中学化学竞赛试题资源库 - 分子的结构

个氢键，化合价为－7，但其晶胞所含的原子个数仍可以表示为传统的分子式形式如图3所示。图中Ot表示端氧，Ob是与两个Mo相连的氧，Oc是与两个Mo和一个Pt（氧化态＋4）相连的氧。写出双聚体的化学式

68．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，

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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。

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（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SiO2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。

①烟酸中的羧基被四氮唑取代后的结构简式为： ②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。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

69.2001年是20世纪伟大的化学家鲍林（Linus Pauling 1901～1994）诞辰100周年纪念。他是一位化学结构大师，因对化学键的本性及其对复杂物质结构的解释而获得1954年度的诺贝尔化学奖。1994年这位世纪老人谢世，人们打开他的办公室，发现里面有一块黑板，画得满满的，其中有一结构式如图所示。老人为什么画这个结构式？它在自然界存在吗？它是炸药吗？它能合成吗？它有什么性质？??不得而知。这是鲍林留给世人的一个谜。也许有朝一日能解开它。

请你对这个结构作一番分析后，回答下列问题。

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（1）它的分子式是 。

（2）如果该分子中的氮原子都在一个平面上，那么该分子中的所有原子是否可能处于同一平面内 （填“可能”或“不可能”）。

（3）该分子的侧链相当于叠氮酸根，它类似于一种叫叠氮酸铅的雷管起爆剂，因此有人预测它是炸药，如果它在没有氧气参与的情况下爆炸，反应的化学方程式（发生分解反应，生成两种单质和两种化合物）是 ；如果有足量氧气参与的条件下发生爆炸，那么，1mol该化合物爆炸时需消耗 mol氧气。 C组

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70．试写出下列物质所有的八隅体结构化学式：（1）CH4O （2）C2H3F （3）N3？

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71．已知SO2和CO2的偶极矩分别是5.37×1030C·m和0。试根据这一信息推测两个分子的形状？

72．由C3O2分子中存在的键说明其分子结构。

73．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。

74．偶极短的单位用“debye”表示，

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1 debye＝1018(esu)·cm

其中esu为电荷的静电单位，它可被定义为：1 C＝2.998×109esu。试用国际标准单位表示l debye的值？

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75．NH3、AsH3和BF3的偶极短分别为4.97×1030、0.60×1030和0.00X1030C·m。试判断它们的分子形状？

76．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：

30

m）①SF6；②ClF3；③ICl4－；④H2N－NH2（μ＝6.14×10－C·；⑤NO2＋；⑥(CH3)2SnF2；⑦XeF4；⑧PF5；⑨SF4；⑩

；⑾

30

m）（μ＝5.0×10C·；⑿

（μ＝0）

77．为何下列各对分子的偶极矩明显的不同？请说明理由。

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（1）OF2（μ＝1.00×1030C·m），BeF2（μ＝0）

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（2）PF3（μ＝3.43×1030C·m），BF3（μ＝0）

－

（3）SF4（μ＝2.00×1030C·m），SnF4（μ＝0）

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（4）NH3（μ＝4.93×1030C·m），NF3（μ＝0.67×1030C·m）

78．美国科学杂志世界上科学界最权威最精英的杂志之一。下面这幅分子结构模型图正是2004年4月30号出版的《SCIENCE》杂志上的图片，报道的是，中国科学家首次成功合成新型稳定小富勒烯C50Cl10，这项研究是富勒烯科学的重要突破。该项工作是在厦门大学化学系郑兰荪院士的领导和组织下完成的，武汉物数所参与了其中部分工作并做出了特殊贡献。该成果的论文“Capturing the labile fullerene[50] as C50Cl10”。C50Cl10也是具有完美对称的分子，C50Cl10的研究有着极为重要的科学价值。

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现根据其信息，试完成以下两小题。

（1）厦门大学郑兰荪院士合成的C50Cl10富勒烯足球状分子含氯衍生物，50个碳原子组成若干个正六边形和正五边形，其中碳均为四价。有关C50Cl10的说法正确的是

A C50Cl10与C60互为同素异形体

B C50Cl10分子中共用电子对数目为105个 C C50Cl10摩尔质量为955g

D C50Cl10分子中含有55个碳碳单键

（2）不饱和度Ω是确定有机物分子结构的重要方法，不饱和度也称为缺氢指数，当分子中每产生一个C＝C或每形成一个单键的环，就会产生一个不饱和度，足球烯C60的不饱和度为61。有机物分子中的卤素原子取代基，可视作氢原子计算Ω。

试回答下列：立体封闭有机物分子（多面体或笼状结构）也可确定不饱和度，如：①立方烷

：面数为6，Ω＝5 ②棱晶烷

：面数为5，Ω＝4 ③金刚烷

面数

为4，Ω＝3。

则C50Cl10 结构如右图所示：

，含有的面数为： 。

79．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C－C单键数目，C＝C双键数目和C－Cσ键数目。

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（3）已知C80，C82和C84都能包合金属原子，形成Ca＠C80，Ba＠C80，Ca＠C82，La＠C82，Ca＠C84。，La＠C84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。

80．C24H24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。

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81．钼有一种含氧酸根[MoxOy]z，式中x、y、z都是正整数；Mo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：

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（A）所有Mo原子的配位数都是6，形成[MoO6]n，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

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D）便是本题的[MoxOy]z（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：

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（1）小八面体的化学式[MoO6]n中的n= （2）超八面体的化学式是 。 （3）孪超八面体的化学式是 。

（4）缺角孪超八面体的化字式是 。 82．二异丙基合铍与二甲胺按1︰2的比例反应，得到[Be(NMe2)2]3。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。

（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。

83．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

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