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2024届高三化学高考备考一轮复习专题16物质结构与性质1_2.习题部分课件
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这是一份2024届高三化学高考备考一轮复习专题16物质结构与性质1_2.习题部分课件，共60页。
考点一 原子结构与性质
1.(2021辽宁,2,3分)下列化学用语使用正确的是 ( )A.基态C原子价电子排布图:B.Cl-结构示意图: C.KCl形成过程:D.质量数为2的氢核素 H答案 D
2.(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 D
3.(2022海南,5,2分)钠和钾是两种常见金属。下列说法正确的是 ( )A.钠元素的第一电离能大于钾B.基态钾原子价层电子轨道表示式为 C.钾能置换出NaCl溶液中的钠D.钠元素与钾元素的原子序数相差18答案 A
4.(2022北京,2,3分)下列化学用语或图示表达不正确的是 ( )A.乙炔的结构简式: B.顺-2-丁烯的分子结构模型: C.基态Si原子的价层电子的轨道表示式: D.Na2O2的电子式:答案 C
5.(2022江苏,3,3分)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可 制得铝。下列说法正确的是 ( )A.半径大小:r(Al3+)
7.(2022陕西商洛一模,35节选)(1)基态Cu原子的价电子排布式为 , 原子核外的电子有 种空间运动状态。答案 (1)3d104s1 15
8.(2022全国乙,35节选)(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.1s22s22p43s1 d.1s22s22p33p2答案 (1)ad d
9.(2023届陕西师大附中等期初联考,18节选)(1)5G芯片主要材质是高纯 硅。基态Si原子价层电子的运动状态有 种,若其电子排布式表 示为[Ne]3s23 违背了 。(2)高纯硅制备过程中会有SiHCl3、SiCl4等中间产物生成。沸点:SiHCl3 SiCl4(填“>”或“<”),与SiCl4互为等电子体的离子为 (任写1种即可)。已知电负性:H>Si,则SiHCl3充分水解的化学方程式为 。
答案 (1)4 洪特规则(2)< S 或P SiHCl3+3H2O H2SiO3+3HCl+H2↑
10.(2018课标Ⅲ,35节选)(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 。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
11.(2017课标Ⅱ,35节选)(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 。
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
12.(2022全国甲,35节选)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(CH2 CH2)与四氟乙烯(CF2 CF2)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)。
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
13.(2022湖南,18节选)(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式 如下:①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar] ;②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子;(2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为 ;②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。答案 (1)①3d104s24p4 ②8(2)①11∶3 ②O>C>H>Fe
考点二 分子结构与性质
1.(2021海南,5,2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 A
2.(2022江苏,2,3分)少量Na2O2与H2O反应生成H2O2和NaOH。下列说法正 确的是 ( )A.Na2O2的电子式为B.H2O的空间构型为直线形C.H2O2中O元素的化合价为-1D.NaOH仅含离子键答案 C
3.(2021辽宁,14,3分)某多孔储氢材料前驱体结构如图,M、W、X、Y、Z 五种元素原子序数依次增大,基态Z原子的电子填充了3个能级,其中有2 个未成对电子。下列说法正确的是 ( ) A.氢化物沸点:X>YB.原子半径:M
5.(2023届陕西安康联考,20节选)(1)基态Cu2+核外电子排布式为 ; 铜元素位于元素周期表的 区。(2)H2O分子中O原子的杂化方式为 ;水分子的空间构型为 ; 根据电负性分析水中氧元素为-2价而氢元素为+1价的原因是 。(3)1 ml [Cu(H2O)4]2+含有 ml共价键,中心原子配位数为 。答案 (1)[Ar]3d9 ds(2)sp3 V形 氧元素电负性大于氢,水分子中氧原子与两个氢原子形成 两对共用电子对,共用电子对偏向氧,氧有得到电子的趋势,故氧为-2价,氢为+1价(3)12 4
6.(2018课标Ⅲ,35节选)(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 。答案 (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
7.(2017课标Ⅱ,35节选)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:(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.共价键类型答案 (3)①ABD C
8.(2022湖南,18节选)(1)③比较键角大小:气态SeO3分子 Se 离子(填“>”“<”或“=”),原因是 。
答案 (1)③> SeO3中Se采取sp2杂化,Se 中Se采取sp3杂化
9.(2022广东,20节选)硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料 和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应 以来,AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型 AIE分子Ⅳ的合成路线如下:
(1)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为 。(2)H2Se的沸点低于H2O,其原因是 。(3)关于Ⅰ~Ⅲ三种反应物,下列说法正确的有 。A.Ⅰ中仅有σ键B.Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键C.Ⅱ易溶于水D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2E.Ⅰ~Ⅲ含有的元素中,O电负性最大(4)Ⅳ中具有孤对电子的原子有 。(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4 H2SeO3(填“>”或 “<”)。研究发现,给小鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引
起的中毒。Se 的立体构型为 。
答案 (1)4s24p4(2)H2O分子间形成氢键,H2Se分子间只有范德华力(3)BDE(4)O、Se(5)> 正四面体形
10.(2021宁夏银川一中第四次月考,35节选)(1)C4+的价层电子的电子排 布式为 ,C原子中存在 种不同能级的电子。(3)一种钴的配合物——乙二胺四乙酸合钴的结构如图所示,1 ml该配合 物形成的配位键有 ml,配位原子是 ,碳原子的杂化类型有 。 答案 (1)3d5 7 (3)6 N、O sp2、sp3
11.(2021青海海东二模,35节选)(3)O、S、Se均位于元素周期表第ⅥA族, 它们的氢化物H2O、H2S、H2Se分子的键角从大到小的顺序为 。(4)配合物[Cu(CH3CN)4]BF4中,阴离子的空间构型为 ,配合离子中 与Cu(Ⅱ)形成配位键的原子是 ,配体中碳原子的杂化方式是 。(5)TMTSF( )中共价键的类型(σ键、π键)是 ,每个分子中含 个σ键。
答案 (3)H2O>H2S>H2Se (4)正四面体 N sp和sp3 (5)σ键和π键 27
12.(2022内蒙古包头二模,35节选)(2)硫代硫酸银(Ag2S2O3)是微溶于水的 白色化合物,它能溶于过量的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液生成[Ag(S2O3)2]3- 等络阴离子。①依据VSEPR理论推测S2 的空间构型为 ,中心原子S的杂化方式为 。②在[Ag(S2O3)2]3-中配位原子是S原子而非O原子,其原因是 。(3)碘化银常用于做人工增雨剂。其中碘元素形成的最高价氧化物对应 水化物有HIO4(偏高碘酸,不稳定)和H5IO6(正高碘酸)等多种形式,它们的 酸性HIO4 H5IO6(填“弱于”“等于”或“强于”)。而HI、 HBr、HCl的水溶液酸性的排序为由强到弱,其结构原因是 。
答案 (2)①四面体形 sp3 ②S2 中S原子比O原子半径更大,电负性更小,所以更易提供孤电子对与Ag+形成配位键(3)强于 氯、溴、碘的原子半径逐渐增大,H—Cl、H—Br、H—I的键长 逐渐增大,键能逐渐减小,故HI最容易电离出H+,酸性最强,HBr次之,HCl酸 性最弱
考点三 晶体结构与性质
1.(2021辽宁,7,3分)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材 料,其晶胞如图。下列说法错误的是 ( )A.S位于元素周期表p区B.该物质的化学式为H3SC.S位于H构成的八面体空隙中D.该晶体属于分子晶体答案 D
2.(2022湖北,9,3分)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图 所示。下列说法错误的是 ( )A.Ca2+的配位数为6B.与F-距离最近的是K+C.该物质的化学式为KCaF3D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
答案 B
3.(2022山东,15,4分)(双选)Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料,充放电过 程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放 电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是 ( ) A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为x
B.每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2-xSe晶胞,转移电子数为8C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-xD.当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时,每转移(1-y)ml电子,产生(1-x)ml Cu原子答案 BD
4.(2022西藏拉萨中学第七次月考,35节选)(3)Si和C同主族,但SiO2与CO2 的熔沸点差异很大,这是因为SiO2是 晶体,而CO2是 晶体。答案 (3)原子 分子
5.(2021天津,13节选)(2)用X射线衍射测定,得到Fe的两种晶胞A、B,其结 构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为 。每个晶胞 B中含Fe原子数为 。答案 (2)8 4
6.(2023届四川巴中零诊,35节选)Fe、Ni元素性质非常相似,属于铁系元 素,得到广泛应用,请回答下列问题:(4)一种铁氮化合物具有高磁导率,可用于制电子元件,其晶胞结构如图所示。①铁氮化合物的化学式为 。
②在该晶胞结构的另一种表示中,N处于顶点位置,则铁处于 、 位置。答案 (4)①Fe4N或Fe(Ⅲ)Fe3(Ⅱ)N ②体心、棱心
7.(2022陕西宝鸡陈仓二模,35节选)(4)某种铜银合金晶体具有储氢功能, 它是面心立方最密堆积结构,Cu原子位于面心,Ag原子位于顶点,H原子可 进入由Cu原子和Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu、Ag原子等同看 待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图)相似,该晶体储氢后的化学式 为 。 答案 (4)Cu3AgH8
8.(2022四川内江二模,35节选)(2)钴盐引发动物中毒时,通常可以用EDTA (结构如图)解毒。其中,N的杂化方式均为 ,N的I1(第一电离能) 大于O的I1,其原因是 ;自由基是 指含单电子的基团,1 ml —COOH(羧基自由基)中存在 ml σ键 和 ml π键。 (3)EDTA可以由乙二胺与甲醛、氰化钠间接得到。离子化合物氰化钠的 晶体类型为 ,甲醛分子的空间构型为 。
答案 (2)sp3 N的价电子排布式为2s22p3,2p轨道属于半满稳定结构 3 1(3)离子晶体 平面三角形
9.(2021福建,14节选)类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料, 在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景,研究表明,非金属掺杂(O、S 等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,其中一种 二维平面结构如下图所示。回答下列问题:(3)g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有 (填标号)。
a.非极性键 b.金属键c.π键 d.范德华力(4)g-C3N4中,C原子的杂化轨道类型为 ,N原子的配位数为 。答案 (3)cd (4)sp2杂化 2,3
10.(2020课标Ⅱ,35,15分)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太 阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题:(1)基态Ti原子的核外电子排布式为 。(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4 至TiI4熔点依次升高,原因是 。
(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是 ;金属离子与氧离子间的作用力为 ,Ca2+的配位数是 。(4)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CH3N ,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CH3N 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)。
(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生 单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料 中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理 如图(c)所示,用离子方程式表示该原理 、 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2(2)TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量 的增大分子间作用力增大,熔点逐渐升高(3)O>Ti>Ca 离子键 12 (4)Ti4+ sp3 ×1021(5)2Eu3++Pb 2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2 2Eu3++2I-
综合一 杂化轨道类型判断 大π键分析
1.(2022四川成都树德中学适应性考试,35节选)(1)明朝《天工开物》中就 已经记载了我国古代的炼锌技术:以炉甘石(ZnCO3)和木炭为原料高温制 取锌。请写出Zn2+的价电子排布图: ,ZnCO3中C原子的杂化 形式为 ,Zn、C、O的电负性由小到大的顺序是 。
答案 (1) sp2 Zn
3.(2023届四川绵阳零诊,35节选)(1)基态铬原子的核外电子排布式为 ,基态硫原子核外有 种不同运动状态 的电子。(2)与硫元素同族的几种元素中,电负性最大的是 (填元素符 号)。常见含硫的微粒有SO2、SO3、S 、S 、H2S等,S 的空间构型为 ;请写出与H2S互为等电子体的一种微粒的化学式: ;SO2、SO3杂化轨道类型相同,但键角SO3大于SO2,原因是 。(3)Ag+与氨水形成的二氨合银配离子[Ag(NH3)2]+的空间构型是直线形,则 其中心原子的杂化类型是 ,该配离子中的配位原子是 (填元素符号),1 ml该配离子中含有的σ键的物质的量为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) 16(2)O 三角锥形 H2O(合理即可) SO2中含有一个孤电子对而SO3中没 有孤电子对,孤电子对对成键电子对有较强的排斥力,导致SO2键角减小(3)sp N 8 ml
4.(2017课标Ⅱ,35节选)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:(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。②R中阴离子 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 中的大π键应表示为 。
③图中虚线代表氢键,其表示式为(N )N—H…Cl、 、 。答案 (3)②5 ③(H3O+)O—H…N( ) (N )N—H…N( )
5.(2022全国甲,35节选)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(CH2 CH2)与四氟乙烯(CF2 CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:(3)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构 。(4)CF2 CF2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 。答案 (3)H—F…H—F…H—F(4)sp2 sp3 F的电负性比H大,C—F键的键能比C—H键的大
6.(2022湖南,18节选)(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物 质可以在温和条件下直接活化H2,将N3-转化为N ,反应过程如图所示:①产物中N原子的杂化轨道类型为 ;②与N 互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。答案 (3)①sp3 ②H2O或H2S
7.(2022内蒙古呼和浩特第二次质检,35节选)(1)基态Cu原子最高能层的 电子排布式为 。(2)CuCl2稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+。已知d轨道也可以参与杂化,则[Cu(H2O)6]2+中Cu2+的杂化方式为 (填选项字母)。A.sp3 D.dsp2答案 (1)4s1 (2)C
8.(2022陕西宝鸡陈仓二模,35节选)(3)C16S8是新型环烯类储氢材料,研究 证明其分子呈平面结构(如图所示)。 ①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为 。②测得C16S8中碳硫键的键长介于C—S和C S之间,其原因可能是 。答案 (3)①sp2、sp3 ②C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质
9.(2022全国乙,35节选)(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 。答案 (2)①sp2 σ ②C2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl Cl参与形成的大π键越多, 形成的C—Cl键越短(3)CsCl CsCl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
综合二 物质熔、沸点高低的比较
1.(2022西藏拉萨中学第七次月考,35节选)(2)“中国蓝”“中国紫”中存 在Si 四面体结构,其中Si原子采取的杂化类型为 。与Si 不同,C 的立体构型为 。(4)BaO的熔、沸点 MgO(填“>”“<”或“=”),原因是 。答案 (2)sp3 平面三角形(4)< MgO和BaO都是离子晶体,Mg2+和Ba2+所带电荷数相等,前者半径更 小,故MgO晶格能更大,熔、沸点更高
2.(2023届宁夏银川一中月考,35节选)(1)基态锰原子的核外电子排布式为 。(2)MnO和MnS的熔点分别为1 650 ℃和1 610 ℃,前者熔点较高的原因是 。答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)(2)离子所带电荷相同,O2-的半径比S2-的小,MnO的晶格能大
3.(2021全国甲,35节选)(2)CO2分子中存在 个σ键和 个π键。(3)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原 因是 。答案 (2)2 2(3)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
4.(2021湖南,18节选)(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点
①0 ℃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 。答案 (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
5.(2023届四川成都双流中学月考,35节选)(1)基态Cu原子的价层电子排 布式为 ,O和N第一电离能较大的是 。(2)[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有 。(3)H2O中O原子的杂化轨道类型为 。(4)CH4、NH3相对分子质量相差不大,但是沸点差异大,原因是 。答案 (1)3d104s1 N(2)(极性)共价键、离子键、配位键(3)sp3(4)NH3分子间有氢键,而甲烷分子间没有氢键(只有范德华力)
6.(2023届内蒙古霍林郭勒一中月考,25节选)(1)Li4Ti5O12是电池的电极材 料。与Li不同族但性质相似的元素是 ,其电子占据最高能级的电 子云轮廓图是 。(2)K与Ti位于同一周期,K和Ti的第一电离能(I1)较大的是 ,它们 的第二电离能(I2)分别为3 051 kJ/ml、1 310 kJ/ml,其原因是 。(3)钛与卤素形成的化合物TiX4熔点如下表:
它们熔点差异的原因是 。
答案 (1)Mg 球形(2)Ti K+已形成3s23p6全充满稳定结构,难失电子(3)TiF4为离子晶体,TiCl4、TiBr4、TiI4为分子晶体,相对分子质量增大,分 子间范德华力增大
7.(2021陕西宝鸡陈仓第一次质检,35节选)磷酸氯喹的结构如图所示,据此 回答下列问题。 ·2H3PO4(3)磷酸氯喹中N原子的杂化方式为 ;NH3是一种极易溶于水的气 体,其沸点比AsH3的沸点高,其原因是 。(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类
①GaN、GaP、GaAs的熔点变化原因是 。答案 (3)sp2、sp3 NH3能形成分子间氢键,从而使其沸点升高(4)①结构相似的前提下,成键原子的半径越小,原子晶体的熔、沸点越高, 原子半径:NGaP>GaAs
8.(2023届四川成都七中入学考,16节选)(1)尿素( )可将NO2还原为N2。在尿素分子所含原子中,第一电离能最大的轨道表示式为 。(2)N 离子的空间构型为V形,写出一个与N 离子互为等电子体的分子: 。HNO2酸性弱于HNO3,请解释原因: 。(3)尿素晶体的熔点为132.7 ℃,比相同摩尔质量的乙酸熔点(16.7 ℃)高116 ℃,这主要是因为 。
答案 (1) (2)O3、SO2(任写一个,合理即可) 亚硝酸中比硝酸少一个非羟基氧(3)尿素分子之间存在更多的氢键
1.(2022西藏拉萨中学第七次月考,35节选)(5)立方CuO晶胞结构如图所 示。其中Cu2+的配位数为 。NA代表阿伏加德罗常数的值,晶胞参 数为a pm,则其晶体密度为 g·cm-3(用代数式表示)。
答案 (5)6 ×1030
2.(2017课标Ⅱ,35节选)(4)R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为A nm,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 (4) (或 ×10-21)
3.(2022四川宜宾四中适应性考试,35节选)(5)金属铜属于面心立方晶体, 铜的密度为a g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则铜的配位数为 ,铜的原子半径为 pm。
答案 (5)12 × ×1010
4.(2018课标Ⅲ,35节选)(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a cm,高为c cm,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 (5)六方最密堆积(A3型)
5.(2021全国甲,35节选)(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合 成甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。 Zr4+离子在晶胞中的配位数是 ,晶胞参数为a pm、a pm、c pm, 该晶体密度为 g·cm-3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后 形成的催化剂,化学式可表示为ZnxZr1-xOy,则y= (用x表示)。
答案 (4)8 2-x
6.(2022全国乙,35节选)(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的值为NA,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm= m3· ml-1(列出算式)。
答案 (4)固体电解质 (5.04×10-10)3NA
7.(2022全国甲,35节选)(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a pm,正负 离子的核间距最小为 pm。
答案 (5)Ca2+ a
8.(2021青海西宁大通二模,35节选)(4)磷钇矿可提取稀土元素钇(Y),某磷 钇矿的结构如图所示。该磷钇矿的化学式为 ,与P 互为等电子体的阴离子有 (写出一种离子符号)。已知晶胞参数a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磷钇矿的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (4)YPO4 S 或Cl 、Br 、I 、Si 等
9.(2022广东,20节选)(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材 料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的 研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结 构如图a,沿x、y、z轴方向的投影均为图b。 图a 图b
①X的化学式为 。②设X的最简式的式量为Mr,晶体密度为ρ g·cm-3,则X中相邻K之间的最短 距离为 nm(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案 (6)①K2SeBr6 ② × ×107
10.(2021宁夏银川一中第四次月考,35节选)(4)钴蓝晶胞结构如图所示,该 立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,其化学式为 。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)。
答案 (4)CAl2O4 ×1021(合理即可)
11.(2022内蒙古呼和浩特第二次质检,35节选)(5)一种由Cu、In、Te组成 的高熵合金具有优良的热电性能,其四方晶胞如图所示: ①In的配位数为 ,晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空 隙中,则四面体空隙的占有率为 。②若晶胞底边正方形的边长均为a nm,高为c nm,阿伏加德罗常数的值为NA,设晶体的最简式的式量为Mr,则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (5)①4 50% ②
12.(2022陕西商洛一模,35节选)(5)某立方磷青铜晶体的晶胞结构如图所示。 ①原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置,图中各原子分数坐 标:A为(0,0,0),B为(1,1,0),C为(0,1,1),则D原子的分数坐标为 。②若晶体密度为ρ g·cm-3,最近的Cu原子核间距为 pm(用含ρ、NA 的代数式表示)。
答案 (5)①(0.5,1,0.5) ② × ×1010
13.(2022四川内江二模,35节选)(4)C3O4晶体中O作面心立方最密堆积(如 图),C随机填充在晶胞中O构成的8个四面体空隙和4个八面体空隙中,则 C的配位数分别为 ,C总的空隙填充率为 ,如果晶胞边 长为a nm,C3O4的摩尔质量为M g/ml,NA为阿伏加德罗常数的值,则C3O4 的晶体密度为 g/cm3(列出计算式)。
答案 (4)4和6 (或25%) 或
14.(2022湖南,18节选)(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在 xz、yz和xy平面投影分别如图所示:①该超导材料的最简化学式为 ;②Fe原子的配位数为 ;
③该晶胞参数a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (4)①KFe2Se2 ②4 ③
15.(2021全国乙,35,15分)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分,在工 农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题:(1)对于基态Cr原子,下列叙述正确的是 (填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为[Ar]3d54s1B.4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子 对形成配位键的原子是 ,中心离子的配位数为 。(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和 相应的键角如下图所示。
PH3中P的杂化类型是 。NH3的沸点比PH3的 ,原因是 。H2O的键角小于NH3的,分析原因 。(4)在金属材料中添加AlCr2颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械 性能。AlCr2具有体心四方结构,如图所示。处于顶角位置的是 原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl,则金属原子空间占有率 %(列出计算表达式)。
答案 (1)AC (2)N、O、Cl 6(3)sp3 高 NH3存在分子间氢键 NH3含有一对孤对电子,而H2O含有两 对孤对电子,H2O中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大(4)Al ×100
16.(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+6H2O 3N +B3 +9H2B3 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 a pm、b pm、c pm,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)B Si(硅)(2)配位 N sp3 sp2
(3)N>H>B CH3CH3 低 Hδ+与Hδ-的静电引力(4)
17.(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 、 。
考点一 原子结构与性质
1.(2021辽宁,2,3分)下列化学用语使用正确的是 ( )A.基态C原子价电子排布图:B.Cl-结构示意图: C.KCl形成过程:D.质量数为2的氢核素 H答案 D
2.(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 D
3.(2022海南,5,2分)钠和钾是两种常见金属。下列说法正确的是 ( )A.钠元素的第一电离能大于钾B.基态钾原子价层电子轨道表示式为 C.钾能置换出NaCl溶液中的钠D.钠元素与钾元素的原子序数相差18答案 A
4.(2022北京,2,3分)下列化学用语或图示表达不正确的是 ( )A.乙炔的结构简式: B.顺-2-丁烯的分子结构模型: C.基态Si原子的价层电子的轨道表示式: D.Na2O2的电子式:答案 C
5.(2022江苏,3,3分)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可 制得铝。下列说法正确的是 ( )A.半径大小:r(Al3+)
7.(2022陕西商洛一模,35节选)(1)基态Cu原子的价电子排布式为 , 原子核外的电子有 种空间运动状态。答案 (1)3d104s1 15
8.(2022全国乙,35节选)(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.1s22s22p43s1 d.1s22s22p33p2答案 (1)ad d
9.(2023届陕西师大附中等期初联考,18节选)(1)5G芯片主要材质是高纯 硅。基态Si原子价层电子的运动状态有 种,若其电子排布式表 示为[Ne]3s23 违背了 。(2)高纯硅制备过程中会有SiHCl3、SiCl4等中间产物生成。沸点:SiHCl3 SiCl4(填“>”或“<”),与SiCl4互为等电子体的离子为 (任写1种即可)。已知电负性:H>Si,则SiHCl3充分水解的化学方程式为 。
答案 (1)4 洪特规则(2)< S 或P SiHCl3+3H2O H2SiO3+3HCl+H2↑
10.(2018课标Ⅲ,35节选)(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 。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
11.(2017课标Ⅱ,35节选)(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 。
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
12.(2022全国甲,35节选)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(CH2 CH2)与四氟乙烯(CF2 CF2)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)。
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
13.(2022湖南,18节选)(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式 如下:①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar] ;②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子;(2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为 ;②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。答案 (1)①3d104s24p4 ②8(2)①11∶3 ②O>C>H>Fe
考点二 分子结构与性质
1.(2021海南,5,2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 A
2.(2022江苏,2,3分)少量Na2O2与H2O反应生成H2O2和NaOH。下列说法正 确的是 ( )A.Na2O2的电子式为B.H2O的空间构型为直线形C.H2O2中O元素的化合价为-1D.NaOH仅含离子键答案 C
3.(2021辽宁,14,3分)某多孔储氢材料前驱体结构如图,M、W、X、Y、Z 五种元素原子序数依次增大,基态Z原子的电子填充了3个能级,其中有2 个未成对电子。下列说法正确的是 ( ) A.氢化物沸点:X>YB.原子半径:M
5.(2023届陕西安康联考,20节选)(1)基态Cu2+核外电子排布式为 ; 铜元素位于元素周期表的 区。(2)H2O分子中O原子的杂化方式为 ;水分子的空间构型为 ; 根据电负性分析水中氧元素为-2价而氢元素为+1价的原因是 。(3)1 ml [Cu(H2O)4]2+含有 ml共价键,中心原子配位数为 。答案 (1)[Ar]3d9 ds(2)sp3 V形 氧元素电负性大于氢,水分子中氧原子与两个氢原子形成 两对共用电子对,共用电子对偏向氧,氧有得到电子的趋势,故氧为-2价,氢为+1价(3)12 4
6.(2018课标Ⅲ,35节选)(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 。答案 (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
7.(2017课标Ⅱ,35节选)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:(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.共价键类型答案 (3)①ABD C
8.(2022湖南,18节选)(1)③比较键角大小:气态SeO3分子 Se 离子(填“>”“<”或“=”),原因是 。
答案 (1)③> SeO3中Se采取sp2杂化,Se 中Se采取sp3杂化
9.(2022广东,20节选)硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料 和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应 以来,AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型 AIE分子Ⅳ的合成路线如下:
(1)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为 。(2)H2Se的沸点低于H2O,其原因是 。(3)关于Ⅰ~Ⅲ三种反应物,下列说法正确的有 。A.Ⅰ中仅有σ键B.Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键C.Ⅱ易溶于水D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2E.Ⅰ~Ⅲ含有的元素中,O电负性最大(4)Ⅳ中具有孤对电子的原子有 。(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4 H2SeO3(填“>”或 “<”)。研究发现,给小鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引
起的中毒。Se 的立体构型为 。
答案 (1)4s24p4(2)H2O分子间形成氢键,H2Se分子间只有范德华力(3)BDE(4)O、Se(5)> 正四面体形
10.(2021宁夏银川一中第四次月考,35节选)(1)C4+的价层电子的电子排 布式为 ,C原子中存在 种不同能级的电子。(3)一种钴的配合物——乙二胺四乙酸合钴的结构如图所示,1 ml该配合 物形成的配位键有 ml,配位原子是 ,碳原子的杂化类型有 。 答案 (1)3d5 7 (3)6 N、O sp2、sp3
11.(2021青海海东二模,35节选)(3)O、S、Se均位于元素周期表第ⅥA族, 它们的氢化物H2O、H2S、H2Se分子的键角从大到小的顺序为 。(4)配合物[Cu(CH3CN)4]BF4中,阴离子的空间构型为 ,配合离子中 与Cu(Ⅱ)形成配位键的原子是 ,配体中碳原子的杂化方式是 。(5)TMTSF( )中共价键的类型(σ键、π键)是 ,每个分子中含 个σ键。
答案 (3)H2O>H2S>H2Se (4)正四面体 N sp和sp3 (5)σ键和π键 27
12.(2022内蒙古包头二模,35节选)(2)硫代硫酸银(Ag2S2O3)是微溶于水的 白色化合物,它能溶于过量的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液生成[Ag(S2O3)2]3- 等络阴离子。①依据VSEPR理论推测S2 的空间构型为 ,中心原子S的杂化方式为 。②在[Ag(S2O3)2]3-中配位原子是S原子而非O原子,其原因是 。(3)碘化银常用于做人工增雨剂。其中碘元素形成的最高价氧化物对应 水化物有HIO4(偏高碘酸,不稳定)和H5IO6(正高碘酸)等多种形式,它们的 酸性HIO4 H5IO6(填“弱于”“等于”或“强于”)。而HI、 HBr、HCl的水溶液酸性的排序为由强到弱,其结构原因是 。
答案 (2)①四面体形 sp3 ②S2 中S原子比O原子半径更大,电负性更小,所以更易提供孤电子对与Ag+形成配位键(3)强于 氯、溴、碘的原子半径逐渐增大,H—Cl、H—Br、H—I的键长 逐渐增大,键能逐渐减小,故HI最容易电离出H+,酸性最强,HBr次之,HCl酸 性最弱
考点三 晶体结构与性质
1.(2021辽宁,7,3分)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材 料,其晶胞如图。下列说法错误的是 ( )A.S位于元素周期表p区B.该物质的化学式为H3SC.S位于H构成的八面体空隙中D.该晶体属于分子晶体答案 D
2.(2022湖北,9,3分)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图 所示。下列说法错误的是 ( )A.Ca2+的配位数为6B.与F-距离最近的是K+C.该物质的化学式为KCaF3D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
答案 B
3.(2022山东,15,4分)(双选)Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料,充放电过 程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放 电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是 ( ) A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为x
B.每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2-xSe晶胞,转移电子数为8C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-xD.当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时,每转移(1-y)ml电子,产生(1-x)ml Cu原子答案 BD
4.(2022西藏拉萨中学第七次月考,35节选)(3)Si和C同主族,但SiO2与CO2 的熔沸点差异很大,这是因为SiO2是 晶体,而CO2是 晶体。答案 (3)原子 分子
5.(2021天津,13节选)(2)用X射线衍射测定,得到Fe的两种晶胞A、B,其结 构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为 。每个晶胞 B中含Fe原子数为 。答案 (2)8 4
6.(2023届四川巴中零诊,35节选)Fe、Ni元素性质非常相似,属于铁系元 素,得到广泛应用,请回答下列问题:(4)一种铁氮化合物具有高磁导率,可用于制电子元件,其晶胞结构如图所示。①铁氮化合物的化学式为 。
②在该晶胞结构的另一种表示中,N处于顶点位置,则铁处于 、 位置。答案 (4)①Fe4N或Fe(Ⅲ)Fe3(Ⅱ)N ②体心、棱心
7.(2022陕西宝鸡陈仓二模,35节选)(4)某种铜银合金晶体具有储氢功能, 它是面心立方最密堆积结构,Cu原子位于面心,Ag原子位于顶点,H原子可 进入由Cu原子和Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu、Ag原子等同看 待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图)相似,该晶体储氢后的化学式 为 。 答案 (4)Cu3AgH8
8.(2022四川内江二模,35节选)(2)钴盐引发动物中毒时,通常可以用EDTA (结构如图)解毒。其中,N的杂化方式均为 ,N的I1(第一电离能) 大于O的I1,其原因是 ;自由基是 指含单电子的基团,1 ml —COOH(羧基自由基)中存在 ml σ键 和 ml π键。 (3)EDTA可以由乙二胺与甲醛、氰化钠间接得到。离子化合物氰化钠的 晶体类型为 ,甲醛分子的空间构型为 。
答案 (2)sp3 N的价电子排布式为2s22p3,2p轨道属于半满稳定结构 3 1(3)离子晶体 平面三角形
9.(2021福建,14节选)类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料, 在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景,研究表明,非金属掺杂(O、S 等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,其中一种 二维平面结构如下图所示。回答下列问题:(3)g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有 (填标号)。
a.非极性键 b.金属键c.π键 d.范德华力(4)g-C3N4中,C原子的杂化轨道类型为 ,N原子的配位数为 。答案 (3)cd (4)sp2杂化 2,3
10.(2020课标Ⅱ,35,15分)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太 阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题:(1)基态Ti原子的核外电子排布式为 。(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4 至TiI4熔点依次升高,原因是 。
(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是 ;金属离子与氧离子间的作用力为 ,Ca2+的配位数是 。(4)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CH3N ,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CH3N 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)。
(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生 单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料 中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理 如图(c)所示,用离子方程式表示该原理 、 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2(2)TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量 的增大分子间作用力增大,熔点逐渐升高(3)O>Ti>Ca 离子键 12 (4)Ti4+ sp3 ×1021(5)2Eu3++Pb 2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2 2Eu3++2I-
综合一 杂化轨道类型判断 大π键分析
1.(2022四川成都树德中学适应性考试,35节选)(1)明朝《天工开物》中就 已经记载了我国古代的炼锌技术:以炉甘石(ZnCO3)和木炭为原料高温制 取锌。请写出Zn2+的价电子排布图: ,ZnCO3中C原子的杂化 形式为 ,Zn、C、O的电负性由小到大的顺序是 。
答案 (1) sp2 Zn
3.(2023届四川绵阳零诊,35节选)(1)基态铬原子的核外电子排布式为 ,基态硫原子核外有 种不同运动状态 的电子。(2)与硫元素同族的几种元素中,电负性最大的是 (填元素符 号)。常见含硫的微粒有SO2、SO3、S 、S 、H2S等,S 的空间构型为 ;请写出与H2S互为等电子体的一种微粒的化学式: ;SO2、SO3杂化轨道类型相同,但键角SO3大于SO2,原因是 。(3)Ag+与氨水形成的二氨合银配离子[Ag(NH3)2]+的空间构型是直线形,则 其中心原子的杂化类型是 ,该配离子中的配位原子是 (填元素符号),1 ml该配离子中含有的σ键的物质的量为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) 16(2)O 三角锥形 H2O(合理即可) SO2中含有一个孤电子对而SO3中没 有孤电子对,孤电子对对成键电子对有较强的排斥力,导致SO2键角减小(3)sp N 8 ml
4.(2017课标Ⅱ,35节选)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:(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。②R中阴离子 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 中的大π键应表示为 。
③图中虚线代表氢键,其表示式为(N )N—H…Cl、 、 。答案 (3)②5 ③(H3O+)O—H…N( ) (N )N—H…N( )
5.(2022全国甲,35节选)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(CH2 CH2)与四氟乙烯(CF2 CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:(3)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构 。(4)CF2 CF2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 。答案 (3)H—F…H—F…H—F(4)sp2 sp3 F的电负性比H大,C—F键的键能比C—H键的大
6.(2022湖南,18节选)(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物 质可以在温和条件下直接活化H2,将N3-转化为N ,反应过程如图所示:①产物中N原子的杂化轨道类型为 ;②与N 互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。答案 (3)①sp3 ②H2O或H2S
7.(2022内蒙古呼和浩特第二次质检,35节选)(1)基态Cu原子最高能层的 电子排布式为 。(2)CuCl2稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+。已知d轨道也可以参与杂化,则[Cu(H2O)6]2+中Cu2+的杂化方式为 (填选项字母)。A.sp3 D.dsp2答案 (1)4s1 (2)C
8.(2022陕西宝鸡陈仓二模,35节选)(3)C16S8是新型环烯类储氢材料,研究 证明其分子呈平面结构(如图所示)。 ①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为 。②测得C16S8中碳硫键的键长介于C—S和C S之间,其原因可能是 。答案 (3)①sp2、sp3 ②C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质
9.(2022全国乙,35节选)(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 。答案 (2)①sp2 σ ②C2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl Cl参与形成的大π键越多, 形成的C—Cl键越短(3)CsCl CsCl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
综合二 物质熔、沸点高低的比较
1.(2022西藏拉萨中学第七次月考,35节选)(2)“中国蓝”“中国紫”中存 在Si 四面体结构,其中Si原子采取的杂化类型为 。与Si 不同,C 的立体构型为 。(4)BaO的熔、沸点 MgO(填“>”“<”或“=”),原因是 。答案 (2)sp3 平面三角形(4)< MgO和BaO都是离子晶体,Mg2+和Ba2+所带电荷数相等,前者半径更 小,故MgO晶格能更大,熔、沸点更高
2.(2023届宁夏银川一中月考,35节选)(1)基态锰原子的核外电子排布式为 。(2)MnO和MnS的熔点分别为1 650 ℃和1 610 ℃,前者熔点较高的原因是 。答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)(2)离子所带电荷相同,O2-的半径比S2-的小,MnO的晶格能大
3.(2021全国甲,35节选)(2)CO2分子中存在 个σ键和 个π键。(3)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原 因是 。答案 (2)2 2(3)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
4.(2021湖南,18节选)(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点
①0 ℃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 。答案 (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
5.(2023届四川成都双流中学月考,35节选)(1)基态Cu原子的价层电子排 布式为 ,O和N第一电离能较大的是 。(2)[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有 。(3)H2O中O原子的杂化轨道类型为 。(4)CH4、NH3相对分子质量相差不大,但是沸点差异大,原因是 。答案 (1)3d104s1 N(2)(极性)共价键、离子键、配位键(3)sp3(4)NH3分子间有氢键,而甲烷分子间没有氢键(只有范德华力)
6.(2023届内蒙古霍林郭勒一中月考,25节选)(1)Li4Ti5O12是电池的电极材 料。与Li不同族但性质相似的元素是 ,其电子占据最高能级的电 子云轮廓图是 。(2)K与Ti位于同一周期,K和Ti的第一电离能(I1)较大的是 ,它们 的第二电离能(I2)分别为3 051 kJ/ml、1 310 kJ/ml,其原因是 。(3)钛与卤素形成的化合物TiX4熔点如下表:
它们熔点差异的原因是 。
答案 (1)Mg 球形(2)Ti K+已形成3s23p6全充满稳定结构,难失电子(3)TiF4为离子晶体,TiCl4、TiBr4、TiI4为分子晶体,相对分子质量增大,分 子间范德华力增大
7.(2021陕西宝鸡陈仓第一次质检,35节选)磷酸氯喹的结构如图所示,据此 回答下列问题。 ·2H3PO4(3)磷酸氯喹中N原子的杂化方式为 ;NH3是一种极易溶于水的气 体,其沸点比AsH3的沸点高,其原因是 。(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类
①GaN、GaP、GaAs的熔点变化原因是 。答案 (3)sp2、sp3 NH3能形成分子间氢键,从而使其沸点升高(4)①结构相似的前提下,成键原子的半径越小,原子晶体的熔、沸点越高, 原子半径:N
8.(2023届四川成都七中入学考,16节选)(1)尿素( )可将NO2还原为N2。在尿素分子所含原子中,第一电离能最大的轨道表示式为 。(2)N 离子的空间构型为V形,写出一个与N 离子互为等电子体的分子: 。HNO2酸性弱于HNO3,请解释原因: 。(3)尿素晶体的熔点为132.7 ℃,比相同摩尔质量的乙酸熔点(16.7 ℃)高116 ℃,这主要是因为 。
答案 (1) (2)O3、SO2(任写一个,合理即可) 亚硝酸中比硝酸少一个非羟基氧(3)尿素分子之间存在更多的氢键
1.(2022西藏拉萨中学第七次月考,35节选)(5)立方CuO晶胞结构如图所 示。其中Cu2+的配位数为 。NA代表阿伏加德罗常数的值,晶胞参 数为a pm,则其晶体密度为 g·cm-3(用代数式表示)。
答案 (5)6 ×1030
2.(2017课标Ⅱ,35节选)(4)R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为A nm,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 (4) (或 ×10-21)
3.(2022四川宜宾四中适应性考试,35节选)(5)金属铜属于面心立方晶体, 铜的密度为a g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则铜的配位数为 ,铜的原子半径为 pm。
答案 (5)12 × ×1010
4.(2018课标Ⅲ,35节选)(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a cm,高为c cm,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 (5)六方最密堆积(A3型)
5.(2021全国甲,35节选)(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合 成甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。 Zr4+离子在晶胞中的配位数是 ,晶胞参数为a pm、a pm、c pm, 该晶体密度为 g·cm-3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后 形成的催化剂,化学式可表示为ZnxZr1-xOy,则y= (用x表示)。
答案 (4)8 2-x
6.(2022全国乙,35节选)(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的值为NA,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm= m3· ml-1(列出算式)。
答案 (4)固体电解质 (5.04×10-10)3NA
7.(2022全国甲,35节选)(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a pm,正负 离子的核间距最小为 pm。
答案 (5)Ca2+ a
8.(2021青海西宁大通二模,35节选)(4)磷钇矿可提取稀土元素钇(Y),某磷 钇矿的结构如图所示。该磷钇矿的化学式为 ,与P 互为等电子体的阴离子有 (写出一种离子符号)。已知晶胞参数a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磷钇矿的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (4)YPO4 S 或Cl 、Br 、I 、Si 等
9.(2022广东,20节选)(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材 料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的 研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结 构如图a,沿x、y、z轴方向的投影均为图b。 图a 图b
①X的化学式为 。②设X的最简式的式量为Mr,晶体密度为ρ g·cm-3,则X中相邻K之间的最短 距离为 nm(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案 (6)①K2SeBr6 ② × ×107
10.(2021宁夏银川一中第四次月考,35节选)(4)钴蓝晶胞结构如图所示,该 立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,其化学式为 。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)。
答案 (4)CAl2O4 ×1021(合理即可)
11.(2022内蒙古呼和浩特第二次质检,35节选)(5)一种由Cu、In、Te组成 的高熵合金具有优良的热电性能,其四方晶胞如图所示: ①In的配位数为 ,晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空 隙中,则四面体空隙的占有率为 。②若晶胞底边正方形的边长均为a nm,高为c nm,阿伏加德罗常数的值为NA,设晶体的最简式的式量为Mr,则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (5)①4 50% ②
12.(2022陕西商洛一模,35节选)(5)某立方磷青铜晶体的晶胞结构如图所示。 ①原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置,图中各原子分数坐 标:A为(0,0,0),B为(1,1,0),C为(0,1,1),则D原子的分数坐标为 。②若晶体密度为ρ g·cm-3,最近的Cu原子核间距为 pm(用含ρ、NA 的代数式表示)。
答案 (5)①(0.5,1,0.5) ② × ×1010
13.(2022四川内江二模,35节选)(4)C3O4晶体中O作面心立方最密堆积(如 图),C随机填充在晶胞中O构成的8个四面体空隙和4个八面体空隙中,则 C的配位数分别为 ,C总的空隙填充率为 ,如果晶胞边 长为a nm,C3O4的摩尔质量为M g/ml,NA为阿伏加德罗常数的值,则C3O4 的晶体密度为 g/cm3(列出计算式)。
答案 (4)4和6 (或25%) 或
14.(2022湖南,18节选)(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在 xz、yz和xy平面投影分别如图所示:①该超导材料的最简化学式为 ;②Fe原子的配位数为 ;
③该晶胞参数a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (4)①KFe2Se2 ②4 ③
15.(2021全国乙,35,15分)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分,在工 农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题:(1)对于基态Cr原子,下列叙述正确的是 (填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为[Ar]3d54s1B.4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子 对形成配位键的原子是 ,中心离子的配位数为 。(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和 相应的键角如下图所示。
PH3中P的杂化类型是 。NH3的沸点比PH3的 ,原因是 。H2O的键角小于NH3的,分析原因 。(4)在金属材料中添加AlCr2颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械 性能。AlCr2具有体心四方结构,如图所示。处于顶角位置的是 原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl,则金属原子空间占有率 %(列出计算表达式)。
答案 (1)AC (2)N、O、Cl 6(3)sp3 高 NH3存在分子间氢键 NH3含有一对孤对电子,而H2O含有两 对孤对电子,H2O中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大(4)Al ×100
16.(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+6H2O 3N +B3 +9H2B3 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 a pm、b pm、c pm,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)B Si(硅)(2)配位 N sp3 sp2
(3)N>H>B CH3CH3 低 Hδ+与Hδ-的静电引力(4)
17.(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 、 。
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