清北学堂2011暑期试题01《无机化学》(张祖德教授)

清北学堂2011暑期试题01《无机化学》（张祖德教授）一、过去，CaCN2直接用作肥料。在自然界中，它与水反应产生肥料物种，在此过程中会涉及到下面一些步骤：第一步水解，CaCN2与H2O1∶1（mol比）反应，生成两种中间体（A）和（B），它们都是含钙的离子化合物，这步反应可以描述为简单的酸碱反应。化合物（A）和（B）在热力学上不稳定，受热很容易分解。化合物（A）热分解生成离子化合物（C）和共价化合物（D），（A）与CO2反应，生成共价化合物（D）和新的离子化合物（E）。（E）热分解得到（C）和CO2。化合物（B）与CO2和H2O反应，生成（E）和新的共价化合物（F），（F）简单水解（以1∶1mol比），产生共价化合物（G），（G）常用作肥料，（G）彻底水解生成CO2和另一种气体（H）。试回答下列问题：1．CaCN2的名称是什么？2．试写出字母（A）～（H）所代表的物质。3．写出该问题中描述的所有反应的化学方程式。4．画出（G）的Lewis结构式。二、氯的包合物晶体与甲烷的包合物晶体具有相同的结构。它们的主要的特征是由20个水分子形成十二面体。晶体的晶胞可以看成这些近似球状的十二面体按体心立方排列，十二面体通过处于晶胞面上的另外水分子相连接，每个面上有2个水分子。晶胞的边长为1.182nm。这种结构中有2种空穴类型：一种是十二面体的内部空间（A），另一种是空穴（B），它比空穴（A）要小一些，每个晶胞有6个空穴（B）。试回答下列问题：1．1个晶胞中有多少（A）型空穴？2．计算1个晶胞中有多少个水分子？3.如果所有的空穴中都含有1个客体分子，计算水分子数目与客体分子数目之比。4.在0～10℃条件下，形成的甲烷水合物具有（C）中所述的结构。计算该包合物的密度。5.氯的水合物的密度为1.26g/cm3，计算该晶体中水分子数目与客体分子数目之比。6．在一个完美的氯的水合物晶体中，氯有可能填入哪种空穴？（单选或多选）□部分(A)，□部分(B)，□所有的(A)，□所有的(B)三、一种单核配离子A带两个单位正电荷，其硝酸盐的元素组成为n(N):n(H):n(O):n(Co)=8:15:7:1。A有两种同分异构体B、C，B的几何构型为八面体，且中心体与N原子形成配键，而C的相对分子量是B的两倍，其中有B中不具备的一种成键方式。在碱性溶液中B与过量的KCN溶液反应，得到黄色化合物，该化合物的阴离子D与[Ni(CO)4]2+互为等电子体。1．写出生成D的离子方程式。2．
、A、D中Co的氧化数是多少？3.画出B、C、D的结构式（包括它们的同分异构体）。4．B、C互为何类异构体?5．B、C、D中的Co分别采取何种杂化类型？四、配体HL的结构式表示如下：NSHNHS1．上述两式属于共振结构式吗？若是，说明理由。若不是，应属于什么名称？2．该配体与V2+离子反应可以生成3[VL]，试画出立体异构体，并说明几何异构体的类型。3．试画出22222[V(MeNCHCHNH)L]所有可能的异构体。五、下面的左图是钾的石墨插层化合物的晶胞图，下面的右图是晶胞沿c轴方向的投影。1．试推出一个晶胞中有几个K原子？有几个C原子？2．试写出该插层化合物的化学式。3．说明K层与C层之间是什么作用力？4．试计算K层中K原子之间的最近距离是C－C键的键长dC－C的多少倍？5．如果K层中的K原子之间的距离增加到43dC－C，试写出这种K的插层化合物的化学式。六、1．当镓溶解在液氨的KOH溶液中生成盐K[I]，在570K，真空条件下加热1molK[I]，放出2molNH3，生成K[II]，用NH4Cl部分中和K[I]，生成Ga(NH2)3。(1)试写出K[I]和K[II]组成的化学式(2)写出生成K[I]的化学反应式(3)写出K[I]的热分解和部分中和反应方程式。2．碱金属与限量空气反应，可以得到碱金属氧化物M2O（M=Na，K，Rb，Cs）。(1)这种制备方法能否获得纯的碱金属氧化物，给出你所做结论的理由。(2)试提出两种制备Na2O与K2O的较佳方法。以反应方程式表示之。(3)在低温下Rb和Cs部分氧化，得到Rb9O2和Cs11O3碱金属亚氧化物。它们称为原子簇合物（cluster）。氧原子在碱金属原子围成的正八面体空隙中心。试画出Rb9O2和Cs11O3的结构式。