专题17 物质结构与性质（主观题）2023年高考：化学三模试题分项汇编（全国通用）（原卷版）

专题17  物质结构与性质（主观题）

1．（2023·广西·统考三模）锌是动物必需的微量元素之一，参与机体的各种代谢活动。

(1)Zn位于元素周期表的___________区，基态Zn原子的价电子排布图为___________。

(2)第二电离能：Cu___________Zn(填“>”、“<”或“=”)，判断依据是___________。

(3)含有多个配位原子的配体与同一个中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物称为螯合物，一种Zn2+配合物的结构如图1所示(-OTs为含氧、硫的有机基团)：

①1mol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原子的杂化类型为___________。

②该配合物所涉及非金属元素电负性最小的是___________(填元素符号)。

(4)硫化锌精矿是冶炼金属锌的主要原料，六方硫化锌(纤锌矿型)的平行六面体晶胞如图2所示，晶体中正负离子的配位数之比为___________。

(5)已知每个Zn2+与其周围最近的S2-之间的距离都相等，以晶胞参数为单位长度建立坐标系，若A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为(，，)，C点坐标为(0，0，u)，则D点坐标为___________。

2．（2023·山东·济南一中校联考三模）石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图a所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成，则如图b所示，图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。回答下列问题：

(1)石墨中碳原子的杂化方式为_______，基态碳原子中电子的空间运动状态有_______种，D、E原子的分数坐标分别为_______、_______(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)。

(2)六方石墨晶体的密度为_______(写出计算表达式，要求化简)。

(3)1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为_______。

(4)石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时可由形成计按如图所示均匀分布的锂碳化合物，该物质中存在的化学键有_______，充电时该电极的电极反应式为_______。

(5)锂离子电池的正极材料为层状结构的。锂离子完全脱嵌时的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分镍形成。可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，其原因是_______。

3．（2023·浙江·模拟预测）氯化钠是一种典型且极具魅力的晶体，我们通过学习氯化钠可以更好地了解其他类似物质的结构。已知氯化钠的晶胞如下图1所示。

             图1

(1)下列关于氯化钠的说法正确的是_______。

A．基态的电子有5种空间运动状态

B．钠是第一电离能最大的碱金属元素

C．氯原子的价电子排布式可写成

D．每个氯离子周围与它最近且等距的氯离子有12个

(2)已知的密度为，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为，则在晶体里和的最短距离为_______。

(3)温度升高时，晶体出现缺陷，如图2所示，当图中方格内填入时，恰好构成氯化钠晶胞的1/8。晶体出现缺陷时，其导电性大大增强，原因是_______。

(4)、的晶体类型与氯化钠相同，和的离子半径分别为和，则熔点：_______(填“>”“<”或“=”)

(5)钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其阴阳离子的排布与氯化钠相同，其中存在的化学键的类型为_______。

4．（2023·天津·模拟预测）硒—钴—锏三元整流剂在导电玻璃中应用广泛，且三种元素形成的单质及其化合物均有重要的应用。请回答下列问题：

(1)钴位于元素周期表中_____________(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区，与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数的元素有_____________种。

(2)元素、O、N的第一电离能由大到小的顺序___________________。硒的某种氧化物为链状聚合结构如图所示，该氧化物的化学式为___________________。

(3)二硒键和二硫键是重要的光响应动态共价键，其光响应原理可用图表示。

已知光的波长与键能成反比，则图中实现光响应的波长：_______(填“>”、“＜”或“=”)，其原因是_________________。

(4)[(15—冠—5)](“15—冠—5”是指冠醚的环上原子总数为15，其中O原子数为5)是一种配位离子，该配位离子的结构示意图如图1，该配位离子中含有的键数目为_____________。全惠斯勒合金的晶胞结构如图2所示，其化学式为___________________。

5．（2023·河南·校联考三模）一种新型硫酸盐功能电解液由2mol·L-1Na2SO4和0.3mol·L-1MgSO4混合组成，电化学测试表明该电解液构建的Na2Ni[Fe(CN)6]、NaTi2(PO4)3/C电池可以稳定循环500次以上。

请回答下列问题：

(1)MgSO4中三种原子的半径由大到小的顺序是___________(用元素符号表示)，其中电负性最大的元素是___________(填名称)。

(2)第一电离能N>O的原因是___________。

(3)Na2Ni[Fe(CN)6]中，基态Fe2+核外电子的空间运动状态有___________种，[Fe(CN)6]4-中σ键和π键的数目之比为___________。

(4)NaTi2(PO4)3中，中磷原子的杂化类型是___________。

(5)N、O两种元素形成的简单氢化物的熔点：NH3___________H2O(填“>”“<”或“=”)，其原因是___________。

(6)NiaMgbFec的立方晶胞结构如图所示。已知晶胞的边长为npm，设NA为阿伏加德罗常数的值。

①a：b：c=___________。

②该晶体密度是___________g·cm-3(用含n、NA的代数式表示)。

6．（2023·北京西城·北师大实验中学校考模拟预测）(II)可形成多种配合物，呈现出多样化的性质和用途。

(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，继续加入过量氨水，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量的乙醇，析出晶体。

①产生蓝色沉淀的离子方程式是_______。

②在水中电离的方程式是_______。

(2)如下图所示，(II)配合物A和B可发生配位构型的转变，该转变可带来颜色的变化，因此可用作热致变色材料，在温度传感器、变色涂料等领域应用广泛。

①的价层电子排布式为_______。

②A中氮原子与其它原子(或离子)之间存在的作用力类型有_______，氢原子与其它原子之间存在的作用力类型有_______。

③已知：当(II)配合物A和B配位构型由八面体转变为四方平面时，吸收光谱蓝移，配合物颜色紫色变为橙色。

想将配合物的颜色由紫色调整为橙色，需要进行的简单操作为_______。

(3)已知：①

②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，请结合化学用语解释原因_______。

(4)和是铜常见的两种氯化物，如图表示的是_______的晶胞。已知晶胞的边长为，阿伏加德罗常数为，则该晶体的密度为_______。(已知：)

7．（2023·天津·校联考模拟预测）青蒿素()是治疗疟疾的有效药物，白色针状晶体，溶于乙醇和乙醚，对热不稳定。青蒿素晶胞(长方体，含4个青蒿素分子)及分子结构如下图所示。

(1)提取青蒿素

在浸取、蒸馏过程中，发现用沸点比乙醇低的乙醚()提取，效果更好。乙醇的沸点高于乙醚，原因是_______。

(2)确定结构

①图中晶胞的棱长分别为，晶体的密度为_______。(用表示阿伏加德罗常数，青蒿素的相对分子质量为282)

②能确定晶体中哪些原子间存在化学键、并能确定键长和键角，从而得出分子空间结构的一种方法是_______。

a.质谱法     b.X射线衍射    c.核磁共振氢谱    d.红外光谱

(3)修饰结构，提高疗效

一定条件下，用将青蒿素选择性还原生成双氢青蒿素。

①双氢青蒿素分子中碳原子的杂化轨道类型为_______。

②的空间结构为_______。

双氢青蒿素比青蒿素水溶性更好，治疗疟疾的效果更好。

8．（2023·浙江·模拟预测）战国时期，我国炼丹家就开始对硫单质及含硫化合物的应用进行研究。

(1)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为_______。

(2)硫单质有多种同素异形体，其中一种单质分子()的结构如图所示，硫原子的杂化轨道类型为_______。

(3)硫单质()难溶于水，易溶于，是_______。(填“极性分子”或“非极性分子”)，硫单质易溶于溶液，形成，其中，的空间构型为_______。

(4)许多物质的氧化物固态存在多聚体，例如五氧化二磷实际的分子式是，实验测得磷、硫、氯三种氧化物的熔点如下，推测固态三氧化硫的分子式为_______。

(5)立方硫化锌，其晶胞如图所示。设晶胞中S原子与其最近原子的距离为dpm，其密度为，阿伏加德罗常数为_______。(列出计算式，用含d、的式子表示)。

9．（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校考模拟预测）立方氮化硼(BN)具有类金刚石的结构，是新型人工合成材料。利用新合成技术可以实现低温低压制备，反应为：BCl3+Li3N=BN+3LiCl。回答下列问题：

(1)基态B原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_______形。

(2)BCl3中B原子的杂化方式是_______，两个B-Cl键的键角为_______，该分子为_______(填“极性”或“非极性”)分子。

(3)BCl3、Li3N、BN三者中，沸点最高的是_______，Li、B、N、Cl第一电离能最大的元素是_______。

(4)广义酸碱理论认为，中心原子可以接受电子对的分子为酸，可以提供电子对的分子为碱。按照该理论，BCl3属于_______(填“酸”或“碱”)，BCl3和碱反应形成的化学键类型是_______。

(5)立方氮化硼晶体的晶胞如图1所示。阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体密度表达式为_____g·cm-3；图2是该晶胞的俯视投影图，则该图中表示硼原子相对位置的是_______(填标号)。

10．（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校考模拟预测）硼化镁是迄今发现的临界温度最高的简单的金属化合物超导材料。回答下列问题：

（1）基态硼的电子排布图为__，基态镁原子的电子运动状态有__种。

（2）BF3的键角（填“大于”、“小于”或“等于”）__NF3的键角，理由是__。

（3）碱土金属的碳酸盐热分解反应模式为：MCO3（s）=MO（s）+CO2（g）。从结构的角度解释：MgCO3的热分解温度小于CaCO3的热分解温度的原因是__。

（4）已知硼化镁属六方晶系（如图1所示）a=b≠c，α=β=90°，γ=120°。又知硼化镁是一种插层型离子化合物，镁层和硼层交替排列；镁原子层呈三角形结构，硼原子层具有规则的六角蜂房结构，与石墨相似。硼化镁晶体沿z轴方向的投影如图2所示，黑球代表硼原子，白球代表镁原子。硼化镁的化学式为__；B的配位数是__。

（5）已知硼化镁的晶格常数为：a=b=0.3086nm，c=0.3524nm，则硼化镁晶体的密度表达式为__g/cm3（用NA表示阿伏加 德罗常数）。

11．（2023·海南省直辖县级单位·统考模拟预测）乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。

(1)CaC2中与互为等电子体，的电子式可表示为_______； lmol 中含有的π键数目为_______。

(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为_______。

(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C=CH-C≡N)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_______；分子中处于同一直线上的原子数目最多为_______。

(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，则该晶胞中的碳原子个数为_______。 CaC2晶体中含有的中哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2 晶体中1个Ca2+周围距离最近的数目为_______。

12．（2023·贵州·统考三模）氮族元素在复合材料等领域的应用十分广泛。

(1)中科院大连化物所某研究团队开发了一种基于氮掺杂碳上的Ru单原子(Ru/NC)高稳定丙烷脱氢制丙烯催化剂。Ru/NC的合成过程如图所示。回答下列问题:

①按电子排布，氮元素位于元素周期表_____区， 基态氮原子的电子占据的最高能级电子云轮廓图为_____形。

②由图可知Ru/NC中存在___(填标号)。

A．金属键      B．配位键        C． σ键      D． π键

③ 中C的杂化类型为_____________。

(2)AsH3、 NH3、 SbH3三种氢化物的沸点依次增大，其原因是___________________________________。

(3)气态时，PCl5分子的空间结构为三角双锥形(如图所示)，可溶于非极性溶剂CCl4，其原因是_____________________________________________；而固态时五氯化磷不再保持三角双锥结构，其晶格中含有[PCl4]+和[PCl6]-离子，可溶于极性溶剂硝基苯，其原因是___________________________________________。

(4)锗酸铋是重要的光学材料，由锗、铋、氧三种元素组成。 它的一种晶体属立方晶系，可表示为xGeO2·yBi2O3，晶胞参数a= 1014.5 pm，密度ρ= 9.22g·cm-3，晶胞中有两个Ge原子，则xGeO2·yBi2O3中x=_______， y=_____________________________[列出计算式，已知Mr (GeO2)=105，Mr (Bi2O3) = 466， NA为阿伏加德罗常数的值]。

13．（2023·广东广州·广州市第二中学校考模拟预测）a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大：a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，第一电离能I1(a)<I1(c)<I1(b)，且其中基态b原子的2p轨道处于半充满状态；d为周期表前四周期中电负性最小的元素：f的原子序数为29。请回答下列问题。(如需表示具体元素请用相应的元素符号)

(1)写出ac2的电子式____；基态f原子的外围电子排布式为_____。

(2)写出一种与ac2互为等电子体的物质的化学式_______。

(3)b的简单氢化物的沸点比同族元素氢化物的沸点______。(填“高”或“低”)

(4)化合物M由c、d两种元素组成，其晶胞结构如甲，则M的化学式为_____。

(5)化合物N的部分结构如乙，N由a、b两元素组成，则硬度超过金刚石。试回答：

①N的晶体类型为___________。

②N晶体中a、b两元素原子的杂化方式均为___________。

14．（2023·福建·校联考三模）乙二胺四乙酸铁钠可用于感光材料冲洗药品及漂白剂，化学式为；工业上可用EDTA与、NaOH溶液发生反应进行制备，合成路线如下：

回答下列问题：

(1)基态氯原子的价层电子排布图为___________。

(2)下列氮原子能量最高的是___________(填标号)。

A． B． C． D．

(3)EDTA的组成元素中C、N、O的第一电离能由大到小顺序为___________(填元素符号)。碳原子的杂化轨道类型为___________。

(4)NH3中N—H键的键角小于CH4中C—H键的键角，其原因为___________。

(5)某种Fe、N组成的磁性化合物的结构如图1所示，N随机排列在Fe构成的正八面体的空隙中。该磁性化合物的化学式为___________。

(6)在元素周期表中，铁元素位于___________区(填“s”“p”“d”或“ds”)。铁的某种晶胞沿面对角线的位置切下之后可以得到如图2所示的截面。假设铁的原子半径为a nm，则该铁晶体的密度为___________(列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值)。

15．（2023·山东·模拟预测）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___________。

(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“>”、“<”或“=”)，原因是___________。

(4)二硫键与二硒键是重要的光响应动态共价键，其光响应原理可用下图表示。已知光的波长与其能量成反比，则图中实现光响应的波长λ1___________λ2(填“>”、“<”或“=”)。

(5)硒氧化铋是一类全新二维半导体芯片材料，为四方晶系晶胞结构(如图所示)，可以看成带正电的层与带负电的层交替堆叠。据此推断硒氧化铋的化学式为___________。晶胞棱边夹角均为90°，则晶体密度的计算式为___________g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值)

16．（2023·山东青岛·统考模拟预测）锂离子电池是近年来的研究热点，常见的锂离子聚合物电池材料有石墨、LiAsF6、LiPF6、LiMn2O4等。回答下列问题：

(1)As的最高能级组的电子排布式为_______，Li、O、P、As四种元素电负性由大到小的顺序为_______(填元素符号)。

(2)LiPF6的阴离子的空间构型为_______。

(3)一种类石墨的聚合物g—C3N4可由三聚氰胺()制得。三聚氰胺分子中氮原子杂化类型是_______；三聚氰胺分子不溶于冷水，溶于热水，主要原因是_______。

(4)尖晶石结构的LiMn2O4是一种常用的正极材料。已知一种LiMn2O4晶胞可看成由A、B单元按Ⅲ方式交替排布构成，“○”表示O2−。

①“●”表示的微粒是_______(填元素符号)

②若该晶胞的晶胞参数为apm，设NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为_______g·cm-3(列出计算表达式，不必化简)

17．（2023·内蒙古赤峰·统考模拟预测）离子液体是指室温或接近室温时呈液态，而本身由阴、阳离子构成的化合物。GaCl3和氯化- 1-乙基- 3-甲基咪唑(，简称EMIC)混合形成的离子液体被认为是21世纪理想的绿色溶剂。请回答下列问题：

(1)请写出基态Ga原子的核外电子排布式___________， 同周期主族元素中基态原子未成对电子数与Ga相同的___________ ( 填元素符号)。

(2)EMIC阳离子中的几种元素电负性由大到小顺序为___________。

(3)EMIC中碳原子的杂化类型为___________。

(4)已知分子中的大 键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表大II键中的电子数，则EMIC中大键可表示为___________。

(5)GaCl3熔点为77.8°C， GaF3熔点高于1000°C，其原因是___________。

(6)某种Ga的氧化物晶胞结构如图所示。O2-以六方密堆积形成晶胞， Ga3+位于由A、B、C、D四个O2-围成的四边形的中心，但晶胞中只，有的四边形中心位置占据了Ga3+，另外的位置空置。

①Ga3+位于O2-围成的___________面体空隙中。

②若该晶胞的体积为Vcm3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，该氧化物晶体密度为___________g·cm-3。

18．（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___________。

19．（2023·福建漳州·统考三模）磷酸铁锂电池是绿色环保型电池，该电池以磷酸铁锂为正极材料，嵌有石墨的锂为负极材料，溶有的碳酸酯作电解质。回答下列问题：

(1)基态P原子的成对与未成对电子数之比为___________；最高能级的电子云轮廓图为___________。

(2)Li、F、P三种元素电负性由大到小的顺序为___________。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()，第三周期部分元素的(均为正值)的大小顺序为，第一电子亲和能的原因为___________。

(3)实验数据表明沸点，分析原因是___________。

(4)一种锂电池的正极材料磷酸铁锂的晶胞结构如图所示。其中分别位于顶角、棱心、面心，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。磷酸铁锂晶体的晶胞参数分别为、，则磷酸铁锂晶体的摩尔体积___________(已知阿伏加德罗常数为，晶体的摩尔体积是指单位物质的量晶体所占的体积)。

(5)多聚磷酸由磷酸加热脱水缩合而成。链状多聚磷酸是多个磷酸通过脱水后共有部分氧原子连接起来的，多聚磷酸根离子的部分结构投影图如图所示(由于P、O原子的半径大小不同，投影图中P与O之间存在部分或全部遮掩关系)，则其化学式为___________。

20．（2023·浙江金华·浙江省东阳中学校考模拟预测）虎年春晚上，一段舞蹈诗剧《只此青绿》生动还原了北宋画家王希孟的绝世之作——《千里江山图》。它之所以能够流传千年依旧色彩艳丽，璀璨夺目，与其绘制方法和所用颜料有关。

(1)绘制时，第一遍先用水墨画好山水画，第二遍上红色(赭石色)，赭石主含，为后面的绿色做铺垫，冷暖对比，使其更鲜亮。基态氧原子核外电子的运动状态有______种，三价铁离子的价电子排布式为______。

(2)第三遍上石绿(孔雀石或绿松石)，孔雀石主要成分是碱式碳酸铜，化学式为：。碳酸根离子的空间构型为______。

(3)绿松石是一种含水的铜铝酸盐矿物，属于磷酸盐矿物，化学式为。直链多磷酸根阴离子是由两个或两个以上磷氧四面体通过共用顶角氧原子连接起来的，其结构如图所示。则由n个磷氧四面体形成的这类磷酸根离子的通式为______。

(4)第四遍还要再叠加一层绿，第五遍上青色，石青(蓝铜矿或青金石)，蓝铜矿化学式为，青金石是碱性铝硅酸盐矿物，化学式为。

①与结合能生成，中配位原子为______(用元素符号表示) 。

②根据价层电子对互斥理论，、、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______。的熔沸点比高很多，主要原因是______。

(5)《千里江山图》中还用到了黄色的颜料䧳黄，雌黄的主要成分是，有剧毒。

①、、的键角由大到小的顺序为______。

②砷化镓晶胞如图所示，若两个镓原子之间的最近距离为d pm，代表阿伏加德罗常数的值，则砷化镓晶体的密度______。(用含d，的代数式表示)