2024年山东卷T16-结构与性质变式题

1．锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题： (1)在元素周期表中位于第 周期 族；同周期中，基态原子未成对电子数比多的元素是 (填元素符号)。 (2)如某种氧化物的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为 。 当晶体有O原子脱出时，出现O空位，的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是 (填标号)。 A．       B．        C．       D． (3)(见图)是晶型转变的诱导剂。的空间构型为 ；中咪唑环存在大键，则N原子采取的轨道杂化方式为 。 (4)可作转化为的催化剂(见下图)。的熔点远大于，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是 。 2．杂环化合物数量巨大、种类丰富、性能多样、应用广泛。 (1)由、和吡嗪(可用pyz表示)反应制得晶体，其化学式为，四方晶胞结构如图所示。基态Co原子的简化电子排布式为 ，C、N、O的第二电离能由大到小顺序为 ，晶体中与的配位数之比为 ，上述制得晶体的化学方程式为 。 (2)吡嗪()分子中存在离域键，氮原子的杂化方式 ；吡嗪的熔点 (填“大于”、“等于”、“小于”)哒嗪()；哒嗪在水中的溶解度大于苯的原因 。 (3)休克尔规则可用于判断共轭结构的环状有机化合物是否有芳香性。若参与构成共轭键电子的个数为，其中n为自然数，则此化合物就具有芳香性。下列物质中C、N、O均采用杂化，其中具有芳香性的是 。 a．　　　b．　　　c．　　　d． 3．镍及其化合物广泛用于各工业领域。 (1)镍的一种配合物是制备除草剂的中间体，其中含间位碳硼烷配体，结构如图。 ①基态镍原子的核外电子排布式为 。 ②此配合物中心原子Ni的配位数为 ，N的杂化类型是 。N、C、Cl三种元素的最高价含氧酸根离子中为平面三角形的是 。 ③镍()可形成多种配合物，是无色液体，沸点为42.1℃，熔点为-19.3℃，难溶于水，易溶于有机溶剂，推测是 (填“极性”或“非极性”)分子。 (2)镍还可以和其他金属形成晶体，如与砷()形成的晶体结构如图所示： 晶体中距离最近的的数目为 。已知晶体密度为，晶胞参数为，，则阿伏加德罗常数可表示为 。 4．硼元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题： (1)二维硼烯氧化物的部分结构如图所示，其化学式为 ，键长 键长（填“”“”或“”）。 (2)将、溶于二乙二醇二甲醚，加入四氢呋喃（）可制得和NaF，则反应的化学方程式为 。中键角 中键角（填“”“”或“”）。在水中的溶解度大于其在苯中的溶解度，原因是 。 (3)一定条件下，、、发生非氧化还原反应可制得晶体，其晶胞结构如图所示（氧原子未画出），晶胞参数，，，若A、D、E三点的原子分数坐标分别为、、，晶胞中D、E间距离为 。设阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为 （用含的代数式表示）。 5．国产巨型载人飞艇AS700、歼20战机和C919国产大飞机等大国重器让世界瞩目。金属材料和复合材料在航空航天工业中具有重要的应用。回答下列问题： (1)基态钛原子价层电子排布图为 。原子中运动电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的则用表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态钛原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和为 。 (2)以为连续基体的碳陶瓷是一种复合材料，可应用于制造歼20。结构如图所示： ①在立方体体对角线的一维空间上碳、硅原子的分布规律（原子的比例大小和相对位置）正确的是 （填标号）。 a．    b． c．    d． ②晶体中硅原子与最近碳原子间距离为，则硅原子与最近的硅原子间距离为 ，一个硅原子周围与其最近的硅原子的数目为 。晶体的密度为 （用含有的式子表示）。 6．填空 (1)某化合物的晶胞如图，其化学式是 ，晶体类型是 。 (2)“点击化学”的研究获得诺贝尔化学奖表彰，如图所示是点击化学的化学反应，所得的产物中含有大键。 已知杂化轨道中s成分越多，所形成的化学键越稳定。 ①产物中 (填“”或“”)位置的N原子更容易形成配位键。 ②反应物中氮氮键键长 产物中氮氮键键长(填“>”“<”或“=”)，原因是 。 (3)①已知中含有大键则、与的键角由小到大的顺序为 。 ②氮的某种氧化物晶胞结构如图所示，由两种离子构成。阴阳离子中N原子的杂化类型分别为 ，晶体密度为 。 7．铑(Rh)和铱(Ir)形成的材料在生产生活中应用广泛，如铑(Rh)膦络合物常用作催化剂，二氧化铱(IrO₂)可用作电生理学研究中的微电极。回答下列问题： (1)铱(Ir)的原子序数为77，其价电子排布式为 ，铑(Rh)的原子序数为45，其位于元素周期表的 区。 (2)固体铑(Rh)膦缘金催化剂(Ph为苯基)的结构如图所示，中心原子Rh的VSEPR模型是 ，该分子中P原子的杂化方式为 ，1mol该物质中含有的σ键的数目为 (设NA为阿伏伽德罗常数的值)。 (3)在铑的复合催化剂作用下，可以将苯甲醛转化为间苯二甲醛，反应过程如下： 在水中溶解度间苯二甲醛大于苯甲醛的原因是 。 (4)在有机合成中C-H键和C-C键是非常难断裂的键，C-H键活化曾被称为有机化学中的“圣杯”，铑、铱复合催化剂在C→H和C-C插入反应中表现出了很好的催化活性。某一种铑、铱复合催化剂晶体的四方晶胞如图所示，晶胞参数为a nm、a nm、c nm，晶胞中Ir、Rh分别形成的八面体的微粒带两个和三个负电荷，则该晶胞的化学式为 ，表示阿伏伽德罗常数的值，则晶体密度为 g·cm-3(用含a、c、的代数式表示)。 8．氮及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)基态原子处于最高能级的电子云轮廓图为 形，能量最低的激发态的核外电子排布式为 。 (2)胍（）为平面形分子，存在大键。胍属于 分子（填“极性”或“非极性”），原子的杂化轨道方式为 ，①号原子键角 ②号原子键角（填“>”“<”或“=”），胍易吸收空气中和，其原因是 。 (3)氮化钴属于立方晶系，经掺杂得催化剂X，经掺杂得催化剂Y。 X属于立方晶系，晶胞参数为，距离最近原子的核间距为 pm，若表示阿伏加德罗常数的值，X的密度为 （用含的代数式表示）。Y属于六方晶系，晶胞参数为，，，如点原子的分数坐标为，则点原子的分数坐标为 ，1个原子周围距离相等且最近的原子数目为 。 9．金属及其化合物广泛应用于生产、生活等多个领域。回答下列问题： (1)基态原子的价层电子的电子排布图为 ，中三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 (填元素符号)。是强还原剂，中含有键与键的数目之比为 。 (2)独立的分子中，键角为，如图是离子的部分结构以及其中键角。请解释离子中键角变为的原因是 。 (3)甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体，结构如图。 ①甘氨酸铜中铜原子的杂化类型为 (填序号)。 a．sp　　　　b．sp2　　　　c．sp3　　　　d．dsp2 ②已知顺式甘氨酸铜能溶于水，反式甘氨酸铜难溶于水，原因可能是 。 (4)晶体中，的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O围成的正四面体空隙和如3、6、7、8、9、12的围成的正八面体空隙。中有一半的填充在正四面体空隙中，另一半和填充在正八面体空隙中，则晶体中有 的正八面体空隙填充阳离子。晶胞的八分之一是图示结构单元，晶体密度为，阿伏加德罗常数为，则该晶胞参数a= pm。(写出表达式) 10．第二周期元素其单质及化合物具有一些特殊的化学性质。回答下列问题。 (1)Li、Be、B三种元素第二电离能由大到小的顺序为 。 (2)由于硼的氢化物与烷烃相似，故又称之为硼烷。乙硼烷()的分子结构如图，该分子中B原子的杂化方式为 。甲中化学键①为“二中心二电子键”，记作“2c-2e”，则乙硼烷的桥键②记作 。氢原子仅用1s轨道就可形成桥键的原因为 。 (3)一种含硼的高温超导材料，其晶胞结构如图。晶体的化学式为 。乙中由12个B与12个C构成的多面体含 个棱。 (4)常温下，溶解度(S=22g)大于(S=9.6g)，从结构角度解释原因 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1) 四 ⅦB Cr (2) MnO2 降低 A (3) 正四面体形 sp2 (4)FDCA形成的分子间氢键更多 【详解】（1）Mn的原子序数为25，位于元素周期表第四周期ⅦB族；基态Mn的电子排布式为：，未成对电子数有5个，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr，基态Cr的电子排布式为，有6个未成对电子； （2）由均摊法得，晶胞中Mn的数目为，O的数目为，即该氧化物的化学式为MnO2；晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，的化合价为+2x，即Mn的化合价降低；CaO中Ca的化合价为+2价、V2O5中V的化合价为+5价、Fe2O3中Fe的化合价为+3、CuO中Cu的化合价为+2，其中CaO中Ca的化合价下降只能为0，其余可下降得到比0大的价态，说明CaO不能通过这种方式获得半导体性质； （3）中B形成4个σ键（其中有1个配位键），为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在大键，N原子形成3个σ键，杂化方式为sp2； （4）由HMF和FDCA的结构可知，HMF和FDCA均能形成分子间氢键，但FDCA形成的分子间氢键更多，使得FDCA的熔点远大于HMF。 2．(1) 2：3 (2) sp2杂化 小于 哒嗪分子与水分子形成分子间氢键，哒嗪分子和水分子均为极性分子相似相溶 (3)ac 【详解】（1）Co为27号元素，根据构造原理可知，基态Co原子的简化电子排布式为； C+的价层电子排布式为2p1，易失去1个电子形成全空稳定结构，电离能最小，N+的价层电子排布式为2p2，O+的价层电子排布式为2p3，半满，O的第二电离能最大，故第二电离能大小顺序是； 根据晶胞可知，晶体中的配体CN-有个， 的配体CN-有个，pyz有个，故晶体中与的配位数之比为2：3； 由、和吡嗪(可用pyz表示)反应制得晶体，其化学式为，根据上面分析可知，晶体为，上述制得晶体的化学方程式为； （2） 吡嗪()分子中存在离域键，类似于苯，说明吡嗪中氮原子的杂化方式为sp2杂化； 哒嗪分子与水分子形成分子间氢键，故吡嗪的熔点小于哒嗪()； 哒嗪分子与水分子形成分子间氢键，哒嗪分子和水分子均为极性分子相似相溶，故哒嗪在水中的溶解度大于苯； （3）a.C、N、O均采用sp2杂化，则C、N、O的价层电子对数均为3，则C、N、O的杂化轨道数均为3，则C、N、O的杂化轨道间形成的π键数为3，则a中π键电子数为6，=6，n=1为自然数，具有芳香性； b.C、N、O均采用sp2杂化，则C、N、O的价层电子对数均为3，则C、N、O的杂化轨道数均为3,则C、N、O的杂化轨道间形成的π键数为3，则b中π键电子数为8，=8，n=1.5不为自然数，不具有芳香性； c.C、N、O均采用sp2杂化，则C、N、O的价层电子对数均为3，则C、N、O的杂化轨道数均为3，则C、N、O的杂化轨道间形成的π键数为3，则c中π键电子数为10，=10，n=2为自然数，具有芳香性； d.C、N、O均采用sp2杂化，则C、N、O的价层电子对数均为3，则C、N、O的杂化轨道数均为3，则C、N、O的杂化轨道间形成的π键数为3，则d中π键电子数为8，=8，n=1.5不为自然数，不具有芳香性； 答案选ac。 3．(1) (或) 4 、 非极性 (2) 6 【详解】（1）①镍为28号元素，基态镍原子的核外电子排布式为(或)； ②根据图中信息可知，该分子中与中心原子配位的原子数为4；每个N原子分别与两个碳原子形成两个键，与其中的一个碳原子形成键，剩余的孤电子对与形成配位键，则N为杂化。三种元素的最高价含氧酸根离子为、、；根据VSEPR模型，中心原子价层电子对数为3，为平面三角形，中心原子价层电子对数为3，为平面三角形，中心原子价层电子对数为4，为正四面体形； ③根据“相似相溶”规则可知是非极性分子； （2）周围最近的有6个。根据均摊原则，晶胞中原子数为2，原子数为，晶胞参数为，，晶胞的体积为，晶体密度为，则，阿伏加德罗常数可表示为。 4．(1) 或 (2) 与均为极性分子，且与分子间能形成氢键 (3) 【详解】（1）根据二维硼烯氧化物的部分结构可知每个还中含有2个O原子，B原子个数为，其化学式为或，由图可知键长＞键长，应为O原子在两个B原子之间； （2） 、溶于二乙二醇二甲醚，加入四氢呋喃（）可制得和NaF，则反应的化学方程式为：；中C为sp3杂化，中C为sp2杂化，键角根据杂化类型：sp>sp2>sp3杂化，中键角＞中键角；在水中的溶解度大于其在苯中的溶解度，原因是与均为极性分子，且与分子间能形成氢键 （3）D、E之间的高度差为：[d-(1-d)]cpm，由于 ，D、E水平面间的距离为，D、E间距离为；F：，Be：，B：，发生非氧化还原反应可知各元素化合价不变，可知O的个数为9，化学式为，故设阿伏加德罗常数的值为，1pm=10-10cm，根据，该晶体的密度为。 5．(1) +1或-1 (2) d 12 【详解】（1）Ti元素原子序数为22，基态Ti原子价层电子排布为3d24s2，价层电子排布图为；对于基态钛原子，其价层电子有两个自旋方向相同的单电子，故自旋磁量子数的代数和为+1或-1； （2）①硅原子半径比碳原子大，从图中微粒大小关系判断，较小的碳原子在碳化硅立方晶胞的八个顶点和六个面面心，较大的硅原子在体对角线四等分点中距离顶点较近的点，且四个硅原子对应的顶点处于交错位置，一个晶胞内体对角线分为四段，五个点上的原子顺序是：碳-硅-空-空-碳；故选d； ②如果SiC晶体中硅原子与最近碳原子间距离为d cm，为晶胞体对角线长度的，晶胞边长为，硅原子与离其最近的硅原子间距离为同一平面上两个Si原子之间的距离，其距离为面对角线长度的一半=； 每个晶胞中硅原子与离其最近的硅原子间距离为同一平面上两个Si原子之间的距离，如果将晶胞中Si原子位于顶点和面心上，则C原子处于原来晶胞中Si原子位置，则新的晶胞中距离顶点上Si原子最近的为面心上Si原子，每个晶胞中距离顶点Si原子最近的Si原子个数为3，每个顶点上的Si原子被8个晶胞共用，计算时每个最近Si原子被计算2次，所以Si个数==12个； 晶胞中硅原子和碳原子都是4个，晶胞边长为，根据晶胞密度计算公式，。 6．(1) 分子晶体 (2) < 反应物中，中心氮原子采用sp杂化，而产物中的N原子采用sp2杂化，反应物中N原子杂化轨道中s成分多，所形成的化学键更稳定，氮氮键的键长短 (3) 、 【详解】（1）由晶胞图可知，每个Cr连接4个H2O，2个Cl，化学式为CrCl2•4H2O，为分子晶体； （2）①α位置的N原子中含有1对孤电子对，容易形成配位键；故产物中α、β两位置的N原子中，α位置的N原子更容易形成配位键； ②已知杂化轨道中s成分越多，所形成的化学键越稳定；反应物中氮原子为sp杂化，产物中氮原子为sp2杂化，则反应物中氮氮键更稳定、键长更短，故反应物中氮氮键比产物中氮氮键的键长短； （3）①、中心原子的价层电子对分别为2、3，为直线型，键角为180°，为平面三角形，键角为120°，而中含有大键，导致电子对的排斥力增大，故键角大于120°，但是小于180°，故键角由小到大的顺序为； ②根据晶胞结构示意图，阳离子为，N原子采用sp杂化；阴离子为，N采用sp2杂化；晶胞中含有的个数为2，的个数为=2，晶胞的质量为，晶胞的底面积为，高为，晶胞的体积为，晶体的密度为=。 7．(1) d (2) 三角双锥 114 (3)相同条件下间苯二甲醛与水形成的氢键数目多于苯甲醛的，则溶解度大于苯甲醛 (4) 【详解】（1）铱(Ir)的原子序数为77，根据稀有气体原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118，可推出铱(Ir)的其价电子排布式为，铑(Rh)的原子序数为45，正好等于77-32，位于铱(Ir)的正上方，在元素周期表的d区； （2）根据固体铑(Rh)膦络合催化剂(Ph为苯基)的结构图，可以判断出中心原子Rh有五个杂化轨道，因此VSEPR模型是三角双锥，P原子的杂化方式为，中σ键的数目36，因此1mol该物质中含有的σ键的数目为114； （3）间苯二甲醛中含有两个醛基，醛基中的氧都能与水中的氢形成氢键，苯甲醛中只有一个醛基，因此与水形成的氢键数目少，故答案为相同条件下间苯二甲醛与水形成的氢键数目多于苯甲醛的，则溶解度大于苯甲醛； （4）铑、铱复合催化剂晶体的四方晶胞图可发现八面体对角线在晶胞的棱和面对角线，两个八面体共用一个O，利用均分，每个八面体平均含有3个O，因此阴离子化学式分别为、，晶胞中含有的有2个，含有也有2个，负电荷总数为-10，根据电荷守恒正电荷总数为＋10，根据晶胞中Sr和Rb的总个数为8个，化合价分别为＋2、＋1，因此晶胞中含有2个Sr和6个Rb，则该晶胞的化学式为，晶胞的质量为：，晶胞的体积为：，则晶体密度为。 8．(1) 哑铃 (2) 极性 < 胍与能形成分子间氢键，胍有氨基（或显碱性）能与反应 (3) 12 【详解】（1）基态原子电子排布式为处于最高能级为p能级，电子云轮廓图为哑铃形；半满全满或全空能量最低，则能量最低激发态的核外电子排布式为； （2）胍结构不对称属于极性分子；胍为平面形分子，原子的杂化轨道方式为；①号原子键角<②号原子键角，原因是①号原子上有孤对电子排斥力达，使键角变小；胍易吸收空气中和，其原因是：胍与能形成分子间氢键，胍有氨基（或显碱性）能与反应； （3）X属于立方晶系，晶胞参数为，距离最近原子的核间距为面对角线一半，为 pm；X晶胞中有Cu原子 ，Co原子 N原子一个 ；点在三角形中心，则原子的分数坐标为；六方最密堆积配位数为12，故1个原子周围距离相等且最近的原子数目为12。 9．(1) N>O>Co 1 ∶1 (2)氨分子与Zn2+形成配合物后，孤对电子与Zn2+成键，原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H-N-H键角变大 (3) D 顺式甘氨酸铜分子极性大，反式甘氨酸铜分子极性较小 (4) 50% 【详解】（1） Co是27号元素，基态Co原子的价层电子排布式是3d74s2，所以Co原子的价电子排布图为；金属元素的第一电离能小于非金属元素，同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞Co；六氰合钴离子中配位键属于σ键，氰酸根离子中的碳氮三键中含有1个σ键和2个π键，离子中σ键与π键的数目之比为(6+6)∶6×2=1∶1，故答案为： ；N＞O＞Co；1∶1。 （2）NH3中N原子上有孤电子对，氨分子与Zn2+形成配合物后，孤对电子与Zn2+成键，原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H-N-H键角变大，故答案为：氨分子与Zn2+形成配合物后，孤对电子与Zn2+成键，原孤对电子与成键电子对之间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥作用，排斥作用减弱，所以H-N-H键角变大。 （3）①氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体，则甘氨酸铜中Cu、与铜形成σ键的2个O、2个N处于同一平面，则铜原子的杂化类型为杂化(若为杂化，则该5个原子构成四面体)，故答案为：D； ②由结构简式可知，顺式甘氨酸铜是极性分子，反式甘氨酸铜是非极性分子，根据相似相溶原理可知顺式甘氨酸铜易溶于极性溶剂水，故答案为：顺式甘氨酸铜分子极性大，反式甘氨酸铜分子极性较小。 （4）Fe3O4中有一半的Fe3+填充到正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充到正八面体空隙中，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子，由Fe3O4晶体的结构示意图可知，O2-位于该结构单元的8个顶点和6个面心，图示结构中O2-离子数目为8×+6×=4，则含有Fe3+和Fe2+的总数为3，晶胞中有8个图示结构单元，不妨取1mol这样的晶胞，则1mol晶胞的质量为m=8×(3×56+4×16) g=8×232 g，1mol晶胞即有6.02×1023个晶胞，1个晶胞的体积为V=(a×10-10)3 cm3，所以晶体密度为=5.18 g/cm3，所以该晶胞参数a=×1010pm，故答案为：。 10．(1)Li>B>Be (2) 3c-2e H的1s轨道为球形，成键无方向性 (3) 36 (4)之间可以通过氢键形成二聚或者多聚体 【详解】（1）锂的第二电离失去1s2上的1个电子时，是从惰性气体结构中失去一个电子，非常困难，因此第二电离能最大，硼的第二电离失去2s上的1个电子，破坏了全充满的稳定结构，失电子比较困难；铍的第二电离失去2s1上的1个电子而出现全充满的稳定结构，失电子比较容易，所以硼的第二电离能大于铍的第二电离能，故答案为：Li>B>Be。 （2）①根据分子结构为，每个硼原子通过sp3形成4个共价键，所以B原子杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp3； ②乙硼烷B原子是sp3杂化，硼外层3个电子，分别占据1个sp3杂化轨道，用掉3个，第4个空的sp3杂化轨道与旁边B原子上的H原子成键，这样乙硼烷分子中有两个B-H-B键，三个原子核，两个电子，则乙硼烷的化学键为三中心两电子，甲中化学键①为“二中心二电子键”，记作“2c-2e”，则乙硼烷的桥键②记作3c-2e，故答案为：3c-2e； ③氢原子仅用1s轨道就可形成桥键的原因是：由于氢原子价轨道为1s轨道，是球形对称的，成键无方向性，故答案为：H的1s轨道为球形，成键无方向性； （3）钙原子在晶胞体心，钙原子的个数为1个，钾原子位于晶胞的顶点，钾原子的个数为，硼原子、碳原子位于面心，硼原子、碳原子个数均为，晶体最简化学式为，乙中由12个B与12个C构成的多面体含有36个棱，故答案为：①、②36； （4）常温下，溶解度大于，是因为之间可以通过氢键形成二聚或者多聚体，故答案为：之间可以通过氢键形成二聚或者多聚体。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$