化学竞赛原子结构与分子结构考点分析

1、1、基态原子的电子构型、基态原子的电子构型（1）原子实）原子实稀有气体的原子序数：稀有气体的原子序数：2，10，18，36，54，86，118对应的元素符号：对应的元素符号： He，Ne，Ar，Kr，Xe，Rn，118（2）能级组）能级组（3）步骤）步骤24、44、62、105、124说明：说明：1、特例不考、特例不考2、离子电子构造、离子电子构造3、离子的电子构造可说明化学性质、稳定性等、离子的电子构造可说明化学性质、稳定性等如如Fe2+与与Fe3+；N的电离能与的电离能与C、O的电离能的电离能4、离子的电子构型有、离子的电子构型有2、8、18和和18+2、917等等第一周期阴离子第一周期阴

2、离子第二周期阳离子第二周期阳离子第三周期后第三周期后s区区第二周期后第二周期后p区阴离子区阴离子IB、IIB与与第四周期后第四周期后p区阳离子区阳离子2006年年3月有人预言，未知超重元素第月有人预言，未知超重元素第126号元素有可号元素有可能与氟形成稳定的化合物。按元素周期系的已知规律，能与氟形成稳定的化合物。按元素周期系的已知规律，该元素应位于第该元素应位于第 周期，它未填满电子的能级应是周期，它未填满电子的能级应是 ，在该能级上有在该能级上有 个电子，而这个能级总共可填充个电子，而这个能级总共可填充 个电个电子。（各子。（各1分）分） （4）元素位置（周期、族、区）元素位置（周期、族、区

3、）例例1：A、B两元素，两元素，A原子的原子的M层和层和N层的电子数分别比层的电子数分别比B原子的原子的M 层和层和N层的电子数少层的电子数少7 个和个和4个，写出个，写出 A、B 两元两元素的名称和电子排布式，指出推理过程。素的名称和电子排布式，指出推理过程。a. B原子的原子的N层比层比A原子的原子的N层多层多4个电子，说明个电子，说明B原子的原子的4p轨道上一定填充了电子，可推断轨道上一定填充了电子，可推断B原子的原子的3d轨道必定是全轨道必定是全满，即满，即3d10，可知，可知B原子的原子的K,L,M层均填满。层均填满。b. A原子的原子的M层比层比B原子的原子的M层少层少7个电子，故

4、个电子，故A 的的M层的电层的电子排布式为子排布式为3s2 3p6 3d3 ；这样，；这样，A原子的电子排布式为：原子的电子排布式为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2, 或或 Ar 3d3 4s2 。 2、原子核的变化、原子核的变化不稳定的原子核能自发地放射出射线（不稳定的原子核能自发地放射出射线（ (24 He)、( 10e)、 (高高能量光子能量光子00 )射线、正电子射线、正电子(10e)）的性质。）的性质。 核的稳定性：核的稳定性：（1）所有具有）所有具有84个质子或更多质子的原子核不稳定个质子或更多质子的原子核不稳定（2）具有）具有2、8、20、28、50、82

5、、126个质子或中子的原子核个质子或中子的原子核比相邻的原子核更稳定。（幻数）比相邻的原子核更稳定。（幻数）（3）质子数和中子数为偶数比奇数的原子核稳定。）质子数和中子数为偶数比奇数的原子核稳定。半衰期：一放射性元素衰变到原来一半数量所需要的时间，半衰期：一放射性元素衰变到原来一半数量所需要的时间， 衰变速率：衰变速率： dN/dt= NN=Noet =ln2/ =0.693/ 2004年年2月月2日，俄国杜布纳实验室用核反应得到了两种元素日，俄国杜布纳实验室用核反应得到了两种元素X和和Y。X是用高能是用高能48Ca撞击撞击24395Am靶得到的。经过靶得到的。经过100微秒，微秒，X发生发生

6、衰变，得到衰变，得到Y。然后连续发生。然后连续发生4次次衰变，转变为质量衰变，转变为质量数为数为268的第的第105号元素号元素Db的同位素。以的同位素。以X和和Y的原子序数为新的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成X和和Y新元素的核反应方程式。新元素的核反应方程式。 24395Am4820Ca288115310n（2分，不写分，不写310n不得分。答不得分。答291115不得分。）不得分。）28811528411342He（2分，质量数错误不得分。分，质量数错误不得分。42He也可用符号也可用符号 。2009年年

7、10月合成了第月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素号元素是用是用249Bk轰击轰击48Ca靶合成的，总共得到靶合成的，总共得到6个个117号元素的原子，号元素的原子，其中其中1个原子经个原子经p次次 哀变得到哀变得到270Db后发生裂变；后发生裂变；5个原子则个原子则经经q次次 哀变得到哀变得到281Rg后发生裂变。用元素周期表上的后发生裂变。用元素周期表上的117号号元素符号，写出得到元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式号元素的核反应方程式(在元素符

8、号在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数)。 2048Ca+97249Bk=117293Uus+4n；2048Ca+97249Bk=117294Uus+3n；（两式关系为（两式关系为5 ：1 ） 62048Ca+697249Bk=117294Uus+5117293Uus+23n 已知：已知：（1）23892U的半衰期为的半衰期为4.51 109 年，如岩石中含有年，如岩石中含有N个个23892U原子，在原子，在4.51 109 年内，年内， 23892U衰变到衰变到20682Pb，将会产生多，将会产生多少个少个42He原子？共发生了多少次原子

9、？共发生了多少次 衰变？衰变？4N个个42He，3N次次 衰变衰变（2）分析某岩石的氦和铀的含量，发现含有）分析某岩石的氦和铀的含量，发现含有1.00 10 9 mol的的23892U原子和原子和2.00 10 9 mol的的42He原子。假设所有的原子。假设所有的氦都是由氦都是由23892U衰变到衰变到20682Pb所产生的，并且所有的氦原子所产生的，并且所有的氦原子都保留在岩石中。试问当岩石形成时有多少都保留在岩石中。试问当岩石形成时有多少mol 的的23892U原原子，并计算此岩石的年龄。子，并计算此岩石的年龄。岩石形成时有岩石形成时有1.25 10 9 mol 的的23892U原子原子

10、T=(lnNo/N)/ =(T1/2)(lnNo/N)/0.693=1.45 109 年年放射性活度为放射性样品在单位时间内的衰变次数，简称活度，放射性活度为放射性样品在单位时间内的衰变次数，简称活度，以以A表示。其国际单位表示。其国际单位(SI)是是Bq(贝可勒尔贝可勒尔)，1 Bq1 s 1(每秒每秒1次次衰变衰变)。活度常用单位为。活度常用单位为Ci(居里居里)，1 Ci3.71010 Bq。NTNdtdNA212ln已知已知13153I的半衰期为的半衰期为8.1天，有一样品开始放射性强度为天，有一样品开始放射性强度为0.50 mCi，问，问14天后样品的放射性强度为多少天后样品的放射性

11、强度为多少mCi？A1/A0=N1/No=et=e (0.693/T1/2)t=0.30A1=0.15 mCi3、经典路易斯理论、经典路易斯理论（1）八隅律）八隅律 满足八隅律满足八隅律 就是化学反应的推动力。就是化学反应的推动力。（2）共价键和路易斯结构）共价键和路易斯结构 原子间通过共用电子对而形成的化学键称之为共价键原子间通过共用电子对而形成的化学键称之为共价键共用一对电子共用一对电子共价单键；共用两对、三对电子共价单键；共用两对、三对电子共价双键和共价共价双键和共价三键三键共价多键共价多键（3）路易斯结构式）路易斯结构式 用小圆用小圆(黑黑)点点( )代表价层电子表示原子间通过共用电子

12、对以满足八代表价层电子表示原子间通过共用电子对以满足八隅律的电子结构称为隅律的电子结构称为Lewis电子电子点式点式a. 在元素符号间画一道、两道或三道短线在元素符号间画一道、两道或三道短线“”表示共享一对、两表示共享一对、两对或三对电子形成的单键、双键或三键对或三对电子形成的单键、双键或三键b. 孤对电子标出孤对电子标出如如HCl、NH3、N2、C2H2等等c. 配位共价键配位共价键如如CO 4、化学键的类型、强度、化学键的类型、强度（1）共价键（）共价键（ 、 、 ）（2）离子键）离子键（3）金属键）金属键（4）分子轨道理论与键级）分子轨道理论与键级O2、NON2、COSO2、O3ClO2

13、SO3、NO3 1,3 丁二烯丁二烯无机苯、苯无机苯、苯分别将分别将O2、KO2、BaO2和和O2AsF6填入与填入与OO键长相对应的空格中。键长相对应的空格中。 OO键键长长112 pm121 pm128 pm149 pm化学式化学式O2AsF6O2KO2BaO2A的化学式为的化学式为Co2O2(NH3)104+，其，其OO的键的键长为长为147 pm；B的化学式为的化学式为Co(bzacen)PyO2，其其OO的键长为的键长为126 pm (5)键角键角VSEPR理论理论奇电子奇电子NO2电子对排斥力决定因素：电子对排斥力决定因素：a. 孤对与成对，多重键与单键孤对与成对，多重键与单键b.

14、 电子对之间夹角电子对之间夹角BF3 SF4 XeF4XH3(X=N, P, As) NX3(X=F, Cl, Br)5、杂化方式、杂化方式（1）共价分子、离子中的中心原子与配合物中的形成体）共价分子、离子中的中心原子与配合物中的形成体PCl6 、CuCl2链状结构中的链状结构中的Cu2+、AuCl3二聚体结构中的二聚体结构中的Au3+、AlCl3二聚体结构中的二聚体结构中的Al3+（2）空间构型）空间构型NX3（X=F、Cl、Br、I )、XH3（X=N、P、As、Sb）XX3、SBr2Cl2、HFSbF5(C6H5)IF5(C6H5)2XeI(C6H5)2+sp3d3 (1分分)其它答案不

15、得分。其它答案不得分。sp3d (1分分)其它答案不得分。其它答案不得分。sp3 (1分分)其它答案不得分。其它答案不得分。（3）杂化方式的转变）杂化方式的转变N5+离子的结构：离子的结构：N N-N-N N；其中中心；其中中心N原子原子sp2杂化，与杂化，与两个两个N呈呈v形。形。 +ClO2，形成大，形成大 键，键， 35。 N(SiH3)3中中N原子采取原子采取sp2杂化，分子为平面三角形。这是由杂化，分子为平面三角形。这是由于于N原子上的孤对电子对占有原子上的孤对电子对占有Si原子的原子的3d空轨道，形成空轨道，形成dp键所致。显然键所致。显然N(CH3)3与与N(SiH3)3的碱性也

16、不同，前者的的碱性也不同，前者的Lewis碱性大于后者碱性大于后者 6、泡林的共振论、泡林的共振论SF6的结构的结构S2N2的结构的结构7、等电子体原理、等电子体原理等体子体原理：等体子体原理：N2与与CO，N2O与与CO2等。等。生物电子等排体：生物电子等排体：一价：一价：X、OH、SH、NH2、CH3二价：二价：O、S、Se、Te、NH、CH2三价：三价：N 、P、As、Sb四价：四价：=C=、=N=(+)、=P=(+)、=As=(+)、=Sb=(+)、环中等排体：环中等排体：CH=CH、CH=N、O、S、=N、=CHNSSNNSSNNSSNNSSNNSSN8、氢键、氢键分子间分子间分子内

17、分子内苯与氯仿苯与氯仿晶体工程晶体工程9、分子的对称性、分子的对称性（1）4种对称元素种对称元素（2）5种对称操作种对称操作10、二聚与多聚、二聚与多聚BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。分别画出它们的结构简式，并指出分别画出它们的结构简式，并指出Be的杂化轨道类型。的杂化轨道类型。 BeClClBeClBeClClClClBeClClBeClClBeCln(CN)2在在300500 oC形成具有一维双链结构的聚合物，画形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。出该聚合物的结构。 CCNNnCCNCCNNCCNNNN

18、NNNNNNNNNNN键角？键角？对于原子序数对于原子序数1-20的元素，最稳定原子核中中子数和质子数的元素，最稳定原子核中中子数和质子数之比之比N/P=1，原子序数，原子序数21-83，N/P比值随原子序数递增线性比值随原子序数递增线性增大直到约为增大直到约为1.6（原子序数为（原子序数为83），比值超过），比值超过1.6，原子核，原子核不稳定。马氏规则指出，两个原子序数相邻的元素如有相同不稳定。马氏规则指出，两个原子序数相邻的元素如有相同的质量则不稳定。已知的质量则不稳定。已知42Mo稳定同位素质量数有稳定同位素质量数有92、94、95、96、97、98、100； 44Ru稳定同位素质量数

19、有稳定同位素质量数有96、98、99、100、101、102、104。问问：（：（1）如果）如果43Tc存在同位素，则可能有几种？质量数各为存在同位素，则可能有几种？质量数各为多少？（多少？（2）42Mo和和44Ru最稳定核的质量数为多少？（最稳定核的质量数为多少？（3）43Tc同位素的原子核稳定吗？它属于哪一类元素？同位素的原子核稳定吗？它属于哪一类元素？（1）其质量数在）其质量数在92-104之间，且与之间，且与Mo和和Ru不重复，故有两不重复，故有两种：质量数分别为种：质量数分别为93和和103。（2）Mo：中子数：中子数=421+0.6(42-20)/(83-20)=50.8，对应，对

20、应92质量数。质量数。Ru：98（3）质量数为）质量数为93和和103的的Tc元素的元素的N/P分别为分别为1.16和和1.40，与，与1.22比较分别太小和太大，不稳定，为放射性元素。比较分别太小和太大，不稳定，为放射性元素。（1）画出聚乙炔的两种几何异构体的结构。）画出聚乙炔的两种几何异构体的结构。（2）纯的聚乙炔有一定的导电性，是半导体，请解释其原）纯的聚乙炔有一定的导电性，是半导体，请解释其原因，如何提高聚乙炔的导电性。因，如何提高聚乙炔的导电性。（3）将）将AlP和和S在在923 K在密闭容器中加热得到在密闭容器中加热得到AlPS4，已知，已知AlPS4与链状的与链状的SiS2结构相

21、似，画出其结构。结构相似，画出其结构。（1）顺反异构。）顺反异构。（2）离域电子为自由电子，用碱金属处理，增加反键轨道上）离域电子为自由电子，用碱金属处理，增加反键轨道上的电子，用氧化剂处理，减小成键轨道上的电子都可增加离域的电子，用氧化剂处理，减小成键轨道上的电子都可增加离域程度。程度。（3）AlP相当于两个相当于两个Si，契型。，契型。有有4种化合物种化合物w、x、y、z，常温下分别为气态、液态、固态和固态，常温下分别为气态、液态、固态和固态，由短周期由短周期5种元素组成，原子序数按种元素组成，原子序数按A、B、C、D、E顺序递增，其顺序递增，其中中AD同族，同族，CE同族，同族，BC同周

22、期；同周期；w中原子个数比中原子个数比A：B=1:1，x中中原子个数比原子个数比A：C=1:1，y是由是由CD组成的离子化合物，原子个数比也组成的离子化合物，原子个数比也为为1:1，z是由是由DE组成的离子化合物，阳离子比阴离子少一个电子层。组成的离子化合物，阳离子比阴离子少一个电子层。推断推断w、x、y、z的化学式。的化学式。1、BC同周期，而且是短周期，只能是第二周期。同周期，而且是短周期，只能是第二周期。2、CE同族，说明同族，说明E是第三周期。是第三周期。3、DE组成离子化合物，且阳离子比阴离子少一个电子层，还有组成离子化合物，且阳离子比阴离子少一个电子层，还有D的原子序数小于的原子序

23、数小于E，说明，说明D为第三周期金属。为第三周期金属。4、如、如D为为Na，则根据，则根据CD离子个数比离子个数比1:1，CD可能为可能为NaF或或Na2O2；即即C可能为可能为F或或O，对应，对应z为为NaCl或或Na2S。5、如、如C为为F，AD同族可能为同族可能为H或或Li，因，因LiF常温下为固态，常温下为固态，HF常温常温下为气态。与事实不符合。则下为气态。与事实不符合。则C为为O，对应有，对应有E为为S，A为为H，B为为C，对应对应w、x、y、z分别为分别为C2H2、H2O2、Na2O2、Na2S。指出下列分子中心原子（离子）的杂化方式，并图示分子的对指出下列分子中心原子（离子）的

24、杂化方式，并图示分子的对称元素。称元素。（1）SF4（2）反）反-PtCl2(NH3)2（1）sp3d杂化，杂化，C2， v1， v2（2）dsp2杂化，杂化，3C2，v1，v2，h，i在液态在液态SO2溶液中，将硫磺（溶液中，将硫磺（S8）、碘（）、碘（I2）和）和AsF5混合物加混合物加热，得到一种化合物热，得到一种化合物A，结构分析表明，结构分析表明，A中含有一种正八面中含有一种正八面体结构的阴离子和与体结构的阴离子和与P2I4为等电子体的阳离子。为等电子体的阳离子。（1）确定）确定A的结构式。写出生成的结构式。写出生成A的方程式，的方程式，（2）画出）画出A中环状阳离子的结构式。中环状

25、阳离子的结构式。（3）比较）比较A中中I-I键与碘（键与碘（I2）中）中I-I键的键长。键的键长。（1）S2I4AsF62，S8+8I2+12AsF5=4S2I4AsF62+4AsF3（2）S2的两个反键电子分别与的两个反键电子分别与3个个I2+离子的反键电子形成离离子的反键电子形成离域，两个平面互相垂直。形成两组域，两个平面互相垂直。形成两组*44，离域后相当于电荷均，离域后相当于电荷均匀化，即为匀化，即为S22/3+与两个与两个I22/3+，按分子轨道理论键级分别为，按分子轨道理论键级分别为7/3和和4/3，因此，可画成两个互相垂直的四元环，除，因此，可画成两个互相垂直的四元环，除S=S双键外，双键外，其余部分用圆圈表示离域。其余部分用圆圈表示离域。（3）从（）从（2）得知，）