必刷题17 物质结构与性质的综合——【高考三轮冲刺】2023年高考化学考前20天冲刺必刷题（全国卷）（原卷版+解析版）

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2023高考化学考前名校必杀题（全国卷）
非选择题基础必杀

必杀17 物质结构与性质综合题（20题）


1．（2023·新疆·统考一模）稀土元素是指钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素，共17种，位于元素周期表中第III B族，均为金属元素，在工业生产中有重要的作用。回答下列问题：
(1)基态钪( Sc)元素的原子核外电子占据的轨道数目共___________个 ， 钇(Y)位于元素周期表中钪(Sc)的下一周期，钇( Y)的价电子排布式为___________。
(2)稀土元素常常能和许多配位体形成配合物。若一个配位体含有两个或两个以上的能提供孤电子对的原子，这种配位体就叫多齿配位体，有一个能提供孤电子对的原子为一齿，(羰基中的氧原子不能提供孤对电子)，EDTA( )是___________齿配位体，它的配位原子为___________，其中 C原子的杂化方式为___________。
(3)钪(Sc)离子在水中以稳定对称的[ Sc(H2O)6]3+存在，其中O−Sc−O的键角只有90度和180度两种，其空间构型为___________。
(4)铈(Ce)属于镧系元素，氧化铈是一种重要的光催化材料。
①铈具有三价和四价两种价态，三价和四价间的可逆转换会造成氧空位的生成和消除。其光催化的基本原理如下图所示，当光照能量( hv )等于或大于氧化铈催化剂的能量时，氧化铈VB上的电子(e－)会受到激发跃迁至CB，留下带正电荷的空穴(h+ ) ，形成光生电子−空穴对，与所吸附的物质发生氧化还原反应。则在氧化还原反应中，空穴可视为___________(填“氧化剂”或“还原剂”)，图中A发生___________(填“氧化”或“还原”)反应。

②氧化铈的晶体结构如下图所示，其中铈原子和氧原子的数量之比为___________，若 晶体密度为d g∙cm−3，阿伏伽德罗常数为NA，晶胞参数a=___________cm( 写出表达式)。

2．（2023·山东菏泽·统考一模）我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、Ni、Cu等元素。回答下列问题：
(1)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是_______(填标号，下同)，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是_______。
A．                            B．
C．            D．
(2)铵盐大多不稳定。从结构的角度解释比更易分解的原因是_______。
(3)镍能形成多种配合物，其中是无色挥发性液体，是红黄色单斜晶体。中的配位原子是：_______；的熔点高于的原因是_______。
(4)氮化硼(BN)晶体存在如下图所示的两种结构，六方氮化硼的结构与石墨类似，可做润滑剂；立方氮化硼的结构与金刚石类似，可作研磨剂。六方氮化硼的晶体类型为_______；立方氮化硼晶胞的密度为，晶胞的边长为a cm。则阿伏加德罗常数的表达式为_______。

3．（2023·贵州毕节·统考一模）硼及其化合物在医疗、航空航天、超导磁体、储能材料、微波通信和动力装置上具有广泛的应用价值。
(1)固体储氢材料NH3BH3中，N原子的核外电子排布式为___________，B原子的杂化轨道类型为___________，N和B的第一电离能大小：N___________B(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)氨羧基硼烷能抑制肿瘤和降低血清胆固醇，其结构与甘氨酸(NH2CH2COOH)类似，氨羧基硼烷的结构简式为___________。
(3)化学式为B2H6、B5H9、B6H10的硼氢化合物具有巢形结构，该硼氢化合物的通式可表示为___________。
(4)硼中子俘获疗法(BNCT)是一种针对脑、头、颈部肿瘤的一种新型放射疗法，该法涉及利用低能中子照射硼化合物，将13B标记的硼化合物注射到患者体内，用中子照射10B发生核裂变产生氦核(α粒子)和7Li核，裂变过程反应式为___________。
(5)物质的硬度和晶格焓密度(晶格焓除以物质的摩尔体积)之间的关系如图所示(碳的点代表金刚石)。氮化硼能用作高温动力装置磨料的原因是___________。

(6)立方氮化硼是一种用于航空航天的热绝缘体纳米材料，晶胞结构如图，晶胞参数为anm。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)。
4．（2023·四川巴中·统考一模）我国科学家制备的NiO/Al2O3/Pt催化剂能实现氨硼烷(H3NBH3)高效制备氢气的目的，制氢原理：H3NBH3+4CH3OHNH4B(OCH3)4+3H2↑。请回答下列问题：
(1)基态氮原子的价电子排布式为___________。
(2)硼烷又称硼氢化合物，随着硼原子数的增加，硼烷由气态经液态至固态，其原因为___________。
(3)某有机硼化合物的结构简式如图所示，其中氨原子的杂化轨道类型为___________。

(4)图a、b、c分别表示B、C、N、O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___________；第二电离能的变化图是___________(填标号)。

(5)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Ni2+与EDTA形成的螯合物的结构如图所示，

1个该配合物中通过螯合作用形成的配位键有___________个，在形成配位键前后C-N-C键角将___________(填“增大"“减少”或“不变”)。
(6)BN晶体的晶胞如图所示，B、N的原子半径分别为apm和bpm，密度为2.25g·cm-3，阿伏伽德罗常数的值为NA，BN晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为___________。

5．（2023·贵州贵阳·统考一模）硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可形成多种化合物，含硒化合物在材料和药物等领域有重要应用。回答下列问题：
(1)基态硒原子价电子排布式为___________；其能量最高能级的电子云形状是___________。
(2)某绿色农药的结构简式如图所示。C、N、O、F四种元素第一电离能由大到小的排列顺序为___________；该物质中，C原子的杂化轨道类型为___________。

(3)亚硒酸钠(Na2SeO3)能消除加速人体衰老的活性氧，的空间构型为___________；的键角___________气态分子SeO3(填“>”、“”、“I1(As)>I1(Se)的原因是___________。
(3)三氟乙脒的结构如图所示，其中σ键 与π键数目之比为___________， 碳原子的杂化类型为___________ ； 测量HF相对分子质量测量值经常偏大的原因是___________。

(4)某种金属卤化物无机钙钛矿的晶胞结构如图所示，晶胞的边长a pm，则该物质的化学式为___________ ； 晶体中Pb2+与Cs+最短距离为___________ pm； 晶体的密度ρ=___________ g · cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、NA的代数式表示；可能用到相对原子质量： Cs： 133  Pb： 207   I： 127)

12．（2023·山东日照·统考一模）VA族元素原子核外电子排布有着特殊性，能与其他元素组成结构、性质各异的化合物。回答下列问题：
(1)氮原子可以提供孤电子对与氧原子形成配位键，基态氧原子的价层电子发生重排提供一个空轨道，则重排后的氧原子价电子排布图为_______，基态氧原子的价层电子不是重排结构，原因是不符合_______(填“泡利不相容原理”或“洪特规则”)。
(2)沸点：_______(填“>”或“＜”，下同)，键角：_______。
(3)As、Ge、Se三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_______。
(4)基态As原子的最高能级组的电子排布式为_______，与互为等电子体的分子为_______(写出一种)。
(5)TiN晶胞中的少量Ti被Al代替后的立方晶胞结构如图所示。该晶胞中，距离Ti最近的Al有_______个；原子①与原子②的距离为_______nm(已知晶体密度为，阿伏加德罗常数的值为)。

13．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）碳酸二甲酯()是一种绿色化工原料。用于汽车、医疗器械等领域。以甲醇为原料生产碳酸二甲酯的反应过程如下。
i. 4CuCl + 4CH3OH + O2 = 4Cu(OCH3)Cl + 2H2O
ii. 2Cu(OCH3)Cl + CO = (CH3O)2CO + 2CuCl
(1)碳酸二甲酯分子中羰基碳原子的杂化类型是_______。
(2)CuCl中，基态Cu+的价电子排布式为_______，CuCl在生产碳酸二甲酯的反应过程中所起的作用是_______。
(3)上述方法中，甲醇单位时间内的转化率较低。为分析原因，查阅如下资料。
i．甲醇单位时间内的转化率主要受Cu(Ⅰ)(+1价铜元素)浓度的影响。
ii．CuCl在甲醇中溶解度较小，且其中的Cu+易被氧化为难溶的CuO。
ⅲ．加入4-甲基咪唑()可与Cu+形成配合物，可提高甲醇的转化率。4-甲基咪唑中，1号N原子的孤电子对因参与形成大π键，电子云密度降低。
请结合信息回答以下问题。
①4-甲基咪唑中，1~4号N原子_______(填“在”或“不在”)同一平面上，_______(填“1”或“3”)号N原子更容易与Cu+形成配位键。
②加入4-甲基咪唑后，甲醇转化率提高，可能的原因是_______(填序号)。
a．Cu(Ⅰ)配合物中的-NH结构可增大其在甲醇中的溶解度
b．形成的Cu(Ⅰ)配合物能增大反应的限度
(4)配位原子提供孤电子对的能力是影响配体与Cu+之间配位键强度的一个重要因素。若用某结构相似的含O配体与Cu+配位，所得配合物的稳定性比含N配体低，可能的原因是_______。
(5)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，金属离子与氧离子间的作用力为_______，Ca2+的配位数是_______。一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中_______的空间位置相同，有机碱CH3H中，N原子的杂化轨道类型是_______；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为_______g·cm-3(列出计算式)。

14．（2023·河南·统考三模）2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳·贝尔托齐、卡尔·巴里·沙普利斯和丹麦科学家莫滕·梅尔达尔，以表彰他们在发展点击化学和生物正交化学方面的贡献。点击化学的代表反应为Cu催化的叠氮一炔基Husigen环加成反应，NaN₃、SO₂F₂、FSO₂N₂等均是点击化学中常用的无机试剂。回答下列问题：
(1)氮原子激发态的电子排布式有___________，其中能量最高的是___________(填标号)。
a．1s²2s²2p²3p¹     b．1s²2s²2p4 c．1s²2s²2p²3s¹      d．1s²2s²2p³
(2)N、O、F的第一电离能最小的是___________，SO₂F₂分子结构如图1所示，已知键角α为124°，β为96°，则α>β的原因主要是___________。

(3)叠氮化物能与Fe³⁺、Cu²⁺及Co³⁺等形成配合物，如：[Co(N₃)(NH₃)₅]SO₄，该配合物中Co³⁺的配位数为___________。HN3分子的空间结构如图2所示(图中键长单位为10⁻10m)。

已知：①典型N-N、N=N和N≡N的键长分别为1.40×10⁻10m、1.20×10⁻10m和1.09×10⁻10m；②甲酸根的两个碳氧键键长相同，处于典型碳氧单键键长和碳氧双键键长之间，其结构可以用两个极端电子式()的平均杂化体来表示。试画出HN3分子的两个极端电子式___________；“”中N原子的杂化方式为___________。
(4)图3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。距离Mg原子最近的Mg原子有___________个。

(5)图4是沿立方格子对角面取得的截面，Mg原子的半径为___________pm，该晶胞的空间利用率为___________。

15．（2023秋·内蒙古包头·高三统考期末）“十五”期间，我国初步形成了比较完整的新材料产业体系，其中B和Ni均为新材料的主角。根据所学知识回答下列问题：
(1)在现代化学中，常利用_______上的特征谱线来鉴定元素；基态Ni原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图的形状为_______。
(2)硼能够与卤素单质形成不同沸点的卤化物，解释表中造成卤化物之间沸点差异的原因是_______。
卤化物
BF3
BCl3
BBr3
BI3
沸点/°C
-100.3
12.5
90
210

(3)镍可做许多有机物与氢气加成的催化剂，例如吡啶( )的反应方程式如下：，则吡啶中大π键可以表示为_______。
(4)镍及其化合物常用作有机合成的催化剂，如Ni( PPh3)2，其中Ph表示苯基，配体PPh3为三苯基膦分子，则配体PPh3构成的空间构型为_______ ； Ni( PPh3 )2晶体中存在的化学键类型有_______ ( 填标号)。
A．离子键　　B．极性键　　C．非极性键　　D．金属键　　E.配位键　　F.氢键
(5)鉴定Ni2+的特征反应如图：

在1mol丁二酮肟中，含有sp2杂化原子的数目为_______个。鲜红色沉淀中，各元素电负性由大到小的顺序为_______(用元素符号表示)。
(6)硼化钙可用于新型半导体材料，一种硼化钙的晶胞结构及沿z轴方向的投影图如图所示，硼原子形成的正八面体占据顶角位置。若阿伏伽德罗常数的值为NA，则晶体密度ρ=_______g·cm-3。

16．（2023·内蒙古呼和浩特·统考一模）硼及其化合物在材料制造、有机合成等方面用途非常广泛，硼的一些化合物表现出缺电子特征。回答下列问题：
(1)基态硼原子的电子排布式为_______；B和Al的第一电离能I1(B)_______I1(Al)(填“>”或“=”或“”或“”“