专题9团簇的发现与研究

专题9 团簇的发现与研究 专题9  团簇的发现与研究 团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态，或者说，代表了凝聚态物质的初始状态。 1．{Ti12O18}团簇是比较罕见的一个穴醚无机类似物，我国科学家通过将{Rb@Ti12O18}和Cs+反应，测定笼内Cs+的浓度，计算Cs+取代Rb+反应的平衡常数(Keq)，反应示意图和所测数据如图。有关说法不正确的是 (图中表示平衡时铯离子浓度和铷离子浓度之比，其它类似) A．Keq≈10 B．{Rb@Ti12O18}团簇属于超分子 C．预测该团簇对K+的亲和力比对Rb+大 D．已知冠醚18−冠−6能识别Rb+而不能识别Cs+，则往体系中加18−冠−6时，上述平衡会正向移动 2．短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，它们组成一种团簇分子Z2M2Y4(YX)2。X、M的族序数均等于周期序数，Y原子核外最外层电子数是其电子总数的。下列说法正确的是 A．0.1mol的YX-中含有0.9NA个电子 B．最高价氧化物对应的水化物碱性：M>Z C．简单离子半径：Z>M>Y D．室温下，M可溶于浓NaOH溶液并产生气泡 3．氢能是清洁的二次能源，水煤气的变换反应是一种重要的制氢手段，金基二元合金团簇()催化水煤气变换反应发生的氧化还原机理有A和B两种途径。(*表示物质吸附在催化剂上) 下列有关说法错误的是 A．反应1发生：，该反应为吸热反应 B．2-a中发生的反应与2-b中发生的反应机理相同 C．反应3-a和3-b中活性氧化吸附在团簇上的得到 D．根据图2，水煤气在上进行变换反应，按反应途径A更容易进行 4．原子簇化学和团簇化学是化学中极其活跃的领域。回答下列问题。 (1)科研工作者利用我国自主研发的高灵敏度光谱仪发现了一种由多个苯环形成的团簇新物种。在组成该团簇物种的元素中，基态原子未成对电子数最多的是___________(填元素符号)。Al元素的第一电离能小于第二电离能的原因是___________。 (2)P4和S8都属于裸原子簇分子，其结构如图。S8中S原子的杂化方式是___________，P和S的简单氢化物均含有___________，因而可与部分金属元素形成配合物。 (3)P、O之间可以形成双键，但P、S之间却难以形成，其原因是___________。P4S3是一种保持P4骨架结构的分子，各原子均满足8电子稳定结构，且S原子之间不成键，则其分子结构可能为___________(画出结构)。 (4)Ca和B可以形成一种离子型簇合物，晶胞结构如图，其化学式为___________，若其晶胞边长为apm，则其密度的计算式为ρ=___________g/cm3(阿伏加德罗常数用NA表示)。 5．某课题组发现水团簇最少需要21个水分子才能实现溶剂化，即1个水分子周围至少需要20个水分子，才能将其“溶解”(“溶解”时，水团簇须形成四面体)。下列叙述正确的是 A．(H2O)21中水分子之间的作用力主要是氢键 B．(H2O)21和(H2O)23互为同系物 C．加热(H2O)23变为(H2O)19还破坏了极性键 D．(H2O)21晶体属于共价晶体 6．{Ti12O18}团簇是比较罕见的一个穴醚无机类似物，我国科学家通过将{Rb@Ti12O18}和Cs+反应，测定笼内Cs+的浓度，计算Cs+取代Rb+反应的平衡常数(Keq)，反应示意图和所测数据如下。有关说法不正确的是 图中[Cs+]/[Rb+]表示平衡时铯离子浓度和铷离子浓度之比，其它类似 A．离子半径：r(Cs+)＜r(Rb+) B．研究发现：Cs+的直径显著大于{Ti12O18}团簇表面的孔径且{Ti12O18}的骨架结构在Cs+交换过程中没有被破坏。据此推断：{Ti12O18}团簇表面的孔是柔性的 C．Keq≈0.1 D．{Ti12O18}团簇对于Cs+具有比Rb+大的亲和力 7．碳化钼负载的层状金团簇催化剂可用于低温水煤气变换反应，反应原理与碳化钼晶胞如图所示。下列说法正确的是 A．CO与CO2分子中σ键与π键的比值均为1：1 B．反应中断裂的化学键只有极性共价键和配位键 C．碳化钼化学式为MoC，晶胞中钼的配位数为12 D．若晶胞参数为apm，则钼原子间的最短距离为apm 8．X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，它们组成一种团簇分子，其结构如图所示，其中X、M的族序数均等于周期序数，Y原子核外最外层电子数与其电子总数之比为3：4,下列说法正确的是 A．X和Y形成的是离子化合物 B．Z和M的单质均能溶于NaOH