2023届高考化学-物质结构与性质专项练习含解析

物质结构与性质

1.(1)火箭使用的推进剂燃料由N、H两种元素组成，且原子个数N：H=1：2,

其水溶液显碱性，则该物质中N原子的杂化方式为o

(2)笑气(40)曾被用作麻醉剂，但过度吸食会导致身体机能紊乱。预测40的结

构式为

(3)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态一1价离子时所放出的能量称作

第一电子亲和能(皮，-1价阴离子再获得一个电子的能量变化叫作第二电子亲

和能，部分元素或离子的电子亲和能数据如下表所示。

元素ClBrI00-

电子亲和能/

349343295141-780

(kJ•mol-1)

下列说法正确的是O

A.电子亲和能越大，说明越难得到电子

B.一个基态的气态氧原子得到一个电子成为0一时放出141kJ的能量

C.氧元素的第二电子亲和能是一780kJ-mol-1

D.基态的气态氧原子得到两个电子成为()2-需要吸收能量

⑷在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低AI2O3熔点的作用。

冰晶石的生产原理为：2Al(0H)3+12HF+3Na2C03=2A+3C021+9H20o根据题意

完成下列填空：

①冰晶石的化学式为

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________0

②冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图甲所示，.位于大立方体的顶

点和面心，。位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立

方体的体心处所代表的微粒是(填微粒符号)。

③冰晶石溶液中不存在的微粒间作用力有(填字母)。

A.离子键B.共价键C.配位键D.金属键E.范德华力F.氢键

④A1单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子

之间相互位置关系的平面图如图丁所示：

若已知A1的原子半径为dcm,“代表阿伏加德罗常数，A1的相对原子质量为

M,则晶胞中A1原子的配位数为；A1晶体的密度为g・cnT

“用字母表示)。

(5)配合物Fe(C0)5的熔点为-20℃,沸点为103℃,可用于制备纯铁。Fe(C0)5

的结构如图所示。

①Fe(CO)5晶体类型属于晶体。

②关于Fe(C0)5,下列说法正确的是

A.Fe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子

B.Fe(C0)5中Fe原子以sp'杂化方式与CO成键

C.1molFe(CO)5含有10mol配位键

D.反应Fe(CO)5=Fe+5C0没有新化学键生成

答案(l)sp3(2)N=N=O(3)CD⑷①NasAH②Na+③AD@12

M

(5)①分子②AC

解析(3)结合表中数据分析，氯、漠、碘得到一个电子的能量变化，得出元素

的电子亲和能越大，说明越容易得到电子，故A错误；由题中数据可知，1mol

基态的气态氧原子得到电子成为0一时放出141kJ的能量，故B错误；基态的气

态氧原子得到一个电子成为0,0一再得到一个电子成为(T,此时的能量变化为

第二电子亲和能，故氧元素的第二电子亲和能是一780kJ-mol-1,故C正确；

根据表中数据，1mol基态的气态氧原子得到电子成为0一放热141kJ-mor1-1

1

mol0一再得到电子成为。2一吸热780kJ-mor,根据盖斯定律分析，氧原子得

到两个电子时应吸收热量，故D正确。

(4)①根据质量守恒定律分析，冰晶石的化学式为NasAlF6；②•位于大立方体的

顶点和面心，个数为8X：+6X〈=4,。位于大立方体的12条棱的中点和8个小

oZ

立方体的体心，个数为12x1+8=ll,要使两种离子的个数比为1：3,所以大

立方体体心代表的为钠离子。③冰晶石溶液中存在钠离子、A1FT、水，还有水

电离出的氢氧根离子和氢离子，A1F「中存在共价键和配位键，水分子中存在共

价键，水分子间存在范德华力和氢键，所以不存在离子键和金属键。

④在晶胞中以面心的铝原子为中心，与其距离最近的等距离的铝原子有12个,

即三个维度上的12个原子，所以铝的配位数为12,该晶胞中铝原子个数为8X

|+6x1=4,该晶胞的棱长为等=2蚀d,所以晶胞的体积为(2/近3,「

M

—X4

叱及_M

一厂(2班尸4位加

(5)①配合物Fe(C0)5的熔点为-20℃,沸点为103℃,说明其为分子晶体。

②Fe(CO)5为对称结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子，一氧化氮

为极性分子，故A正确；Fe(CO)5中Fe原子与一氧化碳形成配位键，铁原子提

供空轨道，故B错误；铁与一氧化碳形成5个配位键，一氧化碳分子中氧原子

提供1对电子与1个碳原子形成1个配位键，所以1molFe(CO)5中含有10mol

配位键，故C正确；反应Fe(C0)5=Fe+5C0,反应中得到铁单质，形成金属键，

故D错误。

2.复合氢化物可作为储氢和固体电解质材料，在能源与材料领域得到了深入的

研究。

如：①Mg(NH2)2；②NaNB；③HsN—BL；④NaAllL；⑤I^AlHe。

(1)复合氢化物升温加热可逐步分解放出氢气，理论上单位质量的上述复合氢化

物其储氢能力最低的是(填序号)。

(2)在Mg(NH2)2和NaNIL中均存在NH7,NH7的立体构型为,中心原子

的杂化方式为。

⑶写出邸一BL与水反应生成一种盐和庆的化学方程式：

写出基态B原子的价电子排布图：

(4)Li3AlHe晶体的晶胞参数为a=6=801.7pm,c=945.5pm,a=£=90°、

r=120°,结构如图所示:

OAIH；丁

0Li+

①已知AUT的分数坐标为@0,0）、（0,0,1）,（|,|，|），（|，|），4|

9191

§）和&6），晶胞中Li+的个数为——

②如图是上述LisAlHs晶胞的某个截面，共含有10个A11T,其中6个已经画出

（图中的O）,请在图中用。将剩余的A1HT画出。

E

6d

Ito

匹

6、

73x801.7pm

③此晶体的密度为g・cnT3（列出计算式，已知阿伏加德罗常数约为6.02

X1023mol-1）o

答案⑴②（2）V形sp3杂化（3）RN—BH3+2H20=NH4B02+3H2t

i

-_--------s-----w46---d

-----------dJII

一.

-------X.S

-------T----6工S

J■----

L--V寸

------------U6

一H

---------.--------

-■-pH---

，<>-

1

（4）①18②l73x801.7pm~或73x801.7pm

___________54义6

oXIO7

6.02X801.72X945.5Xsin60

解析（1）理论上单位质量复合氢化物其储氢能力即为复合氢化物中氢元素的

426

质量分数：①Mg(NHz)2中H%为W、②NaNlL中H%为茄、③H3N—BL中H%为支、

bojy01

46

④NaAlL中H%为否、⑤LisAlL中H%为彳，所以储氢能力最低的是②。

(3)根据电负性数值，LN—BL中氮原子上的氢原子带正电荷，硼原子上的氢原

子带负电荷，所以RN—BR与水反应时，一BR中的氢原子与水发生归中反应生

成氢气，一BA转化为B(0H)；(可简写为B0],所以反应的化学方程式为AN一

BH3+2H20=NH4B02+3H21o

(4)①根据AllT的分数坐标可以判断其在晶胞中的位置：8个在顶点、4个在侧

棱棱心、4个在晶胞体内，由均摊法可得一个晶胞中含有6个A1HT,所以一个

晶胞中所含有Li+的个数为18；②由截面的边长(4§X80L7pm和945.5pm)

可知这是过晶胞底面长轴的横截面，题目表明了这个截面中一共含有10个

AlHr,又画出4个位于顶点、2个位于棱心的A1HT,所以需要画出的是4个

位于晶胞体内的A1HT,结合AIHT的分数坐标，即可将缺失的AHT补充完整,

得到下图:

③根据晶胞密度公式：。=而晶胞中游=54gZ=6、1=801.72X945.5

54X6

Xsin60°pm3,所以该晶体的密度为oX107g*cm

6.02X801.72X945.5Xsin60

3.目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图1：

(1)错(Zr)原子序数为40,价电子排布式为o图1中属于非极性的气体

分子是。

(2)①氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化剂。BF3中B—F比BFI中B—F的键长

短，原因是

②乙硼烷(B2HJ是用作火箭和导弹的高能燃料，氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储

氢材料之一。

B2H6的分子结构如图2所示，其中B原子的杂化方式为o

③HsNBA的相对分子质量与B2H6相差不大，但是HMBH3的沸点却比B2H6高得多，

原因是

④硼酸盐是重要的防火材料。图3是硼酸钠晶体中阴离子(含B、0、H三种元素)

的结构，该晶体中含有的化学键有o

A.离子键B.极性键C.非极性键D.配位键E.金属键

(3)CO与Ni可生成谈基银[Ni(CO)j,已知其中银的化合价为0,[Ni(CO)/的配

体中配位原子是。

(4)为了节省贵金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物作为催化剂。一种

复合氧化物结构如图4所示，则与每个S/+紧邻的-有个。

图4图5

⑸与Zr相邻的41号元素铝(Nb)金属的晶格类型如图5所示,原子半径为apm,

相对原子质量为6,阿伏加德罗常数为及，试计算晶体铜的密度为

g•cnT"用a、b、”表示计算结果)。

答案⑴4d25s2O2、弗、CO2⑵①BF3中B采用sp2杂化，BF；中B采用s/杂

化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短(或BF3中除了。键，还有

口：大兀键)②sd③H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大④ABD

⑶CQ2⑸嗡F

解析(l)Zr原子序数为40,原子核外有40个电子，根据核外电子排布规律可

得其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d25s2,价电子排布式为4d25s2；02＞用均

为双原子分子构成的气体，属于非极性分子，CO2分子为直线形，正负电荷中心

重合，属于非极性分子。

(2)④硼酸钠晶体中有硼酸根和钠离子之间的离子键，阴离子中0原子和B原

子、0原子和H原子之间存在极性键；B的最外层电子数为3,据图3可知部分

B原子形成4个共价键，所以其中有配位键，综上所述存在离子键、极性键、配

位键，所以选ABD。

(3)[Ni(CO)」的配体为CO,C原子和0原子均含有孤电子对，但C的电负性较

小，更容易给出电子，所以配位原子为C。

(4)Sd+在晶胞的体心，与之紧邻的-在晶胞的棱上，所以每个Sd+紧邻的

有12个。

(5)位于体对角线上的3个尽原子相切，设晶胞的棱长为r,则有班r=4a,解

4

得pm,则晶胞的体积V—3Pm1根据均摊法晶胞中Nb原子个数为

2b

—8

l+8x1=2,所以晶胞的质量为%,所以晶胞密度为0=3=—^—pn^

oJVKv

3mxi03%_3

32蒯g,的

4.铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

(1)铁元素位于元素周期表的_______区，其基态原子有种能量不同的

电子。

(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素［CO(NH)/2、醋酸钠等

碱性物质，尿素分子中四种不同元素的电负性由大到小的顺序是,

醋酸钠中碳原子的杂化类型是。

(3)纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4cIO"的分解，NHj的结构式为(标

出配位键)，铁盐大多不稳定，NH］、NHJ中，较易分解的是o

(4)晶体Fes。’的晶胞如图所示，该晶体是一种磁性材料，能导电。

•氧离子

。铁离子

▲亚铁离子

①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的(填空间结构)空隙。

②解释Fe3O4晶体能导电的原因

__________________________________________________9

若晶胞的体对角线长为anm,则Fes。4晶体的密度为g­cnT"阿伏

加德罗常数用”表示）。

H

f

[H—N—H1+

答案⑴d7⑵0>N>C>Hsd杂化、sp2杂化（3）HNH4F

⑷①正四面体②电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移

69645X1（）21

解析（3）NH：中N原子形成3个N—H键，N原子提供1对电子给氢离子形成1

HI

f

r-

LH-N-HJ

I

H

个配位键，其结构式为,其立体构型为正四面体形；F原子半径比

I原子小，H—F键比H—I键强,H—F更易形成，易夺取NH：中的H+,所以NHJ?、

NHJ中，较易分解的是NH,F。（4）①根据图示，晶胞中亚铁离子处于氧离子围成

的正四面体空隙。②含有自由移动电子的物质能导电，该晶体中含有亚铁离子

和铁离子，电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，所以Fe3（h晶体能

导电；该晶胞中氧离子个数为1+12XJ=4,Fe元素的微粒个数为l+4X<+3

4o

i932

X-=3,晶胞的质量为Kg；晶胞的体对角线长度为anm,则晶胞棱长为

/N卜

232

ITg

nm=^nm,晶胞体积为（京X10-'em）则Fe3（X晶体的密度为

aXIO-7"

696^X1021_3

萩g*cm°

6.(2020・淄博高三第一次模拟考)2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子

电池的科学家。TiSz、LiCo02>LiFeP04>LiMnO2>Cu与磷的化合物等都是研究电

池的常用材料。请回答下列问题。

(1)C04+中存在种不同能量的电子。

(2)你预测第一电离能：Cu(填“>”或"V")Zno请说出你的理由:

(3)已知下列化合物的熔点:

化合物A1F3GaF3A1C13

熔点11

194

/℃040000

表格中卤化物的熔点产生差异的原因是：

(4)直链多磷酸盐的阴离子有复杂的结构，焦磷酸根离子、三磷酸根离子结构如

图：

『上广「『Ep•磷原子

厂勺^^」0氧原子

焦磷酸根离子三磷酸根离子

这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用刀代表P原子数)。

(5)钻蓝晶胞结构如图1所示，该立方晶胞由4个I型和4个H型小立方体构成

如图2,则钻蓝晶体的化学式为o在晶体中，某些原子位于其他原

子围成的空隙中，如图3中•原子就位于最近的4个原子围成的正四面体空隙中。

在钻蓝晶体中，A1"位于()2-形成的_________空隙中。若阿伏加德罗常数用N

表示，则钻蓝晶体的密度为g-cnT"列计算式即可，不必化简)。

图1图2图3

答案(1)6(2)<由于铜的核电荷数比锌小，原子半径比锌大，并且最外层

是不稳定的4sl结构，而锌是相对稳定的4s2结构，所以气态铜易失去一个电子，

即第一电离能较低(3)A1F3与GaF3为离子晶体，A1CL为分子晶体，离子晶体

的熔点高于分子晶体，又由于A1+半径小于Ga3+,离子键较强，所以有熔点：

+2

AlF3>GaF3>AlC13(4)(P4.+i)“十④-或pn03,+)-(5)COA1204八面体

8(59+2X27+4X16)

^(2aX10-7)3

解析(2)Cu核外电子排布式是Is22s2sp63s23P63dzs)Zn核外电子排布式是

Is22s2sp63s23P63dzs2,由于铜的核电荷数比锌小，原子半径比锌大，并且最外层

是不稳定的4s1结构，而锌是相对稳定的4s2结构，所以气态铜易失去一个电子，

即第一电离能较低。(3)A1F3与GaFs为离子晶体，A1CL为分子晶体，离子晶体的

熔点高于分子晶体，又由于AP+半径小于Ga3+,离子键较强，所以有熔点：

AlF3>GaF3>AlC13o(4)根据焦磷酸根离子、三磷酸根离子结构，重复单元为

［牛0弋哄到。氧原子

焦磷酸根离子三磷酸根离子,所以氧原子数是磷原子数的3倍加1,电

荷数是磷原子数加2；所以这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PA+)(什2)-。

(5)I型立体结构含有Co原子数是4X：+1、0原子数是4,II型小立方体含有

Co原子数是4X：、0原子数是4、A1原子数是4,该立方晶胞由4个I型和4

个n型小立方体构成，所以1个晶胞含有C。原子数是8、0原子数是32、A1原

子数是16,钻蓝晶体化学式为CoAUh；根据图示，在钻蓝晶体中，A1计位于

一形成的八面体空隙中；晶胞中含有Co原子数是8、0原子数是32、A1原子数

是16,晶胞的体积是(2aXKT》四3,所以密度是巴殁最得华6g.em

-3

o

7.(2020•德州市高三第一次模拟考)Fe、Co、Ni均为第皿族元素，它们的化合

物在生产、生活中有着广泛的应用。

(1)基态Fe原子中，电子填充的能量最高的能级符号为o

⑵在空气中FeO稳定性小于Fe203,从电子排布的角度分析，其主要原因是

(3)铁氧化钾K31Fe(CN)6］溶液是检验Fe?+常用的试剂。1mol［Fe(CN)J-含。

键的数目为

(4)C。"的一种配离子［Co(N3)(NH。丁+中，Co-的配位数是。配体

N7中心原子的杂化类型为oCoO的熔点是1935℃,CoS的熔点是1

135℃,试分析CoO的熔点较高的原因

(5)NiO的晶胞结构如图所示，其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,

0)则C原子坐标参数为

答案(l)3d(2)Fe?+中3d轨道没有达到半充满的稳定结构，而Fe3+中3d轨

道达到半充满的稳定结构(3)124(4)6sp两者均为离子晶体，但S?一半

径大于-半径，CoO的离子键强度大于CoS,因此CoO的熔点较高(5)(1,

解析(2)氧化亚铁中亚铁离子的价电子排布式为3d6,3d轨道没有达到半充满

的稳定结构，氧化铁中铁离子的价电子排布式为3d5,3d轨道达到半充满的稳定

结构，所以在空气中FeO稳定性小于FezOs。(3)在配合物[Fe(CN)D中，与

铁离子之间有6个配位键，在每个CM内部有一个共价键，所以1mol该配合物

中含有。键的数目为12原(4)[Co(N3)(NH3)5产中，Co"为中心离子，N7和NB为

配位体，配位数为6；配体N；与二氧化碳的原子个数和价电子数相同，具有相

同的空间结构，二氧化碳的立体构型为直线形，则跖的立体构型也为直线形，

由立体构型可知N原子的杂化方式为sp杂化；CoO和CoS均为离子晶体，但S2

一半径大于-半径，CoO的离子键强度大于CoS,因此CoO的熔点较高。(5)已

知晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B的原子坐标分别为(1,1,0),则以A

为晶胞坐标原点，晶胞的边长为1,C原子在晶胞立方体的面心上，则C原子坐

标参数为(LI，；)。

8.镯系为元素周期表中第RIB族、原子序数为57〜71的元素。

(1)镐(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2,画出镜0)y)原子外围电子排布

图：。

⑵高温超导材料翎领铜氧化物中含有Cu3+,基态时C/+的电子排布式为

(3)观察下面四种镯系元素的电离能数据，判断最有可能显示+3价的元素是

(填元素名称)。

几种镯系元素的电离能(单位：kJ-mor1)

元素h12h

145

Yb(镜)604

217494014

144

Lu(错)532

390111987

115

La(锄)538

067850419

113

Ce（钟）527

047949547

(4)元素锌(Ce)可以形成配合物(NK)2[Ce(N03)6]。

①组成配合物的四种元素，电负性由大到小的顺序为(用元素符号表

示）。

②写出氨的最简单气态氢化物水溶液中存在的氢键：（任写一种）。

③元素A1也有类似成键情况，气态氯化铝分子表示为（A1C1，，分子中Al原子

杂化方式为,分子中所含化学键类型有（填字母）。

a.离子键b.极性键

c.非极性键d.配位键

（5）PiU（二氧化错）的晶体结构与CaFz相似，晶胞中错原子位于面心和顶点，则

Pr02（二氧化错）的晶胞中有个氧原子；已知晶胞参数为apm,密度为。

g-cm-3,N尸（用含a、。的代数式表示，错的相对原子质量为141）o

tilMluhItItItI

答案———4f'1一一6s

⑵[Ar]3d8（或Is22s22P63s23P63d9（3）锢

⑷①0>N〉H>Ce

②N—山••（）（或N—H-N或0—H-N或0—H-0）

③sp3bd

“、c4X173_^6.92X103\

-103z

⑥比Px（aX10）（或OX,）

解析（5）Pr（）2（二氧化错）的晶体结构与CaFz相似，晶胞中错原子位于面心和顶

点，所以晶胞中错原子的个数为6X；+8X：=4,则氧原子个数为4X2=8；根

/O

4

万X173

据上述分析可知，一个二氧化错晶胞中含有4个Pr02,则P=勺=（袅io二呼，

e4X173'6.92X1032

川&=PX(aX10-10)3(z或)o

pXa3

9.(2020•临沂高三4月一模考试)锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极

材料的电池。研究锂离子电池的电极材料、电解液具有重要的现实意义。

(1)锂离子电池的正极材料大多采用橄榄石型的LiMP04