内容正文:
第12练 物质结构与性质
【基础过关练】
1.(2024·河北沧州·三模)铜硒矿中提取Se的反应之一为。下列说法正确的是
A.键角: B.的空间结构是三角锥形
C.元素的第一电离能:O<S<Se D.基态Se原子核外电子有34种空间运动状态
【答案】A
【详解】A.O、S、Se的原子半径依次增大,电负性依次减小,分子中成键电子对之间的排斥力依次减弱,故键角依次减小,键角:,A正确;
B.的中心原子S原子的价层电子对数为,为sp3杂化,空间构型为正四面体形,B错误;
C.同族元素随电子层数增多,元素的第一电离能减小,故元素的第一电离能:,C错误;
D.量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道,基态原子的电子排布式为,则基态原子核外电子的空间运动状态有种,错误;
故选A。
2.(2024·山西晋中·模拟预测)下列有关物质结构与性质的说法正确的是
A.和中C、O、N杂化方式均相同
B.含有手性碳原子的分子叫做手性分子
C.NaClO和NaCl均为离子化合物,他们所含的化学键类型相同
D.的空间结构为V形
【答案】A
【详解】A.和中C形成4个共价键为sp3杂化,O形成2个共价键且存在2对孤电子对为sp3杂化,N形成3个共价键其存在1对孤电子对为sp3杂化,杂化方式均相同,A正确;
B.有手性碳原子的分子不一定是手性分子,某些化合物分子中存在手性碳原子,但由于分子内存在对称因素,使得分子没有旋光性,B错误;
C.NaClO含有离子键和氯氧共价键,NaCl只含有离子键,所含的化学键类型不相同,C错误;
D.的Be形成2个共价键且无孤电子对,空间结构为直线形,D错误;
故选A。
3.(2024·山东菏泽·模拟预测)共价化合物种类繁多。下列物质的构成粒子属于非极性分子的是
A.二氧化硅 B.二氧化碳 C.三氯化磷 D.硫化氢
【答案】B
【详解】A.二氧化硅是共价晶体,构成粒子是原子,A项不符合;
B.CO2中碳原子上的孤电子对数为×(4-2×2)=0,成键电子对数为2,价层电子对数为2,则CO2的空间结构为直线形,分子中正、负电荷的中心重合,属于非极性分子,B项符合;
C.PCl3中磷原子上的孤电子对数为×(5-3×1)=l,成键电子对数为3,价层电子对数为4,则PCl3的空间结构为三角锥形,分子中正,负电荷的中心不重合,属于极性分子,C项不符合;
D.H2S中硫原子上的孤电子对数为×(6-2×1)=2,成键电子对数为2,价层电子对数为4,则H2S的空间结构为V形,分子中正、负电荷的中心不重合,属于极性分子,D项不符合;
故选B。
4.(2024·重庆·模拟预测)硒代半胱氨酸(含 C、H、N、O、Se 5种元素)是一种氨基酸,其分子空间结构如图。下列说法不正确的是
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA 族
B.该分子结构中存在极性键和非极性键
C.5种元素中,电负性最大的是氧元素
D.基态O原子中有8种空间运动状态不同的电子
【答案】D
【详解】A.硒元素的原子序数为34,位于元素周期表中第四周期ⅥA族,A正确;
B.分子中存在碳碳非极性键、碳氢等极性键,B正确;
C.同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;5种元素中,电负性最大的是氧元素,C正确;
D.把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道,因而空间运动状态个数等于轨道数;基态O原子核外电子排布为1s22s22p4,有5种空间运动状态不同的电子, D错误;
故选D。
5.(2024·湖北黄冈·模拟预测)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是
选项
性质差异
结构因素
A
沸点:乙醇高于乙醛
分子间氢键
B
熔点:熔点远高于的熔点
分子间作用力
C
键角:小于
电负性差异
D
分解温度:高于
键能大小
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.由于乙醇中存在和氧原子相连的氢原子,存在分子间氢键,而乙醛中不存在,导致乙醇(78.3℃)的沸点高于乙醛(20.8℃),即与氢键作用有关,A不符合题意;
B.KAl2Cl7是离子晶体,Al2Cl6是分子晶体,作用力:离子键>范德华力,导致KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6,则KAl2Cl7的熔点远高于Al2Cl6与晶体类型有关,B符合题意;
C.电负性:F>Cl,故PF3中共用电子对离P更远,排斥力更小,键角更小,即键角与F、Cl的电负性差异有关,C不符合题意;
D.由于半径I>Br,导致H-Br的键能比H-I的键能大,所以热分解温度:HBr大于HI,即稳定性HBr>HI,故HBr和HI的热稳定性和键能有关,D不符合题意;
故答案为:B。
6.(2024·浙江杭州·模拟预测)摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]比FeSO4稳定,在空气中不易被氧化。下列说法不正确的是
A.的空间结构为正四面体形 B.可用KSCN溶液检验摩尔盐是否氧化变质
C.Fe元素位于元素周期表的ds区 D.氨气易液化是因为氨分子间能形成氢键
【答案】C
【详解】A.NH的中心原子N原子的价层电子对数为,为sp3杂化,空间构型为正四面体形,A正确;
B.亚铁离子被氧化为铁离子,铁离子和KSCN溶液变红色,能用KSCN溶液检验摩尔盐是否氧化变质,B正确;
C.Fe为26号元素,位于元素周期表的d区,C错误;
D.氨气易液化是因为氨分子间能形成氢键,使得其沸点升高,D正确;
故选C。
7.(2024·北京·三模)下列物质性质的比较,与键的极性或分子的极性无关的是
A.酸性: B.硬度:金刚石晶体硅
C.硫磺溶解度:中水中 D.沸点:环氧乙烷()
【答案】B
【详解】A.C-Cl键的极性大于C-H键,导致ClCH2COOH、CH3COOH的酸性不同,说明键的极性影响其酸性,故A错误;
B.金刚石和晶体硅都是共价晶体,都存在非极性键,但键长C-C<Si-Si,硬度:金刚石>晶体硅,说明其硬度与键长有关,与键的极性无关,故B正确;
C.极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂,非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂,硫磺和是非极性分子,水是极性分子,硫磺溶解度:水,说明其溶解度与分子的极性有关,故C错误;
D.环氧乙烷是极性分子、CO2是非极性分子,沸点:环氧乙烷>CO2,说明其沸点有分子的极性有关,故D错误;
故选:B。
8.(2024·安徽·模拟预测)磷化铁是重要的磷铁源材料,具有多种晶型,其一晶体中磷原子采用面心立方堆积,铁原子填入四面体空隙中,其结构如图所示。下列说法错误的是
A.铁原子与磷原子通过离子键结合在一起
B.磷化铁的化学式为FeP
C.与磷原子紧邻且等距的磷原子个数有12个
D.若Fe—P键长为,则晶胞的参数为
【答案】A
【详解】A.铁原子与磷原子通过共价键结合在一起,形成稳定的化合物,A错误;
B.根据“均摊法”,晶胞中含个P、4个Fe,则磷化铁的化学式为FeP,B正确;
C.该晶体的类型为面心立方体,观察图形可知与磷原子紧邻且等距的磷原子个数在同层、上下层各4个,共有12个,C正确;
D.Fe—P键长为晶胞体对角线的四分之一,若Fe—P键长为,设晶胞参数为a,则,故a=,D正确;
故选A。
9.(2024·贵州贵阳·三模)Fe和N组成的一种立方晶胞如图所示,Fe原子和N原子都是紧密接触的刚性小球,Fe原子半径为a cm,N原子半径为b cm。下列说法正确的是
A.的核外电子填充了12个原子轨道
B.与N原子距离相等且第二近的N原子数目为8
C.N原子位于Fe原子形成的六面体空隙中
D.该晶体的空间利用率
【答案】D
【详解】A. 的电子排布式为,核外电子填充了14个原子轨道,A错误;
B. 与N原子距离相等且第二近的N原子位于面对角线,数目应该有12个,B错误;
C. N原子位于Fe原子形成的八面体空隙中,C错误;
D. 每个晶胞中含有Fe原子的个数为个,含N原子的个数为,晶胞的棱长为(2a+2b) cm,所以晶体的空间利用率,,D正确;
故答案选D。
10.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)有关晶体的结构如下图所示。下列说法错误的是
A.在晶体中,每个晶胞平均占有4个
B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为
C.在晶体中,阴阳离子的总个数为
D.由E原子和F原子构成的气态团簇分子的分子式为EF或FE
【答案】D
【详解】A.根据均摊原则,在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有Ca2+数为,A正确;
B.在金刚石晶体中,每个碳原子都和4个碳原子形成4个碳碳键,每个碳碳键被2个碳原子共用,所以每个碳原子平均连有4×=2个碳碳键,因此碳原子与碳碳键的个数之比为1:2,B正确;
C.是由1个Ca2+和1个构成,在晶体中,阴阳离子的总个数为,C正确;
D.团簇分子中每一个原子都归该分子所有,由图可知一个团簇分子中含有4个E和4个F,所以该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4,D错误;
故选D。
【能力提升练】
11.(2024·辽宁丹东·二模)氮化铬的晶胞结构如图所示,A点原子坐标,密度为,摩尔质量为,晶胞参数为代表阿伏加德罗常数的值.下列说法错误的是
A.该晶体的化学式为 B.B点原子坐标
C.原子位于N原子构成的四面体空隙中 D.
【答案】C
【详解】A.氮化铬的晶胞结构中,N位于顶点和面心,利用均摊法总共4个,Cr位于体心和棱上,总共4个,故该晶体的化学式为,故A正确;
B.A为坐标原点,故B的原子坐标为,故B正确;
C.原子位于N原子构成的八面体空隙中,故C错误;
D.依据密度为d,可算出晶胞参数为:,故D正确;
故选C。
12.(2024·江西宜春·三模)氢化铝钠()等复合氢化物是重要的有机还原剂。晶胞结构如图所示,设阿伏加德罗常数的值为,下列说法正确的是
A.晶体中,与Na+紧邻且等距的有6个
B.晶体的密度为
C.与之间的最短距离为nm
D.中4个共价键不同
【答案】B
【详解】A.晶体中,以体心的为例,与之紧邻且等距的位于晶胞棱上、晶胞中上层立方体左右侧面心、晶胞中下层立方体前后面面心,与紧邻且等距的有8个,结合化学式可知与紧邻且等距的有8个,A错误;
B.晶胞中数目为,数目为,晶胞质量为,晶胞体积为,则晶体的密度为,B正确;
C.与之间的最短距离为下底面面对角线长的一半,为nm,C错误;
D.为正四面体结构,4个共价键完全相同,D错误;
故选B。
13.(2024·辽宁·模拟预测)铈的氧化物(X)中存在O空位,能填充,因此可用作锂离子电池的正极材料,放电时可转化为Y,X、Y的晶胞结构如图所示,Y中无O空位。
下列说法正确的是
A.具有稳定结构
B.Y的化学式为
C.充电时,正极上的锂的化合价降低
D.X中O填入堆积产生的四面体空隙中,填隙率为100%
【答案】B
【详解】
A.的结构示意图为,具有稳定结构,A项错误;
B.根据均摊法计算得Ce的个数为=4,Li+的个数为2,O原子的个数为6,Y的化学式为,B项正确;
C.充电时,从O空位脱嵌,化合价不变,Y转化为X,的化合价升高,C项错误;
D.X中若O的填隙率为100%,则X中不存在O空位,D项错误;
故选B。
14.(2024·湖南长沙·三模)氟化钾镁是一种具有优良光学性能的材料,主要应用于激光领域,其立方晶胞结构如图。表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.的配位数为8
B.氟化钾镁晶体的化学式为
C.每个位于距其最近且等距的构成的正八面体空隙中
D.若位于晶胞的体心,则位于晶胞的面心
【答案】A
【详解】A.由图可知,离等距离且最近的F-位于棱心,即K+的配位数为12,故A错误;
B.由均摊法可知,一个晶胞中Mg2+个数为8×=1,F-个数为12×=3,K+个数为1,所以氟化钾镁晶体的化学式为,故B正确;
C.距最近且等距的个数为6,6个F-构成正八面体,在构成的正八面体的体心,故C正确;
D.由图可知,位于顶点,位于棱心,所以若位于晶胞的体心,则位于晶胞的面心,故D正确;
故答案为:A。
15.(2024·河北衡水·模拟预测)碳化钛在航空航天、机械加工等领域应用广泛,其晶胞结构(如图所示)与氯化钠相似,晶胞的边长为anm。下列说法正确的是
A.基态Ti原子的价电子排布图为
B.晶体中的配位数为12
C.晶胞中仅由碳原子构成的四面体空隙和八面体空隙的个数比为2∶1
D.设为阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度为
【答案】C
【详解】
A.Ti是22号元素,根据构造原理可知,基态Ti原子的价电子排布式为,价电子排布图为,故A错误;
B.由晶胞结构图可知,以体心的为中心,距离其最近且相等的位于面心上,共6个,故晶体中的配位数为6,故B错误;
C.八个小立方体四个顶角的碳构成一个四面体,由碳原子围城的四面体空隙有8个,由碳原子围城的八面体空隙有4个,晶胞中仅由碳原子构成的四面体空隙和八面体空隙的个数比为8:4=2∶1,故C正确;
D.一个晶胞中含有4个,4个,注意单位换算,则晶体的密度为,故D错误;
故选C。
16.(2024·河北沧州·三模)磷化铁(FeP)具有较低的电阻率和良好的热稳定性,它经常被用于制备磷化铁薄膜或电子器件中。此外,磷化铁还可以用作焊接材料的添加剂、防锈剂的成分以及铁基合金的制备。的一种晶胞结构如下图所示,晶胞参数为、,下列说法不正确的是
A.P原子位于原子构成的正三棱柱的中心
B.每个原子紧邻的原子的个数为6
C.若的原子分数坐标为,则两个原子的原子分数坐标分别为、
D.晶胞密度为
【答案】D
【详解】A.P最近的原子,第一层、第二层均有三个,这两层的均是正三角形,六个原子围成正三棱柱,因此原子位于原子构成的正三棱柱的中心,A正确;
B.该磷化铁晶胞中P原子的配位数为6,晶胞的化学式为,由于配位数之比等于离子所带电荷数之比,因此,原子的配位数也是6,即每个原子紧邻的原子的个数为6,B正确;
C.原子位于原子构成的正三棱柱的中心,则两个原子的原子分数坐标分别为、正确;
D.晶胞密度为,D错误。
答案选D。
17.(2024·湖南岳阳·模拟预测)钙钛矿类杂化材料(CH3NH3)PbI3在太阳能电池领域具有重要的应用价值,其晶胞结构如图1所示,B代表Pb2+,A的原子分数坐标为(0,0,0),B的为()。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法中错误的是
A.该晶体的密度为g·cm-3
B.N、I、Pb均属于p区元素
C.C的原子分数坐标为 (1,,)
D.若沿z轴向xy平面投影,则其投影图如图2所示
【答案】A
【详解】A.A有8个在顶点,个数为:;B位于体心个数为1;C位于面心,个数为:;结合化学式可知C代表碘离子,A为(CH3NH3)+,晶胞质量为 ,晶胞体积(a×10-10)3 cm3,该晶体的密度为g·cm-3,故A错误;
B.N、I、Pb分别为VA、VIIA、IVA族元素,均属于p区元素,故B正确;
C.结合坐标轴及C原子位置可知C的原子分数坐标为(1,,),故C正确;
D.若沿Z轴向xy平面投影,则其投影图如图2所示,中心为面心和体心的投影重叠,故D正确;
故答案选A。
18.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)一种基于ZnO的锌基催化剂,可高效催化丙烷转化为丙酸。立方ZnO的晶胞如图,晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.与最近的有12个
B.之间的最短距离为
C.该ZnO晶体的摩尔体积为
D.若坐标取向不变,将m点平移至原点,则n点位于晶胞xy面的面心
【答案】C
【详解】A.将晶胞进行平移操作,即可找到与最近的有12个,故A正确;
B.将晶胞中m、n两点的Zn2+连线可得Zn2+之间的最短距离,该线段平行于xy面,将该线段投影至xy面,可知其长度为晶胞面对角线长度的一半,即,故B正确;
C.该ZnO晶体的摩尔体积为,故C错误;
D.根据图中所示坐标系,m点坐标为,n点坐标为,若将m点Zn2+平移至原点,晶胞中各点坐标均由(x,y,z)变为,因此n点坐标变为,即晶胞xy面的面心,故D正确;
故选:C。
19.(2024·湖北·一模)下图是氮化镓的一种晶体结构,表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.每个原子周围距离最近的原子数目为4
B.氮化镓分子式为
C.a、b原子坐标参数依次为、、则c原子坐标参数为
D.已知该晶体密度为,则镓氮原子间最短距离为
【答案】C
【详解】A.每个原子周围距离最近的原子数目为12,A项错误;
B.氮化镓为共价晶体,没有分子,每个晶胞中Ga的个数为,N的个数为4,则其化学式为,B项错误;
C.根据a、b原子坐标参数依次为、,判断c原子坐标参数为,C项正确;
D.由B项分析知,每个晶胞中含有4个,则晶胞的边长为,则镓氮原子间最短距离为体对角线的,为,D项错误;
故选C。
20.(2024·北京大兴·三模)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为金属离子铁,顶点均为配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。下列说法正确的是(已知:元素电负性)
A.该储氢材料的化学式为
B.金属离子中的未成对电子数为
C.晶胞中金属离子的配位数是8
D.基态硼原子的核外电子有5种空间运动状态
【答案】B
【详解】A.黑球位于8个顶点和6个面心,故个数为,八面体的中心为金属铁离子,顶点均为配体,即有4个,白球位于晶胞内,共有8个,四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子,故有8个,阴阳离子之比为2:1,故该物质的化学式为,A错误;
B.Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2,Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6,未成对的电子为4个,故金属离子中的未成对电子数为,B正确;
C.该物质的化学式为,故晶胞中金属离子的配位数是6,C错误;
D.基态硼原子的核外电子排布式为1s22s22p1,故有3种空间运动状态,D错误;
故选B。
【真题培优练】
21.(2024·湖北·高考真题)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是
事实
解释
A
甘油是黏稠液体
甘油分子间的氢键较强
B
王水溶解铂
浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C
冰的密度小于干冰
冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.甘油分子中有3个羟基,分子间可以形成更多的氢键,且O元素的电负性较大,故其分子间形成的氢键较强,因此甘油是黏稠液体,A正确;
B.王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解,在这个过程中浓盐酸没有增强浓硝酸的氧化性,而是通过形成配合物增强了铂的还原性,B不正确;
C.冰晶体中水分子间形成较多的氢键,由于氢键具有方向性,因此,水分子间形成氢键后空隙变大,冰晶体中水分子的空间利用率相对较低,冰的密度小于干冰,C正确;
D.石墨属于混合型晶体,在石墨的二维结构平面内,第个碳原子以C—C键与相邻的3个碳原子结合,形成六元环层。碳原子有4个价电子,而每个碳原子仅用3个价电子通过sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成共价键,还有1个电子处于碳原子的未杂化的2p轨道上,层内碳原子的这些p轨道相互平行,相邻碳原子p轨道相互重叠形成大π键,这些p轨道的电子可以在整个层内运动,因此石墨能导电,D正确;
综上所述,本题选B。
22.(2024·湖北·高考真题)黄金按质量分数分级,纯金为。合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是
A.I为金
B.Ⅱ中的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距
D.I、Ⅱ、Ⅲ中,与原子个数比依次为、、
【答案】C
【详解】A.由24K金的质量分数为100%,则18K金的质量分数为: ,I中Au和Cu原子个数比值为1:1,则Au的质量分数为: ,A正确;
B.Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点,Au的配位数指距离最近的Cu,Cu处于面心处,类似于二氧化碳晶胞结构,二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个,则Au的配位数为12,B正确;
C. 设Ⅲ的晶胞参数为a,的核间距为,的最小核间距也为 ,最小核间距,C错误;
D. I中,处于内部,处于晶胞的八个顶点,其原子个数比为1:1;Ⅱ中,处于立方体的八个顶点, 处于面心,其原子个数比为:;Ⅲ中,处于立方体的面心,处于顶点,其原子个数比为;D正确;
故选C。
23.(2024·山东·高考真题)下列物质均为共价晶体且成键结构相似,其中熔点最低的是
A.金刚石(C) B.单晶硅() C.金刚砂() D.氮化硼(,立方相)
【答案】B
【详解】金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN),都为共价晶体,结构相似,则原子半径越大,键长越长,键能越小,熔沸点越低,在这几种晶体中,键长Si-Si>Si-C>B-N>C-C,所以熔点最低的为单晶硅。
故选B。
24.(2024·河北·高考真题)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该铋氟化物的化学式为
B.粒子S、T之间的距离为
C.该晶体的密度为
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
【答案】D
【详解】A.根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有个,含有个F-,故该铋氟化物的化学式为,故A正确;
B.将晶胞均分为8个小立方体,由晶胞中MNPQ点的截面图可知,晶胞体内的8个F-位于8个小立方体的体心,以M为原点建立坐标系,令N的原子分数坐标为,与Q、M均在同一条棱上的F-的原子分数坐标为,则T的原子分数坐标为, S的原子分数坐标为,所以粒子S、T之间的距离为,故B正确;
C.由A项分析可知,每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-,晶胞体积为,则晶体密度为=,故C正确;
D.以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,为将晶胞均分为8个小立方体后,每个小立方体的体心的F-,即有8个,故D错误;
故答案为:D。
25.(2024·河北·高考真题)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项
实例
解释
A
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
B
键角依次减小
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C
晶体中与8个配位,而晶体中与6个配位
比的半径大
D
逐个断开中的键,每步所需能量不同
各步中的键所处化学环境不同
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,故A正确;
B.中心C原子为杂化,键角为,中心C原子为杂化,键角大约为,中心C原子为杂化,键角为,三种物质中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小与孤电子对无关,故B错误;
C.离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,离子半径比越大,配位数越大,周围最多能排布8个,周围最多能排布6个,说明比半径大,故C正确;
D.断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较小,断开键越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越大,需要的能量变大,所以各步中的键所处化学环境不同,每步所需能量不同,故D正确;
故选B。
26.(2023·河北·高考真题)锆是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该氧化物的化学式为
B.该氧化物的密度为
C.原子之间的最短距离为
D.若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则q点原子位于晶胞面的面心
【答案】B
【详解】A.根据“均摊法”,晶胞中含4个Zr、个O,则立方氧化锆的化学式为ZrO2,A正确;
B.结合A分析可知,晶体密度为,B错误;
C.原子之间的最短距离为面对角线的一半,即,C正确;
D.根据晶胞的位置可知,若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则垂直向下,q点原子位于晶胞面的面心,D正确;
答案选B。
27.(2023·河北·高考真题)物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是
选项
实例
解释
A
用替代填充探空气球更安全
的电子构型稳定,不易得失电子
B
与形成配合物
中的B有空轨道接受中N的孤电子对
C
碱金属中的熔点最高
碱金属中的价电子数最少,金属键最强
D
不存在稳定的分子
N原子价层只有4个原子轨道,不能形成5个键
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.氢气具有可燃性,使用氢气填充气球存在一定的安全隐患,而相比之下,氦气是一种惰性气体,不易燃烧或爆炸,因此使用电子构型稳定,不易得失电子的氦气填充气球更加安全可靠,故A正确;
B.三氟化硼分子中硼原子具有空轨道,能与氨分子中具有孤对电子的氮原子形成配位键,所以三氟化硼能与氨分子形成配合物,故B正确;
C.碱金属元素的价电子数相等,都为1,锂离子的离子半径在碱金属中最小,形成的金属键最强,所以碱金属中锂的熔点最高,故C错误;
D.氮原子价层只有4个原子轨道,3个不成对电子,由共价键的饱和性可知,氮原子不能形成5个氮氟键, 所以不存在稳定的五氟化氮分子,故D正确;
故选C。
28.(2023·重庆·高考真题)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是
A.中心原子的配位数是4 B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间存在范德华力 D.该晶体属于混合型晶体
【答案】D
【详解】A.由题干配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知,中心原子M周围形成了4个配位键,故中心原子M的配位数是4,A正确;
B.由题干图示晶胞结构可知,晶胞中配合物分子的数目为=2,B正确;
C.由题干信息可知,该晶体为由分子组成的分子晶体,故晶体中相邻分子间存在范德华力,C正确;
D.由题干信息可知,该晶体为由分子组成的分子晶体,D错误;
故答案为:D。
29.(2023·江苏·高考真题)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是
A.原子半径: B.第一电离能:
C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体 D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
【答案】D
【详解】A.同主族元素原子半径从上往下原子半径增大,故原子半径:,A错误;
B.同周期主族元素,从上往下原子半径增大,更易失电子,第一电离能:,B错误;
C.晶体硅、SiC均为共价晶体,碳单质中金刚石为共价晶体,而石墨为混合晶体,C60为分子晶体,C错误;
D.周期表中元素Si附近存在许多准金属,可在其周围寻找半导体材料,D正确。
故选D。
30.(2023·山东·高考真题)石墨与F2在450℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x,该物质仍具润滑性,其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是
A.与石墨相比,(CF)x导电性增强
B.与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强
C.(CF)x中的键长比短
D.1mol(CF)x中含有2xmol共价单键
【答案】B
【详解】A.石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动,故石墨晶体能导电,而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子,故与石墨相比,(CF)x导电性减弱,A错误;
B.(CF)x中C原子的所有价键均参与成键,未有未参与成键的孤电子或者不饱和键,故与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强,B正确;
C.已知C的原子半径比F的大,故可知(CF)x中的键长比长,C错误;
D.由题干结构示意图可知,在(CF)x 中C与周围的3个碳原子形成共价键,每个C-C键被2个碳原子共用,和1个F原子形成共价键,即1mol(CF)x中含有2.5xmol共价单键,D错误;
故答案为:B。
31.(2023·湖南·高考真题)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.晶体最简化学式为
B.晶体中与最近且距离相等的有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D.晶体的密度为
【答案】C
【详解】A.根据晶胞结构可知,其中K个数:8×=1,其中Ca个数:1,其中B个数:12×=6,其中C个数:12×=6,故其最简化学式为,A正确;
B.根据晶胞结构可知,位于晶胞顶点,Ca2+位于体心,每个为8个晶胞共用,则晶体中与最近且距离相等的有8个,B正确;
C.根据晶胞结构可知,晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面,C错误;
D.根据选项A分析可知,该晶胞最简化学式为,则1个晶胞质量为:,晶胞体积为a3×10-30cm3,则其密度为,D正确;
故选C。
32.(2023·湖北·高考真题)镧La和H可以形成一系列晶体材料,在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系,晶胞结构和参数如图所示。高压下,中的每个H结合4个H形成类似的结构,即得到晶体。下列说法错误的是
A.晶体中La的配位数为8
B.晶体中H和H的最短距离:
C.在晶胞中,H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D.单位体积中含氢质量的计算式为
【答案】C
【详解】A.由的晶胞结构可知,La位于顶点和面心,晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子,若以顶点La研究,与之最近的H原子有8个,则La的配位数为8,故A正确;
B.由晶胞结构可知,每个H结合4个H形成类似的结构,H和H之间的最短距离变小,则晶体中H和H的最短距离:,故B正确;
C.由题干信息可知,在晶胞中,每个H结合4个H形成类似的结构,这样的结构有8个,顶点数为48=32,且不是闭合的结构,故C错误;
D.1个晶胞中含有58=40个H原子,含H质量为g,晶胞的体积为(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3,则单位体积中含氢质量的计算式为,故D正确;
答案选C。
33.(2023·辽宁·高考真题)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是
A.图1晶体密度为g∙cm-3 B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为 D.取代产生的空位有利于传导
【答案】C
【详解】A.根据均摊法,图1的晶胞中含Li:8×+1=3,O:2×=1,Cl:4×=1,1个晶胞的质量为g=g,晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3,则晶体的密度为g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3,A项正确;
B.图1晶胞中,O位于面心,与O等距离最近的Li有6个,O原子的配位数为6,B项正确;
C.根据均摊法,图2中Li:1,Mg或空位为8×=2。O:2×=1,Cl或Br:4×=1,Mg的个数小于2,根据正负化合价的代数和为0,图2的化学式为LiMgOClxBr1-x,C项错误;
D.进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料,说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导,D项正确;
答案选C。
34.(2023·河北·高考真题)下列说法正确的是
A.的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体
B.若型分子的空间构型相同,其中心原子的杂化方式也相同
C.干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性
D.和都是既含键又含键的非极性分子
【答案】A
【详解】A.甲烷分子中心原子形成四个σ键,没有孤电子对,所以价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体,A正确;
B.SO2和OF2分子的空间构型均为V形,但前者中心原子为sp2杂化,后者中心原子为sp3杂化,B错误;
C.冰的结构是水分子通过氢键结合形成的有空隙的空间结构,表明了氢键通常具有方向性,干冰的结构表现为分子密堆积,范德华力没有方向性,C错误;
D.CO2和CCl4都是极性键形成的非极性分子,CO2既含σ键又含π键而CCl4只含σ键不含π键,D错误;
故选A。
35.(2023·天津·高考真题)常温下,二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,具有强氧化性,已被联合国卫生组织(WTO)列为Al级高效安全消毒剂。已知,工业上制备二氧化氯的方法之一是用甲醇在酸性条件下与氯酸钠反应,其反应的化学方程式:CH3OH+6NaClO3+3H2SO4=CO2↑+6ClO2↑+3Na2SO4+5H2O,则下列说法正确的是
A.CO2是非极性分子
B.键角:ClO<ClO
C.NaClO3在反应中做还原剂
D.ClO2分子空间构型为直线形
【答案】A
【详解】A.CO2的中心原子C原子的价层电子对数为2,C原子杂化类型为sp,CO2是非极性分子,A正确;
B.ClO与ClO中氯原子的价层电子对数均为4,杂化类型均为sp3,ClO中氯原子有一个孤电子对,ClO中氯原子有二个孤电子对,ClO中孤电子对与成键电子对之间的排斥力小于ClO中孤电子对与成键电子对之间的排斥力,导致键角:ClO>ClO,B错误;
C.该反应中,碳元素化合价由−2价变为+4价,氯元素化合价由+5价变为+4价,所以氧化剂是NaClO3,还原剂是甲醇,C错误;
D.ClO2中Cl原子提供1对电子,有一个O原子提供1个电子,另一个O原子提供1对电子,这5个电子处于互相平行的轨道中形成大π键,Cl提供孤电子对与其中一个O形成配位键,Cl与另一个O形成的是普通的共价键(σ键,这个O只提供了一个电子参与形成大π键),Cl的价层电子对数3,则Cl原子的轨道杂化方式为sp2,ClO2分子空间构型为V形,D错误;
故选A。
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第12练 物质结构与性质
【基础过关练】
1.(2024·河北沧州·三模)铜硒矿中提取Se的反应之一为。下列说法正确的是
A.键角: B.的空间结构是三角锥形
C.元素的第一电离能:O<S<Se D.基态Se原子核外电子有34种空间运动状态
2.(2024·山西晋中·模拟预测)下列有关物质结构与性质的说法正确的是
A.和中C、O、N杂化方式均相同
B.含有手性碳原子的分子叫做手性分子
C.NaClO和NaCl均为离子化合物,他们所含的化学键类型相同
D.的空间结构为V形
3.(2024·山东菏泽·模拟预测)共价化合物种类繁多。下列物质的构成粒子属于非极性分子的是
A.二氧化硅 B.二氧化碳 C.三氯化磷 D.硫化氢
4.(2024·重庆·模拟预测)硒代半胱氨酸(含 C、H、N、O、Se 5种元素)是一种氨基酸,其分子空间结构如图。下列说法不正确的是
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA 族
B.该分子结构中存在极性键和非极性键
C.5种元素中,电负性最大的是氧元素
D.基态O原子中有8种空间运动状态不同的电子
5.(2024·湖北黄冈·模拟预测)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是
选项
性质差异
结构因素
A
沸点:乙醇高于乙醛
分子间氢键
B
熔点:熔点远高于的熔点
分子间作用力
C
键角:小于
电负性差异
D
分解温度:高于
键能大小
A.A B.B C.C D.D
6.(2024·浙江杭州·模拟预测)摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]比FeSO4稳定,在空气中不易被氧化。下列说法不正确的是
A.的空间结构为正四面体形 B.可用KSCN溶液检验摩尔盐是否氧化变质
C.Fe元素位于元素周期表的ds区 D.氨气易液化是因为氨分子间能形成氢键
7.(2024·北京·三模)下列物质性质的比较,与键的极性或分子的极性无关的是
A.酸性: B.硬度:金刚石晶体硅
C.硫磺溶解度:中水中 D.沸点:环氧乙烷()
8.(2024·安徽·模拟预测)磷化铁是重要的磷铁源材料,具有多种晶型,其一晶体中磷原子采用面心立方堆积,铁原子填入四面体空隙中,其结构如图所示。下列说法错误的是
A.铁原子与磷原子通过离子键结合在一起
B.磷化铁的化学式为FeP
C.与磷原子紧邻且等距的磷原子个数有12个
D.若Fe—P键长为,则晶胞的参数为
9.(2024·贵州贵阳·三模)Fe和N组成的一种立方晶胞如图所示,Fe原子和N原子都是紧密接触的刚性小球,Fe原子半径为a cm,N原子半径为b cm。下列说法正确的是
A.的核外电子填充了12个原子轨道
B.与N原子距离相等且第二近的N原子数目为8
C.N原子位于Fe原子形成的六面体空隙中
D.该晶体的空间利用率
10.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)有关晶体的结构如下图所示。下列说法错误的是
A.在晶体中,每个晶胞平均占有4个
B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为
C.在晶体中,阴阳离子的总个数为
D.由E原子和F原子构成的气态团簇分子的分子式为EF或FE
【能力提升练】
11.(2024·辽宁丹东·二模)氮化铬的晶胞结构如图所示,A点原子坐标,密度为,摩尔质量为,晶胞参数为代表阿伏加德罗常数的值.下列说法错误的是
A.该晶体的化学式为 B.B点原子坐标
C.原子位于N原子构成的四面体空隙中 D.
12.(2024·江西宜春·三模)氢化铝钠()等复合氢化物是重要的有机还原剂。晶胞结构如图所示,设阿伏加德罗常数的值为,下列说法正确的是
A.晶体中,与Na+紧邻且等距的有6个
B.晶体的密度为
C.与之间的最短距离为nm
D.中4个共价键不同
13.(2024·辽宁·模拟预测)铈的氧化物(X)中存在O空位,能填充,因此可用作锂离子电池的正极材料,放电时可转化为Y,X、Y的晶胞结构如图所示,Y中无O空位。
下列说法正确的是
A.具有稳定结构
B.Y的化学式为
C.充电时,正极上的锂的化合价降低
D.X中O填入堆积产生的四面体空隙中,填隙率为100%
14.(2024·湖南长沙·三模)氟化钾镁是一种具有优良光学性能的材料,主要应用于激光领域,其立方晶胞结构如图。表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.的配位数为8
B.氟化钾镁晶体的化学式为
C.每个位于距其最近且等距的构成的正八面体空隙中
D.若位于晶胞的体心,则位于晶胞的面心
15.(2024·河北衡水·模拟预测)碳化钛在航空航天、机械加工等领域应用广泛,其晶胞结构(如图所示)与氯化钠相似,晶胞的边长为anm。下列说法正确的是
A.基态Ti原子的价电子排布图为
B.晶体中的配位数为12
C.晶胞中仅由碳原子构成的四面体空隙和八面体空隙的个数比为2∶1
D.设为阿伏加德罗常数的值,则晶体的密度为
16.(2024·河北沧州·三模)磷化铁(FeP)具有较低的电阻率和良好的热稳定性,它经常被用于制备磷化铁薄膜或电子器件中。此外,磷化铁还可以用作焊接材料的添加剂、防锈剂的成分以及铁基合金的制备。的一种晶胞结构如下图所示,晶胞参数为、,下列说法不正确的是
A.P原子位于原子构成的正三棱柱的中心
B.每个原子紧邻的原子的个数为6
C.若的原子分数坐标为,则两个原子的原子分数坐标分别为、
D.晶胞密度为
17.(2024·湖南岳阳·模拟预测)钙钛矿类杂化材料(CH3NH3)PbI3在太阳能电池领域具有重要的应用价值,其晶胞结构如图1所示,B代表Pb2+,A的原子分数坐标为(0,0,0),B的为()。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法中错误的是
A.该晶体的密度为g·cm-3
B.N、I、Pb均属于p区元素
C.C的原子分数坐标为 (1,,)
D.若沿z轴向xy平面投影,则其投影图如图2所示
18.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)一种基于ZnO的锌基催化剂,可高效催化丙烷转化为丙酸。立方ZnO的晶胞如图,晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.与最近的有12个
B.之间的最短距离为
C.该ZnO晶体的摩尔体积为
D.若坐标取向不变,将m点平移至原点,则n点位于晶胞xy面的面心
19.(2024·湖北·一模)下图是氮化镓的一种晶体结构,表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.每个原子周围距离最近的原子数目为4
B.氮化镓分子式为
C.a、b原子坐标参数依次为、、则c原子坐标参数为
D.已知该晶体密度为,则镓氮原子间最短距离为
20.(2024·北京大兴·三模)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为金属离子铁,顶点均为配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。下列说法正确的是(已知:元素电负性)
A.该储氢材料的化学式为
B.金属离子中的未成对电子数为
C.晶胞中金属离子的配位数是8
D.基态硼原子的核外电子有5种空间运动状态
【真题培优练】
21.(2024·湖北·高考真题)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是
事实
解释
A
甘油是黏稠液体
甘油分子间的氢键较强
B
王水溶解铂
浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C
冰的密度小于干冰
冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
A.A B.B C.C D.D
22.(2024·湖北·高考真题)黄金按质量分数分级,纯金为。合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是
A.I为金
B.Ⅱ中的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距
D.I、Ⅱ、Ⅲ中,与原子个数比依次为、、
23.(2024·山东·高考真题)下列物质均为共价晶体且成键结构相似,其中熔点最低的是
A.金刚石(C) B.单晶硅() C.金刚砂() D.氮化硼(,立方相)
24.(2024·河北·高考真题)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该铋氟化物的化学式为
B.粒子S、T之间的距离为
C.该晶体的密度为
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
25.(2024·河北·高考真题)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项
实例
解释
A
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
B
键角依次减小
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C
晶体中与8个配位,而晶体中与6个配位
比的半径大
D
逐个断开中的键,每步所需能量不同
各步中的键所处化学环境不同
A.A B.B C.C D.D
26.(2023·河北·高考真题)锆是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该氧化物的化学式为
B.该氧化物的密度为
C.原子之间的最短距离为
D.若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则q点原子位于晶胞面的面心
27.(2023·河北·高考真题)物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是
选项
实例
解释
A
用替代填充探空气球更安全
的电子构型稳定,不易得失电子
B
与形成配合物
中的B有空轨道接受中N的孤电子对
C
碱金属中的熔点最高
碱金属中的价电子数最少,金属键最强
D
不存在稳定的分子
N原子价层只有4个原子轨道,不能形成5个键
A.A B.B C.C D.D
28.(2023·重庆·高考真题)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是
A.中心原子的配位数是4 B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间存在范德华力 D.该晶体属于混合型晶体
29.(2023·江苏·高考真题)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是
A.原子半径: B.第一电离能:
C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体 D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
30.(2023·山东·高考真题)石墨与F2在450℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x,该物质仍具润滑性,其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是
A.与石墨相比,(CF)x导电性增强
B.与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强
C.(CF)x中的键长比短
D.1mol(CF)x中含有2xmol共价单键
31.(2023·湖南·高考真题)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.晶体最简化学式为
B.晶体中与最近且距离相等的有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D.晶体的密度为
32.(2023·湖北·高考真题)镧La和H可以形成一系列晶体材料,在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系,晶胞结构和参数如图所示。高压下,中的每个H结合4个H形成类似的结构,即得到晶体。下列说法错误的是
A.晶体中La的配位数为8
B.晶体中H和H的最短距离:
C.在晶胞中,H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D.单位体积中含氢质量的计算式为
33.(2023·辽宁·高考真题)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是
A.图1晶体密度为g∙cm-3 B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为 D.取代产生的空位有利于传导
34.(2023·河北·高考真题)下列说法正确的是
A.的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体
B.若型分子的空间构型相同,其中心原子的杂化方式也相同
C.干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性
D.和都是既含键又含键的非极性分子
35.(2023·天津·高考真题)常温下,二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,具有强氧化性,已被联合国卫生组织(WTO)列为Al级高效安全消毒剂。已知,工业上制备二氧化氯的方法之一是用甲醇在酸性条件下与氯酸钠反应,其反应的化学方程式:CH3OH+6NaClO3+3H2SO4=CO2↑+6ClO2↑+3Na2SO4+5H2O,则下列说法正确的是
A.CO2是非极性分子
B.键角:ClO<ClO
C.NaClO3在反应中做还原剂
D.ClO2分子空间构型为直线形
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