2008年清北学堂化学竞赛试卷

2008年清北学堂化学竞赛试卷2

（时间：3小时 满分：100分）

第一题

PHF3+可以画出多种共振结构式

(1) 试画出PHF3+离子所有可能的Lewis结构式(包括共振结构式)，标出形式电荷。 (2) 估算PHF3+中P－F键的键级。

(3) 用近代价键理论说明PHF3+的成键情况。

第二题

一个Ca和C的二元化合物具有四方晶胞：a = b = 3.87 ，c = 6.37 ，（α = β = γ = 90 ），晶胞图如右图，图中钙原子用较大的黑圆圈表示（●），碳原子用空心圆圈表示（○）。在位于原点的钙原子上面的碳原子的坐标为为x = 0，y = 0，z = 0.406。（1 = 10 –8cm）

(1) 导出这个化合物的化学式为 (2) 一个晶胞中所含的化学式单位的数目为 ，

(3) C2基团中C—C键长为 ， (4) 最短的Ca—C距离为 ，

(5) 两个最短的非键C C间距离为 ， (6) 这一结构与

第三题

金属单晶的结构可用等径圆球的密堆积模拟。常见的最紧密堆积型式有立方最密堆积和六方密堆积。

(1) 立方最密堆积的晶胞如图一。请用“X”和“Δ”分别标出其中的正四面体空隙和

正八面体空隙的中心位置，计算晶体中球数、四面体空隙数和八面体空隙数之比，并计算此种堆积的空间利用率。

(2) 六方密堆积如图二所示。请用“X”和“Δ”分别标出其中的正四面体空隙和正八

面体空隙的中心位置，计算此晶体中球数、四面体空隙数和八面体空隙数之比，并计算此种堆积的空间利用率。

(3) 已知离子半径的数据：rTi3+ = 77pm，rCl– = 181pm；在β-TiCl3晶体中，取Cl–六方

密堆积的排列，Ti3+则是填隙离子，请回答：Ti3+离子应填入由Cl–离子围成的哪种多面体空隙？它占据该种空隙的百分数为多少（写出推算过程）？它填入空隙的可能方式有几种？

第四题

四氨合铜(II)离子在微酸性条件下，与二氧化硫反应生成一种沉淀物(A)，该沉淀物中Cu:N:S（原子个数比）=1:1:1，结构分析证实：存在一种正四面体和一种三角锥型的分子或离子，呈逆磁性。该沉淀物与硫酸混合，受热分解成纳米粒子B、溶液C和气体D。

(1) 试推断出沉淀物(A)的化学式 (2) 写出生成(A)的离子方程式 (3) 写出A与硫酸反应的方程式

(4) 按(3)的操作，B的最大理论产率为多少？

(5) 若在密闭容器中完成(3)操作，B的最大理论产率为多少？

第五题

RuCl2(H2O)4+有两种异构体：A和B；RuCl3(H2O)3也有两种异构体：C和D。C和D分别按下式水解，均生成A： C或D + H2O === A + Cl–

写出A、B、C、D、的结构并说明C或D水解产物均为A的原因。

第六题

试画出二氯二氨合铂(II)的几何异构体。如果用1,2—二氨基环丁烯二酮代替两个NH3，与铂配位，生成什么结构的化合物？有无顺反异构体？若把1,2—二氨基环丁烯二酮上的双键加氢，然后再代替两个NH3与铂配位，生成什么化合物？(画出所有可能的结构式)

第七题

将下列醛酮用系统命名法命名 (1)

CH3

COCH3

(2)

CH3

CH2CH2CH2CHO

H3C

(3) CCH3 CCH

C6H5

(4)

CH3

CH3 CH2CH3

(5)

(CH3)2CH2COCH2CH2OH

CH2CHO

(6)

CH2CHO

(7)

O

第八题

化合物（A），分子式为C5H10O，不溶于水，与溴的四氯化碳溶液和金属钠都没有反应，与稀盐酸或稀氢氧化钠溶液反应，得到同一化合物（B），分子式为C5H12O2，（B）与等物质量的HIO4水溶液反应得到HCHO和化合物（C），分子式为C4H8O，（C）可发生碘仿反应，请推测（A）、（B）、（C）构造式。

第九题

蜂王浆可按如下方法合成：酮（A）C7H12O用CH3MgI处理后水解生成醇（B）C8H16O，（B）经脱水成为烯烃（C）C8H14，（C）臭氧化然后还原水解得化合物（D）C8H14O2。（D）与丙二酸二乙酯在碱中反应得到一个产物，此产物经热酸水解得到蜂王浆（E）C10H16O3，（E）经催化氢化得到酮酸（F）C10H13O3，（F）与碘在NaOH中反应后酸化得到碘仿与壬二酸，请写出（A）～（F）的结构。

第十题

以甲苯及必要的试剂合成下列化合物

CH3

(1)

CH2

COCH2CH3

(3)

(4)

2

2CH

CHO

CH(CH3)2

CH3

(2)

H3

2008年清北学堂化学竞赛试卷2答案

第一题

25. (1)

F

F

P—F键级：(2+1+1)/3 = 4/3（后三个共振结构式），所以P—F键级(2)

为1～4/3。

(3) P原子sp3杂化，与H原子和3个F原子形成四个σ键，F原子的 孤电子对占有P原子的3d空轨道，形成d—pπ键。（或者，P原子 的3d空轨道与3个F原子的2p占有电子对的轨道重叠成离域π

键 6注：p、d轨道形成离域π键不要求原子必须共面，这是由4。于p轨道与d轨道的“肩并肩”重叠不限制与一个方向。）

第二题

(1) Ca2+：8 8 6 2 4，C22–：12 4 1 4，化学式为CaC2。

(2) 一个晶胞中所含的化学式单位的数目为4。