化学竞赛分子结构2
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化学竞赛专题讲座二、共价粒子的空间构型(分子结构)Lewis 结构 共振论 价层电子互斥模型(VSEPR ) 等电体原理 杂化轨道一、Lewis 结构 共振论1.令共价粒子中所有原子价层电子数为8(H 为2)时的电子总数为n 0,实际各原子价层电子数之和(加阴离子的电荷数、减阳离子的电荷数)为n v ,则:共价键数==(n 0—n v )/2 其中n 0—n v == n s 共用电子数2.依上述要求写出各种Lewis 结构式(以点线式表示),并用形式电荷Q F 对其稳定性进行判断:Q F == n v —n r (孤对电子数)—n s== 某原子所形成的价键数—该原子的单电子数(碳C 为4)8—该原子价电子数a.各原子的Q F 为零的结构最稳定;b.若相邻原子的Q F ≠0时,通常是 ①Q F 要小;②非金属性强(电负性大)的原子Q F <0,另一原子Q F >0为稳定结构; ③相邻原子的Q F 为同号则不稳定,但N 2O 4例外。
(二)共振论共价粒子若有不只1个相对合理的Lewis 结构式表示,在不改变原子的相对位置时,变换价键表示形式,用 表示,粒子的真实结构看作是这些Lewis 式的“混 合”。
则粒子中的价键特征平均化,且体系能量低于每个共振体的能量。
(三)键级【1】 N 2F 2有三种异构体(已合成了2种)、N 4H 4(H 化学环境完全相同),写出它们的Lewis 式并讨论其稳定性。
N 2F 2 :N 4H 4:【例2】确定中S —N 键的键长。
因为:n 0 = 6×8 = 48 , n v = 3 ×6 + 2×5 + 7—1 == 34 所以:共价键数==(n 0—n v )/2 ==(48—34)/2 = 7(一)共价粒子Lewis 结构式每个原子价层电子数达到8(H 为2),即为稳定结构——八隅律电子式(点式)结构式(线式)点线式对原子为8电子构型的粒子的简捷判定式“ ”F N=N F N=N F F F F N=N F N=N F ⊕ 反式 顺式稳定性依次减小H 2N N=N NH 2 H 2N NH 2 N=N N=NH 2N NH 2H N N H —N N —H ⊕ ⊕ ⊕⊕ Cl +S —SN NSCl +S —S N N S⊕+2Cl +S —S N N S⊕+2Cl +S —S N N S⊕ ⊕ Cl +S —S N NS⊕⊕ O O N —N O O ⊕ ⊕ H HN—N H H0 0 中N —N 键的键长> 中的N —N 键键长。
高中化学竞赛专题考试——分子结构1(路易斯结构式、共振式、VSPER 理论)1.008Zr Nb Mo T cRu Rh Pd Ag Cd In S n S b T e I Hf T a W Re OsIr Pt Au Hg T l Pb Bi Po At Ac-Lr HLi BeB C N O F Na MgAl S i P Cl S K Ca S c T i V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn G a G e As S e BrRb Cs Fr S r Ba RaY La Lu -6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]He Ne Ar Kr Xe Rn 相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt一. 选择题(每题只有一个正确选项,每题2分,共50分)1. 根据鲍林近似能级图,在多电子原子中,基态时,下列电子均处于一定的能级,其中占据能级最高轨道的电子是: ( )A 2,1,1,+1/2B 3,1,1,+1/2C 3,2,1,+1/2D 4,0,0,1/2 2. 下列离子的电子构型可以用[Ar]3d 6表示的是( )A Mn 2+B Fe 3+C Co 3+D Ni 2+3.下列离子半径变小的顺序正确的是( )A F ->Na +>Mg 2+Al 3+B Na +>Mg 2+>Al 3+>F -C Al 3+>Mg 2+>Na +>F -D F ->Al 3+>Mg 2+>Na +4. 下列元素的原子中,第一电离能最大的是 ( )A BeB BC CD N5. 下列物质中,含极性键的非极性分子是()A H2OB HClC SO3D NO26. 下列分子中,没有配位键的是()A COB (BeCl2)2C CH3OBF3D N2H47. NO3—合理的共振式总数为()A 1B 2C 3D 48.下列分子中,键级等于零的是()A.O2 B. F2 C. N2 D. Ne29.原子轨道沿两核连线以“肩并肩”方式进行重叠的是()A. б键B. 氢键C. π键D. 离子键10. 下列物种中,键长最短的是( )A O2B O2+C O2—D O22—11. 下列化合物中,极性最大的是()A CS2B H2OC SO3D SnCl412. 下列物种中,既是路易斯酸,也是路易斯碱的是()ACCl4 B SOCl2 C NH2— D Hg2+13. 估计下列分子中,键角最小的是()()A NH3B PH3C AsH3D SbH314.估计下列分子或离子中,键角最小的是()A NH3B NO3—C NF3D NCl315. 几何形状是平面三角形的离子是()A SO-23 B SnCl-3C CH-3D NO-316. 下列分子或离子为平面四方构型的是()A ICl4—B ClO4—C BrF4+D SF417. 下列分子或离子中,属于三角锥构型的是()A BCl3B H3O+C BrF3D CH+318. 下列化合物中,可能含有卤桥键的是()A SnCl4B BeCl2C CCl4D NCl319. IF5是共价化合物,但液态IF5是电的良导体,原因是IF5二聚后电离,得到各带一个单位正负电荷的阴阳离子,则在该液体中存在的阳离子的几何构型是()A 三角双锥B 四方锥C 平面四方D 变形四面体20 下列哪一个分子的空间构型为折线型()A N3—B I3—C SO32—D CO32—21.下列分子中,偶极矩不为零的是()A BeCl2B BF3C NF3D CH422. 下列分子或离子中,键角最大的是()A XeF2B NCl3C CO-23 D PCl+423 通过测定AB2型分子的偶极距,能够判断:()A分子的空间构型 B 两元素的电负性之差C A—B键的极性D A—B键的键长24. 下列分子中含有两个不同键长的是()A CO2B SO3C SF4D XeF425. 下列分子中,最不容易聚合的是()A N2O5B BeCl2C AlCl3D NO2二、填空题(共50分)26.(10分)指出下列分子中有几个σ键和π键数目。
晶体结构答案第1题(6分)所有原子都是Mg (得3分)所有原子都是O (得3分)画更多原子者仍应有正确几何关系。
第2题(5分)2-1MgB 2(2分)(注:给出最简式才得分)2-2或a =b ≠c ,c 轴向上(3分)(注:任何能准确表达出Mg :B =1:2的晶胞都得满分,但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义,例如晶胞的顶角应完全相同等。
)第3题(10分)3-1①12②2③钠(各1分,共3分)3-2晶胞体积V =[2×(116pm +167pm)]3=181×106pm 3离子体积v =4×43π(116pm)3+4×43π(167pm)3=104×106pm 3v /V =57.5%(1分)(有效数字错误扣1分,V 和v 的计算结果可取4位,其中最后1位为保留数字,不扣分。
)3-3表面原子为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)=26总原子数为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)+1(体心)=27表面原子占总原子数26/27×100%=96%(1分)注:26和27均为整数值,比值26/27是循环小数0.962,取多少位小数需根据实际应用而定,本题未明确应用场合,无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。
3-4计算分两个步骤:步骤一:计算表面原子数。
可用n =2、3的晶胞聚合体建立模型,得出计算公式,用以计算n =10。
例如,计算公式为:[8]+[(n -1)×12]+[n ×12]+[(n -1)2×6]+[n 2×6]+[(n -1)×n ×2×6]顶角棱上棱交点棱上棱心面上棱交点面上面心面上棱心n =10,表面原子总数为2402(2分)步骤二:计算晶胞聚合体总原子数n 3×8+[8]×7/8+[(n -1)×12]×3/4+[n ×12]×3/4+[(n -1)2×6]/2+[n 2×6]/2+[(n -1)×n ×2×6]/2=8000+7+81+90+243+300+540=9261(2分)表面原子占总原子数的百分数:(2402/9261)×100%=26%(1分)(注:本题计算较复杂(还有更简单的计算方法),若应试者用其他方法估算得出的数值在26%左右2个百分点以内可得3分,3个百分点以内可得2分,其估算公式可不同于标准答案,但其运算应无误。
高中化学奥林匹克竞赛辅导分子结构-2009-2019年全国初赛真题2019第7题1960年代,稀有气体化合物的合成是化学的重要突破之一。
Barlett从O2+[PtF6]-的生成得到启发,推测可以形成Xe+[PtF6]-。
于是尝试通过Xe和PtF6反应合成相应的稀有气体化合物,这一工作具有深远的意义。
7-1.后续研究发现,Barlett当时得到的并非Xe+[PtF6]-,而可能是XeF+Pt2F11-。
7-1-1.写出XeF+Pt2F11-中Xe的氧化态。
7-1-2.在Pt2F11-结构中,沿轴向有四次轴,画出Pt2F11-的结构。
7-2.后来,大量含Xe-F和Xe-O键的化合物被合成出来,如XeOF2。
根据价层电子对互斥理论(VSEPR),写出XeOF2的几何构型及中心原子所用的杂化轨道类型。
7-3.1974年合成了第一例含Xe-N键的化合物:XeF2和HN(SO2F)2在0℃的二氯二氟甲烷溶剂中按1:1的计量关系反应,放出HF,得到白色固体A。
A受热到70℃分解,A中的Xe一半以Xe气放出,其他两种产物与Xe具有相同的计量系数且其中一种是常见的氙的氟化物。
写出A的化学式及其分解的反应方程式。
7-4.1989年,随着超高压下Xe单质固体由立方密堆积变为六方密堆积结构并显示出金属性,Xe 的惰性帽子被彻底摘掉。
理论预测,高压下Xe可以参与形成更复杂的化合物,如Cs℃Xe℃Au3。
若Cs℃Xe℃Au3采用钙钛矿类型的结构,分别写出Cs℃和Xe℃最近邻的金的原子数。
解:2018第2题2-1.195K,三氧化二磷在二氯甲烷中与臭氧反应生成P4O18,画出P4O18分子的结构示意图。
2-2.CH2SF4是一种极性溶剂,其分子几何构型符合价层电子对互斥理论(VSEPR)模型。
画出CH2SF4的分子结构示意图(体现合理的成键及角度关系)。
2-3.2018年足球世界比赛用球使用了生物基元三元乙丙橡胶(EPDM)产品Keltan Eco。
化学竞赛各省预赛题精选(一)一、选择题1.下列生活常识与化学原理有关,正确的选项是①福尔马林具有防腐杀菌的作用,是因为甲醛可以使蛋白质变性②人体血液pH保持弱碱性(7.35-7.45),主要是血液中存在H2CO3—HCO3-缓冲体系③硫酸亚铁补铁剂应与维生素C同服,是因为维生素C可以防止Fe2+被氧化④油炸食品容易产生“哈喇”味而不能食用,是因为被氧化产生过氧化物和醛类A.①②③④B.①②③C.②③④D.①③④2.缺铁性贫血是世界上最普遍的营养性问题,一个简单的解决办法是生产铁强化酱油,即在酱油中加入易吸收的铁添加剂——Na2FeY,其中Y4-是乙二胺四乙酸(H4Y)的酸根形式,H4Y结构如下左图。
生产铁强化酱油产生的废水可用绿色消毒剂X(如下右图)来杀菌。
下列有关说法正确的是A.从酸碱质子理论来说,H4Y只有酸性B.X能够杀菌的原因是其水解可产生次氯酸C.H4Y和X在一定条件下均能发生水解反应D.可用萃取法从铁强化酱油中分离出Na2FeY3.某未知溶液可能含Cl-、CO32-、Na+、SO42-、Al3+等离子中的一种或多种。
将溶液滴在蓝色石蕊试纸上.试纸变红。
取少量试液,滴加硝酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成;在上层清液中滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀。
下列判断不合理...的是A.一定有Cl-B.一定有SO42-C.一定有Al3+D.一定没有CO32-4.下列有关实验操作中错误..的是A.萃取分液时,分液漏斗中下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出B.检查容量瓶是否漏水的方法是:往容量瓶中加水,塞好瓶塞,将容量瓶倒过来,若不漏水,将瓶塞旋转180°,再倒过来,看是否漏水C.为加速固体物质的溶解常采取搅拌、加热等措施D.酸式滴定管装入标准溶液前,必须用蒸馏水润洗三次,不得用标准溶液润洗5.“酸化”是实验中经常采用的方法,下列酸化过程正确的是A.增强高锰酸钾的氧化能力,用浓盐酸酸化B.抑制Fe2+的水解,用稀硝酸酸化C.检验卤代烃中的卤元素,加碱溶液并加热后,用稀硫酸酸化,再检验D.确认溶液中含有SO42-时,用盐酸酸化,再检验6.将石墨置于熔融的钾中可形成钾石墨,其组成主要是C8K、C24K、C36K、C48K、C60K 等。
竞赛化学知识点总结1. 原子结构原子是物质的基本组成单位,由电子、质子和中子组成。
电子质量很小,质子和中子的质量大致相等,都是电荷为正的粒子。
质子和中子分别位于原子核的内部,而电子则围绕原子核运动。
2. 元素和周期表元素是由同一类型的原子组成的物质。
目前已知的元素有118种,它们按照原子序数的顺序排列在周期表中。
周期表将元素按照其化学性质的周期性规律进行了排列,便于化学家们研究元素的性质及其化合物的形成。
3. 化学键化学键是将原子结合在一起形成分子或晶体的力。
最常见的化学键包括离子键、共价键和金属键。
其中,共价键是最常见的一种,它是由两个原子共享一个或多个电子形成的。
4. 分子结构分子是由共用一对电子而形成的共价键连接在一起的原子团。
分子的结构对于物质的性质有着决定性的影响。
分子结构可以通过化学键角度、键长和空间构型来描述。
5. 反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量。
影响化学反应速率的因素包括反应物浓度、温度、催化剂等。
化学反应速率可以通过实验测定得到,也可以通过速率方程进行计算。
6. 化学平衡在化学反应过程中,反应物和生成物的浓度达到一个稳定的状态,这种状态称为化学平衡。
根据化学平衡的原理,Le Chatelier定理规定,如果化学体系受到影响,它会作出一种反应,以减小这种影响。
7. 酸碱中和酸碱中和是指将酸和碱混合后,生成水和盐的反应。
当酸和碱的摩尔比为1:1时,会达到酸碱中和的完全平衡状态。
酸碱中和反应可以通过pH值的变化来进行检测。
8. 氧化还原反应氧化还原反应是指物质与氧气发生反应的过程。
在氧化还原反应中,氧化剂会接受电子,还原剂会失去电子。
氧化还原反应可以通过电位差来进行检测。
9. 化学物质的分离与提纯化学物质的分离与提纯是化学实验的重要内容。
常见的分离与提纯方法包括蒸馏、结晶、萃取、过滤、离子交换等。
不同的物质可采用不同的分离与提纯方法进行处理,以获得纯净的化学物质。
原子结构、分子结构专题练习姓名班级1、在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有多少种含有不同核素的水分子?由于3H 太少,可忽略不计,问:不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子?2、用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br 78。
9183 占 50.54%,81Br 80。
9163 占 49。
46%,求溴的相对原子质量。
3、氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm,问:它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁?4、请预言第118和第166号元素在周期表中的位置.5、已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为:(a) 3s23p5 (b) 3d64s2(c)5s2(d)4f96s2(e) 5d106s1试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区?哪个族?哪个周期?6、试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态.第八周期的最后一个元素的原子序数多大?请写出它的基态原子的电子组态.7、某元素的价电子为4s24p4,问:它的最外层、次外层的电子数;可能氧化态及在周期表中的位置,它的基态原子的未成对电子数,它的氢化物的立体结构。
8、某元素基态原子最外层为5s2,最高氧化态为+4,它位于周期表哪个区?是第几周期第几族元素?写出它的+4氧化态离子的电子构型.若用A代替它的元素符号,写出相应氧化物的化学式。
9、某元素原子的最外层上仅有1个电子,此电子的量子数是n=4,l=0,m=0,m s= ½ .问:①符合上述条件的元素有几种?原子序数各为多少?②写出相应元素的元素符号和电子排布式,并指出其价层电子结构及在周期表中的区和族。
10、某元素的原子序数为35,试回答:①其原子中的电子数是多少?有几个未成对电子?②其原子中填有电子的电子层、能级组、能级、轨道各有多少?价电子数有几个?③该元素属于第几周期,第几族?是金属还是非金属?最高氧化态是多少?11、丙烷(C3H8)分子处在同一平面上的原子最多可以达几个?[单键可旋转]12、金刚烷(C10H16)分子里有几个六元环?这些六元环都相同吗?若把金刚烷装进一个空的立方体里,分子中的亚甲基处于立方体的面心位置,其余碳原子处于什么位置?[类似C6H12N4乌若托品]13、臭氧离子O3-的键角为100℃,试用VSEPR模型解释之,并推测中心氧原子的杂化轨道类型,并解释为何键角100℃.14、第二周期同核双原子分子中哪些不能稳定存在?哪些有顺磁性?试用分子轨道理论解释。
第一讲化学反应一.本质1. 能量的驱动有些焓驱动有些熵驱动2. 竞争反应KCLO3KCLO4+KCL3.影响的因素溶剂酸度温度溶剂例:在水溶液中(在气相)H2S+SO3H2S+SO3S+SO2+H2O无水乙醚硫代硫酸钠H2S+SO3−−−−→Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+H2S2O3H2S2O3S +H2SO3H2SO3SO2+H2OCu(NO3)2.3H2O Cu(NO3)2+3H2OCu+N2O4N2O4NO+NO3_高价趋向变为离子N2O5NO2++NO3_2PCL5PCL4++PCL6——PBr54++Br_Al(NO3)2的制备温度的影响CH2=CH-CH=CH2+Br2{CH2-CH-CH=CH2Br BrCH2Br-CH=CH-CH2Br}低温时,以速率控制为主高温时,以平衡位置为主3. 浓度4. 酸度以以KMnO4为例子酸性Mn2+浅红色中性MnO2碱性MnO42-5. 压强4Na+CCL4C(少量)+4NaCl 乌慈反应趋向生成内能低的物质状态CO2(分子晶体)CO2(原子晶体)同一种物质1.微粒相同结构一样内能高低的判断结构的对称性(如果对称,内能低,不对称,内能高)二.特征自发进行反应物内能高生成物内能低三.反应类型(无机,有机都使用)取代反应:具有饱和键的反应一般是取代反应加成反应缩合反应取代反应的特点同种电荷替代同种电荷NaCN+Cl2ClCN+NaCl共价化合物都能水解S2Cl2+2H2O Ho-S-S-Oh+2HClS2(oH)2+H2O 2S +H2SO3FeC2O4FeCO3+COFeO+CO2+COFeO+CO Fe+CO2FeC2O4Fe+2CO2凡是不具有正常价态一定有氧化反应二聚趋势较弱2ClO2CL2O4【CLO】[CLO3]2CLO3CL2O6[CLO2][CLO4]2CaCL2CaCL4Ca[CaCL4]CLO CL2O2CL[CLO2]Au:+1 : +3AuCL22AuCL Au相当于CLCsAu = CsCL 松紧理论N8N5N3不要忘记N3-加成反应:具有不饱和键的反应一般是加成反应(排除氧化还原反应)本质:异性电荷的吸引常见基因试剂{给质子试剂:H2O H-NH2给电子试剂NH3质子化能:得到质子后放出的能量u≠0用力的合成判定偶极距NH3ƒNH2-+H+NH2-ƒNH-+H+NH-ƒN3-+H+不存在第三级电离Mg+NH3→Mg(NH2)2+1/2H2↑↑MgNH+NH3↑3CH3OH+NH3→N(CH3)3+3H2OCH3-C-OH + HOC2H5→CH3-C-(OH)2OH OC2H5−−→CH3-C-OH→CH3-C-OC2H5H+O OHCl-CN : Cl-C≡N 三分子加成三.缩合反应脱去小分子 eg. H2O[H OH] H2N-C-NH2 + H-NH-C-NH2→H2N-C-NO O O四. 应试技巧1. 考虑具体条件2. 搞清楚生成物的可能情况,自我诊断,产物分子结构越对称,越好3. 注意量的变化(1)。
2022届高一化学竞赛习题:分子结构姓名班级学号1.在已有的原子中,当基态原子的第7电子层只有2个电子时,它的第6层电子数()A.肯定是8个电子B.18个电子C.8~18个电子D.18+2个电子2.形成HCl分子时原子轨道重叠是()A.s—s重叠B.p y—p y重叠C.s—p x重叠D.p x—p x重叠3.下列分子中键有极性,分子也有极性的是()A.CCl4B.CO C.BF3D.PCl54.下列气态卤化氢中,分子偶极矩由大到小的顺序是()A.HCl、HBr、HI、HF B.HF、HCl、HBr、HIC.HI、HBr、HCl、HF D.HCl、HBr、HF、HI5.下列分子中偶极矩不等于零的是()A.BeCl2B.BCl3C.CO2D.NH36.下列分子中几何构型为三角形的是()A.ClF3B.BF3C.NH3D.PCl37.下列哪一个化合物具有直线形分子构型()A.OF2B.O3C.ICl2-D.NO2-8.用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的几何形状为三角锥的是()A.SO3B.SO32-C.NO3-D.CH3+9.用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的几何形状为三角双锥的是()A.SeF6B.AsF5C.XeOF4D.PbCl410.下列分子中含有两个不同键长的是()A.CO2B.SO3C.SF4D.XeF411.在四个原子处在同一个平面上,C原子采用的杂化轨道是()A.sp B.sp2C.sp3D.其它杂化形式12.sp3杂化可以用于描述哪一种分子中共价键的形成()A.H2O B.NH3C.CH4D.三种分子都可以13.叠氮酸的结构式是1、2、3号氮原子采用的杂化轨道类型是()A.sp3、sp、sp B.sp2、sp、sp C.sp3、sp、sp2D.sp2、sp、sp2 14.(2010北京市赛)1998年美国科学家合成出具有极强爆炸力的“+nN”,已知它是带5电荷的呈V形构型,5个氮原子最外层都满足8电子结构,且含2个N≡N,可将其视为“+nN”,则n值为()5A.1 B.2 C.3 D.415.如果已经发现167号元素A,若已知的原子结构规律不变。