（8）晶胞和物质结构与性质综合-2025年高考化学二轮复习

（8）晶胞和物质结构与性质综合（A卷）—高考化学二轮复习1.物质的光学性质在科研中有重要的用途。回答下列问题：Ⅰ.一种比率光声探针M与配位，可用于小鼠脑内铜（Ⅱ）的高时空分辨率动态成像，反应如下所示：（1）H、C、N、F四种元素电负性由大到小的顺序为________，M中键角F-B-F________（填“>”“<”或“=”）中键角F-B-F；基态的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为________________。（2）均为平面结构的吡咯（）和吡啶（）是合成该探针的原料，吡咯和吡啶在盐酸中溶解度较大的为__________（填化学名称），原因是________________。Ⅱ.铪（Hf）的卤化物八面体离子是构建卤化物钙钛矿的基本发光单元，其构建的某晶胞结构如图所示。（3）该晶胞中的配位数为__________，阴离子形成的八面体空隙有__________个。（4）该晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则最近距离为__________（列出计算式，不必化简）nm。2.硅材料在生活中占有重要地位。请回答：（1）分子的空间结构（以为中心）名称为________，分子中氮原子的杂化轨道类型是________。受热分解生成和，其受热不稳定的原因是________。（2）由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①、②、③，有关这些微粒的叙述，正确的是___________。A.微粒半径：③>①>②B.电子排布属于基态原子（或离子）的是：①②C.电离一个电子所需最低能量：①>②>③D.得电子能力：①>②（3）Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是________，该化合物的化学式为________。3.铜锡硫（）为P型直接带隙半导体材料，光电学性质优良，是薄膜太阳能电池吸收层较佳候选材料。可由、硫脲（）等为原料制备。（1）图甲、乙、丙分别表示Si、P、S和Cl的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第二电离能的变化图是______（填“甲”“乙”或“丙”）。（2）原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用______摄取Na元素的原子光谱。基态S原子中，核外存在______对自旋相反的电子。（3）冰和干冰同为分子晶体，但干冰中的配位数（一个分子周围最邻近的分子数目）大于冰中水分子的配位数，其原因是__________________。（4）硫脲（）是一种有机化合物，分子中N的一个______杂化轨道与H的1s轨道形成N-H______键。硫氰酸（）的沸点比异硫氰酸（）低，原因是__________________。（5）是p型半导体材料，属于立方晶体，如图所示，其晶胞参数为543pm，为阿伏加德罗常数的值，x:y:z=_____（最简整数比），该晶体的密度为___________（列出计第式）。若图中原于1的坐标为（0,0,0）。2的坐标为，则原子3的坐标为__________________。4.基于生物质资源开发常见的化工原料是绿色化学的重要研究方向。常采用醋酸、醋酸钴和Rn-Sn-B等为催化剂，以木质纤维素为起始原料合成聚碳酸对二甲苯酯（）。（1）基态钴原子的价电子排布式为__________________。（2）聚碳酸对二甲苯酯中，各元素电负性由小到大的顺序为__________________。（3）醋酸分子中碳原子的轨道杂化类型有_______，醋酸和的相对分子质量接近，而醋酸的熔点却比的熔点高许多，原因是__________________。（4）钴元素可以形成多种配合物，将溶于浓氨水和的混合液并暴露于空气中发生反应，可生成配合物，写出该反应的化学方程式：__________________，1mol中含有________molσ键。（5）Sn可与Nb形成金属互化物，晶胞结构如图所示。该晶胞在面对角线方向的投影为_______（填标号）；若晶胞密度为，代表阿伏加德罗常数的值，则该金属互化物的摩尔质量为_________（列出计算式）。5.高纯电子级氢氟酸主要用于高端晶圆刻蚀，是半导体生产的关键材料之一。由萤石生产的氢氟酸需经除砷、脱水、蒸馏等多步净化提纯技术。请回答：（1）基态F原子的价层电子排布图（轨道表达式）为__________。（2）是氢氟酸中的主要杂质之一，可用等氧化脱除。分子的空间结构为__________；分子中键角比分子中的大，其原因是__________。（3）氢氟酸分子间以氢键缔合，画出的氢键图示结构__________。（4）的晶胞结构如图所示，晶胞参数。与间的最近距离为________pm（列出计算式即可，下同），设为阿伏加德罗常数的值，的密度为_________。

答案以及解析1.答案：（1）F>N>C>H<5：4（或4：5）（2）吡啶；吡啶分子中氮原子的孤对电子与氢离子配位，使其溶解度增大（3）44（4）解析：（1）根据同一周期元素从左往右电负性逐渐增大可知，电负性，又因为中C呈负价，H呈正价，则电负性，故四种元素电负性由大到小的顺序为；由题图可知，M中B形成了4个共价键，即B采取杂化，而中B采取杂化，故M中键角中键角；是29号元素，故基态的价电子排布式为，其中两种自旋状态的电子数之比为5：4或4：5。（2）吡啶分子中氮原子上的孤对电子不参与杂化，而参与形成大π键，吡啶分子中氮原子上的孤对电子参与杂化，氮原子上的孤对电子与氢离子配位，使其溶解度增大。（3）由题给晶胞结构图可知，该晶胞中位于体内，阴离子位于8个顶点和6个面心，位于由顶点和面心的阴离子形成的正四面体的体心上，故的配位数为4；由题图可知，阴离子形成的八面体空隙有4个。（4）由题给晶胞结构图可知，1个晶胞中含有8个，含有的个数为，阿伏加德罗常数的值为，则一个晶胞的质量为，设晶胞参数为，则一个晶胞的体积，该晶体的密度为，则有，解得，最近距离为面对角线的一半，即为。2.答案：（1）四面体；；周围的基团体积较大，受热时斥力较强中键能相对较小；产物中气态分子数显著增多（熵增）（2）AB（3）共价晶体；解析：（1）分子可视为SiH4分子中的4个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的，所以分子中Si原子轨道的杂化类型是sp3，分子的空间结构（以为中心）名称为四面体；氨基（-NH2）氮原子形成3个σ键，含有1对孤对电子，N原子杂化轨道数目为4，N原子轨道的杂化类型是；周围的基团体积较大，受热时斥力较强中键能相对较小]；产物中气态分子数显著增多（熵增），故受热不稳定，容易分解生成和；（2）电子排布式分别为：①、②、③，可推知分别为基态Si原子、离子、激发态Si原子；A.激发态Si原子有四层电子，离子失去了一个电子，根据微粒电子层数及各层电子数多少可推知，微粒半径：③>①>②，选项A正确；B.根据上述分析可知，电子排布属于基态原子（或离子）的是：①②，选项B正确；C.激发态Si原子不稳定，容易失去电子；基态Si原子失去一个电子是硅的第一电离能，离子失去一个电子是硅的第二电离能，由于，可以得出电离一个电子所需最低能量：②>①>③，选项C错误；D.由C可知②比①更难失电子，则②比①更容易得电子，即得电子能力：②>①，选项D错误；答案选AB；（3）Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图可知，原子间通过共价键形成的空间网状结构，形成共价晶体；根据均摊法可知，一个晶胞中含有个Si，8个P，故该化合物的化学式为。3.答案：（1）丙（2）光谱仪；7（3）冰晶体中存在氢键，氢键具有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，其配位数为4。而在干冰晶体中分子间只存在范德华力，其分子是密堆积的，配位数为12（4）；σ；异硫氰酸分子间可形成氢键（5）2:1:3；；解析：（1）失去1个电子之后各元素原子的价电子排布式如下：Si为、P为、S为、Cl为，再失去第2个电子时，S需要破坏半充满的3p轨道结构，第二电离能最大，故第二电离能的变化图为丙。（2）不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱。基态S原子的核外电子排布式为，根据洪特规则，3p能级有1对自旋相反的电子，故基态S原子中，核外存在7对自旋相反的电子。（3）冰晶体中存在氢键，氢键具有方向性，这迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，其配位数为4.而在干冰晶体中，之间没有氢键，只有范德华力，其分子是密堆的，配位数为12。（4）分子中N原子采取杂化，因此N原子一个杂化轨道与H的1s轨道形成1个N-Hσ键。异硫氰酸分子中N原子上连接有H原子，分子间可形成氢键，硫氰酸分子间不能形成氢键。（5）1个晶胞中含有的Cu原子为，Sn原子为，原子为，故。，每个晶胞中有个该晶体的密度为：。结合图中原子1的坐标为（0,0,0）及2的坐标为，原子3的坐标为。4.答案：（1）（2）H<C<O（3）；醋酸较硝酸更易形成分子间氢键，熔点升高（4）；24（5）A；解析：（1）钴为第27号元素，基态钴原子的电子排布式为，则基态钴原子的价电子排布式为。（2）一般情况下，同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：C<O，由中C显负价，H显正价可知，电负性：H<C，故电负性：H<C<O。（3）醋酸（）分子中含有羧基，羧基中碳原子采取杂化，甲基中碳原子采取杂化；醋酸和的相对分子质量接近，但醋酸主要形成分子间氢键，硝酸主要形成分子内氢键，故熔点：醋酸>。（4）由“暴露于空气中”可知，、、浓氨水和空气中的反应生成，由元素守恒可推知，还有生成，根据守恒原则即可写出化学方程式；，分子中每个与、分别形成3个离子键和6个配位键，中氮原子和氢原子形成N—Hσ键，结合配位键是σ键可知，每个，分子中含有3×6+6=24个σ键，即1mol，中含有24molσ键。（5）由图中原子半径：Sn>Nb可知，晶胞任一方向的投影图中，Nb原子均无法完全遮住Sn原子，则晶胞的投影图不可能为C或D，若从面对角线方向投影，该投影方向上的面对角线两端的Sn原子会彼此完全重叠，投影图只能看到7个Sn原子且为长方形，故沿面对角线的投影为A项所示，故选A；根据均摊法可知，该晶胞中含有个Sn原子，个Nb原子，则该金属互化物的摩尔质量。5.答案：（1）（2）三角锥形；N的电负性比As的大，的成键电子对比的更靠近中心原子，中成键电子对间的斥力