专题十五物质结构与性质-2023高考化学二轮复习习题

专题十五物质结构与性质高频考点考点一原子结构与性质基础原子核外电子排布、电离能、电负性等。重难知识点综合运用及分析问题能力。基础1.(2021辽宁,2,3分)下列化学用语使用正确的是()答案D2.(2020山东,3,2分)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是()A.第一电离能:W>X>Y>ZB.简单离子的还原性:Y>X>WC.简单离子的半径:W>X>Y>ZD.氢化物水溶液的酸性:Y>W答案C3.(2021天津,12,3分)元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列判断正确的是()A.X的电负性比Q的大B.Q的简单离子半径比R的大C.Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强D.Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强答案B4.(20225·3创新)下列叙述正确的是()A.价电子排布式为2s2和3s23p5的两原子能形成离子化合物B.元素Se位于第四周期第ⅣA族,属于p区C.P原子的一个3s电子激发到3d轨道形成激发态P原子,其价电子轨道表示式为D.基态原子4s轨道半充满的元素一定位于第ⅠA族和第ⅠB族答案C5.(20225·3创新)下列有关电离能和电负性的说法中错误的是()A.第二电离能:I2(Zn)<I2(Cu)B.第二周期中,第一电离能比B大的元素有6种C.Zn、O、S、Se的电负性由大到小的顺序为O>S>Se>ZnD.与Se同周期的p区元素中第一电离能大于硒的元素有2种答案D重难6.(2017课标Ⅲ,35,15分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:(1)Co基态原子核外电子排布式为。元素Mn与O中,第一电离能较大的是,基态原子核外未成对电子数较多的是。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。

(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,原因是。

(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在。

(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448nm,则r(Mn2+)为nm。

答案(1)[Ar]3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大(4)离子键和π键(键)(5)0.1480.076考点二分子结构与性质基础共价键、杂化类型等。重难多考点综合运用能力及分析推理能力。基础1.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-,NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)SO42-中心原子轨道的杂化类型为;NO3-的空间构型为(用文字描述)。

(2)Fe2+基态核外电子排布式为。

(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为(填化学式)。

(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=。

(5)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在结构示意图的相应位置补填缺少的配体。[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图答案(1)sp3平面(正)三角形(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)NO2-(4)1∶2(5)2.(2021陕西宝鸡5月联考,35)铁是一种常见的金属,在生产生活中用途广泛。(1)铁在元素周期表中的位置是,其基态原子的核外电子排布式为;铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用摄取铁元素的原子光谱。

(2)Fe(CO)5与NH3在一定条件下可合成一种具有磁性的氮化铁,NH3分子的立体构型为;1molFe(CO)5分子中含有σ键为mol。

(3)把氯气通入黄血盐{K4[Fe(CN)6]}溶液中,得到赤血盐{K3[Fe(CN)6]},该反应的化学方程式为;CN-中碳原子的杂化轨道类型为,C、N、O元素的第一电离能的大小顺序为。

(4)FeCl3可与KSCN溶液发生显色反应,SCN-与N2O互为等电子体,则SCN-的电子式为。

答案(1)第四周期第Ⅷ族1s22s22p63s23p63d64s2{或[Ar]3d64s2}光谱仪(2)三角锥形10(3)2K4[Fe(CN)6]+Cl22K3[Fe(CN)6]+2KClsp杂化N>O>C(4)重难3.(2022全国乙,35,15分)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:(1)氟原子激发态的电子排布式有,其中能量较高的是。(填标号)

a.1s22s22p43s1b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5d.1s22s22p33p2(2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一个杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl键,并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键()。

②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl键长的顺序是,理由:(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—Cl键越强;(ⅱ)。

(3)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为。解释X的熔点比Y高的原因。

(4)α-AgI晶体中I-离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I-构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α-AgI晶体在电池中可作为。

已知阿伏加德罗常数为NA,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm=m3·mol-1(列出算式)。

答案(1)add(2)①sp2σ②C2H5Cl>C2H3Cl>C2HClCl参与形成的大π键越多,形成的C—Cl键越短(3)CsClCsCl是离子晶体,熔化时需要克服Cs+和Cl-之间的离子键,而ICl是分子晶体,熔化时只需要克服范德华力(4)固体电解质(5.04×10-10)3NA答案(1)C>Be>B(2)由于立方氮化硼晶体是共价晶体(原子晶体),B—N键键能大,所以质地坚硬,且共价键具有方向性,受到外力时,容易发生原子错位,所以脆(4)sp3(5)MgB212(6)①<②根据价层电子对互斥理论,BF3中心原子B采用sp2杂化,空间构型为平面三角形,键角120°,NF3中心原子N采用sp3杂化,空间构型为三角锥形,键角小于120°③BD5.(2019课标Ⅲ,35,15分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。

(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。

(3)苯胺()的晶体类型是。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0℃)、沸点(110.6℃),原因是。

(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。

(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。

答案(1)Mg相反(2)4(3)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(4)Osp3σ(5)(PnO3n+1)(n+2)-6.(2021海南,19,14分)金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物,其结构示意图如图。回答问题:(1)基态锰原子的价层电子排布式为。

(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(CO)5中锰原子的配位数为。

(3)第一电离能的大小:CO(填“大于”或“小于”)。

(4)CO32-中碳原子的杂化轨道类型是,写出一种与CO32-具有相同空间结构的-1价无机酸根离子的化学式。

(5)CH3Mn(CO)5可看作是HMn(CO)5中的氢原子被甲基取代的产物。CH3Mn(CO)5与I2反应可用于制备CH3I,反应前后锰的配位数不变,CH3Mn(CO)5与I2反应的化学方程式为。

(6)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型,如图所示。前者的熔点明显高于后者,其主要原因是。

以晶胞参数为单位长度建立坐标系,可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子坐标。在MnS晶胞坐标系中,a点硫原子坐标为(1,,),b点锰原子坐标为(0,,0),则c点锰原子坐标为。

答案(1)3d54s2(2)6(3)小于(4)sp2NO3-(5)CH3Mn(CO)5+I2CH3I+MnI(CO)5(6)MnS中阴、阳离子所带电荷数比NaCl的多,离子键强度更大(0,1,)考点三晶体结构与性质基础晶体类型判断、熔沸点高低比较等。重难晶胞推理计算能力。综合多考点综合运用能力。基础1.(2021天津,2,3分)下列各组物质的晶体类型相同的是()A.SiO2和SO3B.I2和NaClC.Cu和AgD.SiC和MgO答案C2.(2022浙江1月选考,26,4分)(1)两种有机物的相关数据如下表:物质HCON(CH3)2HCONH2相对分子质量7345沸点/℃153220HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大,但其沸点反而比HCONH2的低,主要原因是。

(2)四种晶体的熔点数据如下表:物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃-183-90-127>1000CF4和SiF4熔点相差较小,BF3和AlF3熔点相差较大,原因是。

答案(1)HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力,HCONH2分子间存在氢键,破坏一般的分子间作用力更容易,所以沸点低(2)CF4和SiF4都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以熔点相差较小;BF3通过分子间作用力形成分子晶体,AlF3通过离子键形成离子晶体,破坏离子键需要能量多得多,所以熔点相差较大3.(2021河南名校联盟质检,35)氮化物在工农业生产和日常生活中有着广泛应用,如TiN可用作熔盐电解的电极和电触头,NaN3应用在汽车气囊中。(1)Ti元素在元素周期表中的位置为族,基态Ti原子的未成对电子数为。

(2)前10号元素中,第一电离能比N大的元素有。(填元素符号)

(3)与NO2-互为等电子体的分子为。

(4)C3N4晶体和金刚石结构类似,金刚石的熔点C3N4的熔点(填“大于”或“小于”),原因是。

(5)用B掺杂TiN后,其晶胞结构如下图所示,距离Ti最近的B有个,掺杂B后的晶体密度是TiN晶体密度的(保留小数点后两位)。已知掺杂后的晶体密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,原子①与原子②距离为nm。

答案(1)第四周期第ⅣB2(2)He、F、Ne(3)O3或SO2(任填一种即可)(4)小于两者均为原子晶体,金刚石中为C—C键,氮化碳中为N—C键,因为N原子半径小于C原子,N—C键键长短,键能大,熔点高(5)40.85×107重难4.(2021湖北,10,3分)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是()图a图bA.该晶胞的体积为a3×10-36cm3B.K和Sb原子数之比为3∶1C.与Sb最邻近的K原子数为4D.K和Sb之间的最短距离为apm答案B5.(2017课标Ⅱ,35,15分)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:(1)氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为。

(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是

。

图(a)图(b)(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为,不同之处为。(填标号)

A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型②R中阴离子N5-中的σ键总数为个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则N5-中的大π键应表示为。

③图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(NH4+)N—H…Cl、、。

(4)R的晶体密度为dg·cm-3,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。

答案(1)(2)同周期主族元素随核电荷数增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子(3)①ABDC②5③(H3O+)O—H…N()(N)N—H…N()(4)(或×10-21)6.(2018课标Ⅰ,35,15分)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。

A.B.C.D.(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是。

(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。

A.离子键B.σ键C.π键D.氢键(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。图(a)可知,Li原子的第一电离能为kJ·mol-1,OO键键能为kJ·mol-1,Li2O晶格能为kJ·mol-1。

(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为g·cm-3(列出计算式)。

图(b)答案(1)DC(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982908(5)7.(2017课标Ⅰ,35节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。

A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。

(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。

答案(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)V形sp38.(2022全国甲,35,15分)2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2CH2)与四氟乙烯(CF2CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为。

(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是(填标号),判断的根据是;第三电离能的变化图是(填标号)。

(3)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构。

(4)CF2CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为和;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯,从化学键的角度解释原因。

(5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是;若该立方晶胞参数为apm,正负离子的核间距最小为pm。

答案(1)(2)a同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大b(3)H—F…H—F…H—F(4)sp2sp3F的电负性比H大,C—F键的键能比C—H键的大(5)Ca2+a综合9.(2019课标Ⅰ,35,15分)在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。回答下列问题:(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。

(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

(3)一些氧化物的熔点如下表所示:氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8-75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因

。

(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=pm,Mg原子之间最短距离y=pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是g·cm-3(列出计算表达式)。

答案(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2+(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间力(分子量)P4O6>SO2(4)aa10.(2021广东,20,14分)很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如,解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。ⅠⅡⅢⅣ(1)基态硫原子价电子排布式为。

(2)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为。

(3)汞的原子序数为80,位于元素周期表第周期第ⅡB族。

(4)化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有。

A.在Ⅰ中S原子采取sp3杂化B.在Ⅱ中S元素的电负性最大C.在Ⅲ中C—C—C键角是180°D.在Ⅲ中存在离子键与共价键E.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等(5)汞解毒剂的水溶性好,有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比,水溶性较好的是。

(6)理论计算预测,由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构,它不是晶胞单元,理由是。

②图c为X的晶胞,X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为;该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=。

③设X的最简式的式量为Mr,则X晶体的密度为g/cm3(列出算式)。

答案(1)3s23p4(2)H2O>H2S>CH4(3)六(4)AD(5)化合物Ⅲ(6)①不能无隙并置成晶体,不是最小重复单元②41∶1∶2③11.(20225·3创新)钛(Ti)被称为“未来金属”,广泛应用于国防、航空航天、生物材料等领域。钛的氯化物有如下转变关系:2TiCl3TiCl4↑+TiCl2。回答下列问题:(1)钛的氯化物的部分物理性质如表:氯化物熔点/℃沸点/℃溶解性TiCl4-24136可溶于非极性的甲苯和氯代烃TiCl210351500不溶于氯仿、乙醚TiCl4与TiCl2的晶体类型分别是、。

(2)某钛配合物可用于催化环烯烃聚合,其结构如图所示:①钛的配位数为,碳原子的杂化类型。

②该配合物中存在的化学键有(填字母标号)。

a.离子键b.配位键c.金属键d.共价键e.氢键(3)已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子化学式为,阴离子的空间结构为。

(4)在浓TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚,并通入HCl至饱和,可得到配位数为6、组成为TiCl3·6H2O的晶体,该晶体中两种配体的物质的量之比为2∶4,则由该配合离子组成的晶体化学式还可以写为。

(5)TiO2通过氮掺杂反应生成TiO2-aNb,具体如下图所示,则TiO2-aNb晶体中a=,b=。

(6)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常见矿物,其晶胞结构如图。①设NA为阿伏加德罗常数的值,计算一个晶胞的质量为g。

②假设O2-采用面心立方最密堆积,Ti4+与O2-相切,则=。

答案(1)分子晶体离子晶体(2)①6sp3、sp2②bd(3)TiO2+正四面体(4)[TiCl2(H2O)4]Cl·2H2O(5)(6)①②-1(或0.414)易混易错1.微粒结构的表示形式(2021天津,5,3分)下列化学用语表达正确的是()A.F-的离子结构示意图:B.基态碳原子的轨道表示式:C.丙炔的键线式:D.H2O分子的球棍模型:答案D2.电子的空间运动状态与运动状态(20225·3创新)近年来,有机—无机杂化金属卤素钙钛矿作为优良的光电材料受到广泛研究和关注。下列有关说法错误的是()A.Ca、Ti元素基态原子核外电子占据能级数之比为6∶7B.与Ti处于同周期且单电子数与Ti相同的元素还有3种C.Ca的前三级电离能中第三电离能增大较多D.基态Fe原子的核外电子有26种空间运动状态答案D3.极性分子与非极性分子(2021海南,5,3分)SF6可用作高压发电系统的绝缘气体,分子呈正八面体结构,如图所示。有关SF6的说法正确的是()A.是非极性分子B.键角∠FSF都等于90°C.S与F之间共用电子对偏向SD.S原子满足8电子稳定结构答案A4.配位数、分数坐标(20225·3创新)氮、磷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。ZnGeP2晶胞结构如图所示。回答下列问题:①Ge的配位数为

。②原子的分数坐标,即将晶胞参数a、b、c均看作“1”所得出的三维空间坐标,则晶胞图中2号P原子的分数坐标为。

答案①4②(,,)5.原子间距离的求算[2017课标Ⅰ,35(4)(5),4分](4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为nm,与K紧邻的O个数为。

(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于位置,O处于位置。

答案(4)0.31512(5)体心棱心题型模板模型一数形结合思想模型模型认知计算晶胞的化学式1.原则:晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞分摊到该粒子的。2.平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算。1.(2020课标Ⅰ,35,15分)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为。

(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是。

I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(3)磷酸根离子的空间构型为,其中P的价层电子对数为、杂化轨道类型为。

(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有个。

电池充电时,LiFePO4脱出部分Li+,形成Li1-xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=。

答案(1)(2)Na与Li同族,Na电子层数多,原子半径大,易失电子Li、Be、B同周期,核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构,第一电离能最大。与Li相比,B核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大(3)正四面体4sp3(4)413∶32.(2017江苏单科,21A,12分)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3+基态核外电子排布式为。

(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为。

(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为。

(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为。

(5)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为。

图1FexNy晶胞结构示意图图2转化过程的能量变化答案(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp39mol(3)H<C<O(4)乙醇分子间存在氢键(5)Fe3CuN模型实践晶胞参数、化学式与密度的计算数形结合分析得出晶胞的化学式,再结合晶胞参数可计算晶体的密度:若1个晶胞中含有x个微粒,则1mol晶胞中含有xmol微粒,其质量为xMg(M为微粒的相对分子质量);又1个晶胞的质量为ρa3g(a为立方体晶胞的棱长),则1mol晶胞的质量为ρa3NAg,因此有xM=ρa3NA。3.(2020海南,19,14分)氢气的生产、存储是氢能应用的核心。目前较成熟的生产、存储路线之一为:利用CH3OH和H2O在某Cu/Zn-Al催化剂存在下生产H2,H2与Mg在一定条件下制得储氢物质X。回答问题:.(1)Al在周期表中的位置:。基态Zn的价层电子排布式:。

(2)水分子中氧原子的杂化轨道类型:。

(3)键能是衡量共价键稳定性的参数之一。CH3OH键参数中有种键能数据。CH3OH可以与水以任意比例互溶的原因是。

(4)X的晶胞结构如图所示(晶胞参数:α=β=γ=90°,a=b=450.25pm),密度为1.4g·cm-3,H-的配位数为,X的储氢质量分数是,c=pm(列出计算式即可)。

答案(1)第三周期第ⅢA族3d104s2(2)sp3(3)三水与醇均具有羟基,彼此可以形成氢键,根据相似相溶规律,甲醇可与水以任意比例混溶(4)34.(2021湖南,18,15分)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:(1)基态硅原子最外层的电子排布图为,晶体硅和碳化硅熔点较高的是(填化学式);

(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.7①0℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是(填化学式),沸点依次升高的原因是,气态SiX4分子的空间构型是;

②SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示:N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为,H、C、N的电负性由大到小的顺序为,1个M2+中含有个σ键;

(3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4,图中Z表示原子(填元素符号),该化合物的化学式为;

②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,α=β=γ=90°,则该晶体的密度ρ=g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA,用含a、b、c、NA的代数式表示)。

答案(1)SiC(2)①SiCl4都是分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高正四面体②sp3、sp2N>C>H54(3)①OMg2GeO4②模型应用特殊晶胞的计算1.在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。2.要注意单位间的换算,若晶胞边长单位是pm、nm、μm等,要换算成cm。5.(2020课标Ⅲ,35,15分)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:(1)H、B、N中,原子半径最大的是。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素的相似。

(2)NH3BH3分子中,N—B化学键称为键,其电子对由提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:

3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2B3O63-的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由变为。

(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是(写分子式),其熔点比NH3BH3(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在,也称“双氢键”。

(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为apm、bpm、cpm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度ρ=g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。

答案(1)BSi(硅)(2)配位Nsp3sp2(3)N>H>BCH3CH3低Hδ+与Hδ-的静电引力(4)6.(2018课标Ⅲ,35,15分)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:(1)Zn原子核外电子排布式为。

(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是。

(3)ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是

。

(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为,C原子的杂化形式为。

(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为g·cm-3(列出计算式)。

答案(1)[Ar]3d104s2(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子(3)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(4)平面三角形sp2(5)六方最密堆积(A3型)模型二学科渗透思想模型模型认知原子分数坐标1.原子分数坐标:以晶胞参数为单位长度(不论晶胞边长大小,都是1)建立的坐标系。2.确定某原子坐标的方法:通过该原子可以作出三个平行于坐标轴的平面,三个平面在三条坐标轴上的截距占晶胞边长的分数,即该原子的分数坐标。1.(2020山东,17,12分)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:(1)Sn为ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为,其固体的晶体类型为。

(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为,键角由大到小的顺序为。

(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有mol,该螯合物中N的杂化方式有种。

(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,称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有个。

答案(1)正四面体形分子晶体(2)NH3、AsH3、PH3AsH3、PH3、NH3NH3、PH3、AsH3(3)61(4)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)42.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为,其沸点比NH3的(填“高”或“低”),其判断理由是。

(2)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm2+价层电子排布式为。

(3)比较离子半径:F-O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。

(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,则该化合物的化学式表示为;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和3的坐标分别为、。

答案(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f6(3)小于(4)SmFeAsO1-xFx(,,0)(0,0,)模型实践晶胞中粒子间距离的计算1.要对典型晶体的构型特征理解到位,明确原子在晶胞中的位置关系。2.要有好的立体感,能正确引出辅助线,构建三角形进行计算。3.(2021山东,16,12分)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:(1)基态F原子核外电子的运动状态有种。

(2)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为;OF2分子的空间构型为;OF2的熔、沸点(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是。

(3)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为,下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是(填标号)。

A.spB.sp2C.sp3D.sp3d(4)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有个XeF2分子。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,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为。已知Xe—F键长为rpm,则B点原子的分数坐标为;晶胞中A、B间距离d=pm。

答案(1)9(2)F>O>ClV形低于OF2相对分子质量小,分子间作用力小(3)5D(4)2(0,0,)4.(2018课标Ⅱ,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/℃-85.5115.2>600(分解)-75.516.810.3沸点/℃-60.3444.6-10.045.0337.0回答下列问题:(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。

(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。

(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。

(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为形,其中共价键的类型有种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为。

(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为g·cm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为nm。

答案(1)哑铃(纺锤)(2)H2S(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强(4)平面三角2sp3(5)×1021a模型应用晶胞中微粒的投影1.沿某坐标轴投影,就把该坐标轴竖起来垂直于桌面,然后从上向下投影如立方晶胞。(1)处于面心或体心的粒子投影到正方形的中心;(2)处于顶点的粒子投影到正方形的顶点;(3)处于棱上的粒子投影到正方形的边上;(4)对于内部(非体心)或面上(非面心)的粒子投影到正方形的内部。2.沿体对角线的投影,就是把体对角线竖起来垂直于桌面,然后从上向下投影。(1)对于面心立方晶胞,沿体对角线(A1A2)投影如下图:A1和A2投影点是A,顶点上的其他6个粒子投影为大正六边形的顶点,面心上的6个粒子投影为小正六边形的顶点。面心立方晶胞(2)对于CaF2晶胞,就是在面心立方晶胞的基础上添加了八个正四面体空隙,沿体对角线投影如下图所示。四面体空隙中的原子与晶胞顶点或面心的原子重合,其中空隙1、8处原子均投影为A,空隙2、3、4、5、6、7处原子的投影与面心粒子的投影重合。(3)金刚石晶胞比CaF2晶胞只少了4个四面体空隙中的粒子,其投影与CaF2相同。5.(2021河北,17节选)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。回答下列问题:(4)已知KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为,其中P采取杂化方式。

(5)与PO43-电子总数相同的等电子体的分子式为。

(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则相应的酸根可写为。

(7)分别用、表示H2PO4-和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是H2PO4-、K+在晶胞xz面、yz面上的位置:①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为g·cm-3(写出表达式)。

②晶胞在x轴方向的投影图为(填标号)。

ABCD答案(4)sp3(5)SiF4(6)PnO3nn-(7)①②B6.(20225·3创新)深紫外固体激光器可用于高温超导、催化剂研究等领域,我国自主研发的用氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2)晶体制造深紫外固体激光器技术领先世界。请回答下列问题:(1)在500℃~600℃气相中,氯化铍以二聚体Be2Cl4()的形式存在,在该二聚体中Be原子的杂化方式是,1molBe2Cl4中包含的配位键数目为。

(2)BF3的空间结构是;HF能与BF3化合得到HBF4,从化学键形成角度分析HF与BF3能化合的原因。

(3)BeO晶体是制备氟硼铍酸钾晶体的原料之一,其晶胞结构与ZnS类似,如图所示。Be原子的配位数是;设O原子与Be原子的最近距离为apm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则BeO晶体的密度为g·cm-3(用含a和NA的式子表示)。

(4)砷化硼是近期受到广泛关注的一种Ⅲ-Ⅴ半导体材料。砷化硼为立方晶系晶体,该晶胞中原子分数坐标为B:(0,0,0);(,,0);(,0,);(0,,)……As:(,,);(,,);(,,);(,,)……请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图。已知晶体密度为dg·cm-3,As原子半径为apm,假设As、B原子相切,则B原子的半径为pm(写计算表达式)。

答案(1)sp22NA(2)平面(正)三角形BF3中硼原子有空轨道,HF中氟原子有孤电子对,两者之间可形成配位键(3)4(4)××1010-a情境应用简单情境1.磷酸铁锂的应用(2022广西柳州三模,35)2021款五菱宏光MiniEV采用了磷酸铁锂电池。磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料,化学式为LiFePO4,回答下列相关问题:(1)根据对角线规则,Li的一些化学性质与元素相似。Li、O、P电负性大小顺序是。

(2)基态O原子能量最高的电子占据的轨道呈形,P中P的杂化类型是。

(3)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物,可作半导体材料。BP晶胞中B采用堆积,P的配位数为。

(4)①基态Fe的价电子排布图是。

②Mn、Fe两元素的部分电离能数据如下表:元素MnFe电离能/kJ·mol-1I1717759I215091561I332482957比较两元素的I2、I3可知,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难。原因是。

③β-硫酸亚铁的晶胞结构如图所示,α=β=γ=90°,a=870pm,b=680pm,c=479pm,位于晶胞体内的硫酸根离子有个,设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度是g/cm3(列出计算表达式)。

答案(1)MgO>P>Li(2)哑铃(或纺锤)sp3(3)面心立方最密4(4)①②Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态,比较稳定③2×10302.镍及其化合物的应用(2022陕西咸阳二模,35)镍及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。请回答下列问题:(1)基态Ni原子核外有个单电子。

(2)四水合醋酸镍[Ni(CH3COO)2·4H2O]在电镀中有广泛应用,其中H2O中氧原子的杂化轨道类型为,若四水合醋酸镍构型为八面体,则中心Ni原子的配位数为。

(3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,已知熔点NiO>FeO,则离子半径r(Ni2+)r(Fe2+)(填“<”或“>”);天然氧化镍常存在各种缺陷,某缺陷氧化镍的组成为Ni0.96O,其中Ni元素只有+2和+3两种价态,则Ni2+和Ni3+的数目之比为。

(4)四羰基合镍[Ni(CO)4]是由路德维希·蒙德所发现。室温下,它是一种具有挥发性的液体,其熔沸点低的原因是;画出四羰基合镍的结构式:。

(5)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示。若阿伏加德罗常数的值为NA,晶胞边长为apm,则该晶胞的密度为g/cm3。

答案(1)2(2)sp36(3)<11∶1(4)Ni(CO)4是分子晶体,熔化或汽化时破坏的是范德华力(5)×10303.重要合金材料的应用(2022吉林长春二模,35)Li、Fe、As、Zn等均为重要的合金材料,回答下列问题(1)Li的焰色为紫红色,很多金属元素能产生焰色的原因是。

(2)KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+,其中SCN-的立体构型为,K4[Fe(CN)6]中所含元素电负性由大到小的顺序为。

(3)H3AsO3的酸性弱于H3AsO4的原因为。含砷有机物“对氨基苯砷酸”的结构简式如图,As原子轨道杂化类型为,1mol对氨基苯砷酸含σ键数目为。

(4)锌和镉位于同一副族,而锌与铜相邻。现有4种铜、锌元素的相应状态。①锌:[Ar]3d104s2、②锌:[Ar]3d104s1、③铜:[Ar]3d104s1、④铜:[Ar]3d10。失去1个电子需要的能量由大到小排序是(填字母)。

A.④②①③B.④②③①C.①②④③D.①④③②(5)Li2O为离子晶体,具有反萤石结构,晶胞如下图所示。则O2-配位数为,若晶胞参数为bnm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为g·cm-3(列出计算式即可)。

答案(1)电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时,以光的形式释放能量(2)直线形N>C>Fe>K(3)H3AsO3中的非羟基氧的个数小于H3AsO4,砷元素的正电性更低,羟基更不易电离出氢离子sp319NA或19×6.02×1023(4)A(5)8复杂情境4.储氢材料的应用(2022江西南昌一模,35)主族元素Be、B、Na、P、Cl等的某些化合物对工农业生产意义重大,回答下列问题:(1)我国自主研发的氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2)晶体用于制造深紫外固体激光器,可用于高温超导、催化剂等领域研究。其中K+核外电子的运动状态有种。Be、B、F、O第一电离能由大到小的顺序为。

(2)H3BNH3是一种潜在的储氢材料,一种制备H3BNH3的化学反应如下:3CH4+2(HBNH)3+6H2O3CO2+6H3BNH3其中(HBNH)3是六元环状物质,与其互为等电子体的有机物的分子式为,1mol(HBNH)3有molσ键。

(3)液氨可作制冷剂,汽化时吸收大量的热的原因是。

(4)PCl5在加压下于148℃液化,形成一种能导电的熔体,测得P—Cl的键长为198pm和206pm两种。此时熔体中存在(填化学键类型),P的杂化类型为。

(5)在超高压(300GPa)下,金属钠和氦可形成化合物。结构中,钠离子(小圆球)按简单立方排布,形成Na8立方体空隙(如下图所示),电子对(2e-)和氦原子交替分布填充在立方体的中心。已知晶胞是构成晶体的最基本的几何单元,该晶体晶胞边长a=395pm,计算晶体的密度ρ=g/cm3(写表达式,已知NA为阿伏加德罗常数的值)。

答案(1)18F>O>Be>B(2)C6H612(3)液氨分子间存在氢键,汽化时要克服分子间氢键,需要消耗大量的能量(4)离子键和共价键sp3、sp3d2(5)审题解题审题方法1.(2021全国甲,35,15分)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成