Preguntas de química súper difíciles, ¡no plagies las respuestas!

La primera pregunta: En el año de cosecha de elementos artificiales, se obtuvieron tres nuevos elementos No. 114, 116 y 118 en un año. Según las reglas de estructura atómica conocidas, el elemento 118 debe ser un elemento del grupo __. El estado más probable de su elemento a temperatura y presión normales es __ (llene uno de los estados gaseoso, líquido y sólido). Recientemente, se rumorea que Rusia ha sintetizado el elemento número 166. Si se sabe que la estructura atómica permanece sin cambios, este elemento debería ser un elemento del grupo ____ del período __.

Pregunta 2: Generalmente no hay iones F en los polihaluros metálicos, pero algunos polihaluros que contienen iones F pueden existir de manera estable, como el BaFBr. En la celda unitaria tetragonal del cristal BaFBr (a=b≠c, α=β=γ=90°), los iones Ba ocupan posiciones cerca del centro del cuerpo y el vértice de la celda unitaria, y los iones F forman una capa por capa. En la red cuadrada de la capa en el cristal, se puede ver que los iones Br forman una rejilla similar a los iones F, pero la diferencia es que los iones Br están apilados en el tipo ABAB. Pregunta:

1. ¿Cuál crees que es la razón principal por la que generalmente no hay iones F en los polihaluros metálicos?

2. Dibuja la celda unitaria de BaFBr en el cuadro de la figura. derecha:

3. ¿Son iguales los entornos espaciales del mismo tipo de iones en el cristal?

4. ¿Cuáles son los números de coordinación catiónica de los iones F y Br respectivamente?

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿. ＿＿＿＿

Pregunta 3 (18 puntos) Nombre común del carburo de silicio ( SiC) "Emery" tiene una estructura y propiedades similares al diamante. En su estructura espacial, los átomos de carbono y silicio están dispuestos alternativamente. La imagen de la derecha muestra la celda unitaria de carburo de silicio (donde ● es un átomo de carbono y ○ es un átomo de silicio). Se sabe que el radio atómico del carbono es 7,7 × 10-11 m, el radio atómico del silicio es 1,17 × 10-10 m y la densidad del cristal de SiC es 3,217 g/cm3)

1. El SiC es un cristal. Los tipos de hibridación de los átomos de carbono y de silicio son ambos, y los ángulos de enlace son todos. Tres átomos de carbono y tres átomos de silicio forman alternativamente un anillo de seis miembros de la fórmula (bote, silla).

2. Como se muestra en la imagen de la derecha, la celda unitaria de carburo de silicio se observa desde la perspectiva diagonal del cubo y dibuja el patrón de distribución de los átomos de carbono y silicio en un espacio unidimensional (preste atención a las proporciones y posiciones relativas de los átomos). , y dibujar al menos dos puntos)

3． Observe la distribución de los átomos de carbono en una capa desde un plano perpendicular a la diagonal. Dibuje el patrón de distribución de los átomos de carbono en un plano bidimensional (representado por ●, dibuje al menos 15 átomos, suponiendo que los átomos de carbono en la capa. son tangentes entre sí);

Calcule la relación proporcional entre el número de átomos, el número de puntos tangentes y el número de espacios en el espacio bidimensional.

Considere la dos láminas de átomos de carbono adyacentes por encima y por debajo de la capa de estructura laminar. Las dos láminas de átomos de carbono se proyectarán sobre (átomos, puntos tangenciales, espacios) de la lámina dibujada, y los átomos de carbono de las dos láminas serán (relativos, desplazados)

4. Si consideramos un átomo de silicio como centro, suponiendo que la distancia más cercana entre el átomo de silicio y su átomo de carbono más cercano en el cristal de SiC es d, entonces hay un átomo en la segunda capa al lado del átomo de silicio, y la distancia desde el átomo central es, todos son átomos.

5． Si asumimos que los átomos de carbono y silicio son bolas rígidas que son tangentes entre sí en el cristal, calcule la densidad de SiC en función del radio de los átomos de carbono y silicio, luego calcule la desviación en función del valor teórico y proporcione una explicación razonable de la causa de la desviación.

6． Para estimar el porcentaje de todo el espacio ocupado por los átomos en un cristal de SiC, basta con dar un intervalo dentro del 5%.

Pregunta 4. (6 puntos)

El niobio metálico puede formar compuestos agrupados con halógenos. La siguiente figura muestra las tres unidades estructurales de NbaXb. Su característica única es que seis átomos de Nb forman un esqueleto octaédrico, los átomos de halógeno están conectados a los átomos de Nb a través de puentes dobles (-X-) o puentes triples (), y las unidades estructurales están conectadas entre sí a través de puentes dobles. Por favor escriba las fórmulas químicas de las siguientes tres sustancias basándose en las imágenes:

Pregunta 5. (9 puntos)

Lea ①②③ materiales sobre fotosíntesis y glucosa, y responda las siguientes preguntas:

①. La fotosíntesis es el metabolismo material y energético más básico en el mundo biológico. La materia orgánica y la energía necesarias para las actividades vitales de los organismos provienen fundamentalmente de la fotosíntesis.

En la fotosíntesis de las plantas verdes, cada molécula de oxígeno liberada absorbe 8 fotones con una longitud de onda de 6,88×10-7m (la energía de un fotón es E=hc/λ, h=6,63×10-34J?s). Al tiempo, cada molécula de oxígeno absorbe Emitiendo 1 mol de O2, las plantas almacenan 469 kJ de energía.

②. El azúcar es la principal fuente de energía del cuerpo. El 70% de las diversas calorías que necesita el cuerpo humano provienen del azúcar. Teóricamente, cuando cada mol de glucosa se oxida completamente en el cuerpo, el calor liberado es de 2872 kJ. La ecuación de cambio de energía cuando la glucosa se oxida y descompone completamente es:

C6H12O6+6O2+38H3PO4+38ADP→6CO2+44H2O+38ATP

ATP+H2O→ADP+H3PO4+30.6kJ

③. Supongamos que el proceso inverso de la fotosíntesis está diseñado como una celda primaria. El O2 se reduce a agua en un electrodo y la glucosa se oxida a CO2 en el otro electrodo. La fuerza electromotriz de la celda primaria es de 1,24 V.

1. Estima la eficiencia de conversión de energía de las plantas verdes durante la fotosíntesis (conserva 3 cifras significativas)

2. Cuando la glucosa se oxida y descompone completamente en el cuerpo humano, la tasa de utilización de energía es (conserve 3 cifras significativas)

3. Escriba la fórmula de reacción del electrodo y la fórmula de reacción total de los electrodos positivo y negativo de la batería primaria.

Pregunta 6 (6 puntos)

En las moléculas polares, la distancia entre el centro de gravedad de carga positiva y el centro de gravedad de carga negativa se llama longitud del dipolo, generalmente representada por d. La polaridad de una molécula polar está relacionada con la longitud del dipolo y la carga (q) en el centro de gravedad de la carga positiva (o negativa) y generalmente se mide mediante el momento dipolar (μ). El momento dipolar de una molécula se define como el producto de la longitud del dipolo y la carga en un extremo del dipolo, es decir, μ = d?q. Intenta responder las siguientes preguntas:

1. Entre las cuatro moléculas O3, SF6, CH2Cl2 y P4O6, ¿cuál tiene μ=0;

2. Para p-nitroclorobenceno, o-nitroclorobenceno y m-nitroclorobenceno, los momentos dipolares de las tres moléculas están ordenados en orden descendente: ;

3. Medido experimentalmente: μPF3=1,03 Debye, μBCl3=0 Debye. Se puede observar que la molécula PF3 tiene la configuración y la molécula BC13 tiene la configuración.

4. El fármaco contra el cáncer Pt(NH3)2Cl2 tiene una estructura cuadrilátera plana, con Pt en el centro del cuadrilátero y NH3 y Cl en las cuatro esquinas del cuadrilátero. Se sabe que este compuesto tiene dos isómeros, el marrón con μ>0 y el amarillo claro con μ=0. Intente dibujar el diagrama de configuración de los dos isómeros y compare su solubilidad en agua.

Diagrama de configuración: amarillo claro, marrón; el de mayor solubilidad en agua es .

Pregunta 7 (12 puntos)

1. El ion azida N3- se sintetiza a través de amida de sodio y el ion NO3- o N2O a una temperatura determinada. Intenta escribir las ecuaciones iónicas de estas reacciones;

2. ¿Cuál es el número de oxidación del N en el ion N3-? ¿Qué tipo de hibridación adopta el átomo de nitrógeno (centro)? Escribe dos especies que sean isoelectrónicas con iones N3-;

3. ¿Cuáles son las posibles estructuras vibratorias del HN3 (ácido hidrazoico)? Indique las cargas formales de todos los átomos en cada estructura vibratoria. Analice las longitudes de los enlaces entre los tres átomos de nitrógeno en la molécula de HN3;

4. La azida iónica es inestable, pero puede funcionar a temperatura ambiente y puede usarse como "bolsa de aire" en vehículos motorizados.

5． El nitrógeno se produce a gran escala fraccionando el aire líquido. Con el uso extensivo de nitrógeno, la gente todavía se ve impulsada a establecer algún tipo de proceso de preparación que sea más económico que la licuefacción y el fraccionamiento con aire. Imagine un método para separar el nitrógeno y el oxígeno del aire a temperatura ambiente (agregue las explicaciones necesarias).

Pregunta 8. (19 puntos) Después de aprender el empaque más cercano de esferas de igual diámetro (empaque más cercano cúbico A1 y empaque más cercano hexagonal A3), un estudiante propuso otra forma de empaque más cercano Ax. Como se muestra en la imagen de la derecha, Axe se apila en forma de hojas y luego la segunda capa se apila en los espacios de la primera capa.

Responda de acuerdo con la forma de apilamiento de Ax:

1. Calcule el número de bolas en la estructura laminar (como se muestra a la derecha),

2. La relación entre el número de espacios y el número de puntos tangentes

2. En el apilamiento de Axe, se formarán huecos octaédricos regulares y huecos tetraédricos regulares. Dibuje la proyección de los huecos octaédricos regulares (indicados por ?) y los huecos tetraédricos regulares (indicados por >3. Indica el número de coordinación de las pequeñas esferas en la pila de Axe

4. Calcule la utilización del espacio atómico del apilamiento de Axe.

5． Calcule el radio del espacio del octaedro regular y del tetraedro regular (el radio máximo que se puede llenar con bolas pequeñas, suponiendo que el radio de las bolas pequeñas de igual diámetro es r).

6． Se sabe que la estructura cristalina del Ni metálico tiene la forma de apilamiento Ax y el radio atómico del Ni es 124,6 pm Calcule la densidad del Ni metálico. (La masa atómica relativa del Ni es 58,70)

7. Si la forma de acumulación de Cu+ en el cristal de CuH es de tipo Ax, H- llena los huecos y el número de coordinación es 4. Entonces, ¿qué tipo de hueco llena H- y cuál es su tasa de ocupación?

8. Cuando el estudiante le habló al maestro sobre esta forma de acumulación de Ax, el maestro dijo que Ax es A1 o A3. ¿Cuál crees que es y por qué?

Pregunta 9: El NO2 es una molécula de electrones impares. Puede dimerizarse en el gas diamagnético incoloro N2O4 por debajo de 413 K. Cuando supera los 423 K, el NO2 se descompone. El N2O4 se utilizó como oxidante en el sistema de propulsión líquida de la primera nave espacial lunar, cuyo combustible principal era la hidracina. El N2O4 es una sustancia pura sólo en estado sólido, con un punto de fusión de 264 K y un punto de ebullición de 294 K. Los resultados del análisis de difracción de rayos X muestran que las moléculas de N2O4 tienen una estructura plana y que todas las longitudes de los enlaces N—O son iguales. Cuando el N2O4 está en forma líquida, puede disociarse débilmente para formar nitrato de nitrosilo.

1. Escribe la ecuación para la reacción principal del N2O4 en el sistema de propulsión líquida de la nave espacial de alunizaje;

2. Explique el modo de hibridación y la situación de enlace de los átomos de N en la molécula de N2O4 si la molécula de N2H4 tiene una configuración espacial similar a la del N2O4 y por qué.

3． El nitrato de cobre anhidro se puede preparar disolviendo cobre en una solución N2O4 de acetato de etilo. Escriba la ecuación química para esta reacción de preparación.

La respuesta a la primera pregunta: siete; cero; gas; ocho; VIA

La segunda pregunta generalmente no contiene iones F en los polihaluros metálicos, pero hay algunos polihaluros que contienen iones F. Los materiales pueden existir de forma estable, y el BaFBr es un ejemplo. En la celda unitaria tetragonal del cristal BaFBr (a=b≠c, α=β=γ=90°), los iones Ba ocupan posiciones cerca del centro del cuerpo y el vértice de la celda unitaria, y los iones F forman una capa por capa. En la red cuadrada de la capa en el cristal, se puede ver que los iones Br forman una cuadrícula similar a los iones F, pero la diferencia es que los iones Br están apilados en el tipo ABAB.

Pregunta:

1. ¿Cuál crees que es la razón principal por la que generalmente no hay iones F en los polihaluros metálicos?

2. Dibuja la celda unitaria de BaFBr en el cuadro de la imagen. derecha: (4 puntos)

3. ¿Son iguales los entornos espaciales del mismo tipo de iones en el cristal?

4. ¿Cuáles son los números de coordinación catiónica de los iones F y Br respectivamente?

El ion F es 4 y el ion Br es 5 (2 puntos cada uno)

Pregunta 3 1. Silla Atomic sp3 109°28’ (0,5 puntos cada una)

2. (La longitud del espacio es igual a la suma de los diámetros de los átomos de carbono y silicio) (2 puntos)

3. Como se muestra en la imagen de la derecha, un átomo de carbono está rodeado por seis átomos de carbono (2 puntos) 1:3:2 (1 punto) Error de fase intersticial (1 punto)

4.12 2 d/3 Silicio (1 punto cada uno)

5. La masa unitaria de la celda es 4×(12.01+28.09)/NA g,

El volumen de la unidad celular es [(1.17+0.77)×10-8×4/ ]3cm3,

La densidad es 2,96 (2 puntos)

Desviación: (2,96-3,217)/3,217=-7,94% (los datos pueden desviarse, pero se debe dar signo negativo) (1 punto)

La densidad es pequeña, lo que indica que el volumen real de la celda unitaria es menor que el valor calculado, es decir, la distancia entre los átomos de carbono y silicio debe ser menor que los dos radios. De hecho, hay *** valencia. enlaces entre átomos de carbono y silicio, que no se pueden suponer tangenciales (es intersección). (2 puntos)

6. 38,3%~41,7% (usando la relación entre el volumen atómico y el volumen de la celda unitaria)

Cuatro preguntas. Nb6F15 Nb6Cl14 Nb6I11 (2 puntos cada uno)

Cinco preguntas. 1,33,7% (3 puntos)

2,40,5% (3 puntos)

3. Electrodo positivo O2+4H++4e→2H2O (1 punto)

Electrodo negativo C6H12O6+6H2O-24e→6CO2+24H+ (1 punto)

Reacción total C6H12O6+6O2→6CO2 +6H2O (1 punto)

Seis preguntas 1. SF6, P4O6 (2 puntos, se descontará 1 punto por cada extra o faltante)

2. Adyacente>entre>pareja (1 punto)

3. Triángulo plano piramidal triangular (1 punto)

4. (1 punto) Marrón (1 punto)

Siete preguntas: 1. 3NH2-+NO3-=N3-+3OH-+NH3; 2NH2-+N2O=N3-+OH-+NH3 (3 puntos; , hay H2O, se descuenta 1 punto si no hay NH3)

2. El número de oxidación del N en N3- es -1/3 y todos los átomos de N adoptan la hibridación sp. N3- especies isoelectrónicas como CO2, N2O, NO2+. (3 puntos)

3. HN3: Según la estructura del gas noble, la suma del número de electrones en la capa más externa de cada átomo es n0=2+3×8=26, y la suma del número de electrones de valencia de cada átomo es nv=1 +3×5=16, por lo que el número de enlaces es (26-16)/2=5, el número de pares de electrones solitarios es (16-5×2)/2=3 (par). La estructura vibratoria de HN3 (como se muestra a la derecha): dado que el nivel de enlace N(a)-N(b) es 1,5 y el nivel de enlace N(b)-N(c) es 2,5, entonces N(a) -N La longitud del enlace de (b) es mayor que la de N(a)-N(c). (3 puntos)

4. Aunque la azida iónica puede existir a temperatura ambiente, se descompone en nitrógeno y metal cuando se calienta o se impacta (no es explosiva), por lo que puede actuar como una "bolsa de aire". (1 punto)

5. Se pueden utilizar métodos de adsorción física o reacción química, como el uso de tamices moleculares para absorber oxígeno; el uso de portadores de oxígeno sintéticos para absorber oxígeno o el uso de alcohol etílico de antraceno para reaccionar con el oxígeno para generar H2O2, etc., y luego liberar oxígeno. (2 puntos, 1 punto por método, 1 punto por explicación, solo responda una categoría)

Ocho preguntas. 1. 1:1:2 (2 puntos)

Una bola participa en cuatro espacios, y un espacio está rodeado por cuatro bolas; una bola participa en cuatro puntos tangentes, y un punto tangente está rodeado por dos; bolas* **uso.

2. La figura no se muestra, el centro del octaedro regular se proyecta como el centro del plano ◇ vacío y el centro del tetraedro regular se proyecta como el punto tangente del plano

1:1: 2 (2 puntos)

Una bola participa en seis espacios octaédricos regulares, un espacio octaédrico regular está rodeado por cuatro bolas; una bola participa en ocho espacios tetraédricos regulares y un espacio tetraédrico regular está rodeado por cuatro bolas; .

3． El número de coordinación de las bolitas pequeñas es 12 (1 punto).

Se han coordinado 4 en el plano y 4 están apiladas arriba y abajo en los cuatro espacios alrededor de la bola central, para un total de 12.

4.74.05% (3 puntos)

El centro de cuatro bolas adyacentes forma la base, y el centro de la bola en el espacio es el centro de la base superior para formar un prisma cuadrado regular Supongamos que el radio de la bola es r, entonces la longitud del lado del prisma cuadrado regular es 2r y la altura es r. Incluye 1 bola pequeña (4 1/4, 1 1/2) y. la tasa de utilización del espacio es

5. El vacío octaédrico regular es 0,414r y el vacío tetraédrico regular es 0,225r. (4 puntos)

6.8.91g/cm3 (3 puntos)

Según la pregunta 4, la masa de un prisma cuadrado regular es 58.70/NAg y el volumen es 1.094×10 -23cm3.

7． H llena los vacíos tetraédricos regulares, ocupando el 50% (2 puntos)

El tetraedro regular tiene 4 coordenadas, el octaedro regular tiene 6 coordenadas y el número de vacíos tetraédricos regulares es el número de bolitas pequeñas 2 veces.

8. Ax es A1. Tome los centros de las cuatro bolas pequeñas alrededor de una bola central como vértice para formar un cuadrado, y luego tome dos capas encima, que es la forma de apilamiento del vértice y el centro de la cara. Las bolitas en el centro de la capa inferior y la tercera capa son el centro de la cara, las cuatro bolitas circundantes son los vértices y las cuatro bolitas en la segunda capa (en los cuatro espacios) son los centros laterales. (2 puntos)

También puedes usar cuatro bolitas adyacentes como puntos medios de los lados del cuadrado (los vértices son espacios regulares de octaedro) y luego tomar dos capas para formar un cubo del mismo tamaño. como arriba, con las bolitas ubicadas en el cuerpo, el centro y el centro del borde son en realidad 1/2 unidad diferentes del centro del vértice.

Nueve. 1. N2O4+2N2H4===3N2+4H2O

2. El N en N2O4 adopta la hibridación sp2, con 5 enlaces σ (un enlace N-N, 4 enlaces N-H) y un enlace. Los átomos de N en la molécula de N2H4 tienen hibridación sp3 y es imposible que 6 átomos formen un plano.

3． Cu+2N2O4===Cu(NO3)2+2NO ↑

N2O4 autoioniza N2O4 NO+NO3-. El Cu reacciona con N2O4 y pierde electrones a NO+, liberando NO y Cu(NO3)2.