北京市2023年高考化学模拟题汇编-23分子结构与性质（实验题、解答题）

这是一份北京市2023年高考化学模拟题汇编-23分子结构与性质（实验题、解答题），共22页。试卷主要包含了锂离子电池广泛应用于电源领域，含氮化合物具有非常广泛的应用，碳酸二甲酯是一种绿色化工原料等内容，欢迎下载使用。
北京市2023年高考化学模拟题汇编-23分子结构与性质（、解答题）
1．（2023·北京海淀·北理工附中校考模拟预测）NH3具有易液化、含氢密度高、应用广泛等优点，NH3的合成及应用一直是科学研究的重要课题。
(1)以H2、N2合成NH3，Fe是常用的催化剂。
①基态Fe原子的电子排布式为___________。
②实际生产中采用铁的氧化物Fe2O3、FeO，使用前用H2和N2的混合气体将它们还原为具有活性的金属铁。铁的两种晶胞(所示图形为正方体)结构示意如下：

i.两种晶胞所含铁原子个数比为___________。
ii.图1晶胞的棱长为apm(1pm=1×10-10cm)，则其密度ρ=___________g·cm-3。
③我国科学家开发出Fe—LiH等双中心催化剂，在合成NH3中显示出高催化活性。第一电离能(I1)：I1(H)＞I1(Li)＞I1(Na)，原因是___。
(2)化学工业科学家侯德榜利用下列反应最终制得了高质量的纯碱：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
①1体积水可溶解1体积CO2，1体积水可溶解约700体积NH3。NH3极易溶于水的原因是_____。
②反应时，向饱和NaCl溶液中先通入______。
③NaHCO3分解得Na2CO3。空间结构为________。
(3)NH3、NH3BH3(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。
元素
H
B
N
电负性
2.1
2.0
3.0

①NH3的中心原子的杂化轨道类型为___________。
②NH3BH3存在配位键，提供空轨道的是___________。
③比较熔点：NH3BH3___________CH3CH3(填“＞”或“＜”)。

2．（2023·北京石景山·统考模拟预测）碘及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题：
电负性：H 2.20；C 2.55；F 3.98；P 2.19；I 2.66
(1)人工合成的是医疗上常用的放射性同位素，碘在周期表中的位置是_______。
(2)碘单质在中的溶解度比在水中的大，解释原因_______。
(3)HI主要用于药物合成，通常用和P反应生成，再水解制备HI.的空间结构是_______，水解生成HI的化学方程式是_______。
(4)是一种甲基化试剂，可用作制冷剂，和发生水解时的主要反应分别是：和。的水解产物是HIO，结合电负性解释原因_______。
(5)晶体是一种性能良好的光学材料，其晶胞为立方体，边长为a nm，晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，结构如下图。

①与K原子紧邻的O原子有_______个。
②的摩尔质量为214g/mol，阿伏伽德罗常数为。该晶体的密度是_______。
3．（2023·北京西城·统考一模）锂离子电池广泛应用于电源领域。
(1)锂离子电池目前广泛采用溶有六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯作电解液。
①Li、P、F的电负性由大到小的排序是_____。
②PF中存在_____(填序号)。
a.共价键     b.离子键     c.金属键
③碳酸二乙酯()的沸点高于碳酸二甲酯()，原因是_____。
④采用高温处理废旧电解液，会诱发碳酸酯发生变化，增大回收难度。碳酸二甲酯在高温发生如图转化。

EC()发生类似转化的产物是Li2CO3和_____(答一种)。
(2)废旧锂离子电池含LiNiO2的正极材料经预处理后，可采用如图原理富集Ni元素。

①基态Ni2+的价层电子的轨道表示式是_____。
②DMG中N原子均与Ni2+配位，且Ni2+的配位数是4；DMG－Ni中两个配体之间形成分子内氢键。写出DMG－Ni的结构简式(用“…”标出氢键)。_____
(3)石墨可作锂离子电池的负极材料。充电时，Li+嵌入石墨层间。当嵌入最大量Li+时，晶体部分结构的俯视示意图如图，此时C与Li+的个数比是_____。

4．（2023·北京房山·统考一模）邻羟基苯甲酸俗称水杨酸，具有抗炎、抗菌、角质调节等作用。其分子结构如图所示。

(1)邻羟基苯甲酸中碳原子的杂化方式为___________。
(2)下列关于邻羟基苯甲酸的说法合理的是___________。
a．属于分子晶体
b．沸点高于对羟基苯甲酸
c．相同条件下，在水中的溶解度小于对羟基苯甲酸
(3)具有酚羟基的物质通常能与氯化铁溶液发生显色反应。其显色原理是苯酚电离出的和形成配位键，得到的显紫色。
①基态的价电子排布式为___________。
②实验发现对羟基苯甲酸不能与氯化铁发生显色反应，试从化学平衡的角度解释其原因是___________。
(4)理论上可以通过乙酸和邻羟基苯甲酸反应制备阿司匹林 ，然而实际生产中该反应产率极低。已知：
i．乙醇和乙酸在酸性条件下发生酯化反应，部分反应机理：
ii．苯酚中O原子2p轨道与C原子2p轨道平行，O原子p轨道电子云与苯环大π键电子云发生重叠，电子向苯环转移，降低了氧原子周围的电子云密度。
①比较O、C电负性大小，并从原子结构角度解释两元素电负性差异的原因是___________。
②请结合已知信息，分析以邻羟基苯甲酸和乙酸为原料制备阿司匹林产率偏低的原因是___________。
5．（2023·北京平谷·统考模拟预测）磷及其化合物在工业生产中起着重要的作用。
(1)磷在元素周期表中的位置是_______；基态磷原子价电子排布式_______。
(2)磷元素有白磷、黑磷等常见的单质。
①白磷()是分子晶体，易溶于，难溶于水，可能原因是_______。
②黑磷晶体是一种比石墨烯更优秀的新型材料，其晶体是与石墨类似的层状结构，如下图所示。下列有关黑磷晶体的说法正确的是_______(填字母序号)。

a.黑磷与白磷互为同分异构体                        b.黑磷中磷原子采取杂化
c.黑磷能导电                                        d.黑磷属于混合型晶体
(3)与水会形成黄色的配离子，为避免颜色干扰，常在溶液中加入形成无色的，此配离子中_______(填写化学式)是中心离子，空间构型是_______。
(4)第IIIA族磷化物均为共价化合物，被广泛用于高温技术、新型电子产品等领域。
①实验测定磷化铝和磷化铜的熔点分别为2000℃、1070℃，从结构角度说明其熔点差异的原因_____。
②磷化硼是一种半导体材料，晶胞结构如图所示，磷化硼的化学式是_______，已知晶胞边长a pm，阿伏加德罗常数为，磷化硼晶体的密度是_______

6．（2023·北京丰台·统考一模）含氮化合物具有非常广泛的应用。
(1)基态氮原子的电子有______种空间运动状态。
(2)很多有机化合物中含有氮元素。
物质
A(对氨基苯甲酸)
B(邻氨基苯甲酸)
结构简式


熔点
188℃
145℃
作用
防晒剂
制造药物及香料

①组成物质A的4种元素的电负性由大到小的顺序是___________。
②A的熔点高于B的原因是___________。
③A可以与多种过渡金属元素形成不同结构的配合物。其中A和可形成链状结构，在下图虚线内画出A的结构简式 ___________。

(3)氮元素可以与短周期金属元素形成化合物。是离子化合物，比较两种微粒的半径：___________(填“>”、“I1(Na)，原因是H、Li、Na位于同一主族，价电子数相同，自上而下，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱，失电子能力增强，第一电离能逐渐减小；答案为H、Li、Na位于同一主族，价电子数相同，自上而下，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱，失电子能力增强，第一电离能逐渐减小；
（2）①NH3极易溶于水的原因是NH3与H2O分子间能形成氢键；答案为NH3与H2O分子间能形成氢键；
②因为二氧化碳在水中溶解度不大，氨气极易溶于水，饱和氨盐水显碱性，比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳，所以要先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳即反应时，向饱和NaCl溶液中先通入氨气，再通入二氧化碳；答案为NH3；
③中中心原子C原子的价层电子对个数=3+=3+0=3，且无孤电子对，采取sp2杂化，其空间结构为平面三角形；答案为平面三角形；
（3）①NH3分子中中心原子N原子的价层电子对个数=3+=3+1=4，且含有一个孤电子对，所以中心原子N原子的杂化轨道类型为sp3杂化；答案为sp3；
②在NH3BH3结构中，N原子存在孤电子对，B原子为缺电子原子，在配位键的形成中B原子提供空轨道；答案为B；
③NH3BH3(氨硼烷)与CH3CH3互为等电子体，由于NH3BH3分子中N原子的电负性较大，分子间会形成氢键，所以NH3BH3熔点高于CH3CH3；答案为>。

2．(1)第五周期VIIA族
(2)碘单质、CCl4均为非极性分子，水为极性分子，所以根据相似相溶原理，碘单质在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大
(3)     三角锥形     +3H2O=3HI+ H3PO3
(4)因为电负性： F>I≈C，所以在中，受3个F原子吸引电子能力强的影响，I与C之间的共用电子对偏向于C，I显+1价，则发生水解时，生成和HIO
(5)     12    

【详解】（1）人工合成的是医疗上常用的放射性同位素，碘在周期表中的位置是第五周期VIIA族。
（2）碘单质、CCl4均为非极性分子，水为极性分子，所以根据相似相溶原理，碘单质在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大。
（3）中心原子价层电子对数为3+=3，且有一个孤电子对，空间结构是三角锥形，水解生成HI和H3PO3，化学方程式是+3H2O=3HI+ H3PO3。
（4）因为电负性： F>I≈C，所以在中，受3个F原子吸引电子能力强的影响，I与C之间的共用电子对偏向于C，I显+1价，则发生水解时，生成和HIO。
（5）①晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，在一个晶胞中与顶点K紧邻的O为3×个，由于一个顶点的K被八个晶胞共用，故与一个K紧邻的O有：3××8=12个；
②晶胞中K原子个数为8=1，I原子个数为1，O原子个数为6 =3，则该晶体的密度是=
3．(1)     F＞P＞Li     a     二者在固态均为分子晶体，碳酸二乙酯与碳酸二甲酯结构相似，前者的相对分子质量大，范德华力大，沸点高     CH2=CH2
(2)          或
(3)6∶1

【详解】（1）①电负性由大到小的排序：F >P >Li；
②PF中P原子和F原子形成共价键，答案选a；
③二者在固态均为分子晶体，碳酸二乙酯与碳酸二甲酯结构相似，前者的相对分子质量大，范德华力大，沸点高；
④由信息可知反应物中2个C-O断裂，形成碳碳键，则发生类似转化的产物是Li2CO3和CH2=CH2。答案：CH2=CH2。
（2）①基态Ni2+的价层电子排布式3d8，轨道表示式是；
②DMG－Ni中两个配体之间形成分子内氢键，一个配体中和O形成共价键的H与另一个配体中的氧形成氢键，答案：或。
（3）由晶体部分结构的俯视示意图，可选取晶胞，俯视图如图，晶胞中16个C原子在棱上，4个C在面心，4个Li+在棱心，根据均摊法，C与Li+的个数比1=6∶1。
4．(1)sp2
(2)ac
(3)     3d5     对羟基苯甲酸中羧基电离出的氢离子抑制了酚羟基的电离，从而使其与的配位能力下降
(4)     O原子和C原子电子层数相同，O原子的核电荷数大于C原子，对电子的吸引能量更强，电负性：O>C     邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键，阻碍酯化反应的发生，同时羧基是吸电子基团，羧基和苯环共同作用使得羟基氧原子周围的电子云密度降低，难以和乙酸中羧基碳原子结合，酯化反应难以进行

【详解】（1）邻羟基苯甲酸分子中碳原子不是饱和碳原子，均是sp2杂化。
（2）a．分子晶体是分子间通过分子间作用力(范德华力和氢键)构成的晶体，邻羟基苯甲酸属于分子晶体，正确；
b．能形成分子间氢键的物质沸点较高，邻羟基苯甲醛容易形成分子内氢键，对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的低，错误；
c．邻羟基苯甲酸中存在着分子内氢键从而减小了它的极性，而H2O是极性分子，因此它在H2O中的溶解性小；对羟基苯甲酸中不存在分子内氢键，极性较强，故在H2O中的溶解性较大，正确；
故选ac。
（3）①Fe原子价电子排布式为3d64s2，失去3个电子，失去的是4s上的两个电子和 3d上的一个电子，故答案为 3d5；
②对羟基苯甲酸中羧基电离出的氢离子抑制了酚羟基的电离，从而使其与的配位能力下降。
（4）①电负性是元素的原子在化合物中吸引电子的能力的标度，O原子和C原子电子层数相同，O原子的核电荷数大于C原子，对电子的吸引能量更强，电负性：O>C；
②邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键，阻碍酯化反应的发生，同时羧基是吸电子基团，羧基和苯环共同作用使得羟基氧原子周围的电子云密度降低，难以和乙酸中羧基碳原子结合，酯化反应难以进行。
5．(1)     第三周期VA    
(2)     是非极性分子，是极性分子，根据相似相溶原理，是非极性分子，易溶于，难溶于水     cd
(3)          正四面体
(4)     磷化铝和磷化铟属于共价晶体，由于Al、In为同主族元素，随着原子序数的递增，核外电子层数逐渐增加，原子半径Al＜In，共价键键长Al-P＜In-P，Al-P的键能强于In-P的键能，因此AlP熔点高于InP     BP    

【详解】（1）P元素是第15号元素，位于第三周期VA；基态磷原子价电子排布式；
（2）①白磷是非极性分子，CS2是非极性溶剂、H2O是极性溶剂，根据相似相容，白磷难溶于水、易溶于CS2；
②a．黑磷和白磷分子式不相同，不互为同分异构体，故a错误；
b．根据晶体结构，P原子的配位数是3，有1个孤电子对，分子中磷原子杂化方式为sp3杂化，故b错误；
c．石墨能导电，黑磷也能导电，故c正确；
d．石墨是混合晶体，所以黑磷晶体是混合型晶体，故d正确；
选cd；
（3）在溶液中加入形成无色的，此配离子中是中心离子；中中心原子P的价层电子对数=，空间构型是正四面体形；
（4）①实验测定磷化铝和磷化铟的熔点分别为2000、1070°C，二者熔点高，属于共价晶体，由于Al、In为同主族元素，随着原子序数的递增，核外电子层数逐渐增加，原子半径Al＜In，共价键键长Al-P＜In-P，Al-P的键能强于In-P的键能，因此AlP熔点高于InP。
②根据均摊原则，1个晶胞中P原子数为、B原子数为4，所以化学式为BP；晶胞边长apm，阿伏加德罗常数为NA，磷化硼晶体的密度是 g/cm3。
6．(1)5
(2)     O>N>C>H     B易形成分子内氢键，A只存在分子间氢键，影响物质熔点的是分子间氢键，所以A的熔点高于B    
(3)
N>C>H；
②B(邻氨基苯甲酸)易形成分子内氢键，A(对氨基苯甲酸)只存在分子间氢键，影响物质熔点的是分子间氢键，所以A的熔点高于B；
③N、O原子提供孤电子对，提供空轨道，其中A和可形成链状结构，A的结构简式为；
（3）具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小，故半径N，O对孤电子对吸引力强，使得O作配体时配位能力弱
(5)     离子键     12     Ti4+     sp3    

【详解】（1）碳酸二甲酯分子中羰基碳原子形成碳氧双键，杂化类型是sp2。
（2）基态Cu的价电子排布式为3d104s1，失去4s能级上的一个电子形成Cu+，故Cu+价电
子排布式为3d10；CuCl在反应中先消耗再生成，属于催化剂。
（3）①4 -甲基咪唑中环上形成大π键，属于平面结构，1~4号N原子在同一平面上；1号N原子的孤电子对参与形成大π键，故3号N原子更容易与Cu形成配位键；
②a．Cu( I )配合物中的 结构可与甲醇形成分子间氢键，增大其在甲醇中的溶解度；
b．形成的Cu( I )配合物在反应中作催化剂，催化剂不影响平衡移动，故b错误；
选a。
（4）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：电负性：O>N，O对孤电子对吸引力强，使得O作配体时配位能力弱。
（5）金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合，金属离子与氧离子间的作用力为离子键，晶体晶胞中某微粒的配位数是指与之距离最近且相等的带相反电性的离子，故Ca2+的配位数必须是与之距离最近且相等的氧离子的数目，从图(a)可知，该数目为三个相互垂直的三个面上，每一个面上有4个，故Ca2+的配位数是12；距离Pb2+最近的是处于面心的I-，Pb2+的配位数为6，图(a)中Ti4+的配位数也为6，与图(b)中Pb2+的空间位置相同；有机碱CH3H中N原子上无孤电子对，周围形成了4个σ键，故N原子采用sp3杂化；从图(b)可知，一个晶胞中含有Pb2+的数目为1个，CH3H的数目为8=1个，I-的数目为6=3个，故晶胞的密度为ρ= 。
8．(1)
(2)
(3)     O     >     分子中没有孤电子对，有2对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大，键角越小，所以小于的键角；
(4)高于
(5)     4               22.4

【详解】（1）遇水反应的方程式为：，，化合价升高，被氧化，作还原剂；
（2）锰原子序数为25，基态锰的电子排布式为，价层电子排布式为：；
（3）根据元素H、B、C、N、O在周期表中的位置，电负性最大的是O；和都有4个价层电子对，但分子中没有孤电子对，有2对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大，键角越小，所以小于的键角；
（4）分子中含有氢键，其沸点高于；
（5）由晶胞可知，原子在晶胞内，距离最近的为4个；在晶胞中，原子位于顶点和面心，个数为：，原子在晶胞内，个数为8，铁镁合金的化学式为；该合金的密度；晶胞中原子为8，为，48g物质的量为2mol，储存的物质的量为1mol，在标准状况下，体积为22.4L。
9．(1)NH3可以作为配体，因为NH3有孤电子对，但NH 却不能，原因是NH没有孤电子对
(2)低价金属有空轨道，氢气和烷烃没有孤电子对，烯烃有Π电子从而形成配合物
(3)     [Fe(CN)6]3-         
(4)     Cr(NH3)6]C13    

【详解】（1）NH3可以作为配体，因为NH3有孤电子对，但NH 却不能，原因是NH没有孤电子对；
（2）工业上利用Cu+、Ag+等低价金属离子作烯烃的吸附剂，将烯烃与H2、烷烃等分离，烯烃能被选择性吸附的原因是可与Cu+、Ag+等低价金属离子形成配合物，低价金属有空轨道，氢气和烷烃没有孤电子对，烯烃有Π电子从而形成配合物；
（3）① Fe为第26号元素，Fe3+的核外电子数为23，基态Fe3+电子排布式：1s22s22p63s23p63d5；
② 向含Fe3+的溶液中加入NaCN将Fe3+转化成配位数为6的稳定配离子，说明CN-的个数为6，该配离子的化学式为[Fe(CN)6]3-，Fe3+的价电子排布式为：3d5，配离子中Fe3+为d2sp3杂化，配位后d轨道2个电子用于与s、p轨道形成杂化轨道，配位前后Fe3+ 3d轨道表示

（4）①由ii可知一份A物质里面氯离子占三份，由iii可知配离子都是氨气分子，结合i可知A的化学式为Cr(NH3)6]C13；
②所以A中配离子为[Cr(NH3)6]3+，其结构式为: ；
10．(1)     Cu2++2NH3H2O=Cu(OH)2↓+2NH    
(2)     3d9     共价键、配位键     共价键、氢键     降温
(3)在溶液中存在平衡：，加入浓溶液，c(Cl-)增大，平衡向右移动，的浓度增大，黄色与蓝色混合会呈现绿色
(4)     CuCl    

【详解】（1）①向盛有硫酸铜水溶液的试管中加入少量氨水生成蓝色沉淀为氢氧化铜，所以产生蓝色沉淀的离子方程式是Cu2++2NH3H2O=Cu(OH)2↓+2NH；
②为离子化合物，在水中电离生成和，其电离方程式是；
（2）①Cu为29号元素，其基态原子价层电子排布式：3d104s1,则的价层电子排布式为3d9；
②根据图示可知，N的最外层电子数为5，则应形成3对共用电子对达到满8电子稳定结构，所以A中氮原子与其它原子(或离子)之间存在的作用力类型有共价键和配位键；氢原子与其它原子之间除了存在共价键以外，还和电负性较强的O原子形成了氢键，所以存在的作用力类型有共价键和氢键；当(II)配合物A和B配位构型由八面体转变为四方平面时，能量会降低，吸收光谱蓝移，配合物颜色紫色变为橙色，所以若实现上述操作，可从平衡角度考虑，最简单的方法是降低温度，使平衡向正向移动，实现配合物颜色由紫色变为橙色，故答案为：降低温度；
（3）蓝色溶液与黄色溶液混合为绿色溶液，在溶液中加入浓溶液，颜色从蓝色变为绿色，原因是在溶液中存在平衡：，加入浓溶液，c(Cl-)增大，平衡向右移动，的浓度增大，黄色与蓝色混合会呈现绿色；
（4）图中白球所在位置是顶点和面心，晶胞内原子个数为=4，黑球在晶胞内部，原子个数为4，所以化学式为AB型，即上述晶胞表示的是CuCl；则晶胞的质量为，则晶胞的密度=。