对化学竞赛中几个分子结构的探讨

对化学竞赛中几个分子结构的探讨

刘梅，张红梅，陈国力，廖显威

（四川师范大学化学与材料科学学院，四川成都６１００６８）

摘要：离域π键的分析、简单分子的键角比较以及常见分子的杂化类型的判断是化学竞赛中的学习要点。以Ｎ２Ｏ５的离域π键；ＮＨ３、ＮＣｌ３、ＮＦ３键角的比较以及Ｘｅ的氟化物中Ｘｅ的杂化；ＳＦ４和ＳＦ６中Ｓ的杂化；ＣｌＦ３中Ｃｌ的杂化和ＭｎＯ４－中Ｍｎ的杂化方式为例对学生在化学竞赛的学习过程中所遇到的这几方面的知识点做了一个初步探讨。关键词：离域π键；键角；杂化方式

文章编号：１００５－６６２９（２００７）０７－００５３－０３中图分类号：Ｇ６３２．４７９文献标识码：Ｂ

引言

根据２００５年化学竞赛大纲来看，离域π键、共价键以及杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几何构型的解释是初赛要求掌握的。这些知识都是在中学基础上的拔高，学生用中学所学的知识还不足以完全解决这些问题，但又不能纯粹地去学习大学化学知识。现有的很多奥赛培训资料也涉及到这几方面的内容，不过分析得太简单，不利于学生系统地掌握。因此，笔者就中学的实际情况以典型的例子对这几方面的知识作了一个初步探讨。希望在一定程度上帮助学生学习化学竞赛中与此有关的知识，也可给教师的化学竞赛培训工作提供一定的参考作用。

１离域π键

１．１形成离域π键的条件

具有共轭体系的一类化合物分子，它们的性质很难由单一的经典结构式描写，它们的化学活性及许多重要的物理化学性质都和其中部分键的离域化密切相关。

离域π键形成的条件有两个，即：（１）共轭原子必须同在一个平面上，且每个原子可以提供一个彼此平行的ｐ轨道；（２）总的π电子数小于参与形成离域π键的ｐ轨道数的二倍［１］。

１．２Ｎ２Ｏ５的离域π键

１．２．１固态Ｎ２Ｏ５的离域π键

Ｎ２Ｏ５是硝酸的酸酐，非常不稳定，易升华，其无色固体在２８０Ｋ和漫射光下稳定。固体的稳定形式是由ＮＯ２＋ＮＯ３－组成，即硝酸硝鎓，其结构如图１。ＮＯ２＋是直线型的对称结构，含有２个离域π键Π４

３

，或表示为。

ＮＯ－

３

是平面结构，含有离域π键Π６

４

，或表示为

。

图１固态Ｎ２Ｏ５结构示意图

１．２．２气态Ｎ２Ｏ５的离域π键

气态Ｎ２Ｏ５分子结构如图２。但有人认为气态

Ｎ２Ｏ５的离域π键是两个Π６

４

。其实导致这种错误判断的根本原因是误认为气态Ｎ２Ｏ５分子中Ｎ原子采取ｓｐ２杂化，氧原子为ｓｐ杂化，整个分子是平面构型。如果Ｎ２Ｏ５分子为平面构型，中间的氧原子必须提供两个ｐ轨道，两对孤对电子，则要每三个氧原子与一

个氮原子共同构成两个Π６

４

，如图３，这是不可能的。

事实上气态Ｎ２Ｏ５分子中Ｎ原子采取ｓｐ２杂化，氧原子为ｓｐ２不等性杂化，整个分子不是平面构型，（如图４）。Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３与Ｎ１在一个平面，Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５与Ｎ２在另一个平面，且这两个平面互相垂直。笔者采用Ｇａｕｓｓｉａｎ９８程序，在ｂ３ｌｙｐ／６－３１ｇ水平上对Ｎ２Ｏ５进行理论计算，得出其相关键角和二面角，结果如下：∠Ｎ１－Ｏ３－Ｎ２＝１０９．２°，∠Ｏ１－Ｎ１－Ｏ２＝１３２．８°，∠Ｏ１－Ｎ１－Ｏ３＝１１０．６°，∠Ｏ２－Ｎ１－Ｏ３＝

O N O

１１６．７°，∠Ｏ５－Ｎ２－Ｏ４＝１３４．１°，∠Ｏ５－Ｎ２－Ｏ３＝１１２．９°，∠Ｏ４－Ｎ２－Ｏ３＝１１２．９°，∠Ｎ１－Ｏ３－Ｎ２＝９１．９°。由此可见，两个平面是几乎垂直的。这与文献值∠Ｏ１－Ｎ１－Ｏ２＝１３３．３°，∠Ｎ１－Ｏ３－Ｎ２≈１１４°［２］基本吻合。由此可证明，Ｎ２Ｏ５的所有原子确实不在一个平面，且Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３与Ｎ１所在的平面与Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５与Ｎ２所在的平面互相垂直。

因此，Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３与Ｎ１虽然在同一个平面上，但它们没有全部平行的ｐ轨道，如图４所示Ｏ１、Ｏ２与Ｎ１的ｐ轨道与Ｚ轴平行，其中Ｏ１、Ｏ２各出一个

电子，Ｎ１出两个电子，构成Π４

３

的共轭。而Ｏ３上的一对孤对电子几乎与ｙ轴平行，同样的道理Ｏ４、Ｏ５

与Ｎ２也构成Π４

３

的共轭，整个气态的离域π键是两个。这样也能够很好的解释理论计算中的∠Ｏ１－Ｎ１－Ｏ２略大于∠Ｏ１－Ｎ１－Ｏ３与∠Ｏ２－Ｎ１－Ｏ３的原因，是因为Ｏ１、Ｎ１、Ｏ２形成离域π键使得它们之间的电子云密度增大，键角增大。

图４气态Ｎ２Ｏ５的离域π键

２键角

２．１影响键角的因素

在分子中键和键之间的夹角叫做键角，键角是反映分子空间结构的重要因素之一。根据ＶＳＥＰＲ模型的预言，价层电子对数目一定的分子，其键角也有一定的数值，如含３个电子对的分子键角为１２０°；含４个电子对的分子键角为１０９．５°。但事实上分子的键角常常偏离理想值，如ＮＨ３有４个电子对，但其键角为１０７．３°。分子键角的影响因素可以概括为以下几个方面：

（１）原子大小，其中包括中心原子大小和配位原子大小。中心原子体积越大，重叠集聚电荷离核较远，键角越小。配位原子体积越小，使重叠处电子云强烈向键轴收缩，键角越大。

（２）中心原子的孤对电子。由于孤对电子的排斥力大于成键电子的排斥力，所以中心原子含有孤对电子的分子，其键角比不含孤对电子的要小。如：ＮＨ３理想键角为正四面体的键角１０９．５°，但实际为１０７．３°。

（３）电负性，其中包括中心原子的电负性和配位原子的电负性。中心原子电负性越大，成键电子偏向中心原子程度越大，相邻成键电子对的排斥力增大，键角越大。配位原子电负性越大，成键电子轨道收缩程度增大，成键轨道与相邻轨道的重叠越少，键角越小。如：ＯＦ２的键角为１０３．２°、Ｈ２Ｏ的键角为１０４．５°。若中心原子不含孤对电子，则当不同配体代替原配体时，分子构型不变，键角不变。如：ＣＨ４、ＣＣｌ４、ＮＨ４＋、ＳｉＨ４、ＣＦ４、ＰＨ４＋，它们均为正四面体构型，键角为１０９°２８′。

（４）多重键。由于孤对电子间的排斥力最大，含有孤对电子的满壳层原子（如Ｆ）与另一不满壳层原子（如Ｐ）成键时，孤对电子有从满壳层原子转移到不满壳层原子的空轨道（Ｐ的３ｄ轨道）的趋势，从而产生多重键性质，使两原子间电子云密度增大，成键电子排斥力增大，键角增大。如：ＰＦ３键角为９７．８°、ＰＨ３键角为９３．３°。

２．２ＮＨ３、ＮＣｌ３、ＮＦ３键角的比较

ＮＨ３、ＮＣｌ３、ＮＦ３分子构型相同，中心原子相同，其键角的差异主要是由配位原子大小、配位原子电负性以及多重键三者导致。Ｈ、Ｃｌ、Ｆ三原子大小顺序为Ｃｌ＞Ｆ＞Ｈ，根据配位原子体积越大，键角越大，则ＮＣｌ３＞ＮＦ３＞ＮＨ３。电负性Ｆ＞Ｃｌ＞Ｈ，配位原子电负性越大，键角越小ＮＨ３＞ＮＣｌ３＞ＮＦ３。一般来说电负性对键角的影响要比配位原子对键角的影响大。所以对于配位原子体积不是很大但电负性却很大的ＮＦ３的键角相对最小。但对于ＮＨ３、ＮＣｌ３来说，由于Ｃｌ原子与Ｈ原子的原子半径相差太大，配位原子大小的作用和电负性的作用势均力敌，使得它们的键角接近，很难确定到底哪个大。而且Ｎ、Ｈ、Ｃｌ、Ｆ四个原子中只有Ｃｌ有空轨道（３ｄ轨道），所以只有ＮＣｌ３有形成多重键的趋势，Ｎ的孤对电子有到Ｃｌ的３ｄ空轨道的趋势，具有一定的双键性质，使得ＮＣｌ３的键角增大。这三个分子的键角现有的两套实验值（见表１）也说明了这个问题。同时我们采用Ｇａｕｓｓｉａｎ９８程序，在ｂ３ｌｙｐ／６－３１１＋＋ｇ＊＊水平上对ＮＨ３、ＮＣｌ３、ＮＦ３分子进行理论计算，得出其相关键角数值见表

１。

３杂化类型

在形成分子时，由于原子的相互影响，同一原子中能量相近的某些原子轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等的新轨道而改变原有的状态。这一过程称为“杂化”。所形成的新轨道叫做“杂化轨道”［６］。杂化又分为等性杂化和不等性杂化。等性杂化是指参与杂化的不同类型的原子轨道，各以不变的份数混合，形成等价的（即完全相同的）杂化轨道。不等性杂化就是轨道以不同的份数参与轨道混合，得到不完全等价的杂化轨道［７］。

３．１常见的杂化类型和杂化轨道的空间分布

杂化轨道成键时，要满足轨道之间最大重叠，化学键间的排斥最小，因此杂化轨道在空间应有确定的最佳分布。杂化的类型很多，现将常见的杂化类型和杂化轨道的空间分布简单归纳如表２。

表２常见的杂化类型

除此之外，还有杂化轨道空间构型为三角棱柱的ｄ３ｓｐ３或ｓｐ３ｄ３杂化、正方角锥型的ｄｓｐ３或ｓｐ３ｄ杂化、十二面体型的ｄ４ｓｐ３或ｓｐ３ｄ４杂化、四方反棱柱的ｄ４ｓｐ３或ｓｐ３ｄ４杂化。下面就以几个具体的例子来分析中心原子的杂化类型。

３．２ＸｅＦ２、ＸｅＦ４和ＸｅＦ６中Ｘｅ的杂化类型

Ｘｅ原子的最外电子层结构为５ｓ２５ｐ６，在形成分子时，５ｐ轨道上的部分电子容易跃迁到５ｄ轨道上，再重新组合成一系列能量相近的轨道，形成ｓｐ３ｄｘ的杂化。如形成ＸｅＦ２时，有一个５ｐ电子跃迁到一个５ｄ轨道上，Ｘｅ原子以ｓｐ３ｄ杂化，形成五个杂化轨道：其中有三个轨道上分别有一对未成键电子，并和Ｘｅ以１２０°角排列在一个平面上。另两个杂化轨道上分别有一个电子，与两个Ｆ原子形成两个共价键，分布在平面三角形的上下，所以价电子对构型为三角双锥，而分子构型为直线型。在形成ＸｅＦ４时，有两个５ｐ电子跃迁到两个５ｄ轨道上，Ｘｅ原子以ｓｐ３ｄ２杂化，形成６个杂化轨道：其中平面上的４个杂化轨道分别有一个电子与４个Ｆ原子形成４个共价键，并和Ｘｅ以９０°的角排列形成一个平面正方形；另两个杂化轨道上分别有一对未成键电子，这两对电子分布在平面正方形的上下，所以杂化轨道构型为八面体，而分子构型为正方形。在形成ＸｅＦ６时，有三个５ｐ电子跃迁到三个５ｄ轨道上，Ｘｅ原子以ｓｐ３ｄ３杂化，形成七个杂化轨道。其中有６个杂化轨道上分别有一个电子与６个Ｆ原子形成６个共价键，而另一杂化轨道上的孤对电子伸向八面体一个棱边的中心或一个面的中心。这对孤对电子对其它成键电子产生排斥作用，离孤对电子越近，受排斥力越大，使八面体发生畸变。所以ＸｅＦ６的价电子对构型为变形五角双锥或加帽八面体构型，而分子构型是变形八面体。

３．３ＳＦ４和ＳＦ６中Ｓ的杂化类型

Ｓ原子的最外电子层结构为３ｓ２３ｐ４。形成ＳＦ４分子时，Ｓ原子的一个３ｐ电子被激发到空的３ｄ轨道，由一个３ｓ轨道、三个３ｐ轨道和一个３ｄ轨道进行组合形成五个ｓｐ３ｄ杂化轨道，构成一个三角双锥。其中四个轨道上分别有一个电子与四个Ｆ形成四个共价键。另一个杂化轨道上有一对孤对电子在三角双锥的三角平面的某个顶角。所以ＳＦ４的分子构型是不规则的四面体。而在形成ＳＦ６分子时，硫原子有一个３ｓ电子和一个３ｐ电子被激发到空的３ｄ轨道，形成六个能量相同的ｓｐ３ｄ２杂化轨道，指向八面体的六个顶角，并分别与六个Ｆ形成共价键，结合成稳定的八面体构型的ＳＦ６分子。

３．４ＣｌＦ３中Ｃｌ的杂化类型

Ｃｌ原子的最外电子层结构为３ｓ２３ｐ５。形成ＣｌＦ３分子时，Ｃｌ原子的一个３ｐ电子被激发到空的３ｄ轨道，由一个３ｓ轨道、三个３ｐ轨道和一个３ｄ轨道进行组合形成五个ｓｐ３ｄ杂化轨道，这五个轨道构成一个三角双锥。在其三角形平面中的两个顶角分别有一对未成键电子，而另外三个杂化轨道上分别有一个电子与Ｆ形成共价键，使得整个ＣｌＦ３的分子构型为Ｔ型。

３．５ＭｎＯ４－中Ｍｎ的杂化类型

Ｍｎ原子的最外电子层结构为３ｄ５４ｓ２，由于３ｄ５是半充满结构，是稳定的，所以Ｍｎ原子先失去４ｓ上的电子，再失去３ｄ上的。七价Ｍｎ的４ｓ轨道可以与三

表１ＮＨ３、ＮＣｌ３、ＮＦ３分子的键角

ＮＨ３ＮＣｌ３ＮＦ３

实验值／度

实验值／度理论计算值／度１０７．３［３］

１０７．２８［５］

１０７．８

１０７［４］

１０７．７８±０．３３［５］

１０８．２

１０２［３］

１０２．３７±０．０３［５］

１０２．１

杂化类型杂化轨道

空间构型

杂化轨道

间夹角

实例

ｓｐ

ｓｐ２

ｓｐ３

ｄｓｐ２或ｓｐ２ｄｄ３ｓ或ｓｄ３ｄｓｐ３或ｓｐ３ｄｄ２ｓｐ３或ｓｐ３ｄ２ｄ３ｓｐ３或ｓｐ３ｄ３

直线型

平面三角型

四面体型

平面正方型

四面体型

三角双锥型

八面体型

五角双锥型

１８０°

１２０°

１０９°２８′

９０°

１０９°２８′

１２０°和９０°

９０°和１８０°

７２°和９０°

ＢｅＣｌ２、ＣＯ２、Ｎ３－

ＢＦ３、ＣＯ３２－、ＮＯ３－

ＢＨ４－、ＣＨ４、ＳｉＣｌ４

ＰｔＣｌ４２－、ＰｄＣｌ４２－

ＭｎＯ４－、ＣｒＯ４２－

ＣｌＦ３、ＳＦ４、Ｉ３－

［Ｆｅ（ＣＮ）６］４－、ＳＦ６、ＡｌＦ６３－

［ＺｒＦ７］３－、［ＵＦ７］３－、［ＨｆＦ７］３－

（下转第５２页）

在未关闭信息框而另点击其它元素时，保证其坐标不变。｝

２．３绘制曲线图

本软件绘制曲线图的具体步骤如下：

⑴将程序调用的数据存储在首帧定义的数组中。

⑵创建关键帧，在关键帧中创建数据点影片剪辑，将其实例名称设为“ｄｏｔ”，并在该帧中写入如下类型的代码：

ｆｏｒ（ｎ＝１；ｎ＜＝１０２；ｎ＋＋）｛

ｘ＋＝５；

ｉｆ（＿ｒｏｏｔ．数组名［ｎ］＝＝＂＂）｛

ｃｏｎｔｉｎｕｅ；｝

ｅｖａｌ（＂ｄｏｔ＂＋ｉ）．ｒｅｍｏｖｅＭｏｖｉｅＣｌｉｐ（）；

ｄｏｔ．ｄｕｐｌｉｃａｔｅＭｏｖｉｅＣｌｉｐ（＂ｄｏｔ＂＋ｎ，ｎ）；

ｔｈｉｓ［＂ｄｏｔ＂＋ｎ］．＿ｘ＝ｘ；

ｔｈｉｓ［＂ｄｏｔ＂＋ｎ］．＿ｙ＝１８０－（＿ｒｏｏｔ．数组名［ｎ］／３）；／／将数据换成显示的坐标｝

此时将数据点以及坐标绘出，再用如下类型的代码将数据点连接起来：

ｆｏｒ（ｉ＝２；ｉ＜＝１０２；ｉ＋＋）｛ｍｏｖｅＴｏ（ｅｖａｌ（＂ｄｏｔ＂＋（ｉ－１））．＿ｘ，ｅｖａｌ（＂ｄｏｔ＂＋（ｉ－１））．＿ｙ）；

ｌｉｎｅＴｏ（ｅｖａｌ（＂ｄｏｔ＂＋ｉ）．＿ｘ，ｅｖａｌ（＂ｄｏｔ＂＋ｉ）．＿ｙ）；｝

⑶将实例名称设为“ｄｏｔ”的影片剪辑内，加上一层透明按钮作为感应区，在按钮中加入代码，实现点击曲线图中的感应区，给出横纵坐标及代表元素的符号。

说明：本软件中有关数据及资料引自文献［２－６］。

参考文献：

［１］章精设，缪亮，白香芳．ＦｌａｓｈＡｃｔｉｏｎＳｃｒｉｐｔ２．０编程技术教程［Ｍ］，北京；清华大学出版社，２００５：２９０－３３６．

［２］Ｊｏｈｎ．Ａ．Ｄｅａｎ．Ｌａｎｇｅ＇ｓＨａｎｄＢｏｏｋｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１５ｔｈＥｄｉｔｉｏｎ［Ｍ］，ＮｅｗＹｏｒｋ：ＭｃＧｒａｗ－ＨｉｌｌＥｄｕｃａｔｉｏｎＩｎｃ．，１９９９：４．６－４．２９［３］武汉大学，吉林大学．无机化学（上册），第３版［Ｍ］，北京：高等教育出版社，１９９４：４７－１１４．

［４］李梦龙．化学数据速查手册［Ｍ］，北京：化学工业出版社，２００３：６－１５．

［５］北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学无机教研室．无机化学（上册），第４版［Ｍ］，北京：高等教育出版社，２００２：４６－５９．［６］姚斌．Ｆｌａｓｈ制作元素周期表的拼图游戏［Ｊ］，化学教学，２００３（４）：３３－３４．

个４ｐ轨道杂化形成四个ｓｐ３杂化轨道与Ｏ配位；同

时，４ｓ轨道也可以与三个空的３ｄ轨道杂化形成四个ｄ３ｓ杂化轨道与Ｏ配位。所以ＭｎＯ４－中Ｍｎ是ｓｐ３和ｄ３ｓ两种杂化的混合体。但由于３ｄ轨道的能量小于４ｐ轨道的能量且与４ｓ轨道能量更接近，因此，混合体中，ｄ成分比ｐ成分大一些。ＣｒＯ４２－也存在类似的情况。

结束语

对离域π键、简单共价化合物分子的键角和常见杂化轨道类型作一简单的小结，并对典型的例子进行具体分析。这样有利于学生在学习这几方面的知识时抓住要点，提高学习效率，更加深入地理解这些问题。同时，也给教师的化学竞赛培训工作提供了一定的参考。

参考文献：

［１］潘道皑等．物质结构（第二版）［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８９：２４４．

［２］项斯芬．严宣申．无机化学丛书（第四卷）［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９５：６７．

［３］陈慧兰．余宝源．理论无机化学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８９：５７．

［４］项斯芬．严宣申．无机化学丛书（第四卷）［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９５：１５３．

［５］［苏］А?И?耶菲莫夫．高胜利等译．无机化合物性质手册［Ｍ］，西安：陕西科学技术出版社，１９８７：７１．

［６］北师大，华中师大，南京师大无机教研室．无机化学（上册）第三版［Ｍ］，北京：高等教育出版社，１９９２：２７２．

［７］刘能武，刘清亮，刘双怀．无机化学原理［Ｍ］，合肥：中国科学技术大学出版社，１９８８：２５３－２５４．

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第５５页）

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２００７年第五期第３１页上的作者单位应为“安徽师范大学化学与材料科学学院化学教育研究所”，特此更正，并向作者、读者致歉！

应为

2019—2020学年第一学期高中化学竞赛知识点化学竞赛大纲 初赛基本要求

高中化学竞赛知识点 有机是大头，命名结构性质都可以出题，还可以和配合物晶体结合，《有机化学》(北大出的)要求的都要掌握，再做做关于合成、性质的题，推荐丁漪出的《化学竞赛教程》(最好用解答的那本)，好好研究一下。 结构式重点和难点。有多做一些分子结构配合物结构的题，基本的知识掌握了，这两块应该没太大问题。晶体很难，即使做很多题也不一定可以掌握，但基本的份不可以丢。原子结构已经很多年没有考了，如果再考肯定考分析信息的能力，应该不会很难。滴定每年会有一道大题。而且越来越重视，如果运气好只是一道高中就会的计算，但运气不好的化就会遇到《分析化学》里的内容。化学平衡考的比较简单，但要有备无患。电化学可能会出难题，多看一下《无机化学》，会有启发。有效数字不可以不注意，大学和高中的要求不同，改卷老师都遵循大学的标准，只有规范才能不丢无谓的分。物理化学和溶液已经多年未考，但热力学的内容是决赛里的难点，看自己有没有必要学这个了。作为一个过来人，还有几个建议:如果你是分析型的。就多做一些题，做题可以让水平提高很多，如果是记忆型的，就多看看书，尤其是有机无机，虽然每年都出一些新信息，但它的模型在书上都能找到。最后祝你取得好成绩。 附化学竞赛大纲(一般不会改动) 说明: 1. 本基本要求旨在明确全国高中学生化学竞赛初赛及决赛试题的知识水平，作为试题命题的依据。本基本要求不包括国家代表队选手选拔赛的要求。 2. 现行中学化学教学大纲、普通高中化学课程标准及高考说明规定的内容均属初赛要求。高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容(包括与化学相关的我国基本国情、宇宙、地球的基本知识等)也是本化学竞赛的内容。初赛基本要求对某些化学原理的定量关系、物质结构、立体化学和有机化学作适当补充，一般说来，补充的内容是中学化学内容的自然生长点。 3. 决赛基本要求在初赛基本要求的基础上作适当补充和提高。 4. 全国高中学生化学竞赛是学生在教师指导下的研究性学习，是一种课外活动。针对竞赛的课外活动的总时数是制定竞赛基本要求的重要制约因素。本基本要求估计初赛基本要求需40单元(每单元3小时)的课外活动(注:40单元是按高一、高二两年约40周，每周一单元计算的);决赛基本要求需追加30单元课外活动(其中实验至少10单元)(注:30单元是按10、11和12月共三个月约14周，每周2~3个单元计算的)。 5. 最近三年同一级别竞赛试题所涉及的符合本基本要求的知识自动成为下届竞赛的要求。 6. 本基本要求若有必要做出调整，在竞赛前4个月发出通知。新基本要求启用后，原基本要求自动失效。 初赛基本要求 1. 有效数字在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器(天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等)测量数据的有效数字。数字运算的约化规则和运算结果的有效数字。实验方法对有效数字的制约。 2. 气体理想气体标准状况(态)。理想气体状态方程。气体常量R。体系标准压力。分压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度(亨利定律)。 3. 溶液溶液浓度。溶解度。浓度和溶解度的单位与换算。溶液配制(仪器的选择)。重结晶方法以及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。重结晶和洗涤

高中化学竞赛模拟试题(二)

高中化学竞赛模拟试题（二） 第1题（7分） 完成下列各步反应的化学反应式 1．由AgCl 制备AgNO 3：将AgCl 溶解在氨水中，电解，所得产物溶于硝酸； 2．由Hg 2Cl 2得到Hg ：浓硝酸氧化，加热至干，溶于热水后电解； 第2题（8分） 钢中加入微量钒可起到脱氧和脱氮的作用，改善钢的性能。 测定钢中钒含量的步骤如下：钢试样用硫磷混合酸分解，钒以四价形式存在。再用KMnO 4将其氧化为五价，过量的KMnO 4用NaNO 2除去，过量的NaNO 2用尿素除去。五价钒与N －苯甲酰－N －苯基羟胺在3.5～5mol/L 盐酸介质中以1︰2形成紫红色单核电中性配合物，比色测定。 回答如下问题： 1．高价钒在酸性溶液中通常以含氧阳离子的形式存在。写出钒与浓硫酸作用的反应方程式。 2．以反应方程式表示上述测定过程中KMnO 4、NaNO 2和尿素的作用。 第3题（8分） 黄金的提取通常采用氰化－氧化法。 （1）氰化法是向含氰化钠的矿粉（Au 粉）混合液中鼓入空气，将金转移到溶液，再用锌粉还原提取Au 。试写出反应过程的离子方程式，计算两个反应的平衡常数。 （已知：Ф0Au ＋/Au ＝1.68V ，Ф0O 2/OH －＝0.401V ，Ф0Zn 2＋/Zn ＝－0.70V ，K 稳Au(CN)2－＝2.0×1038 K 稳Zn(OH)4 2－＝1.0×1016） （2）为保护环境，必须对含CN －废水进行处理，请设计两个原理不同的处理方案。比较它们的优缺 第4题（6分） 1．用通用的符号和式子说明所谓的过氧化合物，写出四种过氧化合物的化学式。 2．过氧化钙由于具有稳定性好，无毒，且具有长期放氧的特点，使之成为一种应用广泛的多功能的无机过氧化物，主要用于消毒杀菌。定量测定过氧化钙（Ⅱ）中过氧化物含量，通常先用适当的酸使过氧化钙分解，然后采用高锰酸钾法或碘量法测定以上分解产物。请写出这两种方法的化学方程第5题完成下列各化学反应方程式（11分）： 1 三硫化二砷溶于硫化钠溶液。

高中化学竞赛-晶体结构-10年真题加完整答案

（2000）4．理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚 MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面 是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶 的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。（6分） 【答案】 ； 所有原子都是Mg（3分）所有原子都是O（3分） 注：画更多原子者仍应有正确几何关系；右图给出了三角形与晶胞的关系，不是答案。 （2000）5．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角 和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是______。 【答案】Ti14C13（2分）说明：凡按晶胞计算原子者得零分。 （2001）第5题（5分）今年3月发现硼化镁在39K呈超导性，可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5－1是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。 5－1 由图5－1可确定硼化镁的化学式为：。 5－2 在图5－l右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。 图5－1硼化镁的晶体结构示意图 第5题（5分）5-1 MgB2（2分）（注：给出最简式才得分）

或 a = b ≠ c，c轴向上（3分） 5-2 （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。） （2001）第10题（5分）最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6) 和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离子化合物[HC60]＋[CB11H6Cl6]－。回答如下问题： 10－1 以上反应看起来很陌生，但反应类型上却可以跟中学化学课本中的一个化学反应相比拟，后者是：。 10－2 上述阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可以跟图10－1的硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，而且，[CB11H6Cl6]－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。请在图10－1右边的图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出上述阴离子。 图10－1 第10题（5分）NH3+HCl = NH4Cl (2分) (注:答其他非质子转移的任何“化合反应”得1分)。（3分）（注：硼上氢氯互换如参考图形仍按正确论，但上下的C、B分别连接H和Cl，不允许互换。） （2001）第11题（10分）研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则： 11－1 第二层离子有个，离中心离子的距离为 d，它们是离子。 11－2 已知在晶体中Na＋离子的半径为116pm，Cl－离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。 11－3 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。

2020届高中化学竞赛辅导(一)原子结构元素周期律

2020届高中化学竞赛辅导（一）原子结构元素周期 律 原子结构元素周期系 一．〔4分〕某元素的离子R2＋有5个电子层，最外层有2个电子，R(NO3)2是它的一种常见盐。R的元素符号是，R元素在周期表中的位置是，配制澄清R(NO3)2溶液的方法是。 二．〔2分〕235 92U原子吸取一个慢中子后，分裂成136 54 Xe和90 38 Sr，写出核反应方程式。 三．〔7分〕有人建议依照〝最高价阳离子〞电子排布的相似性和差异性来分主副族。例如：S、Cr规定为ⅥA族；Se规定为ⅥB族。 1．写出S、Cr、Se最高价阳离子的电子构型； 2．周期数和每周期元素个数是否发生变化； 3．新旧周期表中哪些族的元素是统一的〔即完全相同〕 4．不同的新的主、副族元素在原周期表的基础上做如何样的变动？ 四．美国和俄罗斯科学家组成的一个研究小组10月16日宣布，他们成功制造出了门捷列夫元素周期表中的118号元素。他们通过设在俄罗斯杜布纳的U400回旋加速器实验设备，两次将许多钙－48离子加速，用来轰击人造元素锎〔Cf〕－249，从而制造出3颗新原子：每颗新原子的原子核包含118个质子和179个中子。118号元素原子存在时刻仅为0.9毫秒。研究人员观看到了118号元素原子的〝衰变链〞过程，证实了新元素的存在。其衰变过程中依次开释出一种相同的粒子后得到116、114、112号元素，112号元素最终裂变为两颗大小差不多的其他原子。 1．指出118号元素在周期表中的位置； 2．写出合成118号元素的核反应方程式； 3．指出衰变过程中112号元素模样的质量数。 五．〔4分〕2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。 X是用高能48Ca撞击243 93Am靶得到的。通过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连 续发生4次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号〔左上角标注该核素的质量数〕，写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。

全国高中学生化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及答案

2004 年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题及答案 第一题 （ 6分）选取表 1 中的合适物质的字母代号（ A ～ H ）填人相应标题（① 一⑧）后的括号中（单选），并按要求填空。 表 1 字母所代表的物质 A B C D E F G H + NO + NO N 2O 3 N 2H 4 NH 3 N 2O 4 H 2N 2O 2 NH 2OH ① （ ）不是平面分子，其衍生物用作高能燃料。 ② （ ）存在两种异构体，其中一种异构体的结构为。 ③ （ ）具有线型结构， Lewis 结构式中每个键的键级为 2.0 。 ④ （ ）是无色的，平面分子，它的一种等电子体是。 ⑤ （ ）既有酸性，又有碱性，可作制冷剂。 ⑥ （ ）既有酸性，又有碱性；既是氧化剂，又是还原剂，主要做剂。 ⑦ （ ）是顺磁性分子。 ⑧ （ ）水溶液会分解生成 N 20, 反应式为。 第二题 （6分）图 1是元素的△ f G m /F 一 Z 图，它是以元素的不同氧化态 Z 与对应物 图中各物种的△ f G m /F 的数值如表 2 所示。 f m A X - X 2 HXO HXO 2 XO 3- XO 4- F -3.06 0 / / / / 种的△ f G m /F 在热力学标准态 p H =0 或 pH == 14 的对画图。图中任何两种物种联 线的斜率在数值上等于相应电对的标准电极电势 ψA 或 ψB ，A 、 B 分别表示 pH ＝ 0 （实线）和 pH ＝ 14（虚线）。

⒈用上表提供的数据计算： ψA (IO 3/I ) ψB (IO 3/I ) ψA (ClO 4/HClO 2) ⒉由上述信息回答：对同一氧化态的卤素，其含氧酸的氧化能力是大于、等于 还是小于其含氧酸盐的氧化性。 ⒊溴在自然界中主要存在于海水中，每吨海水约含 0.14 kg 溴。 Br 2 的沸点为 58.78 ℃；溴在水中的溶解度 3.58 g/100 g H 20（ 20 ℃）。利用本题的信息说明如何 从海水中提取 Br 2，写出相应的化学方程式，并用方框图表达流程。 第三题 （6 分）过氧乙酸是一种广谱消毒剂，可用过氧化氢与乙酸反应制取，调 节乙酸和过氧化氢的浓度可得到不同浓度的过氧乙酸。 过氧乙酸含量的分析方法如下： 准确称取 0.5027 g 过氧乙酸试样，置于预先盛有 H 2SO 4溶液和 2～3 滴 1 mol/L MnSO 4溶液并已冷却至 0.02366 mol/L KMnO 4 标准溶液滴定至溶液呈浅粉色（ mol/LNa 2S 2O 3标准溶液滴定， 接近终点时加人 3 mL 0.5 ％淀粉指示剂， 继续滴定至 蓝色消失，并保持 30s 不重新显色，为终点，消耗了 Na 2S 2O 3 23.61 mL 。 ⒈写出与测定有关的化学方程式。 ⒉计算过氧乙酸的质量分数 （要求 3 位有效数字； 过氧乙酸的摩尔质量为 76 .05 g/mol ）。 ⒊本法的 KMnO 4 滴定不同于常规方法，为什么？ ⒋简述为什么此法实验结果只能达到 3 位有效数字。 ⒌过氧乙酸不稳定，易受热分解。写出热分解反应方程式。 第四题 （ 8分）日本的白川英树等于 1977 年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄 膜，发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了 2000 年诺贝尔化学奖。 ⒈写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。 ⒉ . 若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。 ⒊假设有一种聚 40 mLH 20、 5 mol 3 mol/L 5℃的碘量瓶中，摇匀，用 30 s 不退色），消耗了 12.49 mL; 随即加人 10 mL 20 ％ KI 溶液和 2～ 3 滴（ NH 4） 2 MoO 4 溶液（起催化作用并减 轻溶液的颜色），轻轻摇匀，加塞，在暗处放置 5 min ～ 10 min ，用 0.1018

高中化学竞赛之分子结构

高中化学竞赛之分子结构 一、选择题 1、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．SF6B．XeF2C．CS2D．CH4 2、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 A．N2O B．CF2＝CF2C．CCl2F2D．SF6 3、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AB n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A B n分子中A原子无孤对电子 C．在AB n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 4、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NH4＋ 5、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 6、AB n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 A．CO2B．BeCl2C．BF3D．PCl5 7、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 8、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 A．C100H20和C100F20B．C100H60和C100F60 C．C100H12和C100F12D．C100H40和C100F40 9、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N2B．O3和NO2－C．CO2和N2O D．N2H4和C2H4 10、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 A．Se n S8－n B．(S NH)4C．(NSH)4D．S4N4 11、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 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 12、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

(完整word版)初三化学竞赛试题

初中化学应用知识竞赛初赛样题 考试时间：60分钟，总分：100分； 姓名评分 相对原子质量H—1 C—12 O—16 Na—23 Mg—24 S—32 Cl—35.5 K—39 Ca—40 Cu--64 一、精挑细选，每小题有1个或2个正确的答案哦！（每小题2分，共30分） 1、健康的食品关系千家万户，下列有关做法中，合理的是 A．用工业石蜡或滑石粉给瓜子“抛光、美容” B．用“明胶+色素”制作“人造鱼翅” C．用适量的小苏打使面包松软可口D．将过期奶粉掺入合格奶粉继续售卖 2、下列关于环境保护问题的叙述中，错误的是（） A．“绿色化学”是指对环境产生负面影响的化学 B．“白色污染”主要是指白色粉尘等对环境造成的污染 C．“温室气体”主要是指二氧化碳、甲烷等气体 D．“酸雨”是由大气中含硫和和氮的氧化物等导致的 3、元素X 的氢氧化物的化学式为X(OH)m ,元素Y 的钾盐的化学式为KnY，则X与Y 两元素组成化合物的化学式为（） A．XmYn B. YmXn C. XnYm D. YnXm 4、近年来赤潮在我国时有发生，当赤潮发生时，海水中的某些微小浮游生物大量繁殖，使水体呈红、紫等颜色，并对生物造成危害。下列说法中，不正确的是（） A．赤潮是水体富营养化的结果 B．含磷洗衣粉广泛使用与排放是发生赤潮的主要原因之一 C．在封闭的海湾更易发生赤潮D．赤潮的发生是与人类活动无关的自然现象 5、已知镁在空气中燃烧时,会发生如下两个反应 3Mg+N2=Mg3N22Mg+O2=2MgO 则24g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量为( ) A．等于33.3g B．等于40g C．33.3g---40g 之间D．小于33.3g或大于40g 6、原子的核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为2n+1,原子核内质子数为2n2―1.下列有关X的说法不正确的是( ) A、X能形成化学式为X(OH)3的物质B．X可能形成化学式为KXO3的物质 C．X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数 D．X能与某些金属元素形成化合物 7、氢气将是一种很有前途的新能源。以水为原料大量制取氢气最理想的途径是 A、由热电站提供电力电解水 B、改进以焦碳和水制水煤气的方法 C、利用太阳能分解水 D、使赤热的铁和水反应生成氢气 8、下列说法中正确的是（）

(完整word版)高中化学选修3第三章晶体结构与性质讲义及习题

高中化学选修三第三章晶体结构与性质 一、晶体常识 1、晶体与非晶体比较 2、获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 ③溶质从溶液中析出。 3、晶胞 晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。 4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 某粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。中学常见的晶胞为立方晶胞。 立方晶胞中微粒数的计算方法如下： ①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8 ②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4 ③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2 ④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1 注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。 二、构成物质的四种晶体 1、四种晶体的比较

晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体熔沸点很低很高一般较高，少部分低较高 溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂（Na等 与水反应） 大多易溶于水等 极性溶剂 导电传热性一般不导电，溶于水 后有的导电 一般不具有导电 性（除硅） 电和热的良导体 晶体不导电，水溶 液或熔融态导电 延展性无无良好无 物质类别及实例气态氢化物、酸（如 HCl、H2SO4）、大多数 非金属单质（如P4、 Cl2）、非金属氧化物 （如SO2、CO2，SiO2 除外）、绝大多数有机 物（有机盐除外） 一部分非金属单 质（如金刚石、硅、 晶体硼），一部分 非金属化合物（如 SiC、SiO2） 金属单质与合金（Na、 Mg、Al、青铜等） 金属氧化物（如 Na2O），强碱（如 NaOH），绝大部分 盐（如NaCl、CaCO3 等） （1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 （2）原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅 （3）离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。 （4）分子晶体 ①分子间作用力越大，物质熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。 ②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。 ③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 （5）金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。 三、几种典型的晶体模型 晶体晶体结构示意图晶体中粒子分布详解 CsCl 晶体每8个Cs+、8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种粒子（Cs+或Cl-）。在每个Cs+周围最近的等距离（设为a/2）的Cl-有8个，在每个Cs+周围最近的等距离（必为a）的Cs+有6个（上下左右前后），在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-也有6个

高中化学 原子结构

原子结构 1、用玻尔理论解释： （1）氢原子光谱产生的原因。 （2）氢原子光谱为什么是分立的线状光谱？ （3）氢原子光谱中，每条谱线都有确定的频率。 （4）可见光区，氢原子光谱从Hα到Hδ等谱线间的距离为什么越来越小？ 2、举例说明下列概念： ①量子和量子化； ②能级； ③基态、激发态； ④玻尔半径； ⑤连续光谱与线状光谱； 3、欲使氢原子基态能级上的一个电子电离，形成H+需要多大的能量？ 4、计算电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，产生的谱线Hα的波长，并与实验测定值λ=656.210纳米（1 纳米=10-9米）相比较。 5、说明下列名词和概念； （1）波粒二象性； （2）微观粒子； 6、试由电子衍射图象说明下列关系： （1）衍射强度与电子出现几率的关系； （2）衍射强度与电子波强度的关系； （3）电子波强度与电子出现几率的关系； （4）利用德布罗依关系式计算质量为2.5×10－2公斤，运动速度为300米/秒的子弹所具有的波长。计算质量为9.1×10－31公斤，运动速度为1.5×106米/秒的电子所具有的波长。计算结果说明了什么？（何种物质显波性）。 7、解释下列名词和概念 （1）波函数 （2）电子云 （3）几率和几率密度 （4）ψ和|ψ|2 8、举例说明下列名词的含意： ①能级；

② 简并轨道（等价轨道） 9、下列说法是否正确？应如何改正？ ①“s 电子绕核旋转，其轨道为一园圈，而p 电子是∞字形的”。 ②“主量子数为3时，有3s 、3p ，3d ，3f 四条轨道”。 ③“多电子原子轨道能级与氢原子的相同。” 10、指出下列各组量子数所表示的电子运动状态。 ① 5，0，0，+ 21 ② 4，1，0，－ 2 1 11、有无以下运动状态？为什么？应怎样改正？ ① n=1, l=1, m=0。 ② n=2, l=0, m=±1。 ③ n=3, l=3, m=±3。 ④ n=4, l=3, m=±2。 12、在某元素原子的某一电子层中，角量子数为2的能级中，原子轨道中几个？并画出该能级下的原子轨道的角度分布图。 13、写出一列各组中缺少的量子数。 ① n=？, l=2, m=0， m s =+ 2 1。 ② n=4, l=?, m=0, m s =?。 ③ n=3, l=1, m=?, m s =－ 2 1。 ④ n=2, l=？, m=1， m s =－ 2 1。 15、原子核外电子的排布有哪些原则？写出下面元素的电子构型及价电子构型，并指出它们处于周期表中第几周期，第几族，常见化合价。 ① 11 Na ② 18 Ar ③ 16 S ④ 56 Ba ⑤ 24 Cr ⑥ 26 Fe ⑦ 29 Cu ⑧ 53 I ⑨ 82 Pb ⑩ 19 K 16、说明稀有气体、主族元素、过渡元素的电子构型特点。 17、具有下列外电子构型的原子属于周期表中哪一个区，并指出该元素的原子序数、

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 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 N2O 2．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 CH4 3．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 SF6 4．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 PCl5 5．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 CF2Cl2 6．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 C2H4 B BeCl2 C PCl5 D CCl4 7．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 PCl5 8．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 A N2O B CF2＝CF2 C CCl2F2 D SF6 10．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） 11．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） 12．六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 A 10 B 12 C 24 D 28 13．具有极性键的非极性分子是 A CS2 B H2S C Cl2 D NH3 14．下列分子中，具有极性键而不是极性分子的是 A H2O B HF C CO D CO2 15．下列分子有极性的是 A CH≡CH B C CH3Cl D N2 16．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

高中化学竞赛专题考试—分子结构(含答案)

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） 1.008 Zr Nb Mo Tc Ru Rh P d Ag Cd In Sn Sb Te I Hf Ta W Re Os Ir P t Au Hg Tl P b Bi P o At Ac-Lr H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba Ra Y La Lu -6.9419.01222.9924.31 39.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0 106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.003 20.18 39.9583.80 131.3 [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，，+1/2 B 3，1，，+1/2 C 3，2，，+1/2 D 4，0，0， 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 Be B B C C D N 5. 下列物质中，含极性键的非极性分子是 （ ） A H 2O B HCl C SO 3 D NO 2 6. 下列分子中，没有配位键的是 （ ） A CO B （BeCl 2）2 C CH 3OBF 3 D N 2H 4 7. NO 3— 合理的共振式总数为 （ ） A 1 B 2 C 3 D 4 8．下列分子中，键级等于零的是 （ ） A ．O 2 B. F 2 C. N 2 D. Ne 2 9．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 O 2 B O 2+ C O 2— D O 22— 11. 下列化合物中，极性最大的是 （ ） A CS 2 B H 2O C SO 3 D SnCl 4 12. 下列物种中，既是路易斯酸，也是路易斯碱的是 （ ） ACCl 4 B SOCl 2 C NH 2— D Hg 2+ 13. 估计下列分子中，键角最小的是 （ ） （ ） A NH 3 B PH 3 C AsH 3 D SbH 3 14．估计下列分子或离子中，键角最小的是 （ ） A NH 3 B NO 3— C NF 3 D NCl 3

化学竞赛试题及答案

第一题单项选择题(共25题) 1 .下列化合物，在 NaOH 溶液中溶解度最大的是 ( ) [A]. PbCrO4 [B] . Ag2CrO4 [C] . BaCrO4 [D] . CaCrO4 2 .向酸性K2Cr2O7溶液中加入 H2O2,却未观察到蓝色物质生成， 其原因肯定是( [A].未加入乙醚，因 CrO5与乙醚的加合物为蓝色 [B].未加入戊醇，因 醇中显蓝色 [C].未将溶液调至碱性，因 或)H2O2浓度过稀 3 .实验室配制洗液，最好的方法是 ( [A].向饱和 K2Cr2O7溶液中加入浓硫酸 ) CrO5萃取到戊 CrO5在酸性介质中分解 [D].因K2Cr2O7 (和/ ) [B].将 K2Cr2O7溶于热的浓硫酸 [C].将 K2Cr2O7溶于1 : 1硫酸[D].将 K2Cr2O7与浓硫酸共热 4 .滴加0.1mol -L-1 CaCl2溶液没有沉淀生成，再滴加氨水有白色沉淀生成， 该溶液是() [A] . Na3PO4 [B] . Na2HPO4 [C] . NaH2PO4 5 .从滴瓶中取少量试剂加入试管的正确操作是 ( [A].将试管倾斜，滴管口贴在试管壁，再缓慢滴入试剂 口约半厘米处缓慢滴入试剂 [D].以上三种溶液均可 ) [B].将试管倾斜，滴管口距试管 [C].将试管垂直，滴管口伸入试管内半厘米再缓慢滴入试剂 [D].将试管垂直，滴管口贴在试管壁，再缓慢滴入试剂 6 .制备下列气体时可以使用启普发生器的是 ( ) [A].高锰酸钾晶体与盐酸反应制氯气 [B].块状二氧化锰与浓盐酸反应制氯气 碳酸钾与盐酸反应制二氧化碳 [D].块状硫化亚铁与稀硫酸反应制备硫化氢 7 .实验室用浓盐酸与二氧化锰反应制备氯气，欲使氯气纯化则应依次通过 [A].饱和氯化钠和浓硫酸 [B].浓硫酸和饱和氯化钠 [C].氢氧化钙固体和浓硫酸 和氯化钠和氢氧化钙固体 8 .使用煤气灯涉及的操作有： ①打开煤气灯开关；②关闭空气入口；③擦燃火柴； 燃煤气灯；⑤调节煤气灯火焰。点燃煤气灯时操作顺序正确的是 [A].①②③④⑤ [B].②①③④⑤ [C].②③①④⑤ 9 .能将 Cr3+和Zn2+离子分离的溶液是 ( [A] . NaOH [B] . NH3 - H2O [C] . Na2CO3 10 .下列配制溶液的方法中，不正确的是 ( ) [A] . SnCl2溶液：将SnCl2溶于稀盐酸后加入锡粒 酸后放入铁钉 [C] . Hg(NO3)2溶液：将Hg(NO3)2 溶液：将FeCI3溶于稀盐酸 11 .由二氧化锰制锰酸钾，应选择的试剂是 [A].王水 + KCl 12 .向酸性的 ( ) [A] . NaOH 溶液 ( ) [D].③②①④⑤ KI [B]. Cl2 + KCl 溶液中滴加过量的 [B]. KI 溶液 [C].无水 ( ) [D].饱 ④点 ) [D]. NaHC03 [B]. FeSO4 溶液：将 溶于稀硝酸后加入少量 FeSO4溶于稀硫 Hg [D]. FeCl3 ( [C].浓 H2SO4 + KC1O3 H2O2有灰黑色沉淀生成，不能使该沉淀消失的是 [D]. KOH + KC1O3 13 .将少量KMnO4晶体放入干燥的试管中， 逐滴加入水，最先观察到溶液的颜色是 ( [A].粉红 [B].紫色 [C].绿色 14 .将新生成的下列化合物在空气中放置，颜色最不易发生变化的是 [A] . Fe(OH)2 [B] . Ni(OH)2 [C] . Mn (OH)2 15 .与浓盐酸作用有氯气生成的是 ( ) [A] . Fe2O3 [B] . Pb2O3 [C] . Sb2O3 [D]. 16 .向Hg2(NO3)2溶液中滴加氨水时生成物的颜色是 [C].稀 HNO3 [D] . NaClO 溶液 在煤气灯上小火加热一段时间后冷却至室温, ) [D].黄色 ( ) [D] . Co(OH)2 Bi2O3 ( )

版全国高中化学竞赛考纲

全国高中学生化学竞赛基本要求 1.本基本要求旨在明确全国高中学生化学竞赛初赛及决赛试题的知识水平，作为试题命题的依据。本基本要求不包括国家代表队选手选拔赛的要求。 2.现行中学化学教学大纲、普通高中化学课程标准及高考说明规定的内容均属初赛要求。高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容（包括与化学相关的我国基本国情、宇宙、地球的基本知识等）也是化学竞赛的内容。初赛基本要求对某些化学原理的定量关系、物质结构、立体化学和有机化学作适当补充，一般说来，补充的内容是中学化学内容的自然生长点。 3.决赛基本要求是在初赛基本要求的基础上作适当补充和提高。 4.全国高中学生化学竞赛是学生在教师指导下的研究性学习，是一种课外活动。针对竞赛的课外活动的总时数是制定竞赛基本要求的重要制约因素。本基本要求估计初赛基本要求需40单元（每单元3小时）的课外活动（注：40单元是按高一、高二两年约40周，每周一单元计算的）；决赛基本要求需追加30单元课外活动（其中实验至少10单元）（注：30单元是按10、11和12月共三个月约14周，每周2～3个单元计算的）。 5.最近三年同一级别竞赛试题涉及符合本基本要求的知识自动成为下届竞赛的要求。 6.本基本要求若有必要做出调整，在竞赛前4个月发出通知。新基本要求启用后，原基本要求自动失效。 初赛基本要求： 1.有效数字在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）测量数据的有效数字。数字运算的约化规则和运算结果的有效数字。实验方法对有效数字的制约。 2.气体理想气体标准状况（态）。理想气体状态方程。气体常量R。体系标准压力。分压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度（亨利定律）。 3.溶液溶液浓度。溶解度。浓度与溶解度的单位与换算。溶液配制（仪器的选择）。重结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。重结晶和洗涤溶剂（包括混合溶剂）的选择。胶体。分散相和连续相。胶体的形成和破坏。胶体的分类。胶体的基本结构。 4.容量分析被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。酸碱滴定曲线（酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系）。酸碱滴定指示剂的选择。以高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。分析结果的计算。分析结果的准确度和精密度。 5.原子结构核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电子排布。电离能、电子亲合能、电负性。

【精品】全国初中化学竞赛试题及答案

全国初中化学竞赛 可能用到的相对原子质量 H:1 C:12 N:14 O:16 Na:23 Mg:24 Al:27 S:32 Cl:35.5 K:39 Ca:40 Fe:56 Cu:64 Zn:65 Ag:108 Cd:112 Sn:119 Ba:137 Pb:207 Si:28 一、选择题(本题包括15个小题，每小题2分，共30分。每小题有1个或2个选项符合题意。 1.我国“化学”一词最早出于《化学鉴原》（1871年）。该书把一种元素翻译为“矽（xi）”。在地壳里，“矽”的含量在所有元素含量中占第二位，现代把这种“矽”元素命名为 A .锡 B.硒 C.氧 D.硅 2.人们可从铁钛矿(主要成分FeTiO3)制取金属钛(Ti)，其在一定条件下的主要反应有: ①FeTiO3+H2 = Fe+TiO2+H2O；②TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO；③TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti 下列叙述正确的是 A . 反应①中的H2被氧化 B. 反应②中钛元素的化合价升高 C. 反应③是复分解反应 D. 反应②Cl2中的“Cl”得到电子 3.正常人胃液的pH在0.3~1.2之间。用以治疗胃酸过多的药物中常含MgCO3、NaHCO3、酒石酸钠等，这主要是由于 A.碳酸、酒石酸都不是强酸 B.酒石酸是营养品 C.Na2+、Mg2+都是人体必需的元素 D . MgCO3、NaHCO3与胃酸作用生成CO2，服药后有喝汽水的感觉 4.下列制取物质的设计中，不可能 ．．．实现的是

5.两个或多个同种含氧酸分子之间可以脱水形成相对分子质量更大的酸，如磷酸H3PO4可形成H4P2O7或H5P3O10等。下列物质不属于硫酸(H2SO4)脱水后形成的是 A. H2S2O7 B. H2S3O10 C. H2S2O8 D. H2S4O13 6.“碳捕捉技术”是指通过一定的方法，将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。常利用NaOH 溶液来“捕捉”CO2，过程如下图所示（部分条件及物质未标出）。 下列有关该方法的叙述中正确的是 A.该方法的优点是能耗小 B.该方法可减少碳排放 C.整个过程中，只有一种物质可以循环利用 D.“反应分离”中，分离物质的基本操作是蒸发、结晶 7.已知复分解反应2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2↑可进行。在常温下，测得相同浓度的 下列六种溶液的pH： NaHCO3Na2CO3NaClO NaCN 溶质CH3COON a pH 8.8 8.6 11.6 10.3 11.1 表中数据揭示出复分解反应的一条规律，即碱性较强的物质发生类似反应可以生成碱性弱的物质。依照该 规律，请你判断下列反应不能成立的是 A. CO2+H2O+2NaClO=Na2CO3+2HClO B. CO2+H2O+NaClO=NaHCO3+HClO C. CH3COOH+NaCN=CH3COONa+HCN D. NaClO+CH3COOH=HClO+CH3COONa 8.为测定气球内的气体成分，有学生用超薄材料制成的气球按右图装置进行实验。开始 时气球沉于烧杯底部，打开开关后，过一会儿气球从烧杯底部慢慢浮起，最后悬于烧杯 口。气球内可能的气体是

2007年全国高中学生化学竞赛试题及详解

2007年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 （时间：3小时满分：100分） 第1题（12分） 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。 1-1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。 1-3该离子是（）。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4该分子的分子式为； 1-5该分子有无对称中心？ 1-6该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7该分子有无手性碳原子？ 1-8该分子有无手性？ 第2题（5分） 羟胺和用同位素标记氮原子（N﹡）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下： NH2OH+HN﹡O2→ A+H2O NH2OH+HN﹡O2→ B+H2O A、B脱水都能形成N2O，由A得到N﹡NO和NN﹡O，而由B只得到NN﹡O。 请分别写出A和B的路易斯结构式。 第3题（8分）

3-1 以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层型结构的堆积方式。 3-2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。 3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型？ 第4题（7分） 化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400℃，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表： 利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出计算过程。 第5题（10分） 甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度：称取0.255g样品，与25 mL 4mol·L-1氢氧化钠水溶液在100 mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50 mL20%硝酸后，用25.00mL 0.1000mol·L-1硝酸银水溶液处理，再用0.1000mol·L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75 mL。 5-1 写出分析过程的反应方程式。 5-2 计算样品中氯化苄的质量分数（%）。 5-3 通常，上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。 5-4 上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析？请说明理由。