2025届高三化学二轮复习 微专题题型突破　物质结构与性质综合 讲义

2025高考化学二轮专题讲义 题型突破　物质结构与性质综合 构建知识 题型功能 1.考查能力：考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证和批判性思维能力；从原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质三个方面进行综合分析判断，能够根据所学知识迁移应用。 2.考查热点：微粒核外电子排布、元素周期律、微粒空间结构、杂化方式、分子性质、晶体类型、物质熔、沸点比较、晶胞结构、晶胞计算等。 题型情境 以某种或某类元素及其化合物、新材料或新产品及陌生物质等为载体考查物质的结构与性质。 题型结构 命题趋势 高考命题对该模块的考查仍会融合在其他模块中。与各专题的融合可以增大考查的覆盖面，可以体现命题的综合性和创新性的要求；主要体现在与物质制备实验或工艺流程或原理的融合。 练高考 1. (2024·浙江1月选考)碳、氮和氧是构建化合物的常见元素。请回答： (1)某化合物的晶胞如图，其化学式是 ____________________，晶体类型是 ____________________。 (2)下列说法正确的是 ________。 A．电负性：B>N>O B．离子半径：K＋<S2－<Cl－ C．第一电离能：Ge<As<Se D．基态Fe2＋的简化电子排布式：[Ar]3d6 (3)①聚吡咯作柔性电极材料，其单体为吡咯()。吡咯、呋喃()、噻吩()都是 平面杂环化合物，均存在共轭大π键，其中吡咯的N原子杂化方式为：________；比较沸点：吡咯 ________噻吩 ________呋喃(填“>”“<”或“＝”)，请说明理由 ________________________________________________________。 ②同位素示踪实验可证实S2O中两个S原子的化学环境不同，实验过程为SOS2OAg2S＋SO。过程ⅱ中，S2O断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂是NaSO3和35S，过程ⅱ含硫产物是 ____________________。 2. (2024·辽宁选考)负载在TiO2上的RuO2催化活性高，稳定性强，TiO2和RuO2的晶体结构均可用下图表示，二者 晶胞体积近似相等，RuO2与TiO2的密度比为  1.66，则Ru的相对原子质量为 ____________(精确至1)。 3．（2024·北京·高考真题）锡()是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。 (1)位于元素周期表的第5周期第IVA族。将的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。 (2)和是锡的常见氯化物，可被氧化得到。 ①分子的模型名称是 。 ②的键是由锡的 轨道与氯的轨道重叠形成σ键。 (3)白锡和灰锡是单质的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个原子周围与它最近且距离相等的原子有 个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。 (4)单质的制备：将与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。若通入空气在下，能迅速被还原为单质，通入空气的作用是 。 4．（2024·山东·高考真题）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 。 练模拟 1. (2024·广东深圳市二模)通过掺杂硅可将锗单质转化为不同掺杂比例的硅锗合金，锗及硅锗合金的立方晶胞如图所示。 (1)锗晶体中一个Ge周围与其最近的Ge的个数为________。 (2)若硅锗合金ⅰ的晶胞边长为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则硅锗合金ⅰ晶体的密度为________________g·cm－3(列计算式)。 (3)硅锗合金ⅱ沿晶胞对角面取得的截图为________(填标号)。 2.(2024·山东潍坊二模)氮族元素可以形成多种多样的化合物，回答下列问题： (1)基态As原子的价电子的轨道表示式是________。 (2)叠氮酸(HN3)常用于引爆剂，可用联氨(H2N—NH2)制取。比较联氨与双氧水分子中键角大小：∠H—N—N________∠H—O—O(填“>”“＝”或“<”，下同)。叠氮酸结构如图所示：，*N为sp2杂化，已知参与形成π键的电子越多，键长越短，则键长：①________②。 (3)乙胺(CH3CH2NH2)和2-羟基乙胺(HOCH2CH2NH2)都可用于染料的合成，乙胺碱性更强，原因是________________________________________________。 (4)磷酸—氢盐受热易脱水聚合，生成环状的偏磷酸根。环状三偏磷酸根的结构如图所示，则由n个磷氧四面体连接形成的环状偏磷酸根的通式是________。 (5)砷与金属钠、铁、铜可形成一种绝缘体材料，其晶胞结构图及钠原子沿z轴投影如图所示，已知m原子的分数坐标为(0.75,0.25,0.20)，晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。铜周围距离最近的砷原子的个数是________，n原子的分数坐标是________，若阿伏加德罗常数值为NA，该晶体密度是________g·cm－3(用含NA的代数式表示)。 3. (2024·山东聊城三模)副族元素可以形成多种多样的化合物。回答下列问题： (1)基态Zn原子能量最高的电子占据的能层是________，铜转炉烟灰(主要成分为ZnO)，加入氯化铵和氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋，则浸取时反应的离子方程式为_________________________________________________________。 (2)已知的合成过程如下：HCl＋＋CdCl2―→[CdCl3]－ ①中存在配位键，接受孤电子对的离子或原子是________。 ②具有较低的熔点。从结构角度解释原因_____________________________________________。 (3)铜的硫化物结构多样。其中铜蓝晶胞结构如图。 ①铜蓝的化学式为________。 ②晶胞中含有________个S，n(Cu＋)∶n(Cu2＋)________。 4. (2024·山东济南三模)一定条件下用过量碱性H2O2处理含有Ag＋和Ni2＋的混合溶液，得到一种镍银氧三元化合物，六方晶胞(a＝b≠c，α＝β＝90°，γ＝120°)如图所示。回答下列问题： (1)基态Ni原子的价电子排布式为________，镍原子的配位数为________，该制备反应的离子方程式为________________________________________。 (2)47Ag的第二电离能________(填“大于”或“小于”)48Cd的第二电离能，原因是____________________________________________________。 (3)Ag作催化剂，催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛的化学方程式为________________________________________________；相同条件下，苯甲醇在水中的溶解度大于苯甲醛的原因是_________________________________　_______________________________________。 (4)若Ni—O键长为d pm，∠Ni—O—Ni夹角为θ，晶胞高为h pm，该化合物的摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的数值为NA，则该化合物晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。 5.(2024·北京东城二模)硒(34Se)是一种应用广泛的元素。 Ⅰ.检测细胞体内的HClO 风湿性关节炎与细胞体内产生的HClO有关。一种含Se的荧光探针分子(FP)检测HClO及再生的转化如图。 (1)①Se位于元素周期表中________区(填“s”“p”“ds”或“d”)。 ②HClO的结构式是________。 (2)在FPO→FP中，GSH转化为GSSG。 ①用“*”在GSH中标出所有的手性碳原子__________________。 ②FPO→FP中，FPO与GSH的物质的量之比为________。 Ⅱ.应用于光电领域 Cu2Se可作为新型镁电池的正极材料，其晶胞结构如图所示。 (3)①该晶体中阳离子的基态价层电子排布式是____________。 ②晶胞中“●”表示________(填离子符号)。 (4)新型镁电池放电时，如图晶胞中Se2－位置不变，Mg2＋嵌入的同时Cu＋被挤出。生成的MgSe晶体结构与NaCl晶体相似，其中Mg2＋位于如图晶胞的________(填序号)。 a．棱心　　b．面心　　c．体心　　d．顶点 6.(2024·山东济南二模)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________g·cm－3(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Li1－xC6形成Li＋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LiNiO2。锂离子完全脱嵌时LiNiO2的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分镍形成LiNi1－yAlyO2，可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，其原因是______________________________　__________________________________________。 7. (2024·山东枣庄市二模)氮能与部分金属或非金属形成二元化合物，在材料应用中体现出独特性质。回答下列问题： (1)量子力学计算的结果显示氮化碳结构有五种，其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体。已知β-氮化碳的二维晶体(单点厚度仅有一个原子直径大小的晶体)结构如图1，线框内表示晶胞结构，则β-氮化碳的化学式为________；晶体中N原子的杂化方式为________。 (2)Cu3N具有良好的电学和光学性能，其晶胞结构沿体对角线投影如图2，其中N3－在晶胞中只有一种位置，N3－的配位数为________。高温下CuO易转化为Cu2O，试从原子结构的角度解释其原因：______________________；高温下Cu3N可将CO2还原，反应生成一种还原性气体、一种单质气体和一种金属氧化物，其化学反应方程式为________________________________。 (3)CrN晶胞结构的八分之一如图3，则熔点：CrN________NaCl(填“高于”“低于”或“等于”)。若NA代表阿伏加德罗常数的值，晶体密度为ρ g·cm－3，则Cr3＋与N3－最短核间距为________pm。 8.(2024·山东日照二模)过渡金属不但能够与非金属元素形成化合物，还能与其他金属元素形成金属互化物。回答下列问题： (1)Mn在元素周期表中的位置________________，属于________区的元素，基态锰原子的价电子轨道表示式为________________________。 (2)二茂铁化学式为Fe(C5H5)2，由Fe2＋与两个C5H构成(如图)，熔点为172 ℃。 ①二茂铁熔点低于铁的原因为______________________________________。 ②大π键通常用符号表示(m代表参与形大π键的原子数，n代表大π键的电子数)，则C5H中的大π键表示为________。 ③Fe2＋与两个C5H离子形成配位键后，使Fe2＋的3d、4s、4p能级中共具有18电子的稳定结构。则Fe2＋与两个C5H离子形成配位键的数目为________。 (3)锰和镓形成的金属互化物立方晶胞如图所示。 ①若将晶胞中体心的Ga原子作为晶胞的一个顶点，则距该Ga原子最近的Ga原子在新晶胞中位置为________(填标号)。 A．面心 B．体心 C．顶点 D．棱心 ②晶胞中，相邻Mn原子构成的正四面体空隙完全由镍原子填充，可用于制备碳基金属催化剂。1号Mn原子坐标参数为(1,1,1)，则填充在1、2、3、4号Mn构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为________________；晶胞参数为a nm，则填充镍后的晶胞的密度ρ＝________g·cm－3(用含NA、a的代数式表示)。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025高考化学二轮专题讲义 题型突破　物质结构与性质综合 构建知识 题型功能 1.考查能力：考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证和批判性思维能力；从原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质三个方面进行综合分析判断，能够根据所学知识迁移应用。 2.考查热点：微粒核外电子排布、元素周期律、微粒空间结构、杂化方式、分子性质、晶体类型、物质熔、沸点比较、晶胞结构、晶胞计算等。 题型情境 以某种或某类元素及其化合物、新材料或新产品及陌生物质等为载体考查物质的结构与性质。 题型结构 命题趋势 高考命题对该模块的考查仍会融合在其他模块中。与各专题的融合可以增大考查的覆盖面，可以体现命题的综合性和创新性的要求；主要体现在与物质制备实验或工艺流程或原理的融合。 练高考 1. (2024·浙江1月选考)碳、氮和氧是构建化合物的常见元素。请回答： (1)某化合物的晶胞如图，其化学式是 ____________________，晶体类型是 ____________________。 (2)下列说法正确的是 ________。 A．电负性：B>N>O B．离子半径：K＋<S2－<Cl－ C．第一电离能：Ge<As<Se D．基态Fe2＋的简化电子排布式：[Ar]3d6 (3)①聚吡咯作柔性电极材料，其单体为吡咯()。吡咯、呋喃()、噻吩()都是 平面杂环化合物，均存在共轭大π键，其中吡咯的N原子杂化方式为：  ________；比较沸点：吡咯 ________噻吩 ________呋喃(填“>”“<”或“＝”)，请说明理由 ________________________________________________________。 ②同位素示踪实验可证实S2O中两个S原子的化学环境不同，实验过程为SOS2OAg2S＋SO。过程ⅱ中，S2O断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂是NaSO3和35S，过程ⅱ含硫产物是 ____________________。 【答案】　(1)CaCN2(或CaN2C)　离子晶体　(2)D (3)①sp2　>　>　三者均是分子晶体，吡咯分子间可形成氢键，呋喃及噻吩分子间只存在分子间作用力，而噻吩的相对分子质量比呋喃的大，沸点较高　②NaSO4和AgS 【解析】　(1)根据“均摊法”，1个晶胞中含Ca2＋：4×＋4×＋2＝3，含CN：2×＋2×＋2＝3，则化学式为CaCN2；该晶体由Ca2＋与CN构成，晶体类型为离子晶体。(2)同周期从左到右主族元素的电负性逐渐增大，则电负性：B＜N＜O，A错误；K＋、S2－、Cl－具有相同的电子层结构，核电荷数越大、半径越小，则离子半径：K＋＜Cl－＜S2－，B错误；同周期从左到右主族元素的第一电离能呈增大趋势，第ⅡA、ⅤA族大于相邻元素，则第一电离能：Ge＜Se＜As，C错误；基态Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，简化电子排布式为[Ar]3d6，D正确。(3)①吡咯是平面杂环化合物，存在共轭大π键，其中N的价层电子对数为3，N原子的杂化方式为sp2杂化；吡咯、呋喃、噻吩均是分子晶体，吡咯分子间可形成氢键，呋喃及噻吩分子间只存在范德华力，而噻吩的相对分子质量比呋喃的大，故沸点由高到低的顺序为吡咯＞噻吩＞呋喃。②S2O中两个S原子的化学环境不同，过程ⅱ中S2O断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂为NaSO3和35S，根据实验过程可知，过程ⅱ中含硫产物为NaSO4、AgS。 2. (2024·辽宁选考)负载在TiO2上的RuO2催化活性高，稳定性强，TiO2和RuO2的晶体结构均可用下图表示，二者 晶胞体积近似相等，RuO2与TiO2的密度比为  1.66，则Ru的相对原子质量为 ____________(精确至1)。 【答案】　101 【解析】　由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质量之比。故1.66＝，则Ru的相对原子质量为101。 3．（2024·北京·高考真题）锡()是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。 (1)位于元素周期表的第5周期第IVA族。将的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。 (2)和是锡的常见氯化物，可被氧化得到。 ①分子的模型名称是 。 ②的键是由锡的 轨道与氯的轨道重叠形成σ键。 (3)白锡和灰锡是单质的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个原子周围与它最近且距离相等的原子有 个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。 (4)单质的制备：将与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。若通入空气在下，能迅速被还原为单质，通入空气的作用是 。 【答案】(1) (2) 平面三角形 杂化 (3) 4 (4)与焦炭在高温下反应生成，将还原为单质 【详解】（1） Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族，基态Sn原子的最外层电子排布式为5s25p2，Sn的基态原子最外层轨道表示式为； （2）①SnCl2中Sn的价层电子对数为2+×(4-2×1)=3，故SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形； ②SnCl4中Sn的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4，有4个σ键、无孤电子对，故Sn采取sp3杂化，则SnCl4的Sn—Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键； （3）①灰锡具有立方金刚石结构，金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连，此5碳原子在空间构成正四面体，且该碳原子在正四面体的体心，所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个； ②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为8×+1=2，灰锡晶胞中含Sn原子数为8×+6×+4=8，所以白锡与灰锡的密度之比为∶=； （4）将SnO2与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800℃，由于固体之间反应慢，未发生明显反应；若通入空气在800℃下，SnO2能迅速被还原为单质Sn，通入空气的作用是：与焦炭在高温下反应生成CO，CO将SnO2还原为单质Sn，有关反应的化学方程式为2C+O22CO、2CO+SnO2Sn+2CO2。 4．（2024·山东·高考真题）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 。 【答案】(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。 练模拟 1. (2024·广东深圳市二模)通过掺杂硅可将锗单质转化为不同掺杂比例的硅锗合金，锗及硅锗合金的立方晶胞如图所示。 (1)锗晶体中一个Ge周围与其最近的Ge的个数为________。 (2)若硅锗合金ⅰ的晶胞边长为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则硅锗合金ⅰ晶体的密度为________________g·cm－3(列计算式)。 (3)硅锗合金ⅱ沿晶胞对角面取得的截图为________(填标号)。 【答案】　(1)4　(2)　(3)C 【解析】　(1)由图可知，锗晶体中一个Ge周围与其最近的Ge的个数为4。(2)由均摊法得，1个硅锗合金ⅰ晶胞中含有Si原子个数为2×＝1，Ge原子的个数为4＋8×＋4×＝7，晶胞边长为a pm，则硅锗合金ⅰ晶体的密度为 g·cm－3。(3)由硅锗合金ⅱ的晶胞结构图可知，沿晶胞对角面取得的截图为C。 2.(2024·山东潍坊二模)氮族元素可以形成多种多样的化合物，回答下列问题： (1)基态As原子的价电子的轨道表示式是________。 (2)叠氮酸(HN3)常用于引爆剂，可用联氨(H2N—NH2)制取。比较联氨与双氧水分子中键角大小：∠H—N—N________∠H—O—O(填“>”“＝”或“<”，下同)。叠氮酸结构如图所示：，*N为sp2杂化，已知参与形成π键的电子越多，键长越短，则键长：①________②。 (3)乙胺(CH3CH2NH2)和2-羟基乙胺(HOCH2CH2NH2)都可用于染料的合成，乙胺碱性更强，原因是________________________________________________。 (4)磷酸—氢盐受热易脱水聚合，生成环状的偏磷酸根。环状三偏磷酸根的结构如图所示，则由n个磷氧四面体连接形成的环状偏磷酸根的通式是________。 (5)砷与金属钠、铁、铜可形成一种绝缘体材料，其晶胞结构图及钠原子沿z轴投影如图所示，已知m原子的分数坐标为(0.75,0.25,0.20)，晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。铜周围距离最近的砷原子的个数是________，n原子的分数坐标是________，若阿伏加德罗常数值为NA，该晶体密度是________g·cm－3(用含NA的代数式表示)。 【答案】　(1) 　(2)>　< (3)2-羟基乙胺上羟基氧电负性大，有吸电子作用，使氨基氮电子云密度减小，碱性减弱 (4)(PO3) (5)4　(0.75,0.75,0.8)　 【解析】　(1)基态As原子的价电子排布式为4s24p3，轨道表示式为。(2)H—N—N中孤电子对数小于H—O—O中的孤电子对数，孤电子对对成键电子排斥作用较大，孤电子对数量越多，键角则相对越小，因此键角H—N—N>H—O—O。①中N—N两个氮原子均为两个p轨道的电子参与形成两个π键，剩下一个p轨道和s轨道形成sp杂化，②中右边的N，只形成1个π键，两个p轨道和一个s轨道形成sp2杂化，因此键长①<②。(3)2-羟基乙胺中羟基氧的电负性较大，具有吸附电子的作用，使氨基氮电子云密度减小，碱性较弱。(4)根据图示可知，P原子与O原子的个数比为1∶3，每个P化合价为＋5价，每个O化合价为－2价，则每一个PO3这样的结构带一个负电荷，则n个磷氧四面体连接形成的环状偏磷酸根的通式为(PO3)。(5)以上顶面中心的Cu为例，与其距离最近的砷原子位于其下方的两个和上方晶胞底部的两个，因此铜周围距离最近的砷原子的个数为4。已知m原子的坐标为(0.75,0.25,0.20)，n原子位于晶胞上方靠前的位置，坐标为(0.75,0.75,0.8)。该晶胞中含有Cu个数为×8＋×4＝4，Fe个数为×8＋×4＋×2＋1＝4，As个数为8，Na个数为8，则其密度为 g·cm－3＝ g·cm－3。 3. (2024·山东聊城三模)副族元素可以形成多种多样的化合物。回答下列问题： (1)基态Zn原子能量最高的电子占据的能层是________，铜转炉烟灰(主要成分为ZnO)，加入氯化铵和氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋，则浸取时反应的离子方程式为_________________________________________________________。 (2)已知的合成过程如下：HCl＋＋CdCl2―→[CdCl3]－ ①中存在配位键，接受孤电子对的离子或原子是________。 ②具有较低的熔点。从结构角度解释原因_____________________________________________。 (3)铜的硫化物结构多样。其中铜蓝晶胞结构如图。 ①铜蓝的化学式为________。 ②晶胞中含有________个S，n(Cu＋)∶n(Cu2＋)________。 【答案】　(1)N　ZnO＋2NH＋2NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2＋＋3H2O (2)①H＋、Cd　②该化合物是离子化合物，离子半径较大，离子键弱 (3)①CuS　②2　2∶1 【解析】　(1)Zn是30号元素，基态Zn原子共4个电子层，能量最高的电子占据的能层是N层，铜转炉烟灰(主要成分为ZnO)，加入氯化铵和氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋，则浸取时ZnO和铵根离子、氨水反应生成[Zn(NH3)4]2＋和水，反应的离子方程式为ZnO＋2NH＋2NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2＋＋3H2O。(2)①中N、Cl－存在孤电子对，H＋、Cd含有空轨道，接受孤电子对的离子或原子是H＋、Cd；②是离子化合物，离子半径较大，离子键弱，所以具有较低的熔点。(3)①由晶胞可知S2－与Cu形成3个键，个数为2，S为棱上2个S直接相连的部分，个数为＝2，则S原子数为6；由晶胞可知晶胞中Cu的总个数为6个；铜蓝的化学式为CuS。②晶胞中含有2个S，晶胞中S的总价态为2×(－2)＋2×(－2)＝－8，由晶胞可知晶胞中Cu的总个数为6个，设Cu＋的个数为x，Cu2＋的个数为y，则x＋y＝6，x＋2y＝＋8，联立二式子解得x＝2，y＝1，n(Cu＋)∶n(Cu2＋)＝2∶1。 4. (2024·山东济南三模)一定条件下用过量碱性H2O2处理含有Ag＋和Ni2＋的混合溶液，得到一种镍银氧三元化合物，六方晶胞(a＝b≠c，α＝β＝90°，γ＝120°)如图所示。回答下列问题： (1)基态Ni原子的价电子排布式为________，镍原子的配位数为________，该制备反应的离子方程式为________________________________________。 (2)47Ag的第二电离能________(填“大于”或“小于”)48Cd的第二电离能，原因是____________________________________________________。 (3)Ag作催化剂，催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛的化学方程式为________________________________________________；相同条件下，苯甲醇在水中的溶解度大于苯甲醛的原因是_________________________________　_______________________________________。 (4)若Ni—O键长为d pm，∠Ni—O—Ni夹角为θ，晶胞高为h pm，该化合物的摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的数值为NA，则该化合物晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。 【答案】　(1)3d84s2　6　2Ag＋＋2Ni2＋＋H2O2＋6OH－===2AgNiO2＋4H2O (2)大于　Ag原子价电子排布为4d105s1，失去一个电子后Ag＋为4d10结构，全充满稳定，不易再失去电子，而Cd原子价电子排布为4d105s2，易失去两个电子生成4d10稳定结构Cd2＋ (3) ＋2H2O　苯甲醇中有—OH，相同情况下，苯甲醇与水形成的分子间氢键数目大于苯甲醛与水形成的氢键数目 (4)×1030 【解析】　(1)基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2；根据晶胞图可知，镍原子的配位数为6；一个晶胞中含Ag：4×＋4×＋2＝3，Ni：2×＋2×＋2＝3，O：4×＋4×＋4＝6，则晶胞化学式为AgNiO2，根据得失电子守恒以及电荷、原子守恒，该制备反应的离子方程式为2Ag＋＋2Ni2＋＋H2O2＋6OH－===2AgNiO2＋4H2O。(2)因为Ag原子价电子排布式为4d105s1，失去一个电子后Ag＋为4d10结构，全充满稳定，不易再失去电子，而Cd原子价电子排布式为4d105s2，易失去两个电子生成4d10稳定结构的Cd2＋，所以47Ag的第二电离能大于48Cd的第二电离能。(3)根据得失电子守恒以及原子守恒，Ag作催化剂，催化氧气氧化苯甲醇制备苯甲醛的化学方程式为＋O2＋2H2O；苯甲醇中有—OH，相同情况下，苯甲醇与水形成的分子间氢键数目大于苯甲醛与水形成的氢键数目，因此相同条件下，苯甲醇在水中的溶解度大于苯甲醛。(4)该晶胞的质量为 g，体积为2d2h(1－cos θ)sin 120°×10－30 cm3，或者d2h(1－cos θ)×10－30 cm3，或者4d2hsin2sin 120°×10－30 cm3，或者2d2hsin2×10－30 cm3，则密度为×1030 g·cm－3或×1030 g·cm－3或×1030 g·cm－3或×1030 g·cm－3。 5.(2024·北京东城二模)硒(34Se)是一种应用广泛的元素。 Ⅰ.检测细胞体内的HClO 风湿性关节炎与细胞体内产生的HClO有关。一种含Se的荧光探针分子(FP)检测HClO及再生的转化如图。 (1)①Se位于元素周期表中________区(填“s”“p”“ds”或“d”)。 ②HClO的结构式是________。 (2)在FPO→FP中，GSH转化为GSSG。 ①用“*”在GSH中标出所有的手性碳原子__________________。 ②FPO→FP中，FPO与GSH的物质的量之比为________。 Ⅱ.应用于光电领域 Cu2Se可作为新型镁电池的正极材料，其晶胞结构如图所示。 (3)①该晶体中阳离子的基态价层电子排布式是____________。 ②晶胞中“●”表示________(填离子符号)。 (4)新型镁电池放电时，如图晶胞中Se2－位置不变，Mg2＋嵌入的同时Cu＋被挤出。生成的MgSe晶体结构与NaCl晶体相似，其中Mg2＋位于如图晶胞的________(填序号)。 a．棱心　　b．面心　　c．体心　　d．顶点 【答案】　(1)①p　②H—O—Cl (2)① ②1∶4 (3)①3d10　②Cu＋　(4)ac 【解析】　(1)①Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA族，属于p区；②HClO中，O和H、Cl分别共用一对电子，O、Cl都达到8电子饱和结构，结构式为H—O—Cl。(2)①手性碳原子是连接4个不同基团的碳原子，GSH中一共有2个，标记如图；②FPO→FP中，Se元素化合价降低了2，FPO中两个Se共得4个电子，GSH中S化合价升高1，失一个电子，故根据电子得失守恒，FPO与GSH的物质的量之比为1∶4。(3)①Cu2Se晶体中阳离子为Cu＋，基态价层电子排布为3d10；②晶胞中，白色球处于晶胞顶点和面心，个数为6×＋8×＝4，黑球处于晶胞内，个数为8，根据Cu2Se中的原子个数比，“●”表示Cu＋。(4)根据氯化钠的晶胞特点，Se2－处于晶胞顶点和面心，则Mg2＋位于晶胞的体心和棱心，故选ac。 6.(2024·山东济南二模)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________g·cm－3(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Li1－xC6形成Li＋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LiNiO2。锂离子完全脱嵌时LiNiO2的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分镍形成LiNi1－yAlyO2，可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，其原因是______________________________　__________________________________________。 【答案】　(1)sp2　4　　 (2)　(3)6 (4)离子键、共价键　Li1－xC6＋xLi＋＋xe－===LiC6 (5)脱嵌过程中Al不会变价，Li＋不能完全脱嵌 【解析】　(1)石墨中，每个碳原子形成3个σ键，无孤电子对，碳原子的杂化方式为sp2，基态碳原子核外电子排布式为1s22s22p2，电子占用4个原子轨道，电子的空间运动状态有4种，D在三方晶系底面上，原子的分数坐标为，E在六方晶系的内部，根据图示E原子的分数坐标为。(2)根据均摊原则，1个晶胞中含有4个C原子，C—C键长为0.142 nm，则底面积为×(0.142×10－7)2 cm2，六方石墨晶胞的体积为×(0.142×10－7)2×0.670 8×10－7 cm3，六方石墨晶体的密度为 g/cm3＝ g·cm－3。(3)根据均摊原则，1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋2＝6。(4)Li＋嵌入石墨的A、B层间，导致石墨的堆积结构发生改变，形成化学式为LiC6的嵌入化合物，可见该物质中存在的化学键有Li＋与相邻石墨环形成的离子键、碳与碳形成的共价键；充电时由Li1－xC6形成Li＋，充电时的电极反应式为Li1－xC6＋xLi＋＋xe－===LiC6。(5)Ni的化合价有＋2、＋3、＋4，而Al的化合价只有＋3，如果Ni被氧化到＋4价态，Li＋可以完全脱嵌，形成NiO2，但有Al3＋存在，必须有Li＋形成电中性物质，所以用铝取代部分镍形成LiNi1－yAlyO2可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用。 7. (2024·山东枣庄市二模)氮能与部分金属或非金属形成二元化合物，在材料应用中体现出独特性质。回答下列问题： (1)量子力学计算的结果显示氮化碳结构有五种，其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体。已知β-氮化碳的二维晶体(单点厚度仅有一个原子直径大小的晶体)结构如图1，线框内表示晶胞结构，则β-氮化碳的化学式为________；晶体中N原子的杂化方式为________。 (2)Cu3N具有良好的电学和光学性能，其晶胞结构沿体对角线投影如图2，其中N3－在晶胞中只有一种位置，N3－的配位数为________。高温下CuO易转化为Cu2O，试从原子结构的角度解释其原因：______________________；高温下Cu3N可将CO2还原，反应生成一种还原性气体、一种单质气体和一种金属氧化物，其化学反应方程式为________________________________。 (3)CrN晶胞结构的八分之一如图3，则熔点：CrN________NaCl(填“高于”“低于”或“等于”)。若NA代表阿伏加德罗常数的值，晶体密度为ρ g·cm－3，则Cr3＋与N3－最短核间距为________pm。 【答案】　(1)C3N4　sp3 (2)6　亚铜离子(Cu＋)价层电子排布处于全充满状态，比价层电子排布为3d9的铜离子(Cu2＋)更稳定　2Cu3N＋3CO23Cu2O＋N2＋3CO (3)高于　×1010 【解析】　本题利用均摊法计算化学式；根据价层电子对互斥理论判断原子杂化类型；根据投影图像判断原子位置，确定原子配位数；利用晶格能判断原子晶体的熔点高低；利用晶胞模型的一部分计算晶胞原子间距离。(1)根据晶胞结构分析，左上框内氮原子数为4，碳原子数为4×＋2×＋1＝3；右下框内氮原子数为4，碳原子为4×＋1＝3；故β-氮化碳化学式为C3N4；根据晶胞结构分析可知，氮原子形成了3个σ键，自身有一个孤电子对，价层电子对数为4，氮原子采取sp3杂化。(2)①根据Cu3N晶胞结构沿体对角线投影且其中N3－在晶胞中只有一种位置，可推知N3－在晶胞的顶点位置，而Cu＋在晶胞中棱的中心，所以N3－的配位数为6；②亚铜离子(Cu＋)价层电子排布处于全充满状态，比价层电子排布为3d9的铜离子(Cu2＋)更稳定，所以高温下CuO易转化为Cu2O；③高温下Cu3N可将CO2还原，反应生成的还原性气体是CO、一种单质气体是N2、一种金属氧化物是Cu2O(氧化铜和一氧化碳会反应)，其化学反应方程式为2Cu3N＋3CO23Cu2O＋N2＋3CO。(3)①NaCl和CrN都是离子晶体，且CrN电荷数多于NaCl，晶格能前者大，熔点前者高。②原图上虽然是CrN晶胞结构的八分之一，但利用原图所示结构在给定棱长的基础上可以直接进行密度计算(质量小，体积按照比例缩小，不影响数值)；本题给了密度，在相当于晶胞的模型中，顶点有四个氮原子和四个铬原子，棱长就是要求的距离由ρ＝可以得到a＝ cm＝×1010 pm。 8.(2024·山东日照二模)过渡金属不但能够与非金属元素形成化合物，还能与其他金属元素形成金属互化物。回答下列问题： (1)Mn在元素周期表中的位置________________，属于________区的元素，基态锰原子的价电子轨道表示式为________________________。 (2)二茂铁化学式为Fe(C5H5)2，由Fe2＋与两个C5H构成(如图)，熔点为172 ℃。 ①二茂铁熔点低于铁的原因为______________________________________。 ②大π键通常用符号表示(m代表参与形大π键的原子数，n代表大π键的电子数)，则C5H中的大π键表示为________。 ③Fe2＋与两个C5H离子形成配位键后，使Fe2＋的3d、4s、4p能级中共具有18电子的稳定结构。则Fe2＋与两个C5H离子形成配位键的数目为________。 (3)锰和镓形成的金属互化物立方晶胞如图所示。 ①若将晶胞中体心的Ga原子作为晶胞的一个顶点，则距该Ga原子最近的Ga原子在新晶胞中位置为________(填标号)。 A．面心 B．体心 C．顶点 D．棱心 ②晶胞中，相邻Mn原子构成的正四面体空隙完全由镍原子填充，可用于制备碳基金属催化剂。1号Mn原子坐标参数为(1,1,1)，则填充在1、2、3、4号Mn构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为________________；晶胞参数为a nm，则填充镍后的晶胞的密度ρ＝________g·cm－3(用含NA、a的代数式表示)。 【答案】　(1)第四周期ⅦB　d (2)①二茂铁属于分子晶体，铁属于金属晶体，铁晶体中金属键强度大于二茂铁晶体中分子间作用力　②　 ③6 (3)①A　②　 【解析】　(1)锰元素是第25号元素，位于周期表的第四周期ⅦB，属于d区元素，基态锰原子的价电子轨道表示式为。(2)①二茂铁熔点低于铁的原因为：二茂铁属于分子晶体，铁属于金属晶体，铁晶体中金属键强度大于二茂铁晶体中分子间作用力；②在C5H中的每个碳原子上都有一个未参与σ键的电子，这些电子占据与环的平面垂直的p轨道上，5个碳原子的5个p轨道肩并肩，外加得到一个电子重叠形成大π键，其大π键可表示为；③Fe2＋的价电子排布式是3d6，Fe2＋与两个C5H离子形成配位键后，使Fe2＋的3d、4s、4p能级中共具有18电子的稳定结构，则3d、4s、4p能级均填满电子，所以C5H提供了12个电子，即6对电子对，所以配位键的数目为6。(3)①当将晶胞中体心的Ga原子作为晶胞的一个顶点时，整个晶胞中原子的坐标均移动1/2个单位，距该Ga原子最近的Ga原子在新晶胞中位置为面的中心，即面心的位置；②1号Mn原子坐标参数为(1,1,1)，则原点为左下靠后的Mn原子，则填充在1、2、3、4号Mn构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为；填充镍后的晶胞中Ni的个数为8个，Mn的个数为8×1/8＋6×1/2＝4个，Ga的个数为12×1/4＋1＝4个，晶胞的密度ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3。 学科网（北京）股份有限公司 $$