第20届国际化学奥林匹克竞赛理论试题.doc

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1、1988年第20届国际化学奥林匹克竞赛理论试题及答案芬兰埃斯波7月2－9日1988年第20届国际化学奥林匹克竞赛理论试题理论竞赛进行5小时，在题目的每一节后面的括号内标明该节总分数。已知下列常数和相对原子质量：R=8.314J·K-1mol-11.00大气压(atm)=101.3千帕(kPa)相对原子质量为：H：1.0C：12.0N：14.0O：16.0F：19.0S：32.0Cl：35.5Br：79.9Ag：107.9同位素丰度如下表所示。最常见的同位素的丰度都当做100来表示。元素质量丰度质量相对丰度质量相对丰度

2、HCNOPSClBr112141631323579100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.02131517330.0151.10.370.040.080183437810.204.432.598.01．在我们这个三维空间世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即，n=1.2，3，…；1=0，1…n－1；m1=±1，±2，…±1；ms=±。如果我们搬到一个想象的“平面世界”去，那是一个二维世界，那里的周期系是根据三个量子数建立的，即n=1，2，3…；m=0，±1，±2，±(n-1)；

3、这个“平面世界”里的m所代表的意义，相当于三维世界中l和ml二者的作用(例如：用它也能表示s、p、d…能级)。不过我们在普通三维世界中的基本原理和方法对这个二维的“平面世界”是适用的，下面几个问题都与这个“平面世界”有关。a)画出“平面世界”周期表前四个周期。在其中按照核电荷标明原子序数，并用原子序数(Z)当做元素符号。写出每一元素的电子构型。b)现在研究n≤3的各元素。指出与“平面世界”中每种元素相对应的我们三维空间中的各种元素的符号，根据这种相似性，你估计在常温常压下，哪些“二维世界”单质是固体，哪些是液体，哪些

4、是气体。c)画出n＝2各元素的杂化轨道。在“平面世界”中的有机化学是以哪一种元素为基础的(用原子序数作元素符号)？指出乙烷、乙烯和环已烷分别与在“平面世界”中的什么化合物对应。在“平面世界”中什么样的芳香化合物可能存在？d)在这个“平面世界”中，有哪些规则和三维世界中所用的8电子和18电子规则相当？e)画图说明n=2的几个“平面世界”元素的第一电离能的变化趋势。在“平面世界”周期表中，画出元素的电负性增长方向。f)画出“平面世界”中n=2的各元素的电中性、同核双原子分子的分子轨道能级图。其中哪些分子是稳定的？g)n=

5、2的各元素分别与最轻的元素(Z=1)形成简单的二元化合物。用原子序数做为元素符号，画出它们的Lewis结构式，并画出它们的几何构型，指出分别与它们中每一化合物相应的三维世界中的化合物。2．单质A与氟以1∶9的摩尔比在室温、高压[约为一兆帕(MPa)]下混合，加热到900℃时有三种化合物B、C和D形成。它们都是熔点低于150℃的晶体。测得C中含氟量为36.7％(重量)，D中含氟量为46.5％(重量)。用无水HOSO2F在－75℃处理B时，形成化合物EB+HOSO2F→E+HFE为晶体，在0℃可稳定数周，但在室温只要几天

6、就分解。第14页共14页1988年第20届国际化学奥林匹克竞赛理论试题及答案芬兰埃斯波7月2－9日用X射线衍射研究得到化合物。的电子密度分布。所附电子密度分布图(见下页)。图中两个平面分别标为X－Y和X－Z平面。两张图中的数字反映化合物E中每个原子邻近的电子密度是怎样随空间坐标改变的。图中电子密度每一最高点就是每个原子的位置，而数值大约与该原子的电子数成比例。在这些图中都标示了直角坐标。第14页共14页1988年第20届国际化学奥林匹克竞赛理论试题及答案芬兰埃斯波7月2－9日a)把电子密度几乎相等的位点连接起来，画出

7、在最高点周围的等高曲线。在每个最高点处标明E中各原子。b)为确证A，如下法测定A的相对原子量：用过量Hg处理450.0mgC，放出5325ml的A(25℃，101.0kPa下)。计算A的相对原子量。c)指出A、B、C、D、E各为何物。d)根据价电子层电子互斥理论(VSEPR)，B和C分子的几何构型各是什么？又根据前面两张电子密度图确定E的分子几何构型。使开始得到的B、C和D的混合物水解。B水解时放出A和O2，并形成氟化氢水溶液。C水解放出A及O2(摩尔比为4∶3)并形成含有氧化物AO3和氟化氢的水溶液。e)写出三个水

8、解作用的反应方程式。f)把B、C、D混合物完全水解以测定组成。用水处理一份混合物样品时，放出60.2ml气体(在290K和100kPa下测定的)，这一气体中含有O240.0％(体积)。用0.100mol·L-1FeSO4水溶液滴定以测定水中AO3含量，共用36.0mlFeSO4溶液。滴定时Fe2+被氧化成Fe3+，AO3还原成A．计算原始B、C