具有极性键而不是极性分子的是A H2O

3、B HF C CO D CO212下列分子有极性的是A CHCH B C CH3Cl D N213只含极性键的非极性分子是BF3（平面正三角型分子） CCl4（正四面体型分子） NH3H2O CH3Cl CS2A B C D 14下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是A C2H2 B CS2 C NH3 D C6H615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16对于 CCl4最好的表达是第 2 页 共 26 页A 极性键的极性分子 B 非极性键的极性分子C 非极性

4、键的非极性分子 D 极性键的非极性分子17下列分子有极性的是A CCl4 B CO2 C NH3 D C6H618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A CO2 B N2O C H2O D CH419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 20下列叙述正确的是A 离子化合物只含有离子键B 含有共

5、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21下列固体，由具有极性键的非极性分子构成的是干冰、石英、白磷、固态四氯化碳、过氧化钠，正确答案是A B 仅 C 仅 D 22PO43、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，不正确的是第 3 页 共 26 页A Na3PO4溶液和 NH4Cl 溶液的酸碱性不同B NH4离子中四个 NH 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D PO43、NH4离子的空间构型为

6、四面体型23在CaCl2 NH3 KOH Na2O2 CO2 H2O CH4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 。24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 。25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 组组2

7、6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 NH427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第 4 页 共 26 页28S8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 SenS8n B (SNH)4 C (NSH)4 D S4N429通常把原子数和电子数均相等的

8、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30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 1431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

9、32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A C100H60和 C100F60 B C100H20和 C100F20C C100H12和 C100F12 D C100H40和 C100F4033已知Co(NH3)63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

10、分异构体的种数有第 5 页 共 26 页A 2 种 B 3 种 C 4 种 D 5 种34SF6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 33 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35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36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

11、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 C4H8N437在下述化合物中，最可能有偶极矩的是A CS2 B H2S C SO3（g） D CCl438下列分子中，最不容易聚合的是A N2O5 B BeCl2 C AlCl3 D NO239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 B XeF6分子中的 F 原子C NaCl 晶体中与一个 Na最近的 Cl 第 6 页 共 26 页D NaCl 晶体中与一个 Na最近的 NaE CsCl 晶体中与一个 Cs最近的 Cl F Cs

12、Cl 晶体中与一个 Cs最近的 CsG P4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40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 。411919 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

13、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： 、 。42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 个六员环，有 个五员环。43XeF8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）44写出下列三种物质的等电子体。（1）CO （2）CO2 （3）Sn(OH)6245已知气态氯化铝分子以双聚形式存在，其结构如右图所示：第 7 页 共 26 页图中

14、“ClAl”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 46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： 47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

15、量（q）有关，一般用偶极矩（）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dq。试回答以下问题：（1）HCl、CS2、H2S、SO2 4 种分子中 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：PF31.03 德拜、BCl30 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 0，淡黄色者=0。试画出两种异构体的构型图，并比较在水中的溶解度。第

16、 8 页 共 26 页构型图：淡黄色 ，棕黄色 ；在水中溶解度较大的是 。48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 CC 键数是 ，键角是 。（2）C20H20分子中 C 原子杂化类型是 ，HCC 键角比 CCC 键角 （大、小、相等） ，C2

17、0H20中 CC 键长比 C20中 （长、短、相等）（3）C202中存在的 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 催化剂_C20HBr13_49(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

18、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 。50B4Cl4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 1.70l010米；任意两个硼原子之间为 1.711010米。试根据上述性质和参数画出 B4Cl4分子的空间构型。第 9 页 共 26 页51提出 AB3和 AB4型分子质点（分子或离子）的空间构型方案。每个 AB 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

19、型结构的例子。52Li 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。53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。54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 40mL O2/100mL 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

20、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。55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 Si

21、O2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。第 10 页 共 26 页烟酸中的羧基被四氮唑取代后的结构简式为： 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

22、。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 C 组组56试写出下列物质所有的八隅体结构化学式：（1）CH4O （2）C2H3F （3）N3？57已知 SO2和 CO2的偶极矩分别是 5.371030Cm 和 0。试根据这一信息推测两个分子的形状？58由 C3O2分子中存在的键说明其分子结构。59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。60偶极短的单位用“debye”表示，1 debye1018(esu)cm其中

23、esu 为电荷的静电单位，它可被定义为：1 C2.998109esu。试用国际标准单位表示 l debye 的值？61NH3、AsH3和 BF3的偶极短分别为 4.971030、0.601030和0.00X1030Cm。试判断它们的分子形状？62判断下列分子或离子的几何构型，并说明未给出偶极矩数据的那些分子或离子是否是极性的：第 11 页 共 26 页SF6；ClF3；ICl4；H2NNH2（6.141030Cm） ；NO2；(CH3)2SnF2；XeF4；PF5；SF4；（5.01030Cm） ；（0）63为何下列各对分子的偶极矩明显的不同？请说明理由。（1）OF2（1.001030Cm），

24、BeF2（0）（2）PF3（3.431030Cm），BF3（0）（3）SF4（2.001030Cm），SnF4（0）（4）NH3（4.931030Cm），NF3（0.671030Cm）64多面体几何学和化学的关系日益显得重要。在实习中，示出了五种正多面体的图形和性质，介绍了多面体通用的 Euler 公式顶角数（V）面数（F）棱边数（E）2 ，讨论了等径圆球密堆积中的四面体和八面体空隙的几何学等，帮助读者在了解有关化合物的结构和性质上打下一定的基础。随着球碳（如 C60，C70等）的出现，单质硼中 B12单元和 B60壳层结构的测定，以及包合物和原子簇化合物中呈现的种种多面体的结构，又吸引读者进

25、一步学习多面体的结构的兴趣。试回答下面有关多面体几何学的问题：（1）当多面体只由五边形面（F5）和六边形面（F6）组成，每个顶点都连接 3 条棱时，试证明不论由多少个顶点组成多面体，其中五边形面的数目总是 12 个。（2）已知 C60分子是个具有足球外形的 32 面体，试计算其价键结构式中的 CC 单键数目，CC 双键数目和 CC键数目。（3）已知 C80，C82和 C84都能包合金属原子，形成CaC80，BaC80，CaC82，LaC82，CaC84。，LaC84等分子。试分别计算C80，C82和 C84分子中含有六边形面的数目。（4）气体水合物晶体的结构，可看作由五边形面和六边形面组成的多

26、面体，其中包合气体小分子（如 CH4） ，多面体共面连接而成晶体。试求 512，51262，51263等三种多面体（512指含 12 个五边形面的多面体，51262指含 12 个五边形面和 2 个六边形面的多面体）各由几个 H2O 分子组成？作图表示这些多面体的结构。第 12 页 共 26 页65C24H24有三种特殊的同分异构体 A、B、C，它们都是笼状结构，不含有双键和三键；它们都只有一种一氧取代物，而二氯取代物不完全相同。试画出或说明 A、B、C的碳原子空间构型和二氯取代物的具体数目，并比较 A、B、C 分子的稳定性。66钼有一种含氧酸根MoxOyz，式中 x、y、z 都是正整数；Mo

27、的氧化态为6，O 呈2。可按下面的步骤来理解该含氧酸根（如下图所示）的结构：（A）所有 Mo 原子的配位数都是 6，形成MoO6n，呈正八面体，称为“小八面体”（图 A） ；（B）6 个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体” （图 B） ；（C）2 个“超八面体”共用 2 个“小八面体”可构成一个“孪超八面体” （图 C） ；（D）从一个“孪超八面体”里取走 3 个“小八面体” ，得到的“缺角孪超八面体”（图 D）便是本题的MoxOyz（图 D 中用虚线表示的小八面体是被取走的） 。 A B C D回答了列问题：（1）小八面体的化学式MoO6n中的 n= （2）超八面体的化学式是 。（3）

28、孪超八面体的化学式是 。（4）缺角孪超八面体的化字式是 。67二异丙基合铍与二甲胺按 12 的比例反应，得到Be(NMe2)23。第一步在 25时，每 1mol R2Be 结合 1mol 胺，第二步在 40时，又结合第二摩尔胺。（1）写出描述这两步过程的化学方程式。（2）最终产物的可能结构是环状的三聚物。画出该分子的结构式。第 13 页 共 26 页（3）在 2 画出的三聚物并不是真实的结构，实验观察到的结构包含一个四配位铍和两个三配位铍。根据三配位和四配位铍原子画出一个最可能的结构。68众所周知，用合成 C60以及其他球碳分子的方法没有发现最小的球碳分子C20的存在。这显然是由于该分子的张力

29、太大，反应性太高，难以稳定存在。最近，德国Freiburg 大学的学的 H.Prinzbach 宣称，他们已经在气相质谱仪的气体中看到了这种分子。他们的方法可以称为“摘除法” ，即设法把十二面体烷 C20H20的氢“摘除” 。Prinzbach 意识到将 C20H20转化为球状的 C20是十分困难的，想到先用其他原子取代氢。用氯不现实，他采用了溴。他把十二面体烷溶解在溴中，在烧瓶里加压长时间回流，最终得到平均组成为 C20HBr13的产物。这说明已经摘除了部分氢了。接着他们用电子冲击质谱仪来脱溴，在质谱仪的气相组分中观察到，在大量的 C20的各种溴化物中有微量 C20和 C202的存在。Pri

30、nzbach 知道，根据计算的结果，C20的碗状异构体远比球状的稳定。为排除在质谱仪里看到的 C20可能是碗状异构体，Prinzbach 又从具有芳香性的轮烯（CorannuleneC20H10）溴化，然后在与得到球碳 C20相同的条件下摘除它的溴原子，然后与 Boston 学院的L.T.Scott 和 FreiBurg 的 VonIssendorff 合作，对比这两种异构体的光电子能谱，发现这两种异构体的光电子能谱是不同的，而且也跟早先已经得知的单环状的 C20的光电子能谱也是不同的，球状的 C20的光电子能谱十分明显具有封闭笼状多烯的特征，相比之下，单环状的 C20构体则具有炔的特征。右图

31、是 C20球状的异构体（仅画出骨架结构） 。（1）C20H20中 CCC 键角是 、CCH 键角分别是 。（2）C20H20的二溴取代物（C20H18Br2）种数是 。（3）C20中是否存在二次轴、三次轴、四次轴、五次轴或六次轴（n 次轴表示绕该轴旋转 360/n 与图形完全重合） ，并说明分别有几条。（4）写出 Prinzbach 将 C20H20转化为产物 C20HBr13的化学方程式。（5）画出 C20碗状异构体骨架结构的平面投影图（垂直“碗口”的方向观察） ；为什么 C20的碗状异构体远比球状的稳定？（6）画出 C20单环异构体状的结构简式。69稠环分子的三维结构常常可以用角张力的减小

32、得以解释。考虑十二面体烷（如右图所示）：（1）哪一种构型（平面三角形 120；四面体 109.5；或者八面体90）跟它的键角的角度最接近？ 第 14 页 共 26 页（2）十二面体烷的的立体结构式跟哪一种杂化类型（sp、sp2 or sp3）最接近？ 定义“连接处”为分子中任何一个三环体系共用的中心碳原子。试观察十二面体烷中用粗线标出的三个五角形（如图 55 所示） 。设有一根轴穿过连接处的中心碳原子，该轴跟三个 CC 键的夹角是相同的（如右图所示） 。（3）试作一个理智的猜测，对于十二面体烷，这个角度的精确到的数值是多大？ （4）上述角度减去 90 可以描述它们偏离平面性。十二面体烷的连接处

33、是否是平面的？ 现在再加富勒烯。所有己知的富勒烯中任何一个连接处偏离平面性都比十二面体烷小。对于 C60，所有的连接处都是完全相同的。已经证实存在比 C60更小的富勒烯，例如 C58。如果忽略 C58的结构中任何一个双键和单键的区别（如右图所示） 。为清楚起见，把该分子中的连接处的中心碳原子标为 A、B 和 C 并用如右图所示标出。（5）哪一个连接处偏离平面性最小？哪一个最大？A、B 还是 C？最后考虑更大的富勒烯 C180，作一级近似，设 C60和 C180。都是“完美的”球体（如右图所示） 。（6）它们的结构中哪一个连接处偏离平面性比较大些？是 C60呢？还是 C180？ （7）C180中

34、 A、B、C 型碳原子各有几个？A 、B 、C （8）若把周围全是六边形的六边形的中心标出一个*，那么这些*构成的几何图形为 70美国 Riverside 加洲大学教授 C.A.Reed 发现，用超酸 H(CB11H6X6，XCl,Br)将C60质子化为 HC60，后者在溶液和固态都是很稳定的。研究者获得该超酸的方法是：在低温下液态 HCl 作用于固态(C2H5)3Si(CB11H6X6)，随后在真空状态下蒸馏除去挥发性的副产物(C2H5)3SiCl。该超酸与 C60在溶液中反应得到纯净的固体样品HC60CB11H6X6第 15 页 共 26 页。解答如下问题：（1）常见化学反应中，_与超酸

35、H(CB11H6X6，XCl,Br)将 C60质子化的反应很相似。（2）C60，C70，金刚石和石墨四者的关系是_；有机溶剂中（如乙醇）溶解性较好的是_和_。（3）副产物(C2H5)3SiCl 名称是 ，该物质易水解，产物是 和_，请分析 SiCl4在空气中产生的现象和反应方程式： （4）比较下列三种物质的酸性强弱：H(CB11H6X6，XCl,Br)，HC60CB11H6X6，盐酸（5）CH3CHCH2的水化，通常需要质子性催化剂，其原理与 HC60相似。常见的几种酸中：硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等，适于作丙烯水化催化剂的是_。（6）上述阴离子CB11H6X6(XCl,Br)的结构可以跟下左图的

36、硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，而且，CB11H6X6离子有如下结构特征：它有一根轴穿过笼心，依据这根轴旋转 360/5 的度数，不能察觉是否旋转过。写出满足条件的全部阴离子的化学式： 请在下右图右边的图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出任一一个阴离子的结构，这样的阴离子共有 个（其中与碳原子相连的是氢原子而不是 X 原子） 。 71稠环分子的三维结构常常可以用角张力的减小得以解释。试考虑下列分子：十二面体烷（下左图）和椭圆烯 C32H14（下右图） 。第 16 页 共 26 页 在十二面体烷中的每一个 C5环是规则的正五角形，而椭圆烯中的每一个 C6环可以认为是正六

37、角形。（1）它们的（CCC）角分别多大？（2）哪一种构型（平面三角形，120；四面体，109.5；或者八面体，90）跟上面的（CCC）的角度最接近？（3）十二面体烷和椭圆烯的立体结构式跟哪一种杂化类型（sp、sp2或 sp3）最接近？定义“连接处”为分子中任何一个三环体系共用的中心碳原子。试比较十二面体烷中用粗线标出的三个五角形、椭圆烯中的三个六角形（下图） 。 设有一根轴穿过连接处的中心碳原子，该轴距三个 CC 键的夹角是相同的（右图） 。（4）试作一个理智的猜测，对于十二面体烷和椭圆烯，这个角度精确到三度的数值是多大？（5）上述角度减去 90可以描述它们偏离平面性。哪一种连接处是平面的？现

38、在让我们来考虑两种稠环烯：十二面体烯（C20H18）和椭圆烯（下图） 。第 17 页 共 26 页 假设分子骨架是刚性的，而且在（上图中标出的）双键加氢后骨架的畸变可以忽略。再假定所有的双键都是离域的。（6）试比较上图中标出的一对碳原子 CC 加氢时，哪一种放出的热量较多？现在再考虑富勒烯。所有已知的富勒烯中任何一个连接处偏离平面性都比十二面体烷小。对于 C60（左下图） ，所有的连接处都是完全相同的。试考虑在 C60的任何一个 CC处加氢（中下图） 。 （7）C60、十二面体烯和椭圆烯中哪一个加氢放热最多？（仍然假设双键是离域的）（8）C60、十二面体烯和椭圆烯哪一个加氢放热最少？已经证实存

39、在比 C60更小的富勒烯，例如 C58。如果忽略他的结构中任何一个双键和单键的区别（见右上图）：为清楚起见把该分子中的连接处的中心碳原子标为 A、B 和 C，并用下图标出。（9）哪一个连接处偏离平面性最小？是 A 还是 B、C？（10）哪一个连接处偏离平面性最大？是 A 还是 B、C？第 18 页 共 26 页（11）将上述碳碳键编号为 19，哪一处最容易发生加氢反应？最后考虑更大的富勒烯 C180（右图） 。作一级近似，设 C60和 C180都是“完美的”球体。（12）对它们的结构中哪一个连接处偏离子面性比较大些？是 C60还是 C180？（13）对比 C60、C180和石墨，下面对于以 k

40、J/g 为单位的 Hf值哪一个是正确的？Hf（C60）Hf（C180）Hf（石墨）Hf（C60）Hf（C180）Hf（石墨）Hf（C60）Hf（C180）Hf（石墨）Hf（C60）Hf（C180）Hf（石墨）Hf（C60）Hf（C180）Hf（石墨）Hf（C180）Hf（C60）Hf（石墨）富勒烯生成的时间很快，典型的是毫秒级。在所有的合成技术中得到的 C60的量比C180的量大得多。（14）在下图见 ae 中，哪一个对于下面两个转化反应表达势能对反应进程的依赖关系是在确的？反应物3C60 反应物C180 第 19 页 共 26 页 第 20 页 共 26 页参考答案（参考答案（38）1 B2

41、 C3 C4 A5 D6 D7 C8 D9 C10 A11 D12 C13 A14 C15 D16 D17 C18 C19 BC20 B、C21 C22 C23 （1） （2） （3） （4）24 3 925 12 826 B27 D28 A、B29 A、B30 C31 B32 A33 A34 C35 C36 B37 B38 A39 C、F、G、H40 正三角形 V 型41 （1）N2、CO；CO2、N2O （2）SO2、O342 20 1243 正方体 2244 （1）N2、CN、NO、C22 （2）N2O、CN22、OCN、N3、NO2 （3）Sb(OH)6、Te(OH)6、IO(OH)5

42、第 21 页 共 26 页45 H4BO4或 B(OH)4，H46 Nb6F15 Nb6Cl14 Nb6I1147 （1）CS2 （2）邻间对 （3）三角锥形 （4）平面三角形 （5） 棕黄色者48 （1）正十二面体 30 108 （2）sp3 大 长 （3）9 5 （4）1C20H2016Br21C20HBr1319HBr（氢原子守恒） 催化剂49 （1） （2）分子晶体，因为它靠(SN)n分子彼此间的分子作用力维系成晶体 （3）线型，因为是由线型分子整齐有序排列形成的晶体，在线伸长方向及其垂直方向上导电率相差巨大，如为立体结构，不会如此；而从 S2N2结构推知，它也不可能是平面形，只能是线

43、型50 51 AB3可能有两种类型结构：（1）A 原子居中心的平面三角形。例如：BF3、SO3、NO3、CO32、BO33，其中各中心原子的氧化数（化合价）等于其所在的族数，那么这类分子或离子是非极性的；（2）三角锥。例如：NH3、SO32、ClO3，其中各中心原子的氧化数（化合价）低于该元素所在的族数（指周期表）的最大值。那么这类分子或离子是极性的。在低对称性分子或离子的中心原子上肯定有孤对电子，参与形成化学键的电子与孤对的电子云彼此分离最大符合能量最低。 AB4型主要有两种类型结构：（1）原子 A 在四面体中心，例如CCl4、TiCl4、OsO4、AsO42、MnO4、CrO42、BF4。

44、其中各中心原子的氧化数（化合价）等于其所在族数，它们的高对称性结构是非极性的；（2）原子 A 在平面四边形的中心。例如：PtCl4。对于二元化合物而言，很少遇到这种结构。在配合物中普遍存在。这类分子或离子是非极性的。52 53 ClBeCl sp 杂化 sp2杂化 sp3杂化54 分子式为 C9F21N，结构简式为 (CF3CF2CF2)3N 则或(C3F7)3N第 22 页 共 26 页55 （1）IF2，IO3（2）N2，CO，C22，C2H2，CN（3）C2O42（4）4，4（5） 用四氮唑替代羧基以后，羰基与四氮唑间不会形成氢键。56 57 58 C3O2分子中的碳原子都是以 sp 杂

45、化轨道成键，分子结构为直线状 OCCCO。59 60 3.3361030Cm61 NH3和 AsH3是锥形结构，BF3是平面结构。仅根据偶极矩，无法判定 NH3和 AsH3雏形结构的相对匀称情况，因为 N 和 As 的电负性不同。62 正八面体，非极性；“T”形，极性；平面正方形，非极性；全重叠形，极性；直线形，非极性；Sn 原子位于由 2 个 F 原子和 2 个 C 原子构成的四面体中心，而两个 C 原子又分别是由 H 原子和 Sn 原子构成的两个四面体中，极性；平面正方形，非极性；三角双锥形，非极性；变形四面体，极性；两个苯环垂直，极性；分子滑 SS 线折叠而成蝴蝶形，极性；分子内所有原子

46、共面，非极性。63 （1）OF2是 V 形分子，BeF2是线型分子 （2）PF3是锥型分子，BF3是平面正三形分子；（3）SF4是四方锥，SnF4为正四面体 （4）64 （1）按 Euler 公式：FVE2 （1）按题意：F5F6VE2 （2）由于每个顶点连接 3 条棱，每条棱由 2 个顶点连成，得：3V2E （3）五边形面和六边形面分别由 5 个和 6 个顶点形成，得：5F56F63V （4）将（3）代人（2）式，得：F5F6V1.5V2 （5）将（4）代人（5）式，得：5F56F66F56F612第 23 页 共 26 页由此即得：F512（2）C60分子有 32 个面，F512，F620

47、，按 Euler 公式，棱数 E 为：E6032290由于每个 C 原子参与形成 2 个 CC 单键和 1 个 CC 双键，双键数是单键数的一半。分子中有 60 个 CC 单键，30 个 CC 双键。不论 CC 单键或 CC 双键中都有 1个 CC键，所以 键数目为 90 个。（3）按 Euler 公式：FVE2在球碳分子中，每个顶点连接 3 条棱，每条棱由 2 个顶点连成，得 3V2E。代入FV1.5V2 （6）F0.5V2F5F6C80：F0.580242，F6421230C82：F0.582243，F6431231C84：F0.54244，F6441232（4）由 H2O 分子通过 OH

48、O 氢键形成的多面体结构，每个 H2O 分子通过氢键连接成棱，每条棱由 2 个 H2O 分子组成。由上面（6）式推得：V2F42（F5F6）4512：V5F54212420，由 20 个 H2O 分子组成，如下图（a）51262：V2（122）424，由 24 个 H2O 分子组成，如下图（b）51263：V2（123）426，由 26 个 H2O 分子组成，如下图（c）65 A正方体去 8 个顶点， C 原子组成 8 个正三角形和 6 八边形；共有 11 种二氯取代物；B正八面体去 6 个顶点， C 原子组成 6 个正方形和 8 个正六边形；共有 11 种二氯取代物；C正十二棱柱；共有 13

49、 种二氯取代物 稳定性：BAC66 （1）MoO66 （2）Mo6O192 （3）Mo10O284 （4）Mo7O24667 （1）3(CH3)2CH2Be3HN(CH3)2(CH3)2CHBeN(CH2)233CH3CH2CH3；(CH3)2CHBeN(CH2)233HN(CH3)2BeN(CH3)2333CH3CH2CH3。（2）第 24 页 共 26 页（3）68 （1）108 110.9（2）5（3）二次轴：15 条（相对边中点的连线） ；三次轴：10 条（相对顶点的连线） ；五次轴：6 条（相对面心的连线）（4）C20H2016Br2C20HBr1319HBr（氢原子守恒） 催化剂（

50、5） C20的碗状异构体中的键角除 5 个是 108，其余 30 个都是120，键的张力比球状的小（都是 108） 。（6）69 （1）四面体 （2）sp3 （3）107114 都可以 （4）不是平面的 （5）B 最小 C 最大 （6）C60 （7）A 60 B 120 C 0 （8）正十二面体70 （1）HCl/HNO/H2SO4与 NH3 （2）同素异形体；C60和 C70 （3）三乙基氯甲硅烷 (C2H5)3SiOH HCl 白色烟雾（白烟 H4SiO4，雾HClH2O） SiCl44H2OSi(OH)44HCl （4）从强到弱：盐酸，H(CB11H6X6，XCl,Br)，HC60CB1