专题四 [综合题专攻] 第6练 物质的结构与性质大题-【步步高·考前三个月】2025年高考化学复习讲义课件（鲁琼版）（课件PPT+word教案）

[综合题专攻]　第6练　物质的结构与性质大题　[分值：100分] 1.(11分)(2024·全国甲卷，35)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题： (1)该族元素基态原子核外未成对电子数为　　　　　　，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为　　　　　　　。  (2)CaC2俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为　　　　　　　(填标号)。  a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.配位键 (3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是　　　　，  硅原子的杂化轨道类型为　　　　　。  (4)早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：　　　　　　　　　　　　。  物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4 熔点/℃ 442 -34 29 143 (5)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为　　　　　。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为　　　　　g·cm-3(列出计算式)。  答案　(1)2　+4　(2)bd　(3)C　sp3　(4)SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高　(5)6 　 解析　(1)ⅣA族元素基态原子的价层电子排布为ns2np2，其核外未成对电子数为2；ⅣA族元素原子最外层电子数均为4，在与其他元素形成化合物时呈现的最高化合价为+4。(2)CaC2的电子式为，可知此化合物中存在的化学键为离子键和非极性共价键，不存在极性共价键和配位键。(3)聚甲基硅烷中含C、Si、H三种元素，其电负性大小：C>H>Si，电负性最大的元素是C；硅原子与4个原子形成共价键，价层电子对数为4，没有孤电子对，其杂化轨道类型为sp3。(5)PbS晶胞中有4个Pb和4个S，距离每个Pb原子周围最近的S原子是6个。设NA为阿伏加德罗常数的值，则NA个晶胞的质量为4×(207+32) g，NA个晶胞的体积为NA×，则该晶体密度为 g·cm-3。 2.(12分)(2024·山东，16)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题： (1)Mn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Mn多的元素是　　　　(填元素符号)。  (2)Mn的某种氧化物MnOx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MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn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.CaO B.V2O5 C.Fe2O3 D.CuO (3)[BMIM]+B(见图)是MnOx晶型转变的诱导剂。的空间构型为　　　　　；[BMIM]+中咪唑环存在大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为　　　　　。  (4)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF，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 解析　(1)基态Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2，位于元素周期表第四周期ⅦB族，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[Ar]3d54s1，有6个未成对电子。(2)由均摊法得，晶胞中Mn的数目为1+8×=2，O的数目为2+4×=4，即该氧化物的化学式为MnO2；MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，Mn的化合价为+2x，即Mn的化合价降低；过渡金属有多种可变化合价，其氧化物通过脱出氧原子，出现O空位，获得半导体性质，CaO不能通过这种方式获得半导体性质。(3)中B的价层电子对数为4+=4，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在大π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，FDCA分子中含有两个羧基，形成的分子间氢键的机会更多，使得FDCA的熔点远大于HMF。 3.(14分)(2023·北京，15)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2)可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。 (1)基态S原子价层电子排布式是　　　　。  (2)比较S原子和O原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：　　　　。  (3)S2的空间结构是　　　　。  (4)同位素示踪实验可证实S2中两个S原子的化学环境不同，实验过程为S2Ag2S+S。过程ⅱ中，S2断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂是SO3和35S，过程ⅱ含硫产物是　　　　　　　。  (5)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，结构如图所示。 晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为　　　　　。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为　　　　　　g·cm-3。(1 nm=10-7 cm)  (6)浸金时，S2作为配体可提供孤电子对与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断S2中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由：　　　　　　　。  答案　(1)3s23p4　(2)I1(O)>I1(S)，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子　(3)四面体形　(4)NSO4和S　(5)4　×1021　(6)S2中的中心S原子的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子 解析　(1)S是第三周期第ⅥA族元素，基态S原子价层电子排布式为3s23p4。(3)的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形，S2可看作是S中的1个O原子被S原子取代，则S2的空间结构为四面体形。(4)过程ⅱ中S2断裂的只有硫硫键，根据反应机理可知，整个过程中S最终转化为S，S最终转化为Ag2S。若过程ⅰ所用试剂为SO3和35S，过程ⅱ的含硫产物是SO4和S。(5)由晶胞结构可知，1个晶胞中含有8×+4×+2×+1=4个[Mg(H2O)6]2+，含有4个S2；该晶体的密度ρ= g·cm-3=×1021 g·cm-3。 1.(14分)(2024·青岛三模)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(B2H6)的分子结构如图1，该分子中B原子的杂化方式为　　　　　　。图1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2。晶体的化学式为　　　　。图中由12个B与12个C构成的多面体含　　　　个棱。  (4)常温下，Na2CO3溶解度(S=22 g)大于NaHCO3(S=9.6 g)，从结构角度解释原因：　　　　　　　。  答案　(1)Li>B>Be　(2)sp3　3c-2e　H的1s轨道为球形，成键无方向性　(3)KCaB6C6　36　(4)之间可以通过氢键形成二聚体或者多聚体 解析　(1)锂的第二电离失去1s2上的1个电子时，非常困难，因此第二电离能最大，硼的第二电离失去2s2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。 (2)①根据B2H6分子结构为BH3—BH3，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。②乙硼烷中B原子是sp3杂化，硼最外层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，三个原子核，两个电子，则乙硼烷的桥键②为三中心二电子键，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。 (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角，钾原子的个数为8×=1，硼原子、碳原子位于面心，硼原子、碳原子个数均为12×=6，晶体最简化学式为KCaB6C6，图中由12个B与12个C构成的多面体含有36个棱。 2.(13分)(2024·山东省实验中学一模)硼单质及其化合物有重要的应用。阅读下列材料，回答问题： 硼晶体熔点为2 076 ℃。BF3可与NH3反应生成NH3·BF3。乙硼烷(B2H6)具有还原性，易水解生成H3BO3 (一元弱酸)；乙硼烷可与NH3反应生成氨硼烷(NH3·BH3)，其在一定条件下可以脱氢，最终得到氮化硼；乙硼烷也可与NaH反应生成NaBH4。 (1)下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.元素的电负性大小顺序是O>N>B>H B.乙硼烷水解方程式为B2H6+6H2O===2H3BO3+6H2↑ C.氨硼烷分子中N提供孤电子对，B提供空轨道形成配位键 D.NaBH4晶体中存在的相互作用有离子键、共价键、氢键 (2)基态硼原子的最高能级电子排布式是　　　　　；单质硼的晶体类型是　　　　　；写出H3BO3的电离方程式：　　　　　；F—B—F键角比较：BF3　　　　　(填“>”或“<”) NH3·BF3；的空间结构是　　　　　。  (3)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂，但不能导电。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图甲所示。 ①六方相氮化硼中，距离B原子最近的B原子个数为　　　　　。若阿伏加德罗常数的值为NA，晶体相关参数如图所示，晶体密度为　　　　　　　　　 g·cm-3(用含有a、c、NA的式子表示)。  ②另一种立方相BN晶体与金刚石结构相似，其晶胞结构如图乙。图丙中表示N原子的投影位置，在图中用标出B原子的投影位置。 答案　(1)BC　(2)2p1　共价晶体　H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-　>　正四面体形　(3)①6　　②或 解析　(1)元素的非金属性越强，该元素的电负性就越大，非金属性：O>N>H>B，则电负性：O>N>H>B，A错误；乙硼烷水解产生H3BO3、H2，反应的化学方程式为B2H6+6H2O===2H3BO3+6H2↑，B正确；氨硼烷分子中N原子上有孤电子对，B原子上有空轨道，B原子提供空轨道，与N原子的孤电子对形成配位键，C正确；NaBH4晶体是离子晶体，阳离子与阴离子之间存在离子键，在阴离子中存在共价键、配位键，但由于B元素的电负性不大，不能形成氢键，D错误。(2)H3BO3 是一元弱酸，在溶液中存在电离平衡，能够与H2O电离产生的OH-的O原子通过配位键结合，从而电离产生H+、[B(OH)4]-，电离方程式为H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-；BF3中B原子价层电子对数是3，分子结构是平面三角形，F—B—F的键角是120°；在NH3·BF3中N与B原子形成配位键，从而使该物质分子中B原子价层电子对数为4，分子的结构为正四面体形，分子中F—B—F的键角是109°28'，故F—B—F的键角：BF3>NH3·BF3；中的中心B原子价层电子对数为4，故的空间结构是正四面体形。(3)①六方相氮化硼与石墨相似，具有层状结构，每个B原子与3个N原子形成共价键，每个N原子与3个B原子形成共价键，通过该B原子可以形成3个正六边形，每个六边形中含有2个B原子与该B原子距离相等且最近，故六方相氮化硼中，距离B原子最近的B原子个数为6；在六方相氮化硼中含有的B原子数目是6×=1，含有的N原子数是6×=1，因此1个晶胞中含有1个BN，晶胞质量m= g= g，晶胞的体积V=6××(c×10-7) cm3=a2c×10-21 cm3，则该晶体的密度ρ=== g·cm-3。②根据晶胞结构分析：立方相氮化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与N重合，外侧大正六边形均由N原子构成，而内部小正六边形由3个B原子、3个N原子相间构成，所以画图为或。 3.(10分)(2024·泰安一模)钾、铁和硒(Se)元素在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题： (1)基态铁原子的价层电子排布式为　　　　　　。阴阳离子的电子云分布在对方离子的电场作用下发生变形的现象称为离子极化，电荷密度越高，极化能力越强。FeCl3和FeCl2相比，化学键中共价键成分百分数较高的是　　　　　　，原因是　　　　。  (2)常温常压下，SeF4为无色液体，固态SeF4的晶体类型为　　　　　　；SeF4中心原子的价层电子对数为　　　　　　，下列对SeF4分子空间结构推断合理的是　　　　　　(填字母)。  (3)钾元素与氧元素形成的某些化合物可以作为宇宙飞船的供氧剂。其中一种化合物的晶胞在xy平面、xz平面、yz平面上的投影如图所示，该化合物的化学式为　　　　　　，其晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为　　　　 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。  答案　(1)3d64s2　FeCl3　Fe3+比Fe2+电荷密度高，离子的极化能力强，FeCl3电子云重叠程度大　(2)分子晶体　5　d　(3)KO2　 解析　(2)常温常压下，SeF4为无色液体，熔沸点较低，固态SeF4的晶体类型为分子晶体，SeF4中心原子的价层电子对数为4+×(6-4×1)=5，含有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥较大，则SeF4分子空间结构可能为，故选d。(3)根据晶胞的三视图可以知道，K原子在晶胞的顶点和体心，一个晶胞含有K原子8 ×+1=2个，O原子有2个在晶胞内，8个在棱上，一个晶胞中含有的O原子2+8×=4个，晶胞内K原子与O原子个数比为1∶2，所以钾元素和氧元素形成的化合物的化学式为KO2，经推算，一个晶胞中含有2个K原子和4个O原子，再将题目所给数据代入密度计算公式，晶体密度为ρ== g·cm-3= g·cm-3。 4.(14分)(2024·菏泽二模)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，氨硼烷(NH3BH3)、Fe⁃Mg合金都是具有广阔应用前景的储氢材料。回答下列问题： (1)氨硼烷中B原子的轨道杂化方式为　　　　　，已知其中的B显正价，则氨硼烷所含元素电负性由大到小的顺序为　　　　　(填元素符号)。  (2)氨硼烷在催化剂作用下水解生成偏硼酸铵[B3O6]和氢气，反应的化学方程式为　　　　　。  硼的主要含氧酸是硼酸(H3BO3)，分子间通过氢键连接成层状结构(如图所示)，273 K时，硼酸在水中的溶解度很小，加热时溶解度增大，原因是　　　　　　　，三卤化硼(BX3)水解生成硼酸的机理如下，试从结构的角度对比分析CCl4水解反应很难进行的原因是　　　　　　　。  (3)Fe⁃Mg合金的晶胞中，Mg占据由Fe围成的所有正四面体空隙，晶胞沿z轴在xy面上的投影如图所示，该合金的化学式为　　　　　；若晶胞的棱长为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，合金的密度ρ=　　　　　g·cm-3(用含NA的代数式表示)；若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含24 g Mg的晶体可储存标准状况下H2的体积约为　　　　L。  答案　(1)sp3　N>H>B　(2)3NH3BH3+6H2O(NH4)3B3O6+9H2↑　加热会破坏硼酸分子间的氢键，利于硼酸分子与水分子间形成氢键　CCl4中的C原子价层无空轨道，不能接受H2O的进攻　(3)Mg2Fe(或FeMg2)　×1021　11.2 解析　(1)氨硼烷中B原子周围有4对价电子，为sp3杂化；B显正价，可知电负性：N>H>B。 (2)氨硼烷水解生成偏硼酸铵[(NH4)3B3O6]和氢气，反应的化学方程式为3NH3BH3+6H2O=== (NH4)3B3O6+9H2↑；硼酸分子间存在氢键，导致其与水分子之间的作用力较小，因此在水中的溶解度较小，加热会破坏硼酸分子间的氢键，利于硼酸分子与水分子间形成氢键；CCl4中的C原子价层电子对数为4，且均形成共价键，无空轨道，不能接受H2O的进攻，因此CCl4水解反应很难进行。 (3)由投影图可知Fe位于顶角和面心，个数为8×+6×=4；Mg位于体内，且充满所有Fe围成的正四面体空隙，则Mg有8个，该合金的化学式为Mg2Fe或FeMg2；晶胞质量为 g，合金的密度ρ=×1021g·cm-3；H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则1个晶胞中可储存的H2的分子数1+12×=4，含24 g Mg即1 mol Mg的晶体中，含 mol晶胞，则可储存 mol H2，标准状况下H2的体积约为11.2 L。 5.(12分)(2024·潍坊二模)元素周期表已成为化学家的得力工具，如在过渡元素中寻找优良的催化剂，在碱金属元素中开发高能电池。结合日常生活中的常见应用，请回答以下问题： Ⅰ.TiO2和MnO2均可以催化降解甲醛、苯等有害物质，具有去除效率高，且无二次污染等优点，广泛应用于家居装潢等领域，其中一种催化机理如图所示。 (1)基态Ti和Mn原子中未成对电子数之比为　　　　　　。  (2)CO2和·CHO中碳原子的杂化方式分别为　　　　　　、　　　　　　。  (3)HCHO的空间结构为　　　　　　。  (4)金属钛和锰可导电、导热，有金属光泽和延展性，这些性质都可以用理论解释。已知金属锰有多种晶型，y型锰的面心立方晶胞俯视图符合下列　　　　　　(填字母)。  Ⅱ.2019年诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰其对研究开发锂离子电池作出的卓越贡献。LiFePO4、聚乙二醇、LiPF6、LiAsF6和LiCl等可作锂离子聚合物电池的材料。 (5)Fe的基态原子的价层电子排布式为　　　　　　。  (6)乙二醇(HOCH2CH2OH)的相对分子质量与丙醇(CH3CH2CH2OH)相近，但沸点高出100 ℃，原因是　　　　　　。  (7)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。LiCl·3H2O属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为0.72 nm、1.0 nm、0.56 nm。如图为沿z轴投影的晶胞中所有Li+的分布图和原子分数坐标。 已知，LiCl·3H2O的摩尔质量为M g· mol-1，NA为阿伏加德罗常数的值。 该晶胞中Cl-的数目为　　　　　　，LiCl·3H2O晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(列出计算表达式)。  答案　(1)2∶5　(2)sp　sp2　(3)平面三角形　(4)c　(5)3d64s2　(6)乙二醇分子中羟基比丙醇的多，分子间的氢键比丙醇多，分子间作用力较大　(7)4　 解析　(1)基态Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，未成对电子数为2，Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，未成对电子数为5，所以基态Ti和Mn原子中未成对电子数之比为2∶5。 (2)CO2为直线形，杂化类型为sp，·CHO中碳原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，碳原子采取sp2杂化。 (3)HCHO中碳原子含有3个σ键，碳原子采取sp2杂化，不含孤电子对，所以其空间结构是平面三角形。 (4)面心立方晶胞中原子位于顶角和面心，俯视时上下底面的面心原子位于俯视图正方形中心，顶角原子位于正方形顶点，其他侧面的原子位于正方形四边中点，故俯视图为c。 (7)晶胞中Li+数目为2+4×=4，根据化学式LiCl·3H2O可知，该晶胞中Cl-的数目为4；晶胞的质量m= g，晶胞体积V=0.72×1.0×0.56×10-21 cm3，晶体密度= g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题四　第6练　 物质的结构与性质大题 [综合题专攻] 真题演练 模拟预测 内容索引 1.(2024·全国甲卷，35)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题： (1)该族元素基态原子核外未成对电子数为　　，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为　 。  1 2 3 真题演练 PART ONE ⅣA族元素基态原子的价层电子排布为ns2np2，其核外未成对电子数为2；ⅣA族元素原子最外层电子数均为4，在与其他元素形成化合物时呈现的最高化合价为+4。 2 +4 (2)CaC2俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为　　(填标号)。  a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.配位键 1 2 3 CaC2的电子式为 ，可知此化合物中存在的化学键为离子键和非极性共价键，不存在极性共价键和配位键。 bd (3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ，其中电负性最大的元素 是 　，硅原子的杂化轨道类型为　　。  1 2 3 聚甲基硅烷 中含C、Si、H三种元素，其电负性大小：C>H>Si， 电负性最大的元素是C；硅原子与4个原子形成共价键，价层电子对数为4，没有孤电子对，其杂化轨道类型为sp3。 C sp3 (4)早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________。 1 2 3 物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4 熔点/℃ 442 -34 29 143 SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高 (5)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为　 　。设NA为阿伏加德罗 常数的值，则该晶体密度为　　　 　　g·cm-3 (列出计算式)。  1 2 3 6 1 2 3 PbS晶胞中有4个Pb和4个S，距离每个Pb原子周围最近的S原子是6个。设NA为阿伏加德罗常数的值，则NA个晶胞的质量为4×(207+32) g，NA个晶胞的体积为NA× g·cm-3。 2.(2024·山东，16)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题： (1)Mn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Mn多的元素是　　(填元素符号)。 1 2 3 四 ⅦB Cr 基态Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2，位于元素周期表第四周期ⅦB族，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[Ar]3d54s1，有6个未成对电子。 (2)Mn的某种氧化物MnOx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　　　　。 1 2 3 当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn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.CaO　　　　B.V2O5　　　　C.Fe2O3　　　　D.CuO MnO2 降低 A 1 2 3 由均摊法得，晶胞中Mn的数目为1+8×=2，O的数目为2+4×=4，即该氧化物的化学式为MnO2；MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，Mn的化合价为+2x，即Mn的化合价降低；过渡金属有多种可变化合价，其氧化物通过脱出氧原子，出现O空位，获得半导体性质，CaO不能通过这种方式获得半导体性质。 (3)[BMIM]+B(见图)是MnOx晶型转变的诱导剂。的空间构型为　　　　　　；[BMIM]+中咪唑环存在大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为　　　。 1 2 3 正四面体形 sp2 中B的价层电子对数为4+=4，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在大π键，N原子形成3个σ键，杂化方式为sp2。 (4)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是________________ 　 　　　　。  1 2 3 FDCA形成的分子 由HMF和FDCA的结构可知，HMF和FDCA均能形成分子间氢键，FDCA分子中含有两个羧基，形成的分子间氢键的机会更多，使得FDCA的熔点远大于HMF。 间氢键更多 3.(2023·北京，15)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2)可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。 (1)基态S原子价层电子排布式是　　　　。 1 2 3 3s23p4 S是第三周期第ⅥA族元素，基态S原子价层电子排布式为3s23p4。 (2)比较S原子和O原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： _________________________________________________________________________。  I1(O)>I1(S)，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子 (3)S2的空间结构是　　 　　。 1 2 3 四面体形 的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形，S2可看作是S中的1个O原子被S原子取代，则S2的空间结构为四面体形。 (4)同位素示踪实验可证实S2中两个S原子的化学环境不同，实验过程 为 S2 Ag2S+S。过程ⅱ中，S2断裂的只有硫硫键， 若过程ⅰ所用试剂是SO3和35S，过程ⅱ含硫产物是______________ 　　　　。 1 2 3 NSO4和 S 过程ⅱ中S2断裂的只有硫硫键，根据反应机理可知，整个过程中S最终转化为S，S最终转化为Ag2S。若过程ⅰ所用试剂为SO3和35S，过程ⅱ的含硫产物是SO4和S。 (5)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，结构如图所示。 晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为　 。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，阿伏 1 2 3 加德罗常数为NA，该晶体的密度为　　　　　　g·cm-3。(1 nm=10-7 cm)  4 ×1021 由晶胞结构可知，1个晶胞中含有8×+4×+2×+1=4个[Mg(H2O)6]2+，含有4个S2；该晶体的密度ρ= g·cm-3=×1021 g·cm-3。 (6)浸金时，S2作为配体可提供孤电子对与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断S2中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由： ______________________________________________________________________________________________________。  1 2 3 S2中的中心S原子的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子 1.(2024·青岛三模)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　　　　　。 1 2 3 4 5 模拟预测 PART TWO Li>B>Be 锂的第二电离失去1s2上的1个电子时，非常困难，因此第二电离能最大，硼的第二电离失去2s2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。 (2)由于硼的氢化物与烷烃相似，故又称之为硼烷。乙硼烷(B2H6)的分子结构如图1，该分子中B原子的杂化方式为　　。图1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　　　　　 　。 1 2 3 4 5 sp3 3c-2e H的1s轨道为球形，成键无方向性 1 2 3 4 5 ``` 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，三个原子核，两个电子，则乙硼烷的桥键②为三中心二电子键，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。 ①根据B2H6分子结构为BH3—BH3，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。②乙硼烷中B原子是sp3杂化，硼最外层3个电子，分别占据1个sp3杂化 (3)一种含硼的高温超导材料，其晶胞结构如图2。晶体的化学式为　 　　　。图中由12个B与12个C构成的多面体含　　个棱。  1 2 3 4 5 KCaB6C6 36 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角， 钾原子的个数为8×=1，硼原子、碳原子位于面心，硼原子、碳原子个数均为12×=6，晶体最简化学式为KCaB6C6，图中由12个B与12个 C构成的多面体含有36个棱。 (4)常温下，Na2CO3溶解度(S=22 g)大于NaHCO3(S=9.6 g)，从结构角度解释原因：　　　　　 　　。 1 2 3 4 5 之间可以通过氢键形成二聚体或者多聚体 2.(2024·山东省实验中学一模)硼单质及其化合物有重要的应用。阅读下列材料，回答问题： 硼晶体熔点为2 076 ℃。BF3可与NH3反应生成NH3·BF3。乙硼烷(B2H6)具有还原性，易水解生成H3BO3 (一元弱酸)；乙硼烷可与NH3反应生成氨硼烷(NH3·BH3)，其在一定条件下可以脱氢，最终得到氮化硼；乙硼烷也可与NaH反应生成NaBH4。 (1)下列说法正确的是　　(填字母)。 A.元素的电负性大小顺序是O>N>B>H B.乙硼烷水解方程式为B2H6+6H2O===2H3BO3+6H2↑ C.氨硼烷分子中N提供孤电子对，B提供空轨道形成配位键 D.NaBH4晶体中存在的相互作用有离子键、共价键、氢键 1 2 3 4 5 BC 元素的非金属性越强，该元素的电负性就越大，非金属性：O>N>H>B，则电负性：O>N>H>B，A错误； 乙硼烷水解产生H3BO3、H2，反应的化学方程式为B2H6+6H2O=== 2H3BO3+6H2↑，B正确； 氨硼烷分子中N原子上有孤电子对，B原子上有空轨道，B原子提供空轨道，与N原子的孤电子对形成配位键，C正确； NaBH4晶体是离子晶体，阳离子与阴离子之间存在离子键，在阴离子中存在共价键、配位键，但由于B元素的电负性不大，不能形成氢键，D错误。 1 2 3 4 5 (2)基态硼原子的最高能级电子排布式是　 ；单质硼的晶体类型是_____ 　 　；写出H3BO3的电离方程式：　　 　　　；F—B—F键角比较：BF3　　(填“>”或“<”) NH3·BF3；的空间结构是　　 　　　。 1 2 3 4 5 2p1 共价 晶体 H3BO3+H2O H++[B(OH)4]- > 正四面体形 H3BO3 是一元弱酸，在溶液中存在电离平衡，能够与H2O电离产生的OH-的O原子通过配位键结合，从而电离产生H+、[B(OH)4]-，电离方程式为H3BO3+H2O H++[B(OH)4]-；BF3中B原子价层电子对数是3，分子结构是平面三角形，F—B—F的键角是120°；在NH3·BF3中N与B原子形成配位键，从而使该物质分子中B原子价层电子对数为4，分子的结构为正四面体形，分子中F—B—F的键角是109°28'，故F—B—F的键角：BF3>NH3·BF3；中的中心B原子价层电子对数为4，故的空间结构是正四面体形。 1 2 3 4 5 (3)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂，但不能导电。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图甲所示。 1 2 3 4 5 ①六方相氮化硼中，距离B原子最近的B原子个数为　　。若阿伏加德罗 常数的值为NA，晶体相关参数如图所示，晶体密度为　 　　 　　g·cm-3 (用含有a、c、NA的式子表示)。 6 六方相氮化硼与石墨相似，具有层状结构，每个B原子与3个N原子形成共价键，每个N原子与3个B原子形成共价键，通过该B原子可以形成3个正六边形，每个六边形中含有2个B原子与该B原子距离相等且最近， 故六方相氮化硼中，距离B原子最近的B原子个数为6；在六方相氮化硼中含有的B原子数目是6×=1，含有的N原子数是6×=1， 1 2 3 4 5 因此1个晶胞中含有1个BN，晶胞质量m= g= g，晶胞的体积V=6× ×(c×10-7) cm3=a2c× 10-21 cm3，则该晶体的密度ρ=== g·cm-3。 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 ②另一种立方相BN晶体与金刚石结构相似，其晶胞结构如图乙。图丙中 表示N原子的投影位置，在图中用 标出B原子的投影位置。 或 答案 N原子相间构成，所以画图为 或 。 根据晶胞结构分析：立方相氮化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与N重合，外侧大正六边形均由N原子构成，而内部小正六边形由3个B原子、3个 1 2 3 4 5 3.(2024·泰安一模)钾、铁和硒(Se)元素在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题： (1)基态铁原子的价层电子排布式为　　　。阴阳离子的电子云分布在对方离子的电场作用下发生变形的现象称为离子极化，电荷密度越高，极化能力越强。FeCl3和FeCl2相比，化学键中共价键成分百分数较高的是　　　，原因是_______________________________________________ 　 　　　。  1 2 3 4 5 3d64s2 FeCl3 Fe3+比Fe2+电荷密度高，离子的极化能力强，FeCl3电 子云重叠程度大 (2)常温常压下，SeF4为无色液体，固态SeF4的晶体类型为　　 　；SeF4中心原子的价层电子对数为　，下列对SeF4分子空间结构推断合理的是　　(填字母)。 1 2 3 4 5 分子晶体 5 d 常温常压下，SeF4为无色液体，熔沸点较低，固态SeF4的晶体类型为分子晶体，SeF4中心原子的价层电子对数为4+×(6-4×1)=5，含有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥较大，则SeF4分子空间结 构可能为 ，故选d。 1 2 3 4 5 (3)钾元素与氧元素形成的某些化合物可以作为宇宙飞船的供氧剂。其中一种化合物的晶胞在xy平面、xz平面、yz平面上的投影如图所示，该化合物的化学式为　　　， 1 2 3 4 5 KO2 其晶胞边长为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为 ____________g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。 根据晶胞的三视图可以知道，K原子在晶胞的顶点和体心，一个晶胞含有K原子8 ×+1=2个，O原子有2个在晶胞内，8个在棱上，一个晶 胞中含有的O原子2+8×=4个，晶胞内K原子与O原子个数比为1∶2， 1 2 3 4 5 所以钾元素和氧元素形成的化合物的化学式为KO2，经推算，一个晶胞中含有2个K原子和4个O原子，再将题目所给数据代入密度计算公式， 晶体密度为ρ== g·cm-3= g·cm-3。 1 2 3 4 5 4.(2024·菏泽二模)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，氨硼烷(NH3BH3)、Fe⁃Mg合金都是具有广阔应用前景的储氢材料。回答下列问题： (1)氨硼烷中B原子的轨道杂化方式为　　，已知其中的B显正价，则氨硼烷所含元素电负性由大到小的顺序为　　　　(填元素符号)。 1 2 3 4 5 sp3 N>H>B 氨硼烷中B原子周围有4对价电子，为sp3杂化；B显正价，可知电负性：N>H>B。 (2)氨硼烷在催化剂作用下水解生成偏硼酸铵[B3O6]和氢气，反应的化学方程式为　　　 　　。 1 2 3 4 5 3NH3BH3+6H2O===(NH4)3B3O6+9H2↑ 硼的主要含氧酸是硼酸(H3BO3)，分子间通过氢键连接成层状结构(如图所示)，273 K时，硼酸在水中的溶解度很小，加热时溶解度增大，原因是_____________ 　　　　　 　　，三卤化硼(BX3)水解生成硼酸的机理如下，试从结构的角度对比分析CCl4水解反应很难进行的原因是____ 　　　　 　　　。 1 2 3 4 5 加热会破坏硼酸分子间的氢键，利于硼酸分子与水分子间形成氢键 中的C原子价层无空轨道，不能接受H2O的进攻 CCl4 1 2 3 4 5 氨硼烷水解生成偏硼酸铵[(NH4)3B3O6]和氢气，反应的化学方程式为3NH3BH3+6H2O===(NH4)3B3O6+9H2↑；硼酸分子间存在氢键，导致其与水分子之间的作用力较小，因此在水中的溶解度较小，加热会破坏硼酸分子间的氢键，利于硼酸分子与水分子间形成氢键；CCl4中的C原子价层电子对数为4，且均形成共价键，无空轨道，不能接受H2O的进攻，因此CCl4水解反应很难进行。 (3)Fe⁃Mg合金的晶胞中，Mg占据由Fe围成的所有正四面体空隙，晶胞沿z轴在xy面上的投影如图所示，该合金的化学式为　 　　　　；若晶胞的棱长 1 2 3 4 5 为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，合金的密度ρ=　　 　　　g·cm-3(用含NA的代数式表示)；若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含24 g Mg的晶体可储存标准状况下H2的体积约为　 　L。  Mg2Fe(或FeMg2) ×1021 11.2 1 2 3 4 5 FeMg2；晶胞质量为 g，合金的密度ρ=×1021g·cm-3；H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则1个晶胞中可储存的H2的分子数1+12×=4，含24 g Mg即1 mol Mg的晶体中，含 mol晶胞，则可储存 mol H2，标准状况下H2的体积约为11.2 L。 由投影图可知Fe位于顶角和面心，个数为8×+6× =4；Mg位于体内，且充满所有Fe围成的正四面体空隙，则Mg有8个，该合金的化学式为Mg2Fe或 5.(2024·潍坊二模)元素周期表已成为化学家的得力工具，如在过渡元素中寻找优良的催化剂，在碱金属元素中开发高能电池。结合日常生活中的常见应用，请回答以下问题： 1 2 3 4 5 Ⅰ.TiO2和MnO2均可以催化降解甲醛、苯等有害物质，具有去除效率高，且无二次污染等优点，广泛应用于家居装潢等领域，其中一种催化机理如图所示。 (1)基态Ti和Mn原子中未成对电子数之比为　　　。 2∶5 基态Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，未成对电子数为2，Mn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，未成对电子数为5，所以基态Ti和Mn原子中未成对电子数之比为2∶5。 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 (2)CO2和·CHO中碳原子的杂化方式分别为　　、　　。 sp sp2 CO2为直线形，杂化类型为sp，·CHO中碳原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，碳原子采取sp2杂化。 1 2 3 4 5 (3)HCHO的空间结构为　　　　　　。 平面三角形 HCHO中碳原子含有3个σ键，碳原子采取sp2杂化，不含孤电子对，所以其空间结构是平面三角形。 1 2 3 4 5 (4)金属钛和锰可导电、导热，有金属光泽和延展性，这些性质都可以用理论解释。已知金属锰有多种晶型，y型锰的面心立方晶胞俯视图符合下列　　(填字母)。  c 面心立方晶胞中原子位于顶角和面心，俯视时上下底面的面心原子位于俯视图正方形中心，顶角原子位于正方形顶点，其他侧面的原子位于正方形四边中点，故俯视图为c。 1 2 3 4 5 Ⅱ.2019年诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰其对研究开发锂离子电池作出的卓越贡献。LiFePO4、聚乙二醇、LiPF6、LiAsF6和LiCl等可作锂离子聚合物电池的材料。 (5)Fe的基态原子的价层电子排布式为　　　。  (6)乙二醇(HOCH2CH2OH)的相对分子质量与丙醇(CH3CH2CH2OH)相近，但沸点高出100 ℃，原因是_______________________________________ 　　 　　　　。  3d64s2 乙二醇分子中羟基比丙醇的多，分子间的氢键比丙醇多，分子间作用力较大 1 2 3 4 5 (7)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。LiCl·3H2O属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为0.72 nm、1.0 nm、0.56 nm。如图为沿z轴投影的晶胞中所有Li+的分布图和原子分数坐标。 已知，LiCl·3H2O的摩尔质量为M g· mol-1，NA为阿伏加德罗常数的值。 该晶胞中Cl-的数目为　，LiCl·3H2O晶体的密度为　 　 g· cm-3(列出计算表达式)。  4 1 2 3 4 5 晶胞中Li+数目为2+4×=4，根据化学式LiCl·3H2O可知，该晶胞中Cl-的数目为4；晶胞的质量m= g，晶胞体积V=0.72×1.0×0.56×10-21 cm3，晶体密度= g·cm-3。 $$