2021年高考化学非选择题突破训练——物质结构与性质（1）（有答案）

2021年高考化学非选择题突破训练——物质结构与性质（1）

一、填空题

1.在庆祝中华人民共和国成立70周年的阅兵仪式上，最后亮相的DF-3lA洲际战略导弹是我国大国地位、国防实力的显著标志。其制作材料中包含了Fe、Cr、Ni、Na、C等多种元素。

回答下列问题：

（1）①基态Ni原子的价电子排布图为___________________________。

②基态铜原子核外电子的运动状态有____________________种。

③NiO、CuO的晶体结构类型均为离子晶体，和的离子半径分别为69 pm和73 pm，则熔点：NiO____________________（填“<”或“>”）CuO。

（2）EAN规则指的是配合物中心原子价电子数和配体提供的电子数之和为18的配合物，其分子结构和化学性质都较稳定。已知、和均符合EAN规则，性质稳定，而不存在，则容易在化学反应中表现氧化性。

①中__________________________。

②从结构角度解释容易在化学反应中表现氧化性的原因：_____________________。

（3）已知与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验及含镍重量分析。

①丁二酮肟分子中采取杂化与杂化的原子个数比为______________________。

②解释丁二酮肟镍分子中为什么是N而不是O与Ni形成配位键：_______________________。

（4）快离子导体是一类具有优良离子导电能力的固体电解质。已知氯化钠晶胞参数600 pm，温度升高时，NaCl晶体出现缺陷（如图1所示，某一个顶点没有，出现空位），成为潜在的快离子导体材料。

该晶体导电时，离子在电场作用下迁移到空位上，形成电流。迁移的途径有两条（如图1中箭头所示）：

途径1：在平面内挤过2、3号之间的狭缝（距离为）迁移到空位。

途径2：挤过由1、2、3号形成的三角形通道（如图2所示，小圆的半径为）迁移到空位。已知：，，，。

①________________________，_________________________。（保留一位小数）

②迁移可能性更大的途径是_____________________（填“途径1”或“途径2”）。

2.[化学——选修3：物质结构与性质]

硼及其化合物在工农业生产、新型材料等方面应用广泛。

(1)晶体硼的单质的基本结构单元为正二十面体，能自发呈现多面体外形，这种性质称为晶体的_________。

(2)硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图1所示(图中虚线表示氢键)。硼酸在冷水中的溶解度很小，但在热水中较大原因是__________________。

图1

(3)我国著名化学家申泮文教授对硼烷化学的研究开启了无机化学的新篇章。

① 最简单的硼烷是B2H6，其分子结构如图所示，B原子的杂化方式为______。

② 氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具有潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的原子是______，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子_____(填分子式)。

③ 硼氢化钠(NaBH4)是一种重要的储氢载体，其阴离子空间构型是______(填名称)。

(4)砷化硼(BAs)为立方晶系晶体，其结构如图所示：

晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是______。

已知：晶体的密度为d g·cm-3，As原子的半径为a pm，假设B、As原子相切，则B原子的半径为_____pm(写出计算表达式即可)。

3.全固态锂硫电池具有高理论比容量和能量密度，电池反应为。我国科学家以铁电材料纳米作为添加剂加入正极材料中，大大提升了电池循环稳定性。

回答下列有关问题：

（1）Ti的价电子排布式为_______________________，该元素基态原子核外N层电子的自旋状态__________________________（填“相同”或“相反”）。

（2）元素Se与O同族，Se的氢化物分子沸点比_____________________（填“高”或“低”），其判断理由是______________________________________。

（3）硼元素与Li同周期，与一定量水形成，晶体M，M一定条件下可转化为N：

①晶体M中各种微粒间的作用力涉及_______________________（填序号）。

a.离子键

b.共价键

c.配位键

d.金属键

c.氢键

f.范德华力

②N中阳离子的空间构型为_________________________，阴离子的中心原子轨道采用_________________________杂化。

（4）钡钛矿的晶胞结构如图所示。晶胞参数，顶点位置为所占，体心位置为所占，所有棱心位置为所占。

该晶体的化学式为___________________，密度为___________________。（表示阿伏加德罗常数的数值，列出计算式即可）。

4.铁、铜、锌、镍等金属单质及其合金在生产、生活中有着非常重要的应用。

请回答下列问题：

（1）铜元素的焰色是绿色的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，该方法称为____________________________。

（2）Zn与Ca同周期，但查阅资料：钙、锌的熔点分别为815℃、419℃，二者单质熔点相差较大的原因是______________________________。

（3）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体，晶体属于_________________________（填晶体类型）。写出一个与中配体互为等电子体的离子：__________________________（用化学符号填空）。

（4）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___________________（填“大于”或“小于”），原因是____________________________。

（5）《中华本草》等中医典籍中记载了炉甘石入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。中，阴离子的空间构型为_______________________，C原子的杂化方式为______________________________。

（6）已知铜晶体为面心立方最密堆积（如图甲所示），若该晶体中一个晶胞（如图乙所示）的边长为，则铜晶体的密度为__________________ （写出含的表达式，用表示阿伏加德罗常数的值）。

5.氟的单质及含氟化合物用途广泛。

（1）基态氟原子的电子排布简式为_________________________。主族元素中第一电离能最大的元素是______________________（填元素符号）。

（2）广泛用于电子工业，是有机合成的催化剂。分子呈三角锥形、呈平面三角形，其空间构型差异的主要原因是________________________（用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论解释）。

（3）与互为等电子体的分子和离子分别是_______________________（各填一种）。中含有的化学键有_________________________（填字母）。

a.配位键

b.离子键

c.金属键

d.共价键

（4）CsF是离子晶体，其Borm- Haber图示如下：

由Borm- Haber图知，Cs原子的第一电离能为_____________________，FF键的键能为______________________，CsF的晶格能为_________________________。

（5）、和等离子能与形成配合物。工业冶炼铝的助熔剂的配离子是_____________________________（填化学式）。

（6）钾、镍和氟形成一种特殊晶体，其晶胞如图所示。在该晶体中____________________________。是阿伏加德罗常数的值，该晶体密度_______________________（只列出计算式）。

6.非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用、和首次合成了组成为的非线性光学晶体。回答下列问题：

(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为               ；第一电离能   ________（填“>”或“<”）。

(2)基态Ge原子核外电子排布式为                    ；、具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是           ，原因是              。

(3)如图为晶体的片层结构，其中B的杂化方式为            ；硼酸在热水中溶解度比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是                            。

(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，称作原子分数坐标。属正交晶系(长方体形)，晶胞参数为pm、pm和pm。如图为沿轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为                      ；的摩尔质量为，设为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为 ______________       (用代数式表示)。

7.半导体材料是电子元件的核心部件，常用于制备半导体材料的元素有硅、锗、砷、镓等。据此冋答下列问题：

（1）科研人员研究磷化镓与砷化镓的晶体结构时发现，它们的晶胞与金刚石晶胞类似，其结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被磷或砷原子代替，顶点和面心的碳原子被镓原子代替，可作新型半导体材料。

①基态Ga原子价电子排布式为______________________。

②磷化镓晶胞中含有的化学键类型为____________________（填字母）。

A.离子键

B.配位键

C.键

D.键

E.极性键

F.非极性键

③熔点比较：磷化镓__________________砷化镓（填“>”或“<”），原因是_____________________。

（2）一般地，当两种元素的电负性之差大于1.7时，两种元素原子间形成的化学键为离子键；电负性之差小于1.7时，原子间形成的化学键为共价键。已知Be的电负性为1.57，C的电负性为31.6，据此推断化合物中化学键类型为__________________（填名称），推断固体_______________________溶于（填“能”或“不能”）。

（3）科研人员还发现也可作半导体材料，其晶胞为立方晶胞。X射线衍射实验表明，晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则每个晶胞中平均有_________________________个铜原子。CuO在高温时不稳定，可以分解生成和，比CuO的热稳定性更高，可以从阳离子的结构来说明，其原因是___________________________。

（4）科研人员在研究某种磁性氮化铁时发现，Fe构成正四面体空隙，N随机排列在空隙中，晶胞结构如图所示。X射线衍射实验表明，正六棱柱底面边长为，高为，阿伏加德罗常数的值为，则该磁性氮化铁的晶体密度为______________(用含的代数式表示)。

8.铁元素及其化合物在生产生活中有着不可替代的作用和地位，运用关于铁元素及其化合物的物质结构知识回答下列问题。

（1）Fe基态核外电子排布式为______________________；铁元素在周期表中的位置为______________________________。

（2）某的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与，丙酮分子中碳原子轨道的杂化类型是_____________________，1mol丙酮分子中含有键的数目为_________________________，乙醇的沸点高于丙酮，这是因为__________________________。

（3）组成的元素中，除H外其余非金属元素的第一电离能由大到小顺序为____________________________。以下作用力在晶体中存在的有____________________________。

A.离子键

B.极性共价键

C.非极性共价键

D.配位键

E.范德华力

F.金属键

（4）铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。则铁原子的配位数为_______________________，若该晶胞的参数为，则铁原子和镁原子的核间距为________________________________。

参考答案

1.答案：（1）①

②29

③>

（2）①5

②价层电子数为17，不符合EAN规则，易得到一个电子，转化为更稳定的18电子的，故表现氧化性

（3）①1:1

②N元素的电负性比O元素的电负性小，N原子提供孤电子对的倾向更大，更易与形成配位键

（4）①50.0 pm；57.5 pm

②途径2

解析：（1）①Ni为第28号元素，其基态原子核外电子排布式为或

，价电子排布图为。

②铜为29号元素，原子核外电子的运动状态各不相同，所以有29种。

③NiO、CuO二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于的半径小于的半径，因此熔点是NiO>CuO。

（2）①Fe为26号元素，价层电子排布式为，价电子数为8，每个CO提供2个电子，则有，解得。

②价层电子数为5+2×6=17，不符合EAN规则，易得到一个电子，转化为更稳定的18电子的，所以表现氧化性。

（3）①两个甲基上碳原子和两个氧原子的价层电子对数是4，均为杂化，共4个原子；两个氮原子和与氮相连的两个碳原子的价层电子对数是3，均为杂化，共4个原子，所以采取杂化的原子与采取杂化的原子的个数比为1:1。

②N元素的电负性比O元素的电负性小，N原子提供孤电子对的倾向更大，更易与形成配位键。

（4）①该三角形为等边三角形，边长等于图1面对角线的长度，所以三角形边长，所以，；图中小球圆心与2、3号圆心连成的三角形，顶角为120，两腰长为，底边长为420 pm，边角关系有，。

②挤过由1、2、3号形成的三角形通道值大于挤过2、3号之间的狭缝值，故迁移可能性更大的途径是2 。

2.答案：(1)自范性

(2)晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成分子间氢键，溶解度增大

(3)①；②N；③；正四面体形

(4)(平面)正方形；

解析：

3.答案：（1）；相反

（2）低；中存在分子间氢键，沸点较高

（3）①bcef                 ②三角锥形；

（4） ；

解析： （1）Ti位于第四周期ⅣB族，价电子排布为。根据泡利不相容原理，4s轨道中2个电子的自旋方向相反。

（2）中存在分子间氢键，沸点较高。

（3）①中存在分子间氢键、分子间作用力（范德华力）、共价键，与间存在配位键，故选bef。②N中阳离子的空间构型为三角锥形；中B形成4个键，根据价F层电子对互斥理论，可知中心原子B杂化形式为。

（4）根据均摊法，位于顶点，数目为，位于棱心，数目为，位于体心，数目为1，故化学式为。1个晶胞含有1个晶胞参数，。

4.答案：（1）光谱分析

（2）在金属晶体钙和锌中，因，则钙中金属键强于铎，故钙的熔点高于锌

（3）分子晶体；（或、）

（4）大于；Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子

（5）平面三角形；

（6）

解析： （1）利用焰色反应测定原子光谱特征谱线，利用它分析鉴定元素的方法叫光谱分析法。

（2）在钙和锌的金属晶体中，，则钙中的金属键强于锌，因而钙的熔点高于锌。

（3）在常温下为液体，说明熔沸点低，属于分子晶体；CO分子中价电子数为10，与CO互为等电子体的离子有：、、等。

（4）锌原子核外价电子排布为，为全满稳定结构，较难失去电子；铜原子的价电子排布为，其中为半充满结构，不如锌原子结构稳定。

（5）根据价层电子对互斥理论可确定中价层电子对数目为3，由此可判断出中碳原子采取了杂化方式与氧原子成键，所有原子都在同一平面上，空间构型为平面三角形。

（6）铜原子位于晶胞的顶点和面心，故1个晶胞中含4个铜原子，晶胞的密度。

5.答案：（1）；F

（2）中N采用杂化，N原子上有1对孤电子对；中B采用杂化，B原子价层没有孤电子对

（3）、；abd

（4）375.7；158.8；756.9

（5）

（6）2；

解析： （1）主族元素中氟的第一电离能最大。

（2）分子中N原子价层有1对孤电子对，采用杂化，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对与成键电子对之间的排斥力，呈三角锥形；分子中B原子价层没有孤电子对，采用杂化，呈平面三角形。

（3）、、、互为等电子体。中不存在金属键。

（4）根据定义，气态电中性基态原子失去1个电子转化为气态正离子所需要的最低能量叫第一电离能；1 mol断裂共价键生成2 mol F（g）吸收的能量为FF键的键能；气态离子形成1 mol晶体放出的能量叫晶格能。

（5）是配合物，配离子是，内界是，外界是。

（6）观察晶胞图示，粒子位置如下：

在该晶体中，含和，根据电荷守恒知，镍离子为。。

6.答案：(1)O>C>Si；>；

(2)；；二者均为原子晶体，原子半径Si<Ge，SiO键的键长比GeO键的短，前者键能大

(3)；热水中晶体内的氢键被破坏，硼酸分子与溶剂水形成分子间氢键，使溶解度增大(4)4；

解析：(1)同周期主族元素电负性从左到右逐渐增强，则电负性O>C，同主族元素电负性从下到上逐渐增强，则电负性C>Si。同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小，则。

(2)Ge为32号元素，与Si同主族，故其核外电子排布式为。均为原子晶体，原子半径Si<Ge，SiO键键长比GeO键键长短，前者键能大，则的熔点比高。

(3)由晶体的片层结构可知，B形成3个共价键，而B原子最外层3个电子均参与成键，无孤电子对，故B为杂化。由题图可知，晶体中存在氢键，温度较高时氢键逐渐被破坏，有利于硼酸分子与溶剂水形成分子间氢键，因此升温增大了硼酸的溶解度。

(4)根据Cs原子的原子分数坐标可知不同的点对应晶胞的位置如图所示：

则晶胞中Cs原子数目为。晶胞的体积V=，晶胞的质量，则该晶体的密度为。

7.答案：（1）①            ②BCE       ③>；二者均为共价晶体，P原子半径小于As，PGa键键长小于AsGa键， PGa键键能更大，GaP熔点更高

（2）共价键；能

（3）16；中Cu的3d轨道处于全满的稳定状态，而CuO中的3d轨道排布为，能量高，不稳定

（4）

解析：（1）②磷化镓晶胞结构与金刚石类似，磷化镓晶体为共价晶体，只存在共价键。晶胞中每个P原子与4个Ga原子以单键相连，每个Ga也与4个P以单键相连，而P原子最外层有5个电子，Ga原子最外层有3个电子，所以4个化学键中有1个配位键，其余单键是极性共价键，是键，故选B、C、E。③磷化镓和砷化镓均为共价晶体，砷原子的半径大于磷原子，故PGa键键长小于AsGa键，PGa键键能大，磷化镓熔点高。

（2）由题中数据可知Be和C的电负性差值为3.16-1.57=1.59，小于1.7，则中的化学键为共价键；根据“相似相溶”规律，推断固体能溶于。

（3）晶胞中含有的O原子的个数为，则Cu原子的个数为8×2=16。

（4）由题给晶胞图可知，1个晶胞中含有的Fe原子的个数为，N原子的个数为2，晶胞体积为，则晶体密度为。

8.答案：（1）； 第四周期Ⅷ族

（2）；9；乙醇分子间存在氢键

（3）N>O>S；ABD

（4）8；

解析：（1）Fe的原子序数为26，Fe基态核外电子数为26，可知Fe基态核外电子排布式为

；铁元素在周期表中位于第四周期Ⅷ族。

（2）中单键均为键，双键中含1个键，羰基上的C为杂化，甲基上C为杂化，1 mol丙酮共有9 mol键，数目为9；乙醇的沸点高于丙酮，这是因为乙醇分子间存在氢键。

（3）N的2p轨道半充满，处于较稳定状态，故N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为N>

O>S；晶体中含有离子键、极性共价键、配位键。

（4）根据均摊法，1个晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，一个镁原子周围有4个铁原子，配位数为4，一个铁原子周围有8个镁原子，配位数为8；在晶胞的体对角线的处有一个Mg，它与最近的顶点距离为，即二者的核间距为。