文档介绍：2003年全国高中学生化学竞赛决赛（冬令营）理论试题
H
08
相对原子质量
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
标准压力pφ＝1bar（巴）＝100000Pa（帕斯卡） R＝ J·K－1·mol－1
第 （1）A BF3，B NH3，C F3BNH3，D NH4HCO3，E (BN)x （2） BF3＋NH3＝F3BNH3 酸碱加合反应，BF3为Lewis酸，NH3为Lewis碱，F3BNH3为酸碱加合物。 （3）E1的结构与石墨相似，为六方晶系，层状结构，层中B原子与N原子通过sp2杂化轨道成键，B和N之间的共价键长小于其共价半径之和，有部分双键特征，层与层之间通过分子间力结合。E2与金刚石相似，为立方晶系，B原子与N原子以sp3杂化轨道形成共价单键，交替连接形成三维结构。E1可用作耐高温材料、高温润滑材料和绝缘材料，E2因与金刚石的硬度相似，可以代替金刚石作磨料、切割材料等。 （4）生成的化合物的分子式为(C6H5NBF)3，结构式：
题（8分）
1990年代初发现了碳纳米管，它们是管径仅几纳米的微管，其结构相当于石墨结构层卷曲连接而成。近年，人们合成了化合物E的纳米管，其结构与碳纳米管十分相似。
气体A与气体B相遇立即生成一种白色的晶体C。已知在同温同压下，气体A的密度约为气体B的密度的4倍；气体B易溶于水，向其浓水溶液通入CO2可生成白色晶体D；晶体D的热稳定性不高，在室温下缓慢分解，放出CO2、水蒸气和B；晶体C在高温下分解生成具有润滑性的白色晶体E1；E1在高温高压下可转变为一种硬度很高的晶体E2。E1和E2是化合物E的两种不同结晶形态，分别与碳的两种常见同素异形体的晶体结构相似，都是新型固体材料；E可与单质***反应，主要产物之一是A。
（1）写出A、B、C、D、E的化学式。
（2）写出A与B反应的化学反应方程式，按酸碱理论的观点，这是一种什么类型的反应？A、B、C各属于哪一类物质？
（3）分别说明E1和E2的晶体结构特征、化学键特征和它们的可能用途。
（4）化合物A与C6H5NH2在苯中回流，可生成它们的1︰1加合物；将这种加合物加热到280℃，生成一种环状化合物（其中每摩尔加合物失去2摩尔HF）；这种环状化合物是一种非极性物质。写出它的分子式和结构式。
第 （1）配体L的配位原子是2个吡啶环上的N，中心金属原子的配位数是6。 （2）该配合物的分子结构应当为顺式结构cis－RuL2(SCN)2，其几何异构体为反式结构trans－RuL2(SCN)2（如下图所示）。理由是：（1）根据配位原子应放在金属原子相邻位置的原则，以及题设该配合物表达式为RuL2(SCN)2。可知，SCN－是硫原子配位的硫***酸根；（2）顺式结构的电偶极性强而反式结构几乎无极性，极性强的混合配体过渡金属配合物因存在分子内电荷转移跃迁而光敏性好。
（cis－RuL2(SCN)2）（trans－RuL2(SCN)2） （3）该配合物有旋光活性的健合异构体如下：（cis－RuL2(SCN)2） （cis－RuL2(NCS)(SCN)） （顺式结构的RuL2(SCN)2、RuL2(NCS)2和RuL2(NCS)(SCN)都有旋光异构体。） （4）半导体电极表面发生的电极反应式为：4h＋＋H2O→O2＋4H＋ 对电极表面发生的电极反应式为：4H＋＋4e－→2H2 总反应式为：2H2OO2＋2H2↑ （5）因纳米晶TiO2膜几乎不吸收可见光，而太阳光能量密度最大的波长在560nm附近，故必须添加能吸收可见区该波长范围光能的光敏剂，才有可能充分利用太阳光的能量。 （6）由于自由Ti4＋离子的基态电子组态为(3d)0，TiO2既无d－d跃迁亦无荷移跃迁，因此几乎不吸收可见光，以至于呈白色。据此并由题设可知，配合物RuL2(SCN)2吸收绿色和红色光，由互补色原理推测得出：该配合物应当显橙色。 （7）可用于环保型汽车发动机。该光电化学电池装置所得产物氢气，属于清洁能源（原材料），可通过氢气燃烧产生的热能用于汽车发动机，亦可经由氢燃料电池产生的电能用于汽车发动机。
题（8分）
太阳能发电和阳光分解水制氮，是清洁能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半导体光电化学电池方面。下图是n－型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图，图中的半导体导带（未充填电子的分子轨道构成的能级最低的能带）与价带（已充填价电子的分子轨道构成的能级最高的能带）之间的能量差ΔE（＝Ec－Ev）称为带隙，图中的e－为电子、h＋为空穴。
瑞士科学家最近发明了