高三化学高考备考二轮专题训练：物质结构与性质

56物质结构与性质大题训练（共19题）1．（2021·广东珠海市·高三二模）硒是稀散非金属之一，在光敏材料、电解锰行业催化剂和半导体材料等方面有广泛应用，其在元素周期表中相对位置关系如图所示：回答下列问题：(1)基态硒原子的核外电子排布式为____________。单质硒的熔点为221℃，其晶体类型____________。(2)根据元素周期律，电负性：Se______S，第一电离能Ga______As。(填“>”“<”或“=”)，Se所在主族元素对应氢化物沸点最低的是______(填化学式)。(3)硒的含氧酸有H2SeO3，H2SeO4。酸性：H2SeO3______H2SeO4(填“>”“<”或“=”)(4)SeO3是一种无色晶状物，空气中易吸潮。请问Se原子的杂化方式为_____，SeO3的空间构型为_____。(5)硒化锌材料是一种黄色透明的多晶材料，用于制造透红外线材料及红外线光学仪器，其晶胞如图所示(其中白色球表示硒原子)，Zn原子的配位数为______，已知晶胞边长参数为anm，NA表示阿伏加德罗常数，则紧邻的Se2-与Zn2+之间的距离为______nm(列出表达式)，硒化锌的密度为______g·cm-3(列出计算式)。2．（2021·广东广州市·华南师大附中高三三模）碳族元素的单质和化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。(1)锗是重要半导体材料，基态Ge原子中，核外电子占据的最高能级是___________，该能级的电子云轮廓图为___________。Ge与C同族，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键，从原子结构角度分析，原因是___________。(2)C20分子是由许多正五边形构成的空心笼状结构如图所示，分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键。则C20分子中含___________个σ键，推测C20分子中碳原子的杂化轨道为介于___________之间。(3)X是碳的一种氧化物，X的五聚合体结构如图所示。X分子中每个原子都满足最外层8电子结构，X分子的电子式为___________。X分子中碳碳键的夹角为___________。(4)有机卤化铅晶体具有独特的光电性能，图为其晶胞结构示意图。A为CH3NH，B为Pb2+，X为Cl—①若该晶胞的边长为anm，则最近的两个Cl-中心间的距离是___________。②在该晶胞的另一种表达方式中，若图中Pb2+处于顶点位置，则Cl-处于___________位置。原子坐标参数B为(0，0，0)；A1为()，则X2为___________。3．（2021·广东深圳市·高三一模）铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)在元素周期表的分区中，铜属于__区，与铜处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有___种。(2)元素铜和锌的第二电离能：I2(Cu)__I2(Zn)(填“<”或“>”)。(3)下列现代分析手段中，可用于检验水中痕量铜元素的是__(填标号)。A．X射线衍射B．原子光谱C．质谱D．红外光谱(4)CuCl2可与某有机多齿配体形成具有较强荧光性能的配合物，其结构简式如图所示。该配合物分子中N原子的杂化类型为__，1mol该有机配体与Cu(Ⅱ)形成的配位键为___mol。(5)铜催化烯烃硝化反应时会产生NO。键角：NO__NO(填“<”或“=”或“>”)，其原因是__。(6)近期我国科学家合成了一种电化学性能优异的铜硒化合物，其晶胞结构如图所示。该铜硒化合物的化学式为___，其中Cu元素以Cu+和Cu2+存在，则__(填“①”或“②”)为Cu2+，该晶体的密度为__g•cm-3(用含a和c的式子表示，设阿伏加德罗常数的值为NA)。4．（2021·山东高三专题练习）硫磷的化合物在农药、石油工业、矿物开采、萃取及有机合成等领域的应用广泛，如O，O′取代基二硫代磷酸在萃取金属中有如下应用。回答下列问题：(1)P、S、O三种元素中，电负性由大到小的顺序是______。(2)基态硫原子价电子排布式为______。(3)物质(A)中的S原子的杂化方式为______，二硫代磷酸根的VSEPR模型为______。(4)物质(B)中X原子的化合价为______。(5)将物质(A)在气氛中加热至不再失重，得到金属硫化物的无定形粉末，其六方晶胞如下图所示，则晶胞中X的原子坐标有______种。已知该晶胞参数的相对原子质量以M表示，阿伏加德罗常数以表示，则该晶体的密度为______(列出计算式)。5．（2021·全国高三专题练习）H5O2Ge(BH4)3是钙钛矿型化合物(ABX3型)，量子化学计算结果显示，其具有良好的光电化学性能。回答下列问题：(1)基态Ge的价层电子排布式为___________。(2)的结构如图所示。含有共价键的类型是___________。1mol含有化学键的个数为___________。(3)根据杂化轨道理论，BH由B的4个___________(填杂化轨道类型)杂化轨道与4个H的1s轨道重叠而成，因此BH的空间构型是___________。(4)CsPbI3是H5O2Ge(BH4)3的量子化学计算模型，CsPbI3的晶体结构如图所示①原子1的坐标为(，0，0)，则原子2和3的坐标分别为___________、___________。②I-位于该晶体晶胞的___________(填“棱心”、“体心”或“顶角”)。③已知H5O2Ge(BH4)3晶体属于立方晶系，晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，则H5O2Ge(BH4)3的密度为___________g·cm-3(列出计算式)。6．（2021·广东佛山市·高三其他模拟）硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。(1)基态硒原子的价电子轨道表示式为___________。(2)硒所在的主族中，简单气态氢化物沸点最低的是___________(填化学式)。(3)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，硅的氢化物中共用电子对偏向氢元素，而氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则电负性大小为Se___________Si(填“>”或“<”)。(4)SeO2常温下为白色晶体，熔点340～350℃，则SeO2的晶体类型为___________；SeO2的分子构型为___________，与SeO2互为等电子体的有___________(写出一种物质的化学式即可)(5)H2SeO3的酸性比H2SeO4的酸性弱，其原因是___________。(6)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，每个Zn周围最近的Zn数目为___________个；若晶胞密度为ρg·cm-3，则Zn与Se间的最短距离为___________nm。(列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值)7．（2021·山东高三专题练习）钙铜合金可用作电解法制备金属钙的阴极电极材料。回答下列问题：(1)铜在元素周期表中位于_______(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。(2)基态Ca原子的价电子排布式为_______。Co与Ca位于同一周期，且最外层电子数相同，但金属Co的熔点、沸点均比金属Ca的高，原因是_______。(3)硫酸铜稀溶液呈蓝色，则硫酸铜稀溶液中不存在的作用力有_______(填标号)，其中硫酸根的空间构型为_______。A．配位键B．金属键C．共价键D．氢键E.范德华力(4)Cu的一种配位化合物(Me为)的结构如图所示，其中Cu的配位数为_______，碳原子的杂化类型为_______，C、N、O的第一电离能从小到大的顺序是_______(填元素符号)。(5)一种钙铜合金的结构如图(III可看作是由I、II两种原子层交替堆积排列而形成的，其晶胞结构为IV)。该钙铜合金中铜原子与钙原子的个数比为_______；晶体的坐标系称为晶轴系，晶轴系以晶胞参数为晶轴的单位向量如上图(IV)，在图中画出上图(IV)中Cu原子沿z轴方向向x—y平面投影的位置_______(用“”表示铜原子)。8．（2021·广东茂名市·）我国硒含量居世界首位，含硒化合物与材料被广泛应用于合成化学、催化化学、医学研究、环境保护、农业化学品等方面。(1)硒原子核外电子排布式为_______。(2)人体代谢甲硒醇()后可增加抗癌活性，甲硒醇分子中碳原子和硒原子的杂化类型分别是_______、_______。下表中有机物沸点不同的原因是_______。有机物甲醇甲硫醇甲硒醇沸点/℃64.75.9525.05(3)可用于合成聚硒醚，，晶体类型为___，得到过程中生成的化学键类型为___。聚硒醚能清除水中的铅污染，其原因是____。(4)硒酸是一种强酸，根据价层电子对互斥理论的推测，其分子空间构型是____。(5)的晶体结构如下图所示，其晶胞参数为anm，阿伏伽德罗常数值为，则的晶胞密度为____(列出计算式)。9．（2021·广东佛山市·高三二模）石墨插层化合物在电池材料、超导性等方面具有广泛的应用前景。回答下列问题：I．某种锂离子电池以石墨(平面结构如图1所示)做负极材料，LiNiO2做正极材料。(1)石墨中碳的杂化类型是_______，在层中碳原子的配位数为_______。(2)LiNiO2中电负性最大的元素是_______。(3)基态Ni3+核外电子排布式为_______，其未成对电子数为_______。II．下表列举了部分碳族晶体的熔点、硬度数据：晶体熔点/℃硬度(数值越大，晶体的硬度越大)金刚石(C)大于350010碳化硅(SiC)28309晶体硅(Si)14127(4)请解释金刚石、碳化硅、晶体硅的硬度逐渐变小的原因是_______。III．钾(K)的石墨插层化合物具有超导性，图甲为其晶胞图。其中K层平行于石墨层，该晶胞垂直于石墨层方向的原子投影如图乙所示。(5)该插层化合物的化学式是_______，判断K层与石墨层之间的化学键类型为_______(选填“离子键”“共价键”)；若晶胞参数分别为anm、anm、bnm，则该石墨插层化合物的晶胞密度为_______。(用含a、b、NA的代数式表示)10．（2021·全国高三专题练习）磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷——石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。回答下列问题：(1)Li、C、P三种元素中，电负性最小的是______(用元素符号作答)。(2)基态磷原子价电子排布式为______。(3)图2黑磷区中P原子的杂化方式为______，石墨区中C原子的杂化方式为______。(4)氢化物PH3、CH4、NH3的沸点由高到低顺序为______。(5)根据图1和图2的信息，下列说法正确的有______(填字母)。A．黑磷区中P-P键的键能不完全相同B．黑磷与石墨都属于混合型晶体C．由石墨与黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应D．石墨与黑磷的交界结合区域中，P原子与C原子共平面E.复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力属范德华力(6)贵金属磷化物Rh2P(化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂，其立方晶胞如图3所示。已知晶胞参数为anm，晶体中与P距离最近的Rh的数目为______，晶体的密度为______g·cm-3(列出计算式)。11．（2021·广东珠海市·高三一模）B、Si和P是组成半导体材料的重要元素。回答下列问题(1)基态B、Si和P中，单电子数最多的是___________，电负性最大的是___________。(2)PCl3中心原子的杂化类型为___________，BCl3与阴离子___________互为等电子体。(3)SiCl4极易与水反应，其反应机理如图。①上述反应机理涉及的分子中属于非极性分子的是___________。(填化学式)②关于上述反应机理的说法正确的是___________。A．Si的杂化方式一直没有发生变化B．H2O中O通过孤对电子与Si形成配位键C．只涉及了极性共价键的断裂与形成(4)两种含硅化合物的晶胞结构如图所示IⅡ①这两种含硅化合物的化学式分别为___________和___________。②I的晶胞参数为apm，则Ⅰ的密度为___________。③Ⅱ的晶胞参数为bpm，Si和P的原子半径分别为pm和pm，则Ⅱ的空间占有率为___________。12．（2021·山东高三专题练习）在稀土开采技术方面，我国遥遥领先，无论是美国的芒廷帕斯还是澳大利亚的稀土矿山，均为在我国技术的参与下才实现产出。我国科学家最早研究的是稀土—钴化合物的结构。请回答下列问题：(1)钴原子的价层电子的电子排布式为___________，Co4+中存在___________种不同能级的电子。(2)Co3+在水中易被还原成Co2+，而在氨水中可稳定存在，其原因为___________。(3)一种钴的配合物乙二胺四乙酸合钴的结构为，1mol该配合物形成的配位键有___________mol，配位原子是___________，碳原子的杂化类型有___________。(4)钴蓝晶胞结构如下图所示，该立方晶胞由4个I型和4个型小立方体构成，其化学式为___________，晶体中Al3+占据O2-形成的___________(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为___________g·cm-3(列计算式；1nm=10-9m)。13．（2021·广东揭阳市·高三其他模拟）黄铜矿()是炼铜的最主要矿物，在野外很容易被误认为黄金，故又称愚人金。(1)基态原子价层电子排布式为____，其未成对电子数是___。(2)请判断沸点高低：___(填写“>”或“＜”)。沸点低于的原因是____。(3)S有多种价态的化合物。回答下列问题：①下列关于气态和的说法中，正确的是____。A．中心原子的价层电子对数目相等B．都是极性分子C．中心原子的孤对电子数目相等D．都含有极性键②将纯液态冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如下图所示，此固态中S原子的杂化轨道类型是___。③、中S的化合价均为+6.与互为等电子体的分子的化学式为____，中过氧键的数目为____。(4)的晶胞如图所示，晶胞参数为a、b。的晶胞中每个原子与____个S原子相连，晶体密度____(列出计算式即可，阿伏加德罗常数的数值为)。14．（2021·山东高三专题练习）铜是人类最早使用的金属之一，最近科学家发现Cu元素有很强的杀菌作用，还可代替Al布线在硅芯片上。用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)生产粗铜，其反应原理如下：回答下列问题：(1)S和O相比，第一电离能较小的元素是___________；在下列图示中，Si的基态价电子排布图是___________(填选项字母)。A、B、C、D、(2)Cu2O和Cu2S均为离子晶体，Cu2O的熔点为1235℃，Cu2S的熔点为1130℃，Cu2O熔点较高的原因是___________。(3)反应①、②中生成的气体SO2中心原子的杂化方式为___________，分子的立体构型为___________。(4)与NH3互为等电子体的粒子的化学式有___________(写出一种)。工业上常用铜氨溶液制造人造丝，某学生做了如下实验：CuSO4溶液蓝色沉淀深蓝色溶液，蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式为___________。(5)Cu2O的晶胞结构如图所示，若原子坐标参数A为(0，0，0)，B为，则C原子的坐标参数为___________。若该晶体的密度为dg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中Cu原子与O原子之间的距离为___________pm。(用含d和NA的式子表示)。15．（2021·山东高三专题练习）氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)材料都是半导体材料。请回答下列问题：(1)写出基态P原子的核外电子排布式_______。(2)GaN、GaP、GaAs具有相同的晶体类型，熔点如下表所示，分析其变化原因：_______。晶体GaNGaPGaAs熔点/℃170014771238(3)GaAs可由(CH3)3Ga和AsH3反应制得。在常温常压下，(CH3)3Ga为无色透明液体，(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为_______；AsH3分子的空间构型为_______；与AsH3互为等电子体的一种微粒为_______。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1-x代表，通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ=_______g·cm-3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为，则原子2的坐标为_______。16．（2021·山东高三专题练习）雷氏盐是一种铬的配合物(结构简式如图1)，常用作分析试剂，制备反应为(雷氏盐)。回答下列相关问题：(1)的核外电子排布式为______；其基态原子核外电子的空间运动状态有______种；氟和氯处于同一主族，的熔点为1100℃，的熔点为83℃，前者比后者高得多，是因为______。(2)雷氏盐中与铬形成配位键的原子是______；中心原子的配位数为______。(3)中氮原子的杂化方式为______，其立体构型的名称为______。(4)所含元素中电负性最小的是______(填元素符号，下同)，它们的基态原子的第一电离能最大的是______。(5)金属铬的晶胞结构如图2所示，设晶胞边长为，则铬的原子半径为______。17．（2021·广东广州市·高三三模）2019年诺贝尔化学奖授予约翰•古德伊纳夫、斯坦利•惠廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献。请回答下列问题：(1)LiCoO2、LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为___，基态磷原子中，电子占据的最高能层符号为___，该能层能量最高的电子云在空间有___个伸展方向，原子轨道呈___形。(2)[CO(NO)4]2-中Co2+的配位数为4，配体中N原子的杂化方式为___，该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为___(填元素符号)，1mol该配离子中含σ键数目为___NA。(3)MnCl2可与NH3反应生成[Mn(NH3)6]Cl2，新生成的化学键为___键。NH3分子的空间构型为___，其中N原子的杂化轨道类型为___。(4)钴蓝晶体结构如图，该立方晶胞由4个I型和4个II型小立方体构成，共化学式为___，晶体中Al3+占据O2-形成的___(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏伽德罗常数得值，钴蓝晶体的密度为___g•cm-3(列计算式)。18．非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2（X＝Si、Ge）和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：（1）C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为__________；第一电离能I1(Si)____I1(Ge)（填“＞”或“＜”）。（2）基态Ge原子核外电子排布式为_____________；SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是________，原因是______。（3）如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为________；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是_____________。（4）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。CsSiB3O7属于正交晶系（长方体形），晶胞参数为apm，bpm和cpm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为_______；CsSiB3O7的摩尔质量为Mg·mol－1，设NA为阿伏加德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为_____________g·cm－1（用代数式表示）。19．（2021·广东惠州市·高三其他模拟）氮(N)、磷(P)、砷(As)等都是ⅤA族的元素，该族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：(1)化合物N2H4的电子式为___________________。(2)As原子的核外电子排布式为_______________________。(3)P和S是同一周期的两种元素，P的第一电离能比S大，原因是_______________。(4)NH4+中H-N-H的健角比NH3中H-N-H的键角大，原因是_________________。(5)Na3AsO4中含有的化学键类型包括________；AsO43-空间构型为________，As4O6的分子结构如图所示，则在该化合物中As的杂化方式是________________。(6)白磷(P4)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图(小圆圈表示白磷分子)。已知晶胞的边长为acm，阿伏加德罗常数为NAmol-1，则该晶胞中含有的P原子的个数为_________，该晶体的密度为_______g·cm-3(用含NA、a的式子表示)。【参考答案及解析】大题训练（共19题）1．（2021·广东珠海市·高三二模）硒是稀散非金属之一，在光敏材料、电解锰行业催化剂和半导体材料等方面有广泛应用，其在元素周期表中相对位置关系如图所示：回答下列问题：(1)基态硒原子的核外电子排布式为____________。单质硒的熔点为221℃，其晶体类型____________。(2)根据元素周期律，电负性：Se______S，第一电离能Ga______As。(填“>”“<”或“=”)，Se所在主族元素对应氢化物沸点最低的是______(填化学式)。(3)硒的含氧酸有H2SeO3，H2SeO4。酸性：H2SeO3______H2SeO4(填“>”“<”或“=”)(4)SeO3是一种无色晶状物，空气中易吸潮。请问Se原子的杂化方式为_____，SeO3的空间构型为_____。(5)硒化锌材料是一种黄色透明的多晶材料，用于制造透红外线材料及红外线光学仪器，其晶胞如图所示(其中白色球表示硒原子)，Zn原子的配位数为______，已知晶胞边长参数为anm，NA表示阿伏加德罗常数，则紧邻的Se2-与Zn2+之间的距离为______nm(列出表达式)，硒化锌的密度为______g·cm-3(列出计算式)。【答案】（1）或分子晶体（2）<<H2S（3）<（4）sp2杂化平面正三角形（5）4【解析】(1)Se与O元素同主族，位于第四周期，其元素原子序数为34，N层有6个价电子，所以硒的电子排布式为或；单质硒的熔点为221℃，熔点较低，则说明该晶体属于分子晶体，故答案为：或；分子晶体；(2)Se与S同主族，因同主族从上到下，非金属性逐渐减弱，电负性逐渐减少，所以电负性：Se＜S；Ga位于第四周期IIIA族，As位于第四周期VA族，同周期从左到右第一电离能逐渐增大，且第VA族元素最外层电子是半充满结构，比较稳定，所以第一电离能：Ga<As；Se所在主族元素为第VIA族，对应氢化物均为分子晶体，H2O分子间存在氢键沸点较高，其余氢化物中，相符分子质量越小，其分子间范德华力越小，沸点越低，则沸点最低的是H2S，故答案为：＜；＜；H2S；(3)H2SeO4中非羟基氧数目比H2SeO3的多，Se的正电性更高，导致Se-O-H中O的电子更偏向Se原子，更容易电离出氢离子，故酸性：H2SeO3＜H2SeO4，故答案为：＜；(4)SeO3分子中σ键电子对数为3，孤电子对数为=0，所以杂化方式为：sp2杂化；价层电子对数=3+0=3，为平面正三角形，故答案为：sp2杂化；平面正三角形；(5)ZnSe采取面心立方最密堆积方式，根据图示结构可知，Zn原子（小黑球）的配位数为4；晶胞边长参数为anm，NA表示阿伏加德罗常数，则根据几何关系可知，紧邻的Se2-与Zn2+之间的距离为体对角线的，即该距离为；一个晶胞中含有Se2-个数为，含有Zn2+个数为4，硒化锌晶体的密度g·cm-3，故答案为：4；；。2．（2021·广东广州市·华南师大附中高三三模）碳族元素的单质和化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。(1)锗是重要半导体材料，基态Ge原子中，核外电子占据的最高能级是___________，该能级的电子云轮廓图为___________。Ge与C同族，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键，从原子结构角度分析，原因是___________。(2)C20分子是由许多正五边形构成的空心笼状结构如图所示，分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键。则C20分子中含___________个σ键，推测C20分子中碳原子的杂化轨道为介于___________之间。(3)X是碳的一种氧化物，X的五聚合体结构如图所示。X分子中每个原子都满足最外层8电子结构，X分子的电子式为___________。X分子中碳碳键的夹角为___________。(4)有机卤化铅晶体具有独特的光电性能，图为其晶胞结构示意图。A为CH3NH，B为Pb2+，X为Cl—①若该晶胞的边长为anm，则最近的两个Cl-中心间的距离是___________。②在该晶胞的另一种表达方式中，若图中Pb2+处于顶点位置，则Cl-处于___________位置。原子坐标参数B为(0，0，0)；A1为()，则X2为___________。【答案】(1)4p；哑铃形；Ge的原子半径大，原子之间形成σ键较长，p-p轨道“肩并肩“程度很小或几乎不能重叠，Ge原子之间难以形成双键或三键；(2)30；sp2、sp3杂化；(3)；180°；(4)①anm；②棱心；(，0，0)。【分析】Ge元素的原子序数为32，其基态原子的核外电子排布为[Ar]3d104s24p2，结合Ge的原子半径大分析解答；根据均摊法计算C20分子中含有的σ键数；X的五聚合体结构图中含有15个C原子，10个O原子，则X的分子式为C3O2，结合分子中每个原子均满足8电子稳定结构书写电子式；根据有机卤化铅晶体结构，Cl-处于面心，故Cl-间的最短距离是晶胞边长一半的倍；若图中Pb2+处于顶点位置，则Cl-处于棱的中点；结合B(0，0，0)、则Al为(，，)，据此分析解答。【解析】(1)Ge元素的原子序数为32，其基态原子的核外电子排布为[Ar]3d104s24p2，核外电子占据最高能级的符号4p，p能级的电子云轮廓图为哑铃形；Ge的原子半径大，原子之间形成的σ键较长，p-p轨道“肩并肩“程度很小或几乎不能重叠，因此Ge原子之间难以形成双键或三键，故答案为：4p；哑铃形；Ge的原子半径大，原子之间形成σ键较长，p-p轨道“肩并肩“程度很小或几乎不能重叠，Ge原子之间难以形成双键或三键；(2)类比金刚石的成键原理，C20中每个碳原子与3个C连着，即每个C周围形成3个σ键，由于涉及共用，故1个C周围实际占有1.5个σ键，所以C20中共有20×1.5=30个σ键；C原子有4个价电子，其中3个用于形成σ键，每个C还剩余1个价电子，可用于与相邻C形成π键，此时C原子为sp2杂化，但由于涉及碳原子之间的共用，故有些碳原子剩余的1个价电子无法形成π键，此时对应碳原子为sp3杂化，故C20中碳原子杂化类型介于sp2、sp3杂化之间，故答案为：30；sp2、sp3杂化；(3)X的五聚合体结构图中含有15个C原子，10个O原子，则X的分子式为C3O2，该分子中每个原子均满足8电子稳定结构，故C与O之间两对共用电子，C与C之间也共用两对电子，电子式为，X分子中C原子采用sp杂化，碳碳键的夹角为180°，故答案为：；180°；(4)①根据有机卤化铅晶体结构可知，Cl-处于面心，故Cl-间的最短距离为晶胞边长一半的倍=anm=anm，故答案为：anm；②根据提给图示可知，Pb2+处于两个Cl-的中点，若图中Pb2+处于顶点位置，则Cl-处于两个Pb2+的中点，即棱的中点(棱心)；原子坐标参数B为(0，0，0)、则Al为(，，)，X2为(，0，0)，故答案为：棱心；(，0，0)。3．（2021·广东深圳市·高三一模）铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)在元素周期表的分区中，铜属于__区，与铜处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有___种。(2)元素铜和锌的第二电离能：I2(Cu)__I2(Zn)(填“<”或“>”)。(3)下列现代分析手段中，可用于检验水中痕量铜元素的是__(填标号)。A．X射线衍射B．原子光谱C．质谱D．红外光谱(4)CuCl2可与某有机多齿配体形成具有较强荧光性能的配合物，其结构简式如图所示。该配合物分子中N原子的杂化类型为__，1mol该有机配体与Cu(Ⅱ)形成的配位键为___mol。(5)铜催化烯烃硝化反应时会产生NO。键角：NO__NO(填“<”或“=”或“>”)，其原因是__。(6)近期我国科学家合成了一种电化学性能优异的铜硒化合物，其晶胞结构如图所示。该铜硒化合物的化学式为___，其中Cu元素以Cu+和Cu2+存在，则__(填“①”或“②”)为Cu2+，该晶体的密度为__g•cm-3(用含a和c的式子表示，设阿伏加德罗常数的值为NA)。【答案】（1）ds2（2）（3）B（4）sp2、sp33（5）根据VSEPR理论，NO为直线型结构，键角为180°，NO为V型结构，键角约为120°（6）Cu3Se2①【分析】按构造理论确定基态原子的电子排布式、确定在周期表中的位置；按影响电离能的因素比较铜、锌的第二电离能大小；由配合物的示意图提供的原子成键方式判断杂化类型；根据VSEPR理论确定粒子构型；用均摊法计算晶体化学式、并据此计算晶胞即晶体密度；【解析】(1)铜元素的基态原子的电子排布式为，铜属于ds区，铜最外层一个电子，与铜处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有K(价电子为4s1)、Cr(价电子为3d54s1)，故另有2种。(2)Zn的价电子排布式为3d104s2，Cu的价电子排布式为3d104s1，Cu失去一个电子内层达到饱和，再失去一个电子比较困难，Zn失去一个电子价层变为3d104s1，再失去一个电子比Cu+容易，所以元素铜和锌的第二电离能：I2(Cu)I2(Zn)。(3)A．X射线衍射用于测晶体结构，A不符合；B．光谱分析是利用特征谱线定性、定量地鉴定元素，B符合；C．质谱可用于测定相对分子质量等，C不符合；D．红外光谱，可确定分子中含有何种化学键或官能团，D不符合；故可用于检验水中痕量铜元素的是B。(4)由配合物的结构简式知，氮原子有单键、有双键；氮原子以双键相连接时其杂化类型为sp2、氮原子以单键相连接时其杂化类型为sp3，故答案为：N原子的杂化类型为sp2、sp3；由配合物的结构简式知，1mol该有机配体与Cu(Ⅱ)形成的配位键为3mol。(5)根据VSEPR理论，NO中N原子孤电子对数，价层电子对数=0+2=2，微粒空间构型为直线型结构，键角为180°，NO中N原子孤电子对数=，价层电子对数=1+2=3，N原子采取sp2杂化，NO为V型结构，键角约为120°，键角：NONO。(6)由其晶胞结构示意图知，该铜硒化合物中铜的数目为，Se的数目为4，则化学式为Cu3Se2，Se为-2价，晶胞内负化合价共-8、①有2个、②有4个，按正负化合价代数和为0知，Cu2+为①；该晶体的密度即晶胞密度为。4．（2021·山东高三专题练习）硫磷的化合物在农药、石油工业、矿物开采、萃取及有机合成等领域的应用广泛，如O，O′取代基二硫代磷酸在萃取金属中有如下应用。回答下列问题：(1)P、S、O三种元素中，电负性由大到小的顺序是______。(2)基态硫原子价电子排布式为______。(3)物质(A)中的S原子的杂化方式为______，二硫代磷酸根的VSEPR模型为______。(4)物质(B)中X原子的化合价为______。(5)将物质(A)在气氛中加热至不再失重，得到金属硫化物的无定形粉末，其六方晶胞如下图所示，则晶胞中X的原子坐标有______种。已知该晶胞参数的相对原子质量以M表示，阿伏加德罗常数以表示，则该晶体的密度为______(列出计算式)。【答案】(1)；(2)；(3)；四面体；(4)+3；(5)2；。【解析】(1)P、S、O三种元素电负性由大到小的顺序为，故答案为：；(2)基态硫原子价电子排布式为，故答案为：；(3)物质(A)中，与X原子以离子键连接的S原子的杂化方式为，与X原子以配位键连接的S原子的杂化方式为；二硫代磷酸根离子的中P原子价层电子对数为4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论知二硫代磷酸根离子空间构型为四面体结构。故答案为：；四面体；(4)由物质(B)的结构可知，与X原子相连的三个配位键不显化合价，所以X的化合价为+3。故答案为：+3；(5)晶胞中X的原子坐标有2种，由晶胞结构可知1个晶胞中含有2个XS，故晶胞质量为，该晶体的密度。故答案为：2；。5．（2021·全国高三专题练习）H5O2Ge(BH4)3是钙钛矿型化合物(ABX3型)，量子化学计算结果显示，其具有良好的光电化学性能。回答下列问题：(1)基态Ge的价层电子排布式为___________。(2)的结构如图所示。含有共价键的类型是___________。1mol含有化学键的个数为___________。(3)根据杂化轨道理论，BH由B的4个___________(填杂化轨道类型)杂化轨道与4个H的1s轨道重叠而成，因此BH的空间构型是___________。(4)CsPbI3是H5O2Ge(BH4)3的量子化学计算模型，CsPbI3的晶体结构如图所示①原子1的坐标为(，0，0)，则原子2和3的坐标分别为___________、___________。②I-位于该晶体晶胞的___________(填“棱心”、“体心”或“顶角”)。③已知H5O2Ge(BH4)3晶体属于立方晶系，晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，则H5O2Ge(BH4)3的密度为___________g·cm-3(列出计算式)。【答案】（1）4s24p2（2）极性共价键（3）sp3正四面体（4）(0，0，)(，1，1)棱心【解析】(1)基态Ge的价层电子排布式为4s24p2；(2)通过结构图可知，只有极性共价键；一个中有4个共价键，2个配位键，所以1mol含有化学键的个数为；(3)BH的B没有孤电子对，配位原子个数为4，所以是sp3杂化，BH的空间构型是正四面体；(4)①2的位置是z轴上，2的坐标是(0，0，)，由晶体结构可知，3的坐标是(，1，1)；②在棱心上的粒子数目是3，在体心和顶角的粒子数目是1，I-的数量是3，所以I-在棱心上；③H5O2Ge(BH4)3晶体属于立方晶系，晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，H5O2Ge(BH4)3的摩尔质量为155g/mol，则H5O2Ge(BH4)3的密度为。6．（2021·广东佛山市·高三其他模拟）硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。(1)基态硒原子的价电子轨道表示式为___________。(2)硒所在的主族中，简单气态氢化物沸点最低的是___________(填化学式)。(3)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，硅的氢化物中共用电子对偏向氢元素，而氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则电负性大小为Se___________Si(填“>”或“<”)。(4)SeO2常温下为白色晶体，熔点340～350℃，则SeO2的晶体类型为___________；SeO2的分子构型为___________，与SeO2互为等电子体的有___________(写出一种物质的化学式即可)(5)H2SeO3的酸性比H2SeO4的酸性弱，其原因是___________。(6)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，每个Zn周围最近的Zn数目为___________个；若晶胞密度为ρg·cm-3，则Zn与Se间的最短距离为___________nm。(列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值)【答案】（1）（2）H2S（3）>（4）分子晶体V形SO2、O3或NO（5）H2SeO3可表示成(HO)2SeO，Se为+4价，而H2SeO4可表示成(HO)2SeO2，Se为+6价，正电性更高，导致Se-O-H中O的电子更向Se偏移，更易电离出H+。（6）12【解析】(1)Se基态原子的价电子排布为4s24p4，4p轨道中4个电子，且有2个单电子，其基态原子核外价电子的轨道表示式为。(2)硒所在的主族中，简单气态氢化物类型相同，除了水分子间存在氢键，其余氢化物分子间不存在氢键，它们分子间作用力随着相对分子质量的增大而增大、除水外，熔沸点也随之增大，故沸点最低的是H2S。(3)若“Si−H”中共用电子对偏向氢元素，则电负性，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则电负性，所以，则电负性大小为SeSi。(4)SeO2常温下为白色晶体，熔点340～350℃，晶体的熔沸点不高，故SeO2的晶体类型为分子晶体；SeO2的孤电子对数为=1，中心原子价层电子对数=2+1=3，所以分子构型为V形；具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子是等电子体，与SeO2互为等电子体的有SO2、O3或NO。(5)同一元素的不同含氧酸中，非羟基氧原子数越大其酸性越强，H2SeO3可表示成(HO)2SeO，Se为+4价，而H2SeO4可表示成(HO)2SeO2，Se为+6价，正电性更高，导致Se-O-H中O的电子更向Se偏移，更易电离出H+，故H2SeO3的酸性比H2SeO4的酸性弱。(6)顶点与面心的Zn原子之间距离最近，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶胞中与Zn原子距离最近的Zn原子数目；晶胞中Zn原子数目、Se原子数目=4，晶胞中各微粒总质量，晶胞体积，晶胞棱长，Zn与Se间的最短距离为正方体对角线长的，即为nm。7．（2021·山东高三专题练习）钙铜合金可用作电解法制备金属钙的阴极电极材料。回答下列问题：(1)铜在元素周期表中位于_______(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。(2)基态Ca原子的价电子排布式为_______。Co与Ca位于同一周期，且最外层电子数相同，但金属Co的熔点、沸点均比金属Ca的高，原因是_______。(3)硫酸铜稀溶液呈蓝色，则硫酸铜稀溶液中不存在的作用力有_______(填标号)，其中硫酸根的空间构型为_______。A．配位键B．金属键C．共价键D．氢键E.范德华力(4)Cu的一种配位化合物(Me为)的结构如图所示，其中Cu的配位数为_______，碳原子的杂化类型为_______，C、N、O的第一电离能从小到大的顺序是_______(填元素符号)。(5)一种钙铜合金的结构如图(III可看作是由I、II两种原子层交替堆积排列而形成的，其晶胞结构为IV)。该钙铜合金中铜原子与钙原子的个数比为_______；晶体的坐标系称为晶轴系，晶轴系以晶胞参数为晶轴的单位向量如上图(IV)，在图中画出上图(IV)中Cu原子沿z轴方向向x—y平面投影的位置_______(用“”表示铜原子)。【答案】(1)ds；(2)4s2；Co原子半径小，金属键强；(3)B；正四面体形；(4)6；sp2、sp3；；(5)5:1；。【解析】(1)Cu是29号元素，属于过渡元素，价电子排布式为3d104s1，铜在元素周期表中位于ds区，故答案为：ds；(2)Ca是20号元素，基态Ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，价电子排布式为4s2；Co与Ca位于同一周期，且最外层电子数相同，但Co的原子半径小且价电子数多，金属键强，导致Co的熔点、沸点均比Ca的高，故答案为：4s2；Co原子半径小，金属键强；(3)硫酸铜稀溶液量蓝色是因为溶液中含有，中含有配位键、共价键，水分子间存在氢键、范德华力，所以硫酸铜稀溶液中不存在金属键，故选B；硫酸根离子中中心原子S原子的价层电子对数为4+(6+2-42)=4，为sp3杂化，无孤对电子，空间构型为正四面体形，故答案为：B；正四面体形；(4)由配合物的结构图可知，Cu2+形成6个配位键；苯环、乙酸根离子中连接O原子的碳原子以及双键碳原子价层电子对数都是3，甲基以及其它饱和碳原子上的C原子价层电子对数是4，根据价电子对互斥理论判断碳原子的杂化类型，前者为sp2杂化，后者为sp3杂化；同一周期从左到右第一电离能有增大的趋势，但N的p轨道处于半充满状态，第一电离能相对较高，所以C、N、O的第一电离能从小到大的顺序是，故答案为：6；sp2、sp3；；(5)根据图中结构III可知，该晶胞中Ca原子个数，Cu原子个数为，则铜原子与钙原子的个数比为：15:3=5:1；由图IV可知，Ca原子沿z轴方向向x—y平面投影为菱形(如图)，根据Cu原子与Ca原子的相对位置关系画出Cu原子沿z轴方向向x—y平面投影的位置如图(用“”表示铜原子)为，故答案为：5:1；。8．（2021·广东茂名市·）我国硒含量居世界首位，含硒化合物与材料被广泛应用于合成化学、催化化学、医学研究、环境保护、农业化学品等方面。(1)硒原子核外电子排布式为_______。(2)人体代谢甲硒醇()后可增加抗癌活性，甲硒醇分子中碳原子和硒原子的杂化类型分别是_______、_______。下表中有机物沸点不同的原因是_______。有机物甲醇甲硫醇甲硒醇沸点/℃64.75.9525.05(3)可用于合成聚硒醚，，晶体类型为___，得到过程中生成的化学键类型为___。聚硒醚能清除水中的铅污染，其原因是____。(4)硒酸是一种强酸，根据价层电子对互斥理论的推测，其分子空间构型是____。(5)的晶体结构如下图所示，其晶胞参数为anm，阿伏伽德罗常数值为，则的晶胞密度为____(列出计算式)。【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s24p4（2）sp3sp3三种物质都是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，甲醇分子间存在氢键所以沸点最高（3）离子晶体离子键、共价键Se含有孤电子对，易与铅以配位键相结合（4）四面体（5）【解析】(1)硒是34号元素，Se原子核外有34个电子，根据能量最低原理，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4；(2)甲硒醇()结构式是，分子中碳原子形成4个σ键，无孤电子对，碳原子的杂化类型分别是sp3；硒原子形成2个σ键，2对孤电子对，硒原子的杂化类型是sp3；甲醇、甲硫醇、甲硒醇三种物质都是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，甲醇分子间存在氢键所以沸点最高。(3)NaHS是离子晶体，NaHSe与NaHS结构相似，所以NaHS是离子晶体；Se与硼氢化钠反应得到过程中生成的化学键类型为离子键、共价键；Se含有孤电子对，易与铅以配位键相结合，所以聚硒醚能清除水中的铅污染；(4)硒酸是一种强酸，化学式是H2SeO4，硒原子形成4个σ键，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论的推测，其分子空间构型是四面体；(5)根据均摊原则，1个晶胞含有Se2-数，含有Na+数8，其晶胞参数为anm，阿伏伽德罗常数值为，则的晶胞密度为。9．（2021·广东佛山市·高三二模）石墨插层化合物在电池材料、超导性等方面具有广泛的应用前景。回答下列问题：I．某种锂离子电池以石墨(平面结构如图1所示)做负极材料，LiNiO2做正极材料。(1)石墨中碳的杂化类型是_______，在层中碳原子的配位数为_______。(2)LiNiO2中电负性最大的元素是_______。(3)基态Ni3+核外电子排布式为_______，其未成对电子数为_______。II．下表列举了部分碳族晶体的熔点、硬度数据：晶体熔点/℃硬度(数值越大，晶体的硬度越大)金刚石(C)大于350010碳化硅(SiC)28309晶体硅(Si)14127(4)请解释金刚石、碳化硅、晶体硅的硬度逐渐变小的原因是_______。III．钾(K)的石墨插层化合物具有超导性，图甲为其晶胞图。其中K层平行于石墨层，该晶胞垂直于石墨层方向的原子投影如图乙所示。(5)该插层化合物的化学式是_______，判断K层与石墨层之间的化学键类型为_______(选填“离子键”“共价键”)；若晶胞参数分别为anm、anm、bnm，则该石墨插层化合物的晶胞密度为_______。(用含a、b、NA的代数式表示)【答案】（1）sp23（2）O（3）1s22s22p63s23p63d73（4）三种物质都属于共价晶体，原子半径越小，共价键的键长就越短，该化学键的键能就越大，物质的硬度就越大。由于键长：C-C键＜C-Si键＜Si-Si键，所以键能C-C键＞C-Si键＞Si-Si键，故物质的硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅（5）KC8离子键【解析】(1)在石墨中碳原子形成3个σ共价键，因此C的杂化类型是sp2杂化；石墨是层状结构，在层内C原子与相邻的3个C原子形成共价键，在层间C原子之间以分子间作用力结合，因此在层内C原子的配位数是3；(2)在LiNiO2中含有Li、Ni、O三种元素，其中O是非金属元素，Li、Ni是金属元素，非金属元素的电负性大于金属元素，所以三种元素中电负性最大的元素是O；(3)Ni是28号元素，根据构造原理可知基态Ni原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，Ni原子失去最外层的2个4s电子和1个3d电子，就得到Ni3+，则基态Ni3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7；3d轨道有5个，每个轨道最多可容纳2个自旋方向相反的电子，则其中有3个未成对的电子；(4)金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，原子半径越小，共价键键长就越短，该化学键的键能就越大，物质的硬度就越大。由于原子半径：C＜Si，所以键长：C-C键＜C-Si键＜Si-Si键，键能C-C键＞C-Si键＞Si-Si键，因此物质的硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅；(5)晶胞中K原子处于顶点、面心、内部4个，晶胞中每层石墨烯部分结构中有4条边(8个C原子)处于晶胞面上，其它C原子处于晶胞内部，晶胞中K原子数目=，C原子数目=12×4+8×4×=64，K、C原子数目之比为1：8，则该插层化合物的化学式是KC8，该化合物为离子化合物，K层与石墨层之间的化学键类型为离子键；该晶胞中含有K原子8个，含有C原子64个，则晶胞质量m=，晶胞体积V=(a×10-7cm)×(a×10-7cm)×(b×10-7cm)=a2b×10-21cm3，所以该晶胞的密度ρ=。10．（2021·全国高三专题练习）磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷——石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。回答下列问题：(1)Li、C、P三种元素中，电负性最小的是______(用元素符号作答)。(2)基态磷原子价电子排布式为______。(3)图2黑磷区中P原子的杂化方式为______，石墨区中C原子的杂化方式为______。(4)氢化物PH3、CH4、NH3的沸点由高到低顺序为______。(5)根据图1和图2的信息，下列说法正确的有______(填字母)。A．黑磷区中P-P键的键能不完全相同B．黑磷与石墨都属于混合型晶体C．由石墨与黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应D．石墨与黑磷的交界结合区域中，P原子与C原子共平面E.复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力属范德华力(6)贵金属磷化物Rh2P(化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂，其立方晶胞如图3所示。已知晶胞参数为anm，晶体中与P距离最近的Rh的数目为______，晶体的密度为______g·cm-3(列出计算式)。【答案】（1）Li（2）3s23p3（3）sp3sp2（4）NH3>PH3>CH4（5）ABCD（6）8【解析】(1)非金属性越强电负性越大，三种元素中Li的非金属性最弱，所以电负性最小；(2)P为15号元素，核外电子排布为[Ne]3s23p3，价电子排布为3s23p3；(3)晶体中六元环不是平面结构，P原子形成3个P-P键，有1对孤电子对，价层电子对数为4，P原子采取sp3杂化；石墨中C原子的杂化方式为sp2杂