专题10 物质结构与性质综合题（北京专用）-【好题汇编】2025年高考化学一模试题分类汇编

专题10 物质结构与性质综合题 1．（北京市朝阳区2025届高三一模考试化学试题）碳元素具有丰富的化学性质，碳及其化合物有着广泛的应用。 （1）能测定含碳化合物的骨架结构。在基态原子中，核外存在 对自旋相反的电子。 （2）我国科学家利用与等活泼金属反应合成了金刚石，为金刚石的合成提供了重要的研究思路。 ①第一电离能由大到小的顺序为 。 ②的键是由碳的 轨道与氯的轨道重叠形成键。 （3）早期以石墨为原料在高温高压条件下合成金刚石。图a为金刚石晶胞，图b为石墨的层状结构(虚线所示部分为其晶胞，如图c所示)。 ①石墨晶胞所含碳原子数为 。 ②金刚石的密度为，晶胞形状为立方体，边长为，阿伏加德罗常数的值为 (用含的关系式表示)。 （4）碳在物质转化中起着重要作用。与较难发生反应：，加碳生成可使反应得以进行。解释加碳反应更易进行的原因： 。 【答案】（1）2 （2） 1个杂化 （3）4 （4）C和生成并放热，使反应趋势变大(碳与反应生成放出热量，使体系温度升高，同时降低，均促进反应正向进行) 【解析】（1）基态原子核外有6个电子，电子排布式为1s22s22p2，核外存在2对自旋相反的电子； （2）①同周期从左到右第一电离能有增大趋势，故第一电离能Cl>Mg>Na； ②CCl4的中心原子为C，价层电子对数为4+，孤电子对为0，杂化方式为sp3杂化，C−Cl键是由碳的1个sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键； （3）①图c为石墨的晶胞，内部有1个C原子，面上有2个C原子，棱上有4个C原子，顶角有8个C原子，C原子个数为1+2； ②金刚石晶胞中C原子数为4+8+6=8，质量为，体积为(a×10-7)3cm3，根据密度公式，NA=； （4），∆S<0，反应难以自发进行，加碳生成CO，放出热量，使温度升高，总反应趋势变大，同时消耗了O2，使平衡正向进行。 2．（北京市房山区2025届高三下学期一模化学试卷）磷酸亚铁锂(LiFePO4)是一种电极材料，广泛应用于新能源等领域。 （1）基态Fe原子价层电子排布式是 。 （2）Fe元素的各级电离能数据(用I1、I2∙∙∙∙∙∙表示)如下表所示，从原子结构角度解释I3-I2<I4-I3的原因 。 元素 电离能/(kJ•mol-1) I1 I2 I3 I4 …… Fe 762.5 1561.9 2957 5290 …… （3）LiFePO4的制备流程：FeSO4FeC2O4∙2H2OLiFePO4 ① FeSO4晶体中存在的作用力类型有 。 ② FeC2O4·2H2O的结构如下图所示，中C原子的杂化方式是 。 （4）锂离子电池充、放电过程中，正极材料晶胞的组成变化如下图所示。 ①由于的空间构型为 ，且磷氧键键能较大，锂离子嵌入和脱出时，磷酸亚铁锂的空间骨架不易发生形变，具有良好的循环稳定性。 ②若LiFePO4全部转化为FePO4，则平均每个晶胞脱出 个Li+。 【答案】（1）3d64s2 （2）Fe原子失去两个电子后价层电子排布式为3d6，容易失去一个电子，形成3d5半充满结构，体系能量较低，相对稳定不容易失电子，所以I3-I2<I4-I3 （3）共价键、离子键 sp2 （4）正四面体 4 【解析】（1）铁为26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2； （2）Fe原子失去两个电子后价层电子排布式为3d6，容易失去一个电子，形成3d5半充满结构，体系能量较低，相对稳定不容易失电子，所以I3-I2<I4-I3； （3）①和间的作用力为离子键，中S和O之间的作用力为共价键； ②的结构为，碳原子成3条σ键，没有孤电子对，则为sp2杂化； （4）①中，中心P原子价层电子对数为，没有孤电子对， 构型为正四面体形； ②根据晶胞结构，LiFePO4晶胞中Li+位于顶点、面心和棱上，个数为，即每个晶胞中有4个Li+，LiFePO4全部转化为FePO4，晶胞中的Li+全部脱出，故脱出4个Li+。 3．（北京市丰台区2025届高三一模考试化学试题）铁及其化合物在生产生活中有着重要的作用。 I．铁蓝或是一种传统的蓝色颜料，可由亚铁氰化钾制备而成。 （1）基态的价电子排布式为 。 （2）铁蓝中包含的化学键类型有 （填字母）。 A．配位键    B．离子键    C．非极性共价键 （3）比较N原子和O原子的第一电离能大小，并从原子结构角度进行解释 。 （4）邻二氮菲（）与能够生成稳定的橙色配合物，可用做的检测试剂。向溶液（浅黄色）中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，原因是 。 II．在不同温度下，单质铁可表现出不同的晶体结构，从而具有不同用途。的部分晶胞结构和的晶胞结构如下图所示，回答下列问题： （5）每个晶胞实际包含2个Fe原子，每个Fe原子周围等距且紧邻的Fe原子有8个。试在图中用“”表示出晶胞中其余Fe原子所处的位置 。 （6）若和的晶胞体积分别为和，则和晶体的密度之比是 。 【答案】（1） （2）A B （3）第一电离能：；原子的价层电子排布式为，轨道处于半满状态，更稳定，不易失电子 （4）与的配位能力更强，溶液中的浓度低 （5） （6） 【解析】（1）铁是26号元素，基态的价电子排布式为； （2）中存在阴阳离子之间的离子键，亚铁离子与氰根离子之间存在配位键； （3）原子的价层电子排布式为，轨道处于半满状态，更稳定，不易失电子，则第一电离能：； （4）因为与的配位能力更强，溶液中的浓度低，所以未观察到溶液呈现明显的橙色； （5） 每个晶胞实际包含2个Fe原子，每个Fe原子周围等距且紧邻的Fe原子有8个。则铁原子位于8个顶点和1个体心，即； （6）每个晶胞实际包含2个Fe原子，则密度：；的晶胞含有铁原子：，密度为：，则和晶体的密度之比是：。 4．（北京市海淀区2025届高三一模考试化学试题）锂在储能方面有重要作用，盐湖卤水是我国锂的主要来源。盐湖卤水中的含量低，的含量较高，提锂难度大。 （1）Li在元素周期表中的位置是 。 （2）碳酸盐沉淀法是最早应用于盐湖卤水提锂的方法。的空间构型为 。 （3）冠醚萃取法可选择性提取低浓度的。某种冠醚的结构如图。当冠醚空腔大小与金属离子接近时，金属离子易被吸附进入空腔中，实现萃取。该冠醚在某溶剂中的离子选择性如下表。 离子选择性 164：1 3：1 从原子结构角度解释冠醚的离子选择性的原因： 。 （4）用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为)。 ①距离Li最近且等距的O的数目为 。 ②已知阿伏伽德罗常数为。该晶体的密度为 。 【答案】（1）第二周期IA族 （2）平面三角形 （3）和的电子排布相同，核电荷数：大于，离子半径：小于；相比于，与的离子半径更接近，更易被冠醚吸附，更难与分离，故离子选择性更低 （4）4 【解析】（1）Li在元素周期表中的位置是：第二周期IA族； （2）中C原子的价层电子对数为3+=3+0=3，空间构型为平面三角形； （3）从原子结构角度解释冠醚的离子选择性的原因：和的电子排布相同，核电荷数：大于，离子半径：小于；相比于，与的离子半径更接近，更易被冠醚吸附，更难与分离，故离子选择性更低； （4）①由图可知，距离Li最近且等距的O的数目为：4； ②根据均摊法，晶胞中O2-个数为：，Li+个数为8，晶体的密度为：。 5．（北京市门头沟区2025届高三下学期一模化学试题）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。 （1）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，制备纯硅的反应原理：。 ①的分子结构类似，中键是由硅的 轨道与氯的3p轨道重叠形成键。 ②晶体熔点明显高于，原因是 。 （2）Ge在元素周期表第4周期第IVA族。基态Ge原子的价层电子轨道表示式是 。 （3）由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质，是一种潜在的拓扑绝缘体材料。晶体可视为晶体(晶胞如图所示)中部分原子被和取代后形成。 ①图a中与Ge距离最近的Ge的数目为 。 ②图b为Ge晶胞中部分原子被和取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是 。 ③图为的晶胞，已知晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则的摩尔质量为 (列出表达式，已知：) 【答案】（1）1个杂化 晶体硅是共价晶体，熔化破坏共价键，是分子晶体，熔化破坏分子间作用力，由于共价键的作用比分子间作用力强，所以共价晶体熔化需要吸收能量大，熔点高 （2） （3）4 8个顶点不同，三套各4根平行棱不相同，三套各2个平行面不同，不可以无隙并置 【解析】（1）①为正四面体空间构型，中心原子采用杂化，键是由硅的1个杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成键； ②二者晶体类型不同，晶体硅是共价晶体，熔化破坏共价键，是分子晶体，熔化破坏分子间作用力，由于共价键的作用比分子间作用力强，所以共价晶体熔化需要吸收能量大，熔点高； （2） Ge在元素周期表第4周期第IVA族，最外层4个电子，基态Ge原子的价层电子轨道表示式与同主族的C、Si相似，价层电子轨道表示式为； （3）①从图a晶胞图可看出，与Ge距离最近的Ge的数目为4个； ②平行六面体晶胞是8个顶点相同，三套各4根平行棱，三套各2个平行面，可以无隙并置，该基本单元8个顶点不同，三套各4根平行棱不相同，三套各2个平行面不同，不可以无隙并置； ③的晶胞中有Ge：、Hg：、Sb：8，化学式为，晶胞体积为，根据晶胞密度计算公式，则的摩尔质量为g/mol； 6．（北京市延庆区2025届高三下学期一模化学试题）H、C、N、O是中学化学重要的非金属元素，关于几种元素及其化合物回答： （1）基态C原子价电子层轨道表示式为： 。 （2）N元素的第一电离能比O元素的大，试解释原因 。 （3）C与H形成的常见有机化合物、。 ①分子的模型名称是 。 ②的键是由碳的 杂化轨道与氢的轨道重叠形成键。 ③、均能使溴的四氯化碳溶液褪色，从化学键的角度解释原因 。 （4）石墨相氮化碳是一种新型光催化材料，具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如图所示。晶体中存在的微粒间作用力有 。 （5）碳单质的一种共价晶体结构如图所示。 ①每个C原子周围与它最近且距离相等的C原子有 个。 ②若该立方晶胞边长均为，阿伏伽德罗常数的值为。则该晶体的密度为 。 【答案】（1） （2）N的2p轨道呈“半充满”，电子排布较为稳定，使得其失去外层第一个电子所需能量更高 （3）直线形 sp2 、都含有π键，π键不稳定，在一定条件下易与Br2发生加成反应，从而使溴的四氯化碳溶液褪色 （4）共价键、范德华力 （5）4 【解析】（1） 基态C原子价电子排布式为2s22p2，价电子层轨道表示式为：。 （2）N元素的第一电离能大于O元素，主要原因是N的2p轨道呈“半充满”，电子排布较为稳定，使得其失去外层第一个电子所需能量更高。 （3）①分子中存在碳碳三键，C原子杂化方式为sp，模型名称是直线形； ②分子中存在碳碳双键，C原子杂化方式为sp2，键由碳的sp2杂化轨道与氢的1s轨道头碰头重叠形成σ键； ③、均能使溴的四氯化碳溶液褪色，从化学键的角度解释原因是：、都含有π键，π键不稳定，在一定条件下易与Br2发生加成反应，从而使溴的四氯化碳溶液褪色。 （4）具有和石墨相似的层状结构，层内存在共价键，层间为范德华力。 （5）该晶胞为金刚石的共价晶体结构： ① 每个C原子呈四面体配位，它周围最近且距离相等的C原子数为4个； ② 在该立方晶胞中共有＝8个C原子，若晶胞边长为 a pm，阿伏伽德罗常数为，则该晶体的密度为。 7．（北京市东城区2025届高三一模考试化学试题）我国人造金刚石产量居世界首位。以石墨或甲烷为原料可制备金刚石。 Ⅰ．石墨和金刚石的晶胞() （1）基态碳原子的电子排布式为 。 （2）根据图中信息判断石墨晶体中层间没有化学键相连，依据是 。 （3）金刚石在目前所有已知晶体中硬度最大。从结构角度解释其原因： 。 （4）石墨和金刚石的晶胞体积比为7：9，其密度比为 (简单整数比)。 Ⅱ．人工合成金刚石 方法一：高压合成 方法二：低压合成 方程式 (石墨，)(金刚石，)      原理 石墨与催化剂镍(Ni)在高压釜中的高温高压条件下形成共熔体(Ni，C)，金刚石比石墨更易从共熔体中析出 与大量在微波炉里形成等离子体(含电子、、、等)，其中含碳粒子在硅晶体表面沉积并脱去，得到金刚石 （5）将高压合成金刚石过程中的能量变化，在图中补充完整 。 （6）关于低压合成，下列说法正确的是 (填序号)。 a．甲烷和金刚石中的碳原子、硅晶体中的硅原子均为杂化 b．含碳粒子相互碰撞可能得到乙烷 c．低压可降低含碳粒子的浓度，有利于生成结构规整的金刚石 【答案】（1） （2）层间距远大于碳碳键键长 （3）金刚石是共价晶体，为立体网状结构，键长很短，键能很大 （4） （5） （6）abc 【解析】（1）碳原子基态电子排布式为。 （2）由图可见，石墨层内相邻碳间距约，而层间相邻碳原子间距约，远大于形成共价键所需的键长，说明层间并无化学键相连（只是较弱的范德华力）。 （3）金刚石是共价晶体，每个碳原子以杂化方式与四个碳相连，形成三维网络巨型分子，键能大，为立体网状结构，键长很短，键能很大，空间结构极其牢固，因而硬度最高。 （4）若取石墨、金刚石各自“标准”晶胞，石墨每个晶胞含原子数为：，金刚石每个晶胞含碳原子数为：，两者晶胞体积比为，石墨的密度为：，金刚石密度为：，则其密度比为。 （5）在高压合成示意图中，应将“共熔体”的能量画在最高处，起始“”和产物“”的能量均较低，且由于石墨转变为金刚石为吸热过程，产物能量略高于反应物(但都低于中间的共熔体能量)，故图像为：。 （6）a．甲烷分子中，中心碳原子通过‌杂化‌与个氢原子形成正四面体结构；金刚石为原子晶体，每个碳原子与周围个碳原子通过共价键结合，形成三维网状结构，碳原子采取‌杂化‌方式‌；晶体硅的结构与金刚石类似，硅原子同样以‌杂化‌与邻近的个硅原子形成共价键，a正确； b．在含大量自由基的等离子体中，碳自由基通过相互碰撞确有可能生成乙烷等小分子，b正确； c．降低压强可降低碳自由基浓度，使得碳的沉积更有序，从而有利于生成结构规整的金刚石，c正确； 故选。 8．（北京市平谷区2025届高三下学期一模化学试题）工业上利用钛与铁可以制造多种新型合金材料，广泛用于航空、船舶、医疗、储能等领域。 （1）基态核外电子排布式为 。 （2）尿素与氯化铁形成配合物是一种高效有机催化剂。尿素与铁离子形成配位键时，最容易提供孤电子对的是 元素，原因是 。 （3）研究表明用作光催化剂可将、、等氧化为、。下列说法正确的是 （选填序号）。 A．、均为直线型分子，但分子极性不同 B．、、的第一电离能依次增大 C．沸点比低得多，主要是因为分子间作用力较小 （4）Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示（位于立方体的顶点，处于立方体的中心）。该晶体中，和周围 个相紧邻；若该晶胞的边长为acm，则晶胞的密度为 （设为阿弗加德罗常数）。 （5）纳米晶体是一种贮氢容量大、价格低廉的储氢材料。可由Mg和Fe的粉末在气氛中反应加热球磨制得，该反应分两步进行。第一步反应为，第二步反应的化学方程式为 。 【答案】（1）1s22s22p63s23p63d6 （2）N N的电负性比O小，容易提供孤电子对 （3）A （4）12 （5）2MgH2+Fe+H2Mg2FeH6或 3MgH2+Fe Mg2FeH6+Mg 【解析】（1）铁是26号元素，Fe2+的基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6； （2）尿素中O和N有孤电子对，其中N的电负性小，容易提供孤电子对，故答案为：N；N的电负性比O小，容易提供孤电子对； （3）A．、中碳都是sp杂化，空间结构都是直线型，其中是极性分子，是非极性分子，A正确； B．同周期越靠右，第一电离能越大，其中N元素的2p为半满的稳定结构，第一电离能比O大，B错误； C．可形成分子间氢键，沸点较高，则沸点比低得多，主要是因为可形成分子间氢键，C错误； 故选A； （4）由晶胞结构图可知，体心为Ca2＋，面心为O2－，该晶体中每个顶点Ti4＋与面心的O2－相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶体中，Ti4＋和周围紧相邻O2－数目为3×=12，该晶体中，Ti4+和周围12 个O2-相紧邻；如图晶胞中Ti4＋为8×=1，Ca2＋为1，O2－为6×=3，令晶胞边长为acm，，密度ρ= ； （5）本题的目的是制备Mg2FeH6，则第二步应是制备Mg2FeH6，两步反应加起来可以消掉中间产物MgH2，且根据题意反应物有铁参与，因此第二步应是或2MgH2+Fe+H2Mg2FeH6或 3MgH2+Fe Mg2FeH6+Mg。 9．（北京市石景山区2025届高三下学期一模考试化学试题）金属间化合物是金属元素与金属元素之间形成的化合物，和是两种金属间化合物。 （1）基态Fe原子价层电子排布式是 。 （2）第一电离能，从原子结构的角度解释原因 。 （3）的晶胞形状为正方体，边长为anm，一个晶胞中含有58个原子，其中有 个。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。 （4）（结构）转化为结构。 ①写出结构的铁铝金属间化合物转化为结构的化学方程式 。 ②将放入十四烷酸的乙醇溶液中，中的Al被溶解于乙醇中的氧化，生成的盐吸附在金属基体表面形成许多均匀分布的微突起，使材料表面具有了类荷叶状结构，表现出超疏水现象（液滴难以浸润表面并易滚动脱离），写出反应的化学方程式 。设计实验证明中的Al被氧化 （填实验操作和现象）。 【答案】（1） （2）Mg失去的是3s能级上的电子，Al失去的是3p能级上的电子，3p能级电子的能量比3s能级电子的能量高，所以第一电离能 （3）24 （4） 将金属Fe和Al分别放入十四烷酸的乙醇溶液中，反应相同时间，Fe表面观察不到超疏水现象，Al表面观察到超疏水现象 【解析】（1）Fe是26号元素，处于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，其价层电子排布式为3d64s2； （2）Mg失去的是3s能级上的电子，Al失去的是3p能级上的电子，3p能级电子的能量比3s能级电子的能量高，所以第一电离能Mg＞Al； （3）一个晶胞中含有58个原子，由化学式Mg17Al12可知，晶胞中Al原子数目为58×=24；晶胞相当于有2个“Mg17Al12”，晶胞质量=，则晶体密度==； （4）①DO3结构化学式为Fe3Al，B2结构晶胞中Fe原子数目=8×=1，Al原子数目为1，其化学式为FeAl，DO3结构的铁铝金属间化合物转化为B2结构的化学方程式为； ②Fe3Al中的Al被溶解于乙醇中的O2氧化生成氧化铝，氧化铝再与C13H27COOH反应生成盐(C13H27COO)3Al和水，化学方程式为4Al+3O2+12C13H27COOH═6H2O+4(C13H27COO)3Al；利用铝反应生成的盐表现出超疏水现象设计，实验证明Fe3Al中的Al被氧化的具体方案：将金属Fe和Al分别放入十四烷酸的乙醇溶液中，反应相同时间，Fe表面观察不到超疏水现象，Al表面观察到超疏水现象。 10．（北京市顺义区2025届高三一模化学试题）硒是动物和人体所必需的微量元素之一，含硒化合物在药物和材料领域具有重要应用。 （1）硒和硫在周期表中位于同一主族。 ①基态Se原子价层电子排布式是 。 ②25℃时，溶液的pH小于溶液的pH，原因是 。 （2）由二苯基二硒醚（Ⅰ）合成含硒药物Ⅳ的化学方程式为： ①下列说法不正确的是 。 A．反应物中所有碳原子的杂化方式均为 B．中O—Se—O键角大于中O—Se—O键角 C．化合物Ⅳ的熔点主要取决于所含化学键的键能大小 ②相同压强下，比较化合物V（苯硒酚）和苯酚沸点高低并解释原因 。 （3）硒化锌（ZnSe）是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如下图所示。 ①该晶胞中硒原子的配位数为 。 ②若该晶胞密度为，硒化锌的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则晶胞边长a为 nm。 【答案】（1） Se原子半径大于S原子半径，H-Se键键能小，更容易电离出 （2）AC 苯酚沸点高，两者都是分子晶体，苯酚还存在分子间氢键，氢键比范德华力强，导致苯酚沸点更高 （3）4 【解析】（1）①Se位于第四周期第VIA族，基态Se原子价层电子排布式是； ②25℃时，溶液的pH小于溶液的pH，说明H2S的酸性弱于，更加容易电离产生H+，H-Se的键能更小，原因是：Se原子半径大于S原子半径，H-Se键键能小，更容易电离出。 （2）①A．II中存在碳碳三键，C原子的杂化方式均为，A错误； B．中心Se原子价层电子对数为3+=3，杂化方式为是sp2，中心Se原子价层电子对数为3+=4，杂化方式为是sp3，则中O—Se—O键角大于中O—Se—O键角，B正确； C．化合物Ⅳ是分子晶体，熔点主要取决于分子间作用力大小，C错误； 故选AC； ②苯酚中含有羟基，可以形成分子间氢键，相同压强下，苯酚沸点高，原因是：两者都是分子晶体，苯酚还存在分子间氢键，氢键比范德华力强，导致苯酚沸点更高。 （3）①由晶胞结构可知，以位于面心的Se原子为研究对象，该晶胞中与硒原子距离最近且相等的Zn有4个，位于上下两个晶胞中，该晶胞中硒原子的配位数为4； ②若该晶胞中Zn的个数为4，Se的个数为=4，硒化锌的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，密度为，则晶胞边长a为nm。 11．（北京市西城区2025届高三化学一模试题）硼元素在医药、陶瓷、新型电池等领域具有重要应用。 （1）基态B原子的电子排布式是 。 （2）Be、B均为第二周期的元素，基态原子的第一电离能Be B(填“>”“<”或“”)。 （3）硼酸是一元弱酸，具有抑菌消炎作用。硼酸显酸性的原理： 。 ①反应中B原子的杂化轨道类型的变化为 。 ②生成的过程中形成了配位键，原因是 。 （4）硼化钙是制高纯度硼合金的原料，其晶胞形状为立方体，结构示意图如图1所示，原子全部组合为正八面体，各顶点通过键连接成三维骨架，位于晶胞的中心。 ①硼化钙的化学式是 。 ②已知硼化钙晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则相邻两个间的最短距离为 。 （5）咪唑基-四氟硼酸盐型离子液体具有难挥发、高离子传导性等优点，可作为新型电池的电解液，其结构如图2所示。 若将咪唑基中的烃基(-R)替换为原子，该离子液体的黏稠度将增加，不利于离子传导，从粒子间相互作用的角度解释原因： (写一点)。 【答案】（1） （2）> （3）由杂化变为杂化 中的原子提供空轨道，中的原子提供孤电子对 （4） （5）将烃基替换为原子，阳离子体积减小，离子键增强，同时咪唑基中的键可与中的原子形成氢键 【解析】（1）B是5号元素，根据构造原理，可知基态B原子的核外电子排布式是，故答案为：。 （2）根据同一周期从左往右元素第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA和第ⅤA反常，则第一电离能由大到小的顺序为Be＞B，故答案为：＞。 （3）①硼酸中B原子价层对数是，则B原子的杂化方式为杂化，中B原子价层对数为4，则B原子的杂化方式为杂化，故答案为：由杂化变为杂化。 ②因为中的原子提供空轨道，中的原子提供孤电子对，所以生成的过程中形成了配位键，故答案为：中的原子提供空轨道，中的原子提供孤电子对。 （4）①由晶胞结构可知，立方体晶胞的顶点均为，则顶点均摊有，Ca位于体心，个数为1，则硼化钙的化学式为，故答案为：。 ②设晶胞为a cm，因为Ca位于体心，则相邻两个间的最短距离为a cm，已知硼化钙晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为，解得a=，故答案为：。 （5）将烃基替换为原子，阳离子体积减小，离子键增强，同时咪唑基中的键可与中的原子形成氢键，将该离子液体的黏稠度将增加，不利于离子传导，故答案为：将烃基替换为原子，阳离子体积减小，离子键增强，同时咪唑基中的键可与中的原子形成氢键。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 物质结构与性质综合题 1．（北京市朝阳区2025届高三一模考试化学试题）碳元素具有丰富的化学性质，碳及其化合物有着广泛的应用。 （1）能测定含碳化合物的骨架结构。在基态原子中，核外存在 对自旋相反的电子。 （2）我国科学家利用与等活泼金属反应合成了金刚石，为金刚石的合成提供了重要的研究思路。 ①第一电离能由大到小的顺序为 。 ②的键是由碳的 轨道与氯的轨道重叠形成键。 （3）早期以石墨为原料在高温高压条件下合成金刚石。图a为金刚石晶胞，图b为石墨的层状结构(虚线所示部分为其晶胞，如图c所示)。 ①石墨晶胞所含碳原子数为 。 ②金刚石的密度为，晶胞形状为立方体，边长为，阿伏加德罗常数的值为 (用含的关系式表示)。 （4）碳在物质转化中起着重要作用。与较难发生反应：，加碳生成可使反应得以进行。解释加碳反应更易进行的原因： 。 2．（北京市房山区2025届高三下学期一模化学试卷）磷酸亚铁锂(LiFePO4)是一种电极材料，广泛应用于新能源等领域。 （1）基态Fe原子价层电子排布式是 。 （2）Fe元素的各级电离能数据(用I1、I2∙∙∙∙∙∙表示)如下表所示，从原子结构角度解释I3-I2<I4-I3的原因 。 元素 电离能/(kJ•mol-1) I1 I2 I3 I4 …… Fe 762.5 1561.9 2957 5290 …… （3）LiFePO4的制备流程：FeSO4FeC2O4∙2H2OLiFePO4 ① FeSO4晶体中存在的作用力类型有 。 ② FeC2O4·2H2O的结构如下图所示，中C原子的杂化方式是 。 （4）锂离子电池充、放电过程中，正极材料晶胞的组成变化如下图所示。 ①由于的空间构型为 ，且磷氧键键能较大，锂离子嵌入和脱出时，磷酸亚铁锂的空间骨架不易发生形变，具有良好的循环稳定性。 ②若LiFePO4全部转化为FePO4，则平均每个晶胞脱出 个Li+。 3．（北京市丰台区2025届高三一模考试化学试题）铁及其化合物在生产生活中有着重要的作用。 I．铁蓝或是一种传统的蓝色颜料，可由亚铁氰化钾制备而成。 （1）基态的价电子排布式为 。 （2）铁蓝中包含的化学键类型有 （填字母）。 A．配位键    B．离子键    C．非极性共价键 （3）比较N原子和O原子的第一电离能大小，并从原子结构角度进行解释 。 （4）邻二氮菲（）与能够生成稳定的橙色配合物，可用做的检测试剂。向溶液（浅黄色）中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，原因是 。 II．在不同温度下，单质铁可表现出不同的晶体结构，从而具有不同用途。的部分晶胞结构和的晶胞结构如下图所示，回答下列问题： （5）每个晶胞实际包含2个Fe原子，每个Fe原子周围等距且紧邻的Fe原子有8个。试在图中用“”表示出晶胞中其余Fe原子所处的位置 。 （6）若和的晶胞体积分别为和，则和晶体的密度之比是 。 4．（北京市海淀区2025届高三一模考试化学试题）锂在储能方面有重要作用，盐湖卤水是我国锂的主要来源。盐湖卤水中的含量低，的含量较高，提锂难度大。 （1）Li在元素周期表中的位置是 。 （2）碳酸盐沉淀法是最早应用于盐湖卤水提锂的方法。的空间构型为 。 （3）冠醚萃取法可选择性提取低浓度的。某种冠醚的结构如图。当冠醚空腔大小与金属离子接近时，金属离子易被吸附进入空腔中，实现萃取。该冠醚在某溶剂中的离子选择性如下表。 离子选择性 164：1 3：1 从原子结构角度解释冠醚的离子选择性的原因： 。 （4）用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为)。 ①距离Li最近且等距的O的数目为 。 ②已知阿伏伽德罗常数为。该晶体的密度为 。 5．（北京市门头沟区2025届高三下学期一模化学试题）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。 （1）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，制备纯硅的反应原理：。 ①的分子结构类似，中键是由硅的 轨道与氯的3p轨道重叠形成键。 ②晶体熔点明显高于，原因是 。 （2）Ge在元素周期表第4周期第IVA族。基态Ge原子的价层电子轨道表示式是 。 （3）由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质，是一种潜在的拓扑绝缘体材料。晶体可视为晶体(晶胞如图所示)中部分原子被和取代后形成。 ①图a中与Ge距离最近的Ge的数目为 。 ②图b为Ge晶胞中部分原子被和取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是 。 ③图为的晶胞，已知晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则的摩尔质量为 (列出表达式，已知：) 6．（北京市延庆区2025届高三下学期一模化学试题）H、C、N、O是中学化学重要的非金属元素，关于几种元素及其化合物回答： （1）基态C原子价电子层轨道表示式为： 。 （2）N元素的第一电离能比O元素的大，试解释原因 。 （3）C与H形成的常见有机化合物、。 ①分子的模型名称是 。 ②的键是由碳的 杂化轨道与氢的轨道重叠形成键。 ③、均能使溴的四氯化碳溶液褪色，从化学键的角度解释原因 。 （4）石墨相氮化碳是一种新型光催化材料，具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如图所示。晶体中存在的微粒间作用力有 。 （5）碳单质的一种共价晶体结构如图所示。 ①每个C原子周围与它最近且距离相等的C原子有 个。 ②若该立方晶胞边长均为，阿伏伽德罗常数的值为。则该晶体的密度为 。 7．（北京市东城区2025届高三一模考试化学试题）我国人造金刚石产量居世界首位。以石墨或甲烷为原料可制备金刚石。 Ⅰ．石墨和金刚石的晶胞() （1）基态碳原子的电子排布式为 。 （2）根据图中信息判断石墨晶体中层间没有化学键相连，依据是 。 （3）金刚石在目前所有已知晶体中硬度最大。从结构角度解释其原因： 。 （4）石墨和金刚石的晶胞体积比为7：9，其密度比为 (简单整数比)。 Ⅱ．人工合成金刚石 方法一：高压合成 方法二：低压合成 方程式 (石墨，)(金刚石，)      原理 石墨与催化剂镍(Ni)在高压釜中的高温高压条件下形成共熔体(Ni，C)，金刚石比石墨更易从共熔体中析出 与大量在微波炉里形成等离子体(含电子、、、等)，其中含碳粒子在硅晶体表面沉积并脱去，得到金刚石 （5）将高压合成金刚石过程中的能量变化，在图中补充完整 。 （6）关于低压合成，下列说法正确的是 (填序号)。 a．甲烷和金刚石中的碳原子、硅晶体中的硅原子均为杂化 b．含碳粒子相互碰撞可能得到乙烷 c．低压可降低含碳粒子的浓度，有利于生成结构规整的金刚石 8．（北京市平谷区2025届高三下学期一模化学试题）工业上利用钛与铁可以制造多种新型合金材料，广泛用于航空、船舶、医疗、储能等领域。 （1）基态核外电子排布式为 。 （2）尿素与氯化铁形成配合物是一种高效有机催化剂。尿素与铁离子形成配位键时，最容易提供孤电子对的是 元素，原因是 。 （3）研究表明用作光催化剂可将、、等氧化为、。下列说法正确的是 （选填序号）。 A．、均为直线型分子，但分子极性不同 B．、、的第一电离能依次增大 C．沸点比低得多，主要是因为分子间作用力较小 （4）Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示（位于立方体的顶点，处于立方体的中心）。该晶体中，和周围 个相紧邻；若该晶胞的边长为acm，则晶胞的密度为 （设为阿弗加德罗常数）。 （5）纳米晶体是一种贮氢容量大、价格低廉的储氢材料。可由Mg和Fe的粉末在气氛中反应加热球磨制得，该反应分两步进行。第一步反应为，第二步反应的化学方程式为 。 9．（北京市石景山区2025届高三下学期一模考试化学试题）金属间化合物是金属元素与金属元素之间形成的化合物，和是两种金属间化合物。 （1）基态Fe原子价层电子排布式是 。 （2）第一电离能，从原子结构的角度解释原因 。 （3）的晶胞形状为正方体，边长为anm，一个晶胞中含有58个原子，其中有 个。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。 （4）（结构）转化为结构。 ①写出结构的铁铝金属间化合物转化为结构的化学方程式 。 ②将放入十四烷酸的乙醇溶液中，中的Al被溶解于乙醇中的氧化，生成的盐吸附在金属基体表面形成许多均匀分布的微突起，使材料表面具有了类荷叶状结构，表现出超疏水现象（液滴难以浸润表面并易滚动脱离），写出反应的化学方程式 。设计实验证明中的Al被氧化 （填实验操作和现象）。 10．（北京市顺义区2025届高三一模化学试题）硒是动物和人体所必需的微量元素之一，含硒化合物在药物和材料领域具有重要应用。 （1）硒和硫在周期表中位于同一主族。 ①基态Se原子价层电子排布式是 。 ②25℃时，溶液的pH小于溶液的pH，原因是 。 （2）由二苯基二硒醚（Ⅰ）合成含硒药物Ⅳ的化学方程式为： ①下列说法不正确的是 。 A．反应物中所有碳原子的杂化方式均为 B．中O—Se—O键角大于中O—Se—O键角 C．化合物Ⅳ的熔点主要取决于所含化学键的键能大小 ②相同压强下，比较化合物V（苯硒酚）和苯酚沸点高低并解释原因 。 （3）硒化锌（ZnSe）是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如下图所示。 ①该晶胞中硒原子的配位数为 。 ②若该晶胞密度为，硒化锌的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则晶胞边长a为 nm。 11．（北京市西城区2025届高三化学一模试题）硼元素在医药、陶瓷、新型电池等领域具有重要应用。 （1）基态B原子的电子排布式是 。 （2）Be、B均为第二周期的元素，基态原子的第一电离能Be B(填“>”“<”或“”)。 （3）硼酸是一元弱酸，具有抑菌消炎作用。硼酸显酸性的原理： 。 ①反应中B原子的杂化轨道类型的变化为 。 ②生成的过程中形成了配位键，原因是 。 （4）硼化钙是制高纯度硼合金的原料，其晶胞形状为立方体，结构示意图如图1所示，原子全部组合为正八面体，各顶点通过键连接成三维骨架，位于晶胞的中心。 ①硼化钙的化学式是 。 ②已知硼化钙晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则相邻两个间的最短距离为 。 （5）咪唑基-四氟硼酸盐型离子液体具有难挥发、高离子传导性等优点，可作为新型电池的电解液，其结构如图2所示。 若将咪唑基中的烃基(-R)替换为原子，该离子液体的黏稠度将增加，不利于离子传导，从粒子间相互作用的角度解释原因： (写一点)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$