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- 2021-08-06 发布
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题型
十一 物质结构与性质综合题
-
2
-
高考命题
规律
-
3
-
高考真题体验
典题演练提能
给定物质或元素
,
直接回答问题
1
.(2019
全国
Ⅱ
,35)
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
NH
3
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
4f
6
6s
2
,Sm
3+
价层电子排布式为
。
(3)
比较离子半径
:F
-
(
填
“
大于
”“
等于
”
或
“
小于
”)O
2-
。
-
4
-
高考真题体验
典题演练提能
(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
O
2-
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
,
完成它们的关系表达式
:
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
、
。
-
5
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)
三角锥形 低
NH
3
分子间存在氢键
(2)4s
4f
5
(3)
小于
-
6
-
高考真题体验
典题演练提能
解析
:
(1)
因为
N
与
As
位于同一主族
,
因此
NH
3
与
AsH
3
属于等电子体
,
两者结构相似
,NH
3
分子的立体结构为三角锥形
,
则
AsH
3
分子的立体结构也为三角锥形
;
由于
NH
3
分子间存在氢键
,
因此
NH
3
的沸点高。
(2)
铁的电子排布式为
[Ar]3d
6
4s
2
,
故
Fe
首先失去最外层
4s
能级上的电子成为
Fe
2+
;
根据
Sm
的价电子排布式
4f
6
6s
2
可知
,
由
Sm
生成
Sm
3+
,
要失去最外层
6s
能级上的
2
个电子和
4f
能级上的
1
个电子。
(3)
由于
F
-
与
O
2-
的核外电子排布一样
,
核电荷数越大
,
离子半径反而越小
,
故离子半径
F
-
小于
O
2-
;
-
7
-
高考真题体验
典题演练提能
-
8
-
高考真题体验
典题演练提能
2
.(2019
全国
Ⅲ
,35)
磷酸亚铁锂
(LiFePO
4
)
可用作锂离子电池正极材料
,
具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点
,
文献报道可采用
FeCl
3
、
NH
4
H
2
PO
4
、
LiCl
和苯胺等作为原料制备。回答下列问题
:
(1)
在周期表中
,
与
Li
的化学性质最相似的邻族元素是
,
该元素基态原子核外
M
层电子的自旋状态
(
填
“
相同
”
或
“
相反
”)
。
(2)FeCl
3
中的化学键具有明显的共价性
,
蒸汽状态下以双聚分子存在的
FeCl
3
的结构式为
,
其中
Fe
的配位数为
。
-
9
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)NH
4
H
2
PO
4
中
,
电负性最高的元素是
;P
的
杂化轨道与
O
的
2p
轨道形成
键。
-
10
-
高考真题体验
典题演练提能
(5)NH
4
H
2
PO
4
和
LiFePO
4
属于简单磷酸盐
,
而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐
,
如
:
焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示
:
这
类磷酸根离子的化学式可用通式表示为
(
用
n
代表
P
原子数
)
。
-
11
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
分子晶体 苯胺分子之间存在氢键
(4)O
sp
3
σ
(5)(P
n
O
3
n
+1
)
(
n
+2)-
解析
:
(1)
根据
“
对角线规则
”
可知
,
与
Li
元素处于
“
对角线
”
位置的元素为
Mg,
两者的化学性质相似。基态
Mg
原子的
M
层电子排布式为
3s
2
,
根据泡利原理可知
,
这两个电子的自旋状态相反。
-
12
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
苯胺是由分子构成的物质
,
其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的
N
原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键
,
而甲苯分子间只存在分子间作用力
,
导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。
-
13
-
高考真题体验
典题演练提能
-
14
-
高考真题体验
典题演练提能
3
.(2019
全国
Ⅰ
,35)
在普通铝中加入少量
Cu
和
Mg
后
,
形成一种称为拉维斯相的
MgCu
2
微小晶粒
,
其分散在
Al
中可使得铝材的硬度增加、延展性减小
,
形成所谓
“
坚铝
”,
是制造飞机的主要材料。回答下列问题
:
(1)
下列状态的镁中
,
电离最外层一个电子所需能量最大的是
(
填标号
)
。
-
15
-
高考真题体验
典题演练提能
(2)
乙二胺
(H
2
NCH
2
CH
2
NH
2
)
是一种有机化合物
,
分子中氮、碳的杂化类型分别是
、
。乙二胺能与
Mg
2+
、
Cu
2+
等金属离子形成稳定环状离子
,
其原因是
,
其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是
(
填
“Mg
2+
”
或
“Cu
2+
”)
。
(3)
一些氧化物的熔点如下表所示
:
解释表中氧化物之间熔点差异的原因
。
-
16
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)
图
(a)
是
MgCu
2
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
。图
(b)
是沿立方格子对角面取得的截图。可见
,Cu
原子之间最短距离
x
=
pm,Mg
原子之间最短距离
y
=
pm
。设阿伏加德罗常数的值为
N
A
,
则
MgCu
2
的密度是
g·cm
-3
(
列出计算表达式
)
。
-
17
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)A
(2)sp
3
sp
3
乙二胺分子中的两个
N
提供孤对电子给金属离子形成配位键
Cu
2+
(3)Li
2
O
、
MgO
为离子晶体
,P
4
O
6
、
SO
2
为分子晶体。晶格能
MgO>Li
2
O;
分子间作用力
(
相对分子质量
)P
4
O
6
>SO
2
-
18
-
高考真题体验
典题演练提能
解析
:
(1)A
、
B
、
C
、
D
四个选项分别表示的是基态的
Mg
+
、基态的镁原子、激发态的镁原子和激发态的
Mg
+
,
因第二电离能要大于第一电离能
,
且处于基态的原子
(
或离子
)
比处于激发态的原子
(
或离子
)
稳定
,
所以
A
项正确。
(2)
乙二胺中
N
和
C
的价电子对数均为
4,
因此
N
、
C
的杂化类型均为
sp
3
。乙二胺分子中的氮原子上有孤电子对
,Mg
2+
、
Cu
2+
有空轨道
,
易形成配位键
;
因此乙二胺能与
Mg
2+
、
Cu
2+
形成稳定环状离子。由于离子半径
r
(Cu
2+
)>
r
(Mg
2+
),
且
Cu
2+
含有的空轨道数比
Mg
2+
多
,
所以
Cu
2+
与乙二胺形成的化合物的稳定性高于
Mg
2+
与乙二胺形成的化合物的稳定性。
-
19
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点
;Li
2
O
和
MgO
为离子晶体
,
晶格能
MgO>Li
2
O;P
4
O
6
、
SO
2
为分子晶体
,
分子间作用力
P
4
O
6
>SO
2
,
所以熔点由高到低的顺序为
MgO
、
Li
2
O
、
P
4
O
6
、
SO
2
。
-
20
-
高考真题体验
典题演练提能
4
.(2018
全国
Ⅰ
,35)Li
是最轻的固体金属
,
采用
Li
作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能
,
得到广泛应用。回答下列问题
:
(1)
下列
Li
原子电子排布图表示的状态中
,
能量最低和最高的分别为
、
(
填标号
)
。
(2)Li
+
与
H
-
具有相同的电子构型
,
r
(Li
+
)
小于
r
(H
+
),
原因是
。
(3)LiAlH
4
是有机合成中常用的还原剂
,LiAlH
4
中的阴离子空间构型是
、中心原子的杂化形式为
。
LiAlH
4
中
,
存在
(
填标号
)
。
A.
离子键
B.
σ
键
C.
π
键
D.
氢键
-
21
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)Li
2
O
是离子晶体
,
其晶格能可通过图
(a)
的
Born-Haber
循环计算得到。
可知
,Li
原子的第一电离能为
kJ·mol
-1
,O=O
键键能为
kJ·mol
-1
,Li
2
O
晶格能为
kJ·mol
-1
。
(5)Li
2
O
具有反萤石结构
,
晶胞如图
(b)
所示。已知晶胞参数为
0.466 5 nm,
阿伏加德罗常数的值为
N
A
,
则
Li
2
O
的密度为
g·cm
-3
(
列出计算式
)
。
-
22
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)D
C
(2)Li
+
核电荷数较大
(3)
正四面体
sp
3
AB
(4)520
498
2 908
解析
:
(1)
基态
Li
原子能量最低
,
而电子排布图中
D
图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多
,
原子能量越高
,A
中只有
1
个
1s
电子跃迁到
2s
轨道
;B
中
1s
轨道中的两个电子
1
个跃迁到
2s
轨道
,
另一个跃迁到
2p
轨道
;C
中
1s
轨道的两个电子都跃迁到
2p
轨道
,
故
C
表示的能量最高。
(2)Li
+
核电荷数较大
,
对核外电子的吸引力大
,
导致其半径小于
H
-
。
-
23
-
高考真题体验
典题演练提能
(
3)
根据价电子对互斥理论
,LiAlH
4
中阴离子的空间构型是正四面体
,
中心原子采用
sp
3
杂化
,LiAlH
4
中存在离子键和
σ
键。
(4)
根据循环图中数据可知
,Li
原子的第一电离能是
520
kJ·mol
-1
,O=O
键的键能是
249×2
kJ·mol
-1
=498
kJ·mol
-1
,Li
2
O
的晶格能是
2
908
kJ·mol
-1
。
-
24
-
高考真题体验
典题演练提能
5
.(2018
全国
Ⅱ
,35)
硫及其化合物有许多用途
,
相关物质的物理常数如下表所示
:
回答下列问题
:
(1)
基态
Fe
原子价层电子的电子排布图
(
轨道表达式
)
为
,
基态
S
原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为
形。
(2)
根据价层电子对互斥理论
,H
2
S
、
SO
2
,SO
3
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
。
-
25
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
图
(a)
为
S
8
的结构
,
其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多
,
主要原因为
。
(4)
气态三氧化硫以单分子形式存在
,
其分子的立体构型为
形
,
其中共价键的类型有
种
;
固体三氧化硫中存在如图
(b)
所示的三聚分子
,
该分子中
S
原子的杂化轨道类型为
。
(5)FeS
2
晶体的晶胞如图
(c)
所示
,
晶胞边长为
a
nm
、
FeS
2
相对式量为
M
、阿伏加德罗常数的值为
N
A
,
其晶体密度的计算表达式为
g·cm
-3
;
晶胞中
Fe
2+
位于
所
形成的正八面体的体心
,
该正八面体的边长为
nm
。
-
26
-
高考真题体验
典题演练提能
(2)H
2
S
、
SO
2
、
SO
3
中心原子价层电子对数分别为
4
、
3
、
3,
故
H
2
S
分子的中心原子价层电子对数不同于
SO
2
、
SO
3
。
(3)S
8
分子的相对分子质量比
SO
2
大
,
分子间范德华力强
,
故其熔、沸点比
SO
2
高很多。
-
27
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)
气态三氧化硫中心原子价层电子对数为
3,
孤电子对数为
0,
故其分子的立体构型为平面三角形
,
共价键有
σ
键和
π
键两种类型
;
根据图
(b)
所示
,
固态三氧化硫每个硫原子与四个氧原子形成
4
个
σ
键
,
故
S
原子的杂化轨道类型为
sp
3
。
-
28
-
高考真题体验
典题演练提能
6
.(2018
全国
Ⅲ
,35)
锌在工业中有重要作用
,
也是人体必需的微量元素。回答下列问题
:
(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
I
1
(Zn)
I
1
(Cu)(
填
“
大于
”
或
“
小于
”),
原因是
。
(3)ZnF
2
具有较高的熔点
(872
℃
),
其化学键类型是
;ZnF
2
不溶于有机溶剂而
ZnCl
2
、
ZnBr
2
、
ZnI
2
能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
,
原因是
。
-
29
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)
《中华本草》等中医典籍中
,
记载了炉甘石
(ZnCO
3
)
入药
,
可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。
ZnCO
3
中
,
阴离子空间构型为
,C
原子的杂化形式为
。
(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
N
A
,Zn
的密度为
g·cm
-3
(
列出计算式
)
。
-
30
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
[Ar]3d
10
4s
2
(2)
大于
Zn
的
3d
能级与
4s
能级为全满稳定结构
,
较难失电子
(3)
离子键
ZnF
2
为离子化合物
,ZnCl
2
、
ZnBr
2
、
ZnI
2
的化学键以共价键为主、极性较小
(4)
平面三角形
sp
2
-
31
-
高考真题体验
典题演练提能
解析
:
(3)
由
ZnF
2
的熔点较高可知
ZnF
2
是离子晶体
,
化学键类型是离子键
;
根据相似相溶原理
,
由
ZnCl
2
、
ZnBr
2
、
ZnI
2
的溶解性可知
,
这三种物质为分子晶体
,
化学键以共价键为主、极性较小
。
-
32
-
高考真题体验
典题演练提能
7
.(2017
全国
Ⅰ
,35)
钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题
:
(1)
元素
K
的焰色反应呈紫红色
,
其中紫色对应的辐射波长为
nm(
填标号
)
。
A.404.4
B.553.5
C.589.2
D.670.8
E.766.5
(2)
基态
K
原子中
,
核外电子占据最高能层的符号是
,
占据该能层电子的电子云轮廓图形状为
。
K
和
Cr
属于同一周期
,
且核外最外层电子构型相同
,
但金属
K
的熔点、沸点等都比金属
Cr
低
,
原因是
。
(3)X
射线衍射测定等发现
,I
3
AsF
6
中
存在
离子。
离子
的几何构型为
,
中心原子的杂化形式为
。
-
33
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)KIO
3
晶体是一种性能良好的非线性光学材料
,
具有钙钛矿型的立方结构
,
边长为
a
=0.446 nm,
晶胞中
K
、
I
、
O
分别处于顶角、体心、面心位置
,
如图所示。
K
与
O
间的最短距离为
nm,
与
K
紧邻的
O
个数为
。
(5)
在
KIO
3
晶胞结构的另一种表示中
,I
处于各顶角位置
,
则
K
处于
位置
,O
处于
位置。
-
34
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)A
(2)N
球形
K
原子半径较大且价电子数较少
,
金属键较弱
(3)V
形
sp
3
(4)0.315
12
(5)
体心 棱心
解析
:
(1)
紫色光波长范围是
400~430
nm,
故选
A
。
(2)K
原子的核外电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
1
,
故核外电子占据的最高能层是第
4
层
,
符号是
N,
占据该能层电子的能级为
4s,
电子云轮廓图为球形。
K
的价层电子排布为
4s
1
,Cr
的价层电子排布为
3d
5
4s
1
,K
的价层电子数较少
;K
的原子半径较
Cr
的大
,
故
K
的金属键较
Cr
的弱
,
熔、沸点较
Cr
的低。
(3
)
的
价层电子对数为
4,
孤电子对数为
2,
故中心原子为
sp
3
杂化
,
的
几何构型为
V
形。
-
35
-
高考真题体验
典题演练提能
-
36
-
高考真题体验
典题演练提能
8
.(2017
全国
Ⅱ
,35)
我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐
(N
5
)
6
(H
3
O)
3
(NH
4
)
4
Cl(
用
R
代表
)
。回答下列问题
:
(1)
氮原子价层电子的轨道表达式
(
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
(
E
1
)
。第二周期部分元素的
E
1
变化趋势如图
(a)
所示
,
其中除氮元素外
,
其他元素的
E
1
自左而右依次增大的原因是
;
氮元素的
E
1
呈现异常的原因是
。
-
37
-
高考真题体验
典题演练提能
(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
(b)
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
(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
[(N
5
)
6
(H
3
O)
3
(NH
4
)
4
Cl]
单元
,
该单元的相对质量为
M
,
则
y
的计算表达式为
。
-
38
-
高考真题体验
典题演练提能
-
39
-
高考真题体验
典题演练提能
(2)
根据图
(a)
可知
,
同周期从左到右
,
元素的原子半径逐渐减小
,
元素非金属性增强
,
得到电子能力增强
,
因此同周期从左到右元素的第一电子亲和能
(
E
1
)
增大
;N
原子的
2p
能级处于半充满状态
,
原子结构相对稳定
,
故氮元素的
E
1
呈现异常。
-
40
-
高考真题体验
典题演练提能
-
41
-
高考真题体验
典题演练提能
9
.(2017
全国
Ⅲ
,35)
研究发现
,
在
CO
2
低压合成甲醇反应
(
CO
2
+3H
2
===
CH
3
OH+H
2
O
)
中
,Co
氧化物负载的
Mn
氧化物纳米粒子催化剂具有高活性
,
显示出良好的应用前景。回答下列问题
:
(1)Co
基态原子核外电子排布式为
。元素
Mn
与
O
中
,
第一电离能较大的是
,
基态原子核外未成对电子数较多的是
。
(2)CO
2
和
CH
3
OH
分子中
C
原子的杂化形式分别为
和
。
(3)
在
CO
2
低压合成甲醇反应所涉及的
4
种物质中
,
沸点从高到低的顺序为
,
原因是
。
(4)
硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料
,Mn(NO
3
)
2
中的化学键除了
σ
键外
,
还存在
。
-
42
-
高考真题体验
典题演练提能
(5)MgO
具有
NaCl
型结构
(
如图
),
其中阴离子采用面心立方最密堆积方式
,X
射线衍射实验测得
MgO
的晶胞参数为
a
=0.420 nm,
则
r
(O
2-
)
为
nm
。
MnO
也属于
NaCl
型结构
,
晶胞参数为
a
'=0.448 nm,
则
r
(Mn
2+
)
为
nm
。
-
43
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
7
4s
2
或
[Ar]3d
7
4s
2
O
Mn
(2)sp
sp
3
(3)H
2
O>CH
3
OH>CO
2
>H
2
H
2
O
与
CH
3
OH
均为极性分子
,H
2
O
中氢键比甲醇多
;CO
2
与
H
2
均为非极性分子
,CO
2
相对分子质量较大
,
范德华力较大
(4)
离子和
π
键
(
键
)
(5)0.148
0.076
解析
:
(1)Co
是
27
号元素
,
其基态原子电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
7
4s
2
或
[Ar]3d
7
4s
2
。一般元素的非金属性越强
,
第一电离能越大
,
金属性越强
,
第一电离能越小
,
故第一电离能
O>Mn
。氧原子价电子排布式为
2s
2
2p
4
,
其核外未成对电子数是
2,
锰原子价电子排布式为
3d
5
4s
2
,
其核外未成对电子数是
5,
故基态原子核外未成对电子数较多的是
Mn
。
-
44
-
高考真题体验
典题演练提能
(2)CO
2
和
CH
3
OH
中的中心原子碳原子的价层电子对数分别是
2
和
4,
故碳原子的杂化方式分别为
sp
和
sp
3
。
(3)
四种物质固态时均为分子晶体
,H
2
O
、
CH
3
OH
都可以形成分子间氢键
,
一个水分子中两个
H
都可以参与形成氢键
,
而一个甲醇分子中只有羟基上的
H
可用于形成氢键
,
所以水的沸点高于甲醇。
CO
2
的相对分子质量大于
H
2
的
,
所以
CO
2
分子间范德华力大于
H
2
分子间的
,
则沸点
CO
2
高于
H
2
,
故沸点
H
2
O>CH
3
OH>CO
2
>H
2
。
(4)
硝酸锰是离子化合物
,
一定存在离子键
。
中
氮原子与
3
个氧原子形成
3
个
σ
键
,
氮原子剩余的
2
个价电子、
3
个氧原子各自的
1
个价电子及得到的
1
个电子形成
4
原子
6
电子的大
π
键
。
-
45
-
高考真题体验
典题演练提能
-
46
-
高考真题体验
典题演练提能
10
.(2016
全国
Ⅰ
,37)
锗
(Ge)
是典型的半导体元素
,
在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题
:
(1)
基态
Ge
原子的核外电子排布式为
[Ar]
,
有
个未成对电子。
(2)Ge
与
C
是同族元素
,C
原子之间可以形成双键、叁键
,
但
Ge
原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析
,
原因是
。
(3)
比较下列锗卤化物的熔点和沸点
,
分析其变化规律及原因
。
-
47
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)
光催化还原
CO
2
制备
CH
4
反应中
,
带状纳米
Zn
2
GeO
4
是该反应的良好催化剂。
Zn
、
Ge
、
O
电负性由大至小的顺序是
。
(5)Ge
单晶具有金刚石型结构
,
其中
Ge
原子的杂化方式为
,
微粒之间存在的作用力是
。
(6)
晶胞有两个基本要素
:
①
原子坐标参数
,
表示晶胞内部各原子的
相对
位置
。下图为
Ge
单晶的晶胞
,
其中原子坐标
参
数
A
为
(0,0,0);B
为
。
则
D
原子
的
坐标参数为
。
②
晶胞参数
,
描述晶胞的大小和形状。已知
Ge
单晶的晶胞参数
a
=565.76 pm,
其密度为
g·cm
-3
(
列出计算式即可
)
。
-
48
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)3d
10
4s
2
4p
2
2
(2)Ge
原子半径大
,
原子间形成的
σ
单键较长
,p-p
轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠
,
难以形成
π
键
(3)GeCl
4
、
GeBr
4
、
GeI
4
的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似
,
相对分子质量依次增大
,
分子间相互作用力逐渐增强
(4)O>Ge>Zn
(5)sp
3
共价键
-
49
-
高考真题体验
典题演练提能
解析
:
(1)Ge
是第四周期
Ⅳ
A
族元素
,
是
32
号元素
,
电子排布式为
[Ar]3d
10
4s
2
4p
2
,2
个
4p
电子分别位于
2
个不同轨道上
,
有
2
个未成对电子。
(2)Ge
的原子半径比
C
大
,
原子间形成
σ
单键较长
,p
-
p
轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠
,
难以形成
“
肩并肩
”
重叠方式的
π
键。
(3)
锗卤化物均为分子晶体
,
对于组成和结构相似的分子晶体
,
相对分子质量越大
,
分子间作用力越大
,
熔沸点越高。
(4)
元素的非金属性越强
,
吸引电子能力就越强
,
则电负性越强
,
电负性由大到小的顺序为
O>Ge>Zn
。
(5)
金刚石中
C
为
sp
3
杂化
,C
与
C
之间为非极性共价键
,Ge
单晶与金刚石结构相似
,
杂化方式与存在的作用力也与金刚石一样。
-
50
-
高考真题体验
典题演练提能
-
51
-
高考真题体验
典题演练提能
11
.(2016
全国
Ⅱ
,37)
东晋《华阳国志
·
南中志》卷四中已有关于白铜的记载
,
云南镍白铜
(
铜镍合金
)
闻名中外
,
曾主要用于造币
,
亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题
:
(1)
镍元素基态原子的电子排布式为
,3d
能级上的未成对电子数为
。
(2)
硫酸镍溶于氨水形成
[Ni(NH
3
)
6
]SO
4
蓝色溶液。
①
[Ni(NH
3
)
6
]SO
4
中阴离子的立体构型是
。
②
在
[Ni(NH
3
)
6
]
2+
中
Ni
2+
与
NH
3
之间形成的化学键称为
,
提供孤电子对的成键原子是
。
③
氨的沸点
(
填
“
高于
”
或
“
低于
”)
膦
(PH
3
),
原因是
;
氨是
分子
(
填
“
极性
”
或
“
非极性
”),
中心原子的轨道杂化类型为
。
-
52
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
单质铜及镍都是由
键形成的晶体
;
元素铜与镍的第二电离能分别为
:
I
Cu
=1 958 kJ·mol
-1
、
I
Ni
=1 753 kJ·mo l
-1
,
I
Cu
>
I
Ni
的原因是
。
(
4)
某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示
。
①
晶胞中铜原子与镍原子的数量比为
。
②
若合金的密度为
d
g·cm
-3
,
晶胞参数
a
=
nm
。
-
53
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
8
4s
2
或
[Ar]3d
8
4s
2
2
(2)
①
正四面体
②
配位键
N
③
高于
NH
3
分子间可形成氢键 极性
sp
3
(3)
金属 铜失去的是全充满的
3d
10
电子
,
镍失去的是
4s
1
电子
-
54
-
高考真题体验
典题演练提能
解析
:
(1)
镍为
28
号元素
,
其基态原子的电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
8
4s
2
或
[Ar]3d
8
4s
2
,3d
能级上的电子排布图
(
或
轨道
②
[Ni(NH
3
)
6
]
2+
为一种配离子
,Ni
2+
与
NH
3
之间以配位键成键
,NH
3
中的
N
原子提供孤电子对。
③
NH
3
分子间存在氢键
,
而
PH
3
分子间只存在范德华力
,
氢键的强度大于范德华力
,
故氨的沸点高于
PH
3
。氨分子为三角锥形分子
,
为极性分子
,
中心原子
N
原子采用
sp
3
杂化。
-
55
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
金属晶体中金属阳离子和自由电子以金属键结合。
Ni
、
Cu
的外围电子排布式分别为
3d
8
4s
2
、
3d
10
4s
1
,
二者的第二电离能是
:Cu
失去的是全充满的
3d
10
上的
1
个电子
,
而镍失去的是
4s
1
上的
1
个电子。
-
56
-
高考真题体验
典题演练提能
12
.(2016
全国
Ⅲ
,37)
砷化镓
(GaAs)
是优良的半导体材料
,
可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题
:
(1)
写出基态
As
原子的核外电子排布式
。
(2)
根据元素周期律
,
原子半径
Ga
As,
第一电离能
Ga
As
。
(
填
“
大于
”
或
“
小于
”)
(3)AsCl
3
分子的立体构型为
,
其中
As
的杂化轨道类型为
。
(4)GaF
3
的熔点高于
1 000
℃
,GaCl
3
的熔点为
77.9
℃
,
其原因是
。
-
57
-
高考真题体验
典题演练提能
(5)GaAs
的熔点为
1 238
℃
,
密度为
ρ
g·cm
-3
,
其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为
,Ga
与
As
以
键键合。
Ga
和
As
的摩尔质量分别为
M
Ga
g·mol
-1
和
M
As
g·mol
-1
,
原子半径分别为
r
Ga
pm
和
r
As
pm,
阿伏加德罗常数值为
N
A
,
则
GaAs
晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为
。
-
58
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
3
或
[Ar]3d
10
4s
2
4p
3
(2)
大于 小于
(3)
三角锥形
sp
3
(4)GaF
3
为离子晶体
,GaCl
3
为分子晶体
解析
:
(1)As
的原子序数是
33,
则基态
As
原子的核外电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
3
或
[Ar]3d
10
4s
2
4p
3
。
(2)Ga
和
As
位于同一周期
,
同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小
,
则原子半径
Ga>As;
由于
As
的
4p
能级处于半充满状态
,
稳定性强
,
因此第一电离能
GaN>C>H
7
∶
1
sp
2
、
sp
3
(4)
联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子间形成的氢键数目
解析
:
(1)
钴是
27
号元素
,
位于元素周期表第四周期
Ⅷ
族
,
其基态原子的电子排布式为
:1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
7
4s
2
,
则在
3d
能级的原子轨道中有
3
个未成对电子。
(2)
因
Fe
原子序数为
26,
位于第四周期
Ⅷ
族
,
其基态原子的电子排布式为
:1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
,
则基态
Fe
3+
的核外电子排布式
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
(
或
[Ar]3d
5
)
。
-
77
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
同一周期从左到右
,
元素的电负性依次增大
,
同一主族元素从上到下元素电负性逐渐减小
,
则
C
、
N
、
H
、
O
的电负性由大到小的
顺序
子内共有
7
个
σ
键与
1
个
π
键
,
σ
键与
π
键的个数比为
7
∶
1;
醋酸分子中甲基碳原子为
sp
3
杂化
,
羧基碳原子为
sp
2
杂化
,
故其杂化类型为
sp
2
、
sp
3
。
(4)N
2
H
4
与
NH
3
相比
,
其分子间的氢键数目较氨分子形成的氢键数目多
,
则
N
2
H
4
熔、沸点会相对升高。
-
78
-
高考真题体验
典题演练提能
(5)Co(NH
3
)
5
BrSO
4
可形成两种钴的配合物
,
已知
Co
3+
的配位数为
6
。在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀
,
白色沉淀是硫酸银
,
说明第一种配合物配体不是硫酸根
,
硫酸根是外界离子
,
而溴离子是内界的配体
,
故第一种配合物的配体为
NH
3
、
Br
-
;
在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀
,
沉淀为溴化银
,
则配体不是
Br
-
,
故第二种配合物的配体为
NH
3
、
。
-
79
-
高考真题体验
典题演练提能
-
80
-
高考真题体验
典题演练提能
4
.(2019
湖南、湖北八市十二校二模
)
铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途。请回答以下问题
:
(1)
超细铜粉可用作导电材料、催化剂等
,
其制备方法如下
:
①
NH
4
CuSO
3
中金属阳离子的核外电子排布式为
。
N
、
O
、
S
三种元素的第一电离能大小顺序为
(
填元素符号
)
。
-
81
-
高考真题体验
典题演练提能
②
向
CuSO
4
溶液中加入过量氨水
,
可生成
[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
,
下列说法正确的是
。
A.
氨气极易溶于水
,
原因之一是
NH
3
分子和
H
2
O
分子之间形成氢键的缘故
B.NH
3
和
H
2
O
分子空间构型不同
,
氨气分子的键角小于水分子的键角
C.[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
溶液中加入乙醇
,
会析出深蓝色的
晶体
(2)
铜锰氧化物
(CuMn
2
O
4
)
能在常温下催化氧化空气中的氧气变为臭氧
(
与
SO
2
互为等电子体
)
。根据等电子原理
,O
3
分子的空间构型为
。
-
82
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
氯与不同价态的铜可生成两种化合物
,
其阴离子均为无限长链结构
(
如图所示
),a
位置上
Cl
原子
(
含有一个配位键
)
的杂化轨道类型为
。
(4)
如图是金属
Ca
和
D
所形成的某种合金的晶胞结构示意图
,
已知镧镍合金与上述
Ca—D
合金都具有相同类型的晶胞结构
XY
n
,
它们有很强的储氢能力。已知镧镍合金
LaNi
n
晶胞体积
为
9.0×10
-23
cm
3
,
储氢后形成
LaNi
n
H
4.5
合金
(
氢进入
晶
胞
空隙
,
体积不变
),
则
LaNi
n
中
n
=
(
填
数
值
);
氢在合金中的密度为
(
保留两位有效数字
)
。
-
83
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)
①
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
(
或
[Ar]3d
10
)
N>O>S
②
AC
(2)V
形
(3)sp
3
杂化
(4)5
0.083 g·cm
-3
解析
:
(1)
①
NH
4
CuSO
3
中金属阳离子为
Cu
+
,
铜是
29
号元素
,
根据能量最低原理其基态原子的电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
1
或
[Ar]3d
10
4s
1
,
该原子失去一个电子生成亚铜离子
,
失去的电子是最外层电子
,
所以亚铜离子的基态电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
或
[Ar]3d
10
。
N
原子
2p
轨道为半充满结构
,
第一电离能大于
O
原子
,
同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小
,
所以第一电离能大小顺序为
N>O>S
。
-
84
-
高考真题体验
典题演练提能
②
氨气分子与水分子之间存在氢键
,
氢键的存在使物质的溶解性显著增大
,
故
A
正确
;
氨气分子中
N
原子和水分子
O
原子均为
sp
3
杂化
,
氨分子中
N
原子只有一对孤电子对
,
水分子中
O
原子有两对孤电子对
,
根据价层电子对互斥理论可知
,
氨分子的键角大于水分子的键角
,
故
B
错误
;
根据相似相溶原理可知
,
乙醇分子极性弱于水的极性
,[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
在乙醇中溶解度降低
,
则
[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
溶液中加入乙醇会析出深蓝色的晶体
,
故
C
正确
;
表示燃烧热的热化学方程式中
,
产物
H
2
O
应为液态
,
故
D
错误。
(2)O
3
分子与
SO
2
互为等电子体
,SO
2
分子中
S
原子价层电子对数为
3,
孤电子对数为
1,
空间构型为
V
形
,
等电子体具有相同的空间构型
,
则
O
3
分子空间构型为
V
形。
(3)a
位置上的
Cl
原子形成了
2
条单键
,
还有
2
对孤电子对
,
故为
sp
3
杂化。
-
85
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)
镧镍合金、
Ca—D
合金都具有相同类型的晶胞结构
XY
n
,
由图可知
,
在晶胞上、下两个面上共有
4
个
D
原子
,
在前、后、左、右四个面上共有
4
个
D
原子
,
在晶胞的中心还有一个
D
原子
,
故
Ca
与
D
的
-
86
-
高考真题体验
典题演练提能
5
.(2019
辽宁辽阳二模
)
铁及其化合物在生产生活及科学研究方面应用非常广泛。回答下列问题
:
(1)Fe
原子的核外电子排布式为
。
(2)
含锰奥氏体钢是一种特殊的铁合金
,
主要由
Fe
和
Mn
组成
,
其中锰能增加钢铁的强度和硬度
,
提高耐冲击性能和耐磨性能。第一电离能
I
1
(Fe)
(
填
“
大于
”
或
“
小于
”)
I
1
(Mn),
原因是
。
(3)FeF
3
具有较高的熔点
(
熔点高于
1 000
℃
),
其化学键类型是
,FeBr
3
的式量大于
FeF
3
,
但其熔点只有
200
℃
,
原因是
。
-
87
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)FeCl
3
可与
KSCN
、苯酚溶液发生显色反应。
①
SCN
-
中三种元素电负性最大的是
。
②
苯酚
( )
分子中氧原子的杂化形式为
。苯酚分子中的大
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
,
则
m
=
,
n
=
。
(5)Fe(CO)
3
与
NH
3
在一定条件下可合成一种具有
磁
性
的氮化铁。该磁性氮化铁的晶胞结构如图所示
。
六
棱柱底面
边长
为
a
cm,
高为
c
cm,
阿伏加德罗
常数
的
值为
N
A
,
该磁性
氮化铁的密度
为
(
列出
计算
式
)g·cm
-3
。
-
88
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)[Ar]3d
6
4s
2
(
或
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
)
(2)
小于
Mn
的
3d
能级半充满
,4s
能级全充满
,
结构相对稳定
(3)
离子键
FeF
3
为离子晶体
,FeBr
3
的化学键以共价键为主
,
属于分子晶体
(4)
①
N(
或氮
)
②
sp
3
6
6
解析
:
(1)Fe
为
26
号元素
,
根据电子排布规律
,
可知
Fe
的电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
或
[Ar]3d
6
4s
2
。
(2)Fe
的电子排布为
[Ar]3d
6
4s
2
,Mn
的电子排布为
[Ar]3d
5
4s
2
,Mn
的
3d
能级半充满
,4s
能级全充满
,
结构相对稳定
,
较难失电子
,
故第一电离能
FeC>H
sp
2
②
2,4
解析
:
(1)Co
为
27
号元素
,
核外电子数为
27,
根据能量最低原理
,
其核外电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
7
4s
2
。
(2)
①
酞菁钴中三种非金属原子为
C
、
N
、
H,
同周期从左到右主族元素电负性依次增大
,
非金属性依次增强
,
所以电负性
N>C>H;
分子中碳原子均形成
3
个
σ
键
,
没有孤电子对
,
杂化轨道数为
3,
碳原子的杂化轨道类型为
sp
2
杂化轨道。
②
含有孤电子对的
N
与
Co
通过配位键结合形成配位键
,
一个
N
形成
4
对共用电子对
,1
号、
3
号
N
原子形成
3
对共用电子对
,
均为普通的共价键
;2
号、
4
号
N
原子形成
4
对共用电子对
,
与
Co
原子通过配位键结合。
-
95
-
高考真题体验
典题演练提能
(3)
通过题意可知
,
该离子中的配位体为
CN
-
,
配位原子为
N
。
(4)
假设白色球是钴原子
,
以体心钴原子为研究对象
,
与之最近的钴原子位于面对角线位置
,
可以看出晶胞中与一个钴原子等距离且最近的钴原子的个数为
12;
与一个钴原子等距离且次近的氧原子位于钴原子体对角线位置
,
共有
8
个
;
钴离子与跟它次近邻的氧离子之间距
-
96
-
高考真题体验
典题演练提能
-
97
-
高考真题体验
典题演练提能
7
.(2019
江西九校联考
)
蛋白质是构成生物体内的基本物质
,
蛋白质的组成元素主要有氢、碳、氮、氧、硫
,
同时还有微量元素铁、锌等。回答下列问题
:
(1)
碳、氮、氧三元素的第一电离能由小到大的顺序为
(
用元素符号表示
)
。
(2
)
的
立体构型是
形
,
与
互
为等电子体的一种分子是
(
填分子式
)
。
(3)
将足量的氨水逐滴地加入到
CuSO
4
溶液中
,
先生成沉淀
,
然后沉淀溶解生成配合物
[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
,
配位化合物中的阳离子结构式为
。
中
的硫原子杂化方式为
。用价层电子对互斥理论
解释
的
键角
大于
的
原因是
。
-
98
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)
碲化锌晶体有两种结构
,
其中一种晶胞结构如下图。晶胞中与
Zn
原子距离最近的
Te
原子围成
。与
Te
原子距离最近的
Te
原子有
个。若
Zn
与距离最近的
Te
原子间距为
a
pm,
则晶体密度为
g·cm
-3
。
(
已知相对原子质量
:Zn—65
、
Te—128)
-
99
-
高考真题体验
典题演练提能
答案
:
(1)CO,
因此碳、氮、氧三元素的第一电离能由小到大的顺序为
CN>C
解析
:
(1)Ti
为
22
号元素
,
根据核外电子排布规律可知钛原子核外电子排布式为
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
2
4s
2
,
则
Ti
的基态原子外围电子排布式为
3d
2
4s
2
。
(2)M
是短周期金属元素
,M
的第三电离能剧增
,
说明
M
处于
Ⅱ
A
族
,
能与
TiCl
4
反应置换出
Ti,
则
M
为
Mg,Mg
晶体属于六方最密堆积
,
配位数为
12
。
(3)
化合物甲的分子中采取
sp
2
杂化的碳原子有苯环上的六个、羰基中的一个
,
共
7
个。采取
sp
3
杂化的原子价层电子对数是
4,
乙中采取
sp
3
杂化的原子有
C
、
N
、
O,
同一周期元素中
,
主族元素电负性随着原子序数增大而逐渐增大
,
所以它们的电负性关系为
O>N>C
。
-
116
-
高考真题体验
典题演练提能
(5)
离子晶体的离子半径越小
,
所带电荷数越多
,
晶格能越大
,
则晶体的熔、沸点越高
,
则有熔点
TiN>CaO,
由表中数据可知
CaO>KCl,
所以熔点
TiN>CaO>KCl
。
-
117
-
高考真题体验
典题演练提能
11
.
铀是原子反应堆的原料
,
常见铀的化合物有
UF
4
、
UO
2
及
(NH
4
)
4
[UO
2
(CO
3
)
3
]
等。
回答下列问题
:
(1)UF
4
用
Mg
或
Ca
还原可得金属铀。与钙同周期基态原子的未成对电子数为
2
的元素共有
种
;
原子序数为镁元素的二倍的元素的基态原子价电子排布图为
。
①
NH
4
HF
2
中含有的化学键有
(
填选项字母
)
。
A.
氢键
B.
配位键
C.
共价键
D.
离子键
E
.
金属键
②
与氧同周期
,
且第一电离能比氧大的元素有
种。
-
118
-
高考真题体验
典题演练提能
①
写出
与
互
为等电子体的一种分子和一种离子的化学式
、
。
③
分解所得的气态化合物的分子键角由小到大的顺序为
(
填化学式
)
。
-
119
-
高考真题体验
典题演练提能
(4)C
元素与
N
元素形成的某种晶体的晶胞如图所示
(8
个碳原子位于立方体的顶点
,4
个碳原子位于立方体的面心
,4
个氮原子在立方体内
),
该晶体硬度超过金刚石
,
成为首屈一指的超硬新材料
。
①
晶胞中
C
原子的配位数为
。该晶体硬度超过金刚石的原因是
。
②
已知该晶胞的密度为
d
g·cm
-3
,N
原子的半径为
r
1
cm,C
原子的半径为
r
2
cm,
设
N
A
为阿伏加德罗常数
,
则该晶胞的空间利用率为
(
用含
d
、
r
1
、
r
2
、
N
A
的代数式表示
,
不必化简
)
。
-
120
-
高考真题体验
典题演练提能
(2)
①
BCD
②
3
③
H
2
O