化学竞赛试题

化学竞赛试题

对称性和VSEPRA组

B组

1．IO65－中的I是采⽤何种形式杂化

A d2sp3

B sp3d

C dsp3

D sp3d2

2．下列分⼦或离⼦为平⾯四边形构型的是

A ICl4

B ClO4－

C BrF4＋

D SF4

3．ClO3F的结构属于

A 线型

B 平⾯四边

C 平⾯三⾓

D 四⾯体

4．XeF2和PCl5两种分⼦没有极性，⽽XeO3分⼦则是极性分⼦，试画出这三种分⼦的结构。

5．磷的氯化物有PCl3和PCl5，氮的氯化物只有NCl3，为什么没有NCl5？⽩磷在过量氯⽓（其分⼦有三种不同的相对分⼦质量）中燃烧时，其产物共有⼏种不同分⼦。6．在⽴⽅体中找出4根三重轴，3根四重轴和9个镜⾯。

C组

7．HCN和CS2都是直线型分⼦，请写出它们的对称元素。

8．写出H3CCl分⼦中的对称元素。

9．写出三重映轴S3和三重反轴I3的全部对称操作。

10．写出四重映轴S4和四重反轴I4的全部对称操作。

11．写出σxz和通过原点并与x轴重合的C2轴的对称操作C21的表⽰矩阵。

12．⽤对称操作的表⽰矩阵证明：

（a）C21（x）σxy＝i （b）C21（x）C21（y）＝C21（x）（c）σyzσxz＝C21（x）13．写出ClHC＝HCl（反式）分⼦的全部对称操作及其乘法表。

14．写出下列分⼦所归属的点群：HCN，SO3，氯苯（C6H5Cl），苯（C6H6），素（C10H8）。

15．判断下列结论是否正确，说明理由。

（a）凡直线型分⼦⼀定有C∞轴。（b）甲烷分⼦有对称中⼼。

（c）分⼦中最⾼轴次（n）与点群记号中的n相同（例如C3h中最⾼轴次为3）。

（d）分⼦本⾝有镜⾯，它的镜像和它本⾝全同。16．联苯C6H5－C6H5有三种不同构象，两苯环的⼆⾯⾓（α）分别为：（a）α＝0（b）α＝90o，（c）0＜α＜90o，试判断这三种构象的点群。17．SF5Cl分⼦的形状和SF6相似，试写出它的点群。

18．画⼀⽴⽅体，在8个项⾓上放8个相同的球，写明编号。若：（a）去掉2个球，（b）去掉3个球。分别列表指出所去掉的球的号数及剩余的球构成的图形所属的点群。19．判断⼀个分⼦有⽆永久偶极矩和有⽆旋光性的标准分别是什么？

20．作图绘出Ni（en）(NH3)2Cl2可能的异构体及其旋光性。

21．由下列分⼦的偶极矩数据，推测分⼦的⽴体构型及其点群。

（a）C3O2（µ＝o）（b）SO2（µ＝25.40×10－30C·m）

（c）N≡C－C≡N（µ＝0）（d）H－O－O－H（µ＝6.9×10－30C·m）（e）O2N－NO2（µ＝0）（f）H2N－NH2（µ＝6.14×10－30C·m）（g）H2N－－NH2（µ＝5.34×10－30C·m）

22．指出下列分⼦的点群、旋光性和偶极矩情况：

（a）H3C－O－CH3（b）H3C－CH＝CH2

（c）IF5（d）S8（环形）

（e）ClH2C－CH2Cl（交叉式）（f）23．下表列出4对化学式相似或相同但偶极矩不同的化合物，试阐明每⼀对中两个化合物在⼏何构型上的主要差异。

24．已知－Cl的偶极矩为5.17×10－30C·m，－CH3的偶极短为－1.34×10－30C·m。试推算邻位（o－）、间位（m－）和对位（p－）的C6H4ClCH3的偶极矩，并与实验值（4.15×10－30，5.94×10－30和6.34×10－30）C·m相⽐较。25．⽔分⼦的偶极矩为6.17×10－30C·m，⽽F2O的偶极短只有0.90×10－30C·m，它们的键⾓值很相近，试说明为什么F2O的偶极短⽐H2O的偶极矩⼩很多。26．试判断硝酸根和亚硝酸根离⼦中O－N－O的键⾓？

27．POCl3是⼀个不规则的四⾯体结构，其中P原⼦处于中⼼。Cl－P－Cl键⾓是103.5°。试对该结构偏离正四⾯体结构给出定性的说明？28．⼋⾯体配位的Fe(C2O4)32－有哪些异构体？属什么点群？旋光性情况如何？

29．利⽤下表所列化学键的摩尔折射度数据计算CH3COOH分⼦的摩尔折射度R。实验测得醋酸的折射率n为1.3718，密度d为1.046 g·cm－3，根据这些实验数据计算R的实验值，并与理论计算值⽐较。30．⽤C2v群的元进⾏相似变换，证明4个对称操作分四类。［提⽰：选群中任意⼀个操作为S，逆操作为S－1，对群中某⼀个元（例如C21）进⾏相似变换，若S－1C21S＝C21，则Cl21⾃成⼀类。］31．⽤C3v群的元进⾏相似变换，证明6个对称操作分3类。

32．试述红外活性的判据。

33．试述Raman活性的判据。

34．将分⼦或离⼦：Co(en)33＋，NO2＋，FHC＝C＝HF，(NH2)2CO，C60，丁三烯，B(OH)3，N4(CH2)6等按下列条件进⾏归类：

（1）既有极性⼜有旋光性；

（2）既⽆极性⼜⽆旋光性；

（3）⽆极性但有旋光性；

（4）有极性但⽆旋光性。35．根据电⼦对间相互排斥和中⼼原⼦的杂化轨道理论说明下列各分⼦或离⼦的键⾓：

①Cl2O ②）ClO2③Cl2O7I3－

36．写出CH3＋、C5H5N、Li4(CH3)4、H2C＝C＝C＝CH2、椅式环⼄烷、XeOF4等分⼦所属的点群。

37．正⼋⾯体6个顶点上的原⼦有3个被另⼀种原⼦取代，有⼏种可能的⽅式？取代产物各属于什么点群？取代产物是否具有旋光性和仍极矩？38．利⽤价电⼦对互斥理论说明下列分⼦的形状：

XeF4，XeO4，XeO3，XeF2和XeOF4。

39．写出下列各物质的电⼦点阵式，并说明其分⼦的⼏何结构。①ICl3；②XeF2

40．利⽤价电⼦对互斥理论说明AsH3，ClF3，SO3，SO32－，CH3＋和CH3－等分⼦和离⼦的⼏何形状，并指出哪些分⼦有偶极矩。41．画出下列分⼦中孤对电⼦和键对电⼦在空间的排布图：（a）IC12－，N2O；（b）H3O ＋，BrF3，NF3；（c）ICl4＋，IF4＋，SbF4－，XeO2F2；（d）IF5，XeF5＋。42．对下列分⼦和离⼦：CO2，NO2＋，NO2，NO2＋，SO2，ClO2，O3等，判断它们的形状，指出中性分⼦的极性，指出每个分⼦和离⼦的不成对电⼦数。43．已知硫和氯以不同的性质形成S2Cl2、SCl2和SCl4。试画出这些分⼦的Lewis结构式，并⽤VSEPR理论预测它们的形状？44．PCl5有三⾓双锥形结构，⽽IF5有正⽅锥形结构。试说明造成这种差异的原因？

45．试判断I3－的结构？

46．求算下⾯各物质中中⼼原⼦的VSEPR数分别为多少（提⽰：⾸先画出它们的Lewis 结构）？（1）SO2（2）SO3（3）SO32－（4）SO42－（5）SF6（6）S32－47．指出下⾯各物质的VSEPR数、形状和键⾓？（1）XeF4，（2）XeO3，（3）XeF2 48．下列哪些分⼦或离⼦是直线形的（即所有键⾓为180°）

（1）OF2（2）HCN （3）H2S （4）CO2（5）IF2－49．下⾯哪些分⼦或离⼦具有弯曲构形？

（1）BeCl2（2）HOCl （3）HO2－（4）NH2－（5）N3－50．下⾯哪些分⼦或离⼦是平⾯形？

（1）BF3（2）XeO4（3）NO3－（4）C2H2（5）HN351．下列哪些分⼦或原⼦有偶极矩？

（1）CH2Cl2，（2）顺－C2H2Cl2（3）反－C2H2Cl2（4）CH2CCl2（5）SF4（6）XeF4（7）C2F4（8）H2SO4（9）NH4＋（10）N2H4（11）NCl3 52．如果不考虑氢原⼦，你认为下列分⼦或原⼦中哪些是平⾯的结构？

（1）CH3CHCHCl，（2）HNO3，（3）H2PO4－，（4）SOCl2，（5）C6H5OH（苯酚）53

分⼦或离⼦NO2 SO3 NH4＋TeCl4 IF5 中⼼原⼦杂化类型

中⼼原⼦孤电⼦对数

分⼦中σ键数

分⼦中π键数

分⼦形状54．画出下列分⼦的点电⼦图，以及相同结构的⼀种离⼦的点电⼦图，即与分⼦具有相同的⼏何构形和同数⽬的共享电⼦和未共享电⼦。

（1）CH4（2）F2（3）HNO3（4）CF4（5）He

（6）NH3（7）SO2（8）N2O4（9）N2（10）CS255．已知ClO3－、SO32－、IO3－、BrO3－、XeO3互为等电⼦体，为什么不包括PO33－在内？

56．已知NO3－、CO32－互为等电⼦体，为什么不包括SiO32－、PO33－？

57．试讨论含22个价电⼦的C2O22－、N2O2、CO3、N2S2系列分⼦与离⼦的结构式。

58．下列分⼦和离⼦中原⼦的连接顺序如下：

（1）F－N－O，（2）N－S－F，（3）H－N－C－N－H，（4）H－N－C－O，

（5）H－C－N－O，（6）S－C－N－CH3，（7）S－C－N－SiH3，

（8）H－N－N－N，（9），（10），

（11），（12），（13）

写出它们的结构式，说明分⼦的⼏何构型和分⼦所属的点群。59．试⽤价层电⼦对互斥理论，判断下列分⼦或离⼦的空间构型：

SO42－、SF2，SF4，XeF4，NO2，NO2－，PCl4＋，AsF5，AlF63－，SbF52－。

60．推测⼆氧化硫、氯酸根离⼦、五溴化磷、六⽔合铝（Ⅲ）离⼦四种物质的形状（⼏何构型），并画出各⾃的⽰意图。预测的“理想”⾓度，若可能有偏差，⽤＞或＜以及相应的⾓度（以度表⽰）标出键⾓。61．PCl5分⼦为三⽅双锥形结构。

（l）指出分⼦所属的点群和P原⼦所⽤的杂化轨道，是否要求全部P－Cl键等长？

（2）若⽤VSEPR⽅法判断P－Cl键的键长，是三重轴上键长较⾚道上长还是短？

（3）晶态时五氯化磷由[PCl4]＋[PCl6]－组成，试解释是什么因素起作⽤？62．写出下列分⼦和离⼦的中⼼原⼦所⽤的杂化轨道、⼏何构型，估算中⼼原⼦和配位原⼦间的键长，判断它们的磁性。

（a）Ni(CO)4（b）Ni(CN)42－（c）NiCl42－（d）PtCl42－

（e）ICl4－（f）BeF42－（g）SbF4－（h）SF463．确定某些分⼦的结构。VSEPR（价电⼦对互斥）理论认为，价电⼦所取的排列必是价电⼦对（键合和⾮键合）间斥⼒最⼩的构型。

（1）⽐较CCl4、SCl4及XeF4分⼦的⼏何构型：①指出每种分⼦中围绕着中⼼原⼦的排列的价电⼦对数。②画出各种分⼦的⼀种（或⼏种）的可能结构。③若某分⼦有⼏种可能构型，根据价电⼦对斥⼒：（孤对电⼦－孤对电⼦）＞（成键电⼦－成键电⼦）的关系，指出其实际构型。

（2）⽐较BeCl2、SnCl2、H2S及XeF2诸分⼦的⼏何构型，并回答与第（1）问中相同的问题。