04级(1)无机化学期末考试试卷

04--05 学年第 一 学期 第1页(共8页)中 国 科 学 技 术 大 学 04—05 学年第 一 学期期末考试试卷
考试科目: 无机化学 得分:__________ 学生所在系:___________ 姓名:__________ 学号:___________
一、选择题（20分，每小题1分。

每问只有一个最佳答案）
1．化合物NSF 、SNF 和NFS 的稳定性顺序为（假设它们都存在） ( ) (A) NFS ＞SNF ＞NSF (B) NSF ＞NFS ＞SNF (C) NSF ＞SNF ＞NFS (D) SNF ＞NSF ＞NFS
2．下列各物种中，几何构型不为直线型的是 ( )
(A) N 2O (B) -
3N (C) CO 2 (D) O 3
3．用VSEPR 理论推测XeF 3+的几何构型为 ( ) (A) 平面三角形 (B) 三角锥型 (C) T 型 (D) 正四面体 已知锇的电位图如下：
A ϕ ：OsO 4
+1.0V
-26
OsCl
+0.85V
-36
OsCl
+0.40V
Os 2+
+0.85V
Os
请回答下列第4～7题
4．在1mol / L 的盐酸中，最不稳定的物种为 ( )
(A) OsO 4 (B) -26OsCl (C) -
36OsCl (D) Os
2+ 5．电极电位不随pH 变化的电对为 ( )
(A) -26
4OsCl
/
sO O ϕ (B) --36
26
OsCl
/OsCl ϕ (C) -36
4
OsCl
/sO O ϕ (D) Os
/OsO 4
ϕ
6．电极电位不随盐酸浓度变化的电对为 ( )
(A) -264
OsCl
/sO O ϕ (B) --36
26
OsCl
/OsCl
ϕ (C) -364
OsCl
/sO
O ϕ (D) Os
/OsCl
36
-ϕ
7．Os
/OsO
4
ϕ值为 ( )
(A) +0.869V (B) +0.775V (C) +0.619V (D) +6.95V
8．在[Fe 4S 3(NO)7]－
中，Fe 原子的平均氧化数为 ( ) (A) -7/4 (B) -1/2 (C) +2 (D) +3
9．一原子被观察到以100.0nm 、125.0nm 和500.0nm 发射光。

理论上考虑该原子只有
两种有关的激发态，则两种激发态之间的发射（或吸收）光的波长为 ( ) (A) 500.0nm (B) 125.0nm (C) 100nm (D) 不能确定
04--05 学年第 一 学期 第2页(共8页) 10．下列各核外电子排布中，属于214号元素的排布的是 ( ) (A) [168]8s 28p 2 (B) [168]4g 185f 146d 107s 27p 2 (C) [168]5g 186f 147d 108s 28p 2 (D) [168]6g 187f 148d 109s 29p 2
11．下列各电子构型中，不能表示氮原子（基态或激发态）的电子排布的是 ( )
(A )(B )(C )
(D )
2s
2p
3s
3p
12．LiMn 2O 4晶体中，O 2-离子以立方面心堆积，Li +离子占有正四面体空隙，其空隙占
有率为 ( ) (A) 100% (B) 50% (C) 25% (D) 12.5%
13．下列各物种中，未成对电子数最多的是 ( )
(A) +2C (B) +2B (C) O 2 (D) -
2O
14．下列各物种的几何构型，不能用VSEPR 理论推测的是 ( ) (A) -4ClI (B) -
4ICl (C) ClF 3 (D) IF 7 15．对于燃料电池：Pt, C 4H 10(g)│ZrO 2(s)│O 2, Pt ，其放电时，负极反应为 ( )
(A) O 2 + 2H 2O + 4e 4OH －
(B) C 4H 10 + 13O 2- - 26e 4CO 2 + 5H 2O (C) C 4H 10 + 8H 2O - 26e 4CO 2 + 26H + (D) (13/2)O 2 + 26e 13O 2- 16．N 2、O 2、F 2分子的键强度为N 2 ＞ O 2 ＞ F 2。

该顺序的最佳解释为 ( ) (A) 分子量增加的顺序为N 2 ＜O 2 ＜ F 2
(B) 电负性增加的顺序为N ＜ O ＜ F
(C) 气态原子的摩尔生成焓的增大顺序为N (g) ＞ O (g) ＞ F (g) (D) 成键轨道的电子数的增大顺序为N 2 ＞ O 2 ＞ F 2
17．最近发现含有镁、镍和碳三类元素的晶体具有超导性。

该晶体结构由镁、镍原子
以立方面心堆积（ccp ），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍、镁原子构成，两种八面体的数量比为1∶3，碳原子只填充在镍原子构成的正八面体空隙中，则该新型超导材料的化学式为 ( ) (A) MgNi 3C (B) NiMg 3C (C) MgNiC (D) MgNiC 4
18．镧系收缩造成下列哪组离子半径相近 ( ) (A) Zn 2+ 和Cd 2+ (B) Zr 4+ 和Hf 4+ (C) Cr 3+ 和W 3+ (D) La 3+ 和Y 3+
19．下列各物种中，键角最小的是 ( )
(A) NO 2+ (B) NO 2 (C) NO 2- (D) N 2O
04--05 学年第 一 学期 第3页(共8页) 20．已知第二周期基态原子的各级电离能（eV ）为
该元素应为 ( ) (A) B (B) C (C) N (D) O
二、填空题（30分）
3．（6分）配平下列各反应的离子方程式（按要求书写）
(1) Cu 3P + -27
2O Cr Cu 2+ + H 3PO 4 + Cr 3+
氧化反应 还原反应 离子方程式
(2) -
46)CN (Fe + CeO 2
Fe(OH)3 + -4
)OH (Ce
氧化反应 还原反应 离子方程式
04--05 学年第 一 学期 第4页(共8页) 4．（4分）BX 3（X = F 、Cl 、Br ）分子中B 原子采取 杂化，除了B －X 之间
的 键外，在BX 3分子中还存在 键，该键表示为 。

为发生H 3N －BX 3 + BX '3H 3N －BX '3 + BX 3的反应，BX '3（X '= F 、Cl 、Br ）的顺序为 。

5．（8分）物种-
33N S （S －N －S －N －S －N ，六元环）的共振结构式数目为 ，该
物种中，S －N 键级等于 ，其S －N 键长 （相等或不相等），S 原
子的平均形式电荷为 ，N 原子的平均形式电荷为 。

若每个S 原子的实际电荷为0.041，那么每个N 原子的实际电荷为 。

从氧化数的概念出发，该物种中S 元素的平均氧化数为 ，N 元素的平均氧化数为 。

6．（2分）氯仿在苯中的溶解度明显比在 1.1.1-三氯乙烷中的大，其可能的原因
是 ；在乙醇溶液中，存在于分子之间作用力有 。

三、回答下列问题（20分）
1．亚甲基亚硫酰（H 2CSO ）有多种共振结构式。

试画出所有稳定和次稳定共振结构式
并标出每个共振结构式中C 、S 、O 原子的形式电荷，再估算C －S 和S －O 的键级。

2．2C d r +
= 97pm ，-
2S r = 184pm ，按r + / r - 之比值，CdS 应属于何种离子型晶体？实际
上CdS 属于ZnS 型晶体，如何解释？
3．试画出NO 的分子轨道能级图（由能量相近的2p 轨道组成的成键π分子轨道能量
低于成键σ分子轨道能量）和写出NO +和NO －
的分子轨道表示式，并填写下表。

键能顺序： 键长顺序：
04--05 学年第 一 学期 第5页(共8页) 4．为什么三甲基硅醇［例如(CH 3)3SiOH ］的酸性比碳的类似化合物的酸性强？
四、电化学计算（10分）
1．（4分）已知Ag
/ Ag
+
ϕ= +0.799V ，Ag
/ CrO Ag
4
2ϕ= +0.447V ，求4
2CrO Ag
sp,K 。

2．25℃时，在pH = 1.0的溶液中CaF 2的溶解度约为5.4×10-3mol · dm -3。

试计算HF (aq)
的K a 。

已知Ca
/ Ca
2+
ϕ= -2.868V ，Ca
/ CaF
2ϕ= -3.178V
五、晶体结构（10分）
1．碱金属嵌入石墨的A 、B 层间，导致石墨的A 、B 层平
行（即只有A 层）。

右图表示钾的石墨嵌入化合物中金属K 沿c 轴投影在A 层的位置。

(1) 碱金属钾与石墨层之间以何种化学键相互作用？ (2) 从右图推出这种钾的石墨嵌入化合物的化学式（要
写出推导过程）
04--05 学年第 一 学期 第6页(共8页) 2．VS 晶体结构如右图（晶胞参数a = 3.36Å，c = 5.81Å） (1) 若V 原子层表示为A 层，试写出该晶体的堆积方式 (2) 画出该晶体的晶胞
(3) 写出该晶胞中原子的分子坐标 (4) V 、S 原子分别占据何种类型空隙
(5) 试求该晶体的密度（M V = 50.94，M S = 32.07）
六、晶格能计算（10分）
1．已知Mg —O 的核间距为210pm ，试计算Mg 2+离子和O 2-离子的Pauling 半径。

2．已知MgO 晶体的Madelung 常数M = 1.7476，Born 指数n = 6.77，根据Born — Lande 公式，试计算MgO 的晶格能。

3．O 原子的第二电子亲合能在气相中不能直接测定，试利用下面的数据及2式中计算
得到的晶格能，计算出O 原子的第二电子亲合能（要求设计出Born —Haber 循环）。

已知 A 1(O) = -141.8kJ· mol -1 D
)
O (2= 498.4kJ· mol -1 I 1(Mg) = 737.7kJ· mol -1
Δ s H m,Mg(s) = 146.4kJ· mol -1 I 2(Mg)= 1450.6kJ· mol -1 Δ f H m,MgO = -601.2kJ· mol -1
4．镁的第二电离势大约为第一电离势的两倍，把O －(g)转变成O 2－
(g)的过程是吸热的，
尽管如此，我们仍把MgO 的化学式写成Mg 2+O 2－，而不是写成Mg +O －
，为什么？
04--05 学年第 一 学期 第7页(共8页)Additional Exam (20 points)
1．Each of the questions or incomplete statements below is followed by four suggested answers or completions. Please give your answer that is best in each case.
(1) Which of the following elements has the largest third ionization energy ? ( )
(A) B (B) N (C) Mg (D) Al
(2) In order for ψ (wave function)to be defined, which of the following is acceptable?
( )
(3) When the electron in an hydrogen atom jumps form n = 4 to n = 1, the energy is carried
away as a photon of frequency ν, which is ( ) (A) 2R /3 (B) 8R /9 (C) 15R /16 (D) 3R
(4) For an MX solid, the r M /r X ratio is quite high but less than 1. What kind of holes formed
by the close packing of X －
would be filled by M + ？ ( )
(A) octahedral holes (B) tetrahedral holes (C) cubic holes (D) none of them (5) Given a face – centered cubic arrangement of atoms in which the corner atoms are type A
and those at the face centers are type B. if all the tetrahedral holes formed by A and B atoms are occupied by X atoms, what the empirical formula of the compound in terms of A, B and X ? ( ) (A) ABX (B) AB 2X 4 (C) AB 3X 4 (D) AB 3X 8
(6) The type of delocalized π bond for carbate ion (-22NCO H ) is ( )
(A) 43Π (B) 64Π (C) 8
6Π (D) none
(7) The crystal structure of lithium sulfide, Li 2S, is a form of antifluorite, the coordination number of S 2- ion is ( ) (A) 4 (B) 6 (C) 8 (D) 12
(8) Select the correct answer when an electron having n = 3 and m l = 0 ( ) (A) must have m s = +1/2 (B) must have l = 1 (C)may have l = 0, 1, or 2 (D) must have l = 2
(9) Which of the following statements is correct about molecular orbital theory ? ( )
(A) Two hydrogen atoms can form a stable bond because the two electrons occupies the
anti bonding orbital
(B) Two hydrogen atoms can form a stable bond because one electron occupies the
bonding orbital and the other occupies the antibonding orbital
(C) Two helium atoms can not form a stable bond because the bond order of He2 is zero.
(D) None of the above
(10) The charge on an electron was determined by measurement of the effect of an electric
field on the rate at which charged oil droplets fell under the influence of gravity. This discovery was made by ( )
(A) J. J. Thomson (B) E. Rutherford
(C) R. Millikan (D) H. Becquerel
2．（10point）Colloidal metal particles are of high interest due to their special optical, electric and magnetic properties, applications as catalysts etc.
A polymer C in toluene has the following properties C: PVP123-b-PS118 with R = 25
nm, N = 310 (R is the micelle radius and N is the aggregation number):
Tetrachlorogoldacid-tri-hydrate (HAuCl4·3H2O, gold acid) is added to the polymer solution and the mixture is stirred for several hours. While the gold compound is normally insoluble in toluene, the yellow colour of the solution indicates that it has solubilized
within the micelles. (M=25224.33 gּmol-1)
One experiment are made with polymer: C: the addition of 0.01 g (C = 10 gּL-1). In all cases, the total amount of added HAuCl4·3H2O is solubilized.
In a second step, a reducing agent such as hydrazine or sodium borohydride (sodium boranate) is added. The solution turns red or blue indicating the formation of metallic gold nanoparticles.
The micelle size does not change after the solubilization of HAuCl4·3H2O and reduction. One micelle forms one particle.
(1) Write down the reaction equations for the two reductions.
(2) Which gold particle diameter do you expect ?
04--05 学年第一学期第8页(共8页)。