专题11 物质结构与性质综合题（北京专用）-【好题汇编】2025年高考化学二模试题分类汇编

专题11 物质结构与性质综合题 考点概览 考点：集中在《物质结构与性质》 新趋势：与其他模块融合 常规题型一 1．（北京市海淀区2025届高三下学期二模化学试卷）我国科学家在中国空间站首次实现了铟硒半导体的微重力培养，铟（In）和硒（Se）的单质是制备铟硒半导体的重要原料。 （1）主族元素In原子序数为49，其位于元素周期表的 区。 （2）粗硒中主要含碲（Te）单质等杂质。硒与碲同主族，可用气态氢化物热解法制备少量的高纯硒，流程如下图。 结合元素周期律解释该法能分离硒和碲的原因： 。 （3）氧化挥发法是制备高纯硒的另一种方法。粗硒经高温氧化后产生蒸气，冷凝后溶于水形成溶液，除杂后向溶液中通入可获得高纯硒。 ①已知分子中含两个羟基，中Se的杂化方式为 。 ②向溶液中通入时，发生反应的化学方程式为 。 （4）一种铟硒半导体晶体的晶胞如图，晶胞底面边长为a pm，高为c pm。 ①该晶体的化学式为 。 ②阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。（已知：） 2．（北京市西城区2025届高三下学期二模化学试题）硅及其化合物在很多领域有广泛的应用。 （1）硅原子 ①基态硅原子的价层电子轨道表示式是 。 ②原子的第一电离能由小到大的顺序为 （2）晶体硅 ①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是 。 ②一定温度下，某体积为，质量为mg的晶体硅，其晶胞为立方体，如图1所示，边长为，Si的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数 。 ③下列能说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡的是 。 a．硅原子之间的相互作用具有方向性和饱和性 b．硅有导电性，导电能力大于金刚石 （3）硅的含氧化合物 ①二氧化硅中的硅氧四面体基本结构单元如图2所示，其中硅原子的杂化方式为 。 ②自然界中的云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构。 i．如图3所示，每个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与相邻的硅氧四面体连接，形成无限伸展的片状的硅酸根离子，其中硅原子和氧原子的个数比为 。 ii．云母易被从片间撕开，原因是 。 3．（北京市丰台区第二中学2024届高三下学期三模化学试题）碳酸二甲酯()是一种绿色化工原料。用于汽车、医疗器械等领域。以甲醇为原料生产碳酸二甲酯的反应过程如下。 i. 4CuCl + 4CH3OH + O2 = 4Cu(OCH3)Cl + 2H2O ii. 2Cu(OCH3)Cl + CO = (CH3O)2CO + 2CuCl （1）碳酸二甲酯分子中羰基碳原子的杂化类型是 。 （2）CuCl中，基态Cu+的价电子排布式为 ，CuCl在生产碳酸二甲酯的反应过程中所起的作用是 。 （3）上述方法中，甲醇单位时间内的转化率较低。为分析原因，查阅如下资料。 i．甲醇单位时间内的转化率主要受Cu(Ⅰ)(+1价铜元素)浓度的影响。 ii．CuCl在甲醇中溶解度较小，且其中的Cu+易被氧化为难溶的CuO。 ⅲ．加入4-甲基咪唑()可与Cu+形成配合物，可提高甲醇的转化率。4-甲基咪唑中，1号N原子的孤电子对因参与形成大π键，电子云密度降低。 请结合信息回答以下问题。 ①4-甲基咪唑中，1~4号N原子 (填“在”或“不在”)同一平面上， (填“1”或“3”)号N原子更容易与Cu+形成配位键。 ②加入4-甲基咪唑后，甲醇转化率提高，可能的原因是 (填序号)。 a．Cu(Ⅰ)配合物中的-NH结构可增大其在甲醇中的溶解度 b．形成的Cu(Ⅰ)配合物能增大反应的限度 （4）配位原子提供孤电子对的能力是影响配体与Cu+之间配位键强度的一个重要因素。若用某结构相似的含O配体与Cu+配位，所得配合物的稳定性比含N配体低，可能的原因是 。 （5）CaTiO3的晶胞如图(a)所示，金属离子与氧离子间的作用力为 ，Ca2+的配位数是 。一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中 的空间位置相同，有机碱CH3NH中，N原子的杂化轨道类型是 ；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。 4．（北京市第二中学2024-2025学年高三下学期化学4月模拟测试题）2022年2月我国科学家在《科学》杂志发表反型钙钛矿太阳能电池研究方面的最新科研成果论文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。 （1）基态钛原子的p原子轨道上的电子数为 个。 （2）Ti的配合物有多种。Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF的配体所含原子中电负性由大到小的顺序是 (写元素符号)；Ti(H2O)中∠H—O—H (填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中∠H—O—H；Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti的配位数是 ，N原子的杂化方式为 。 （3）反型钙钛矿电池无需使用具有光催化活性的TiO2(通过氮掺杂生成TiO2-aNb，反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层，光照下的输出稳定性更好，更具发展潜力。 则TiO2-aNb晶体中a= 。已知原子1、2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标分别为 。 5．（2025届清华大学THUSSAT中学生标准学术能力诊断性测试（TDA））锂离子电池是近年来的研究热点，应用的领域正在不断扩大，展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益。 （1）一种锂离子电池的电极材料可采用、、和苯胺()等作为原料制备。 ①原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态铁原子，其价电子的自旋磁量子数的代数和为 。 ②在中除氢元素外，其余三种元素第一电离能最大的是 (填元素符号)，电负性最强的元素为 (填元素符号)。 ③苯胺的熔点 甲苯的熔点(填“>”或“<”)，原因是 。 （2）某锂电池的负极材料是锂原子嵌入石墨烯层间，其晶胞结构(底边为平行四边形)如下图1所示，该晶体的化学式为 。 （3）某富锂超离子导体的晶胞是如下图2所示的立方体。在该晶体中O原子的配位数为 ，晶体密度为 。 6．（2024届北京市顺义区高三下学期二模化学试卷）高熵合金是指由多种元素(如等)形成的合金，因其独特的元素组成、微观结构和性能，被认为是极具应用潜力的新型结构材料。 （1）是目前采用最多的高熵合金元素组合。 ①元素与同周期相邻的元素比较，第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。 ②基态原子的价层电子的轨道表示式为 。 ③元素位于元素周期表的 区。 （2）研究人员发现，在离子液体中可制备均一粒径分布的高熵合金纳米颗粒。离子液体是在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。一种离子液体的结构如图所示。 ①的空间结构为 。 ②研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点。两种离子液体的结构如图所示。熔点的原因是 。 （3）一种由元素形成的高熵合金，其晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为。 ①原子与邻近的原子构成的空间结构为 ②已知阿伏伽德罗常数的值为，该晶体的密度为 (列出计算式)。 7．（2024届北京市朝阳区高三下学期二模化学试题）氢的有效储存与释放是氢能应用的关键问题之一。 Ⅰ．有机储氢材料 （1）N—乙基咔唑是具有应用前景的储氢材料，其储氢、释氢原理如图1所示。 ①基态N原子价层电子轨道表示式为 。 ②晶体中离子键的百分数为41%。分析、MgO、、中离子键的百分数小于41%的有 。 ③比较在水中的溶解性：乙基咔唑 乙胺（）（填“＞”或“＜”）。 （2）HCOOH是安全方便的具有应用前景的液态储氢材料。HCOOH催化释氢的可能机理如图2所示。 ①依据VSEPR模型，中心原子上的价层电子对数是 。 ②为证实上述机理，用HCOOD代替HCOOH进行实验。在图3中补充HCOOD催化释氢部分过程的相应内容 。 Ⅱ．复合储氢材料 （3）一种新型储氢材料的晶胞形状为正方体如图4。 ①该物质的化学式为 。（电负性：B元素为2.0，H元素为2.1） ②已知阿伏加德罗常数为，该物质的摩尔质量为，该晶体的密度为，则晶胞边长为 nm。（） 融合题型二 1．（北京市东城区2025届高三下学期二模化学试题）硼氢化钠（）具有高理论氢含量，是优秀的储氢材料。 （1）制取的反应为。该反应不是氧化还原反应。 ①从原子结构角度解释中B显正价的原因： 。 ②比较中键角F-B-F和中键角H—B-H的大小并解释原因： 。 ③下列说法正确的是 （填序号）。 a．NaH的电子式： b．离子半径：> c．为极性分子 （2）晶体的一种晶胞形状为立方体，结构如图所示。 ①与最近且距离相等的有 个。 ②已知该晶胞的体积为a ，为阿伏加德罗常数的值。则1晶体中，氢元素的质量为 g（用含的代数式表示）。 （3）科学家设计如下图所示装置，实现发电和制氢一体化，总反应为：。 已知：在电场作用下，双极膜可将解离为和，和分别向两极迁移。 ①只在电极a产生，则b极的电极反应式是 。 ②当电极产生1mol 时，双极膜解离水的物质的量为 mol。 2．（北京市朝阳区2025届高三下学期二模化学试题）氮及其化合物在能源领域应用广泛。 （1）非常稳定，通常只能与电离能小的、等金属元素形成离子型化合物。 ①基态N原子价层电子排布式为 。 ②、在水中均能产生。分子的空间结构为三角锥形，解释原因： 。 （2）我国科学家成功合成五氮阴离子盐：(可表示为)，局部结构示意图如下所示。 ①中和中N均为杂化，比较中键角和中键角大小并解释原因： 。 ②对于的稳定存在有重要作用。与的作用力类型有 。 （3）通过、与的循环转化，可实现由、与合成、与。合成过程与、的晶胞结构示意图如下。 ①若和的晶胞体积分别为和，则和的密度之比为 。 ②合成、与的总反应方程式是 。 3．（北京市东城区2024届二模）硒是一种应用广泛的元素。 Ⅰ.检测细胞体内的 风湿性关节炎与细胞体内产生的有关。一种含的荧光探针分子检测及再生的转化如图。 （1）①位于元素周期表中 区（填“”“”“”或“”）。 ②的结构式是 。 （2）在中，转化为。 ①用“”在中标出所有的手性碳原子 。 ②中，与的物质的量之比为 。 Ⅱ.应用于光电领域 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，图1晶胞中位置不变，嵌入的同时被挤出。生成的晶体结构与晶体相似，其中位于图1晶胞的 （填序号）。 .棱心 .面心 .体心 .顶点 4．（2024年北京高考真题）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。写出的基态原子最外层轨道表示式： 。 （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 。 5．（北京市丰台区2025届高三下学期二模化学试卷）氮元素及其化合物在各领域中应用广泛。 （1）基态N原子核外电子轨道表示式是 。 （2）丁二酮肟可用于检验溶液中的，原理如图。 ①丁二酮肟中N原子的杂化轨道类型是 。 ②二(丁二酮肟)合镍为非极性分子，结构稳定，含有共价键、配位键、氢键等作用力，请在图中方框内补全其结构 。 （3）乙二胺(用“en”表示)可用于电镀镍工艺。向电解液中加入乙二胺，可将转化为，使得电解时放电速率缓慢且平稳，得到的镀层更加致密、细腻，原因是 。 （4）氮化钛(TiN)是一种优良的高温结构材料，晶胞结构如图所示。 ①与每个Ti原子等距且紧邻的Ti原子数目是 。 ②已知，晶体密度为，阿伏加德罗常数为。该晶胞边长为 cm(列出计算式)。 ③碳化钛(TiC)与TiN晶胞结构类似，且均为过渡晶体，其中所含离子键百分数更大的是 (填“TiC”或“TiN”)。 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11 物质结构与性质综合题 考点概览 考点：集中在《物质结构与性质》 新趋势：与其他模块融合 常规题型一 1．（北京市海淀区2025届高三下学期二模化学试卷）我国科学家在中国空间站首次实现了铟硒半导体的微重力培养，铟（In）和硒（Se）的单质是制备铟硒半导体的重要原料。 （1）主族元素In原子序数为49，其位于元素周期表的 区。 （2）粗硒中主要含碲（Te）单质等杂质。硒与碲同主族，可用气态氢化物热解法制备少量的高纯硒，流程如下图。 结合元素周期律解释该法能分离硒和碲的原因： 。 （3）氧化挥发法是制备高纯硒的另一种方法。粗硒经高温氧化后产生蒸气，冷凝后溶于水形成溶液，除杂后向溶液中通入可获得高纯硒。 ①已知分子中含两个羟基，中Se的杂化方式为 。 ②向溶液中通入时，发生反应的化学方程式为 。 （4）一种铟硒半导体晶体的晶胞如图，晶胞底面边长为a pm，高为c pm。 ①该晶体的化学式为 。 ②阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。（已知：） 【答案】（1）p （2）Se与Te同主族，非金属性Se>Te，Se更易与生成气态氢化物，从而与Te分离 （3） （4） 【解析】（1）主族元素In原子序数为49，电子排布式：，其位于元素周期表的p区； （2）硒与碲同主族，可用气态氢化物热解法制备少量的高纯硒，Se与Te同主族，非金属性Se>Te，Se更易与生成气态氢化物，转化为气态物质，从而与Te分离； （3）①H2SeO3中心Se原子的价层电子对数为3+=4，中心原子杂化类型是sp3杂化； ②溶液除杂后向溶液中通入可获得高纯硒和硫酸，发生反应的化学方程式为； （4）①根据结构得到该晶胞中，In有个，Se有，因此该化合物的化学式为； ②晶体的密度为。 2．（北京市西城区2025届高三下学期二模化学试题）硅及其化合物在很多领域有广泛的应用。 （1）硅原子 ①基态硅原子的价层电子轨道表示式是 。 ②原子的第一电离能由小到大的顺序为 （2）晶体硅 ①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是 。 ②一定温度下，某体积为，质量为mg的晶体硅，其晶胞为立方体，如图1所示，边长为，Si的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数 。 ③下列能说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡的是 。 a．硅原子之间的相互作用具有方向性和饱和性 b．硅有导电性，导电能力大于金刚石 （3）硅的含氧化合物 ①二氧化硅中的硅氧四面体基本结构单元如图2所示，其中硅原子的杂化方式为 。 ②自然界中的云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构。 i．如图3所示，每个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与相邻的硅氧四面体连接，形成无限伸展的片状的硅酸根离子，其中硅原子和氧原子的个数比为 。 ii．云母易被从片间撕开，原因是 。 【答案】（1） （2）晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大 b （3）杂化 2：5 片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度 【解析】（1）①基态硅原子的价层电子排布为3s23p2，价层电子轨道表示式是； ②同周期元素从左到右第一电离能增大，但由于P的3p轨道处于半充满稳定状态，因此第一电离能大于相邻元素，则由小到大的顺序为Si<S<P。 （2）①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大； ②根据晶胞结构，含有硅原子个数为，根据密度公式可得：； ③硅晶体中硅原子之间具有方向性和饱和性，金属晶体中金属键没有方向性和饱和性，故a不选；金刚石是共价晶体，若硅有导电性，且导电能力大于金刚石，则可说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡，故答案为b。 （3）①二氧化硅中的硅为四面体构型，则杂化方式为sp3； ②i．根据均摊法，一个硅氧四面体中，有3个氧原子被2个相邻Si原子共用、1个氧原子只与1个硅原子结合，则； ii．云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构，片内为由共价键构成的硅酸根阴离子，片间为金属阳离子，硅酸根离子和金属离子通过离子键构成云母多层结构，离子键强度较低，而共价键强度较高，因此云母易被从片间撕开形成单层结构，故答案为：片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度。 3．（北京市丰台区第二中学2024届高三下学期三模化学试题）碳酸二甲酯()是一种绿色化工原料。用于汽车、医疗器械等领域。以甲醇为原料生产碳酸二甲酯的反应过程如下。 i. 4CuCl + 4CH3OH + O2 = 4Cu(OCH3)Cl + 2H2O ii. 2Cu(OCH3)Cl + CO = (CH3O)2CO + 2CuCl （1）碳酸二甲酯分子中羰基碳原子的杂化类型是 。 （2）CuCl中，基态Cu+的价电子排布式为 ，CuCl在生产碳酸二甲酯的反应过程中所起的作用是 。 （3）上述方法中，甲醇单位时间内的转化率较低。为分析原因，查阅如下资料。 i．甲醇单位时间内的转化率主要受Cu(Ⅰ)(+1价铜元素)浓度的影响。 ii．CuCl在甲醇中溶解度较小，且其中的Cu+易被氧化为难溶的CuO。 ⅲ．加入4-甲基咪唑()可与Cu+形成配合物，可提高甲醇的转化率。4-甲基咪唑中，1号N原子的孤电子对因参与形成大π键，电子云密度降低。 请结合信息回答以下问题。 ①4-甲基咪唑中，1~4号N原子 (填“在”或“不在”)同一平面上， (填“1”或“3”)号N原子更容易与Cu+形成配位键。 ②加入4-甲基咪唑后，甲醇转化率提高，可能的原因是 (填序号)。 a．Cu(Ⅰ)配合物中的-NH结构可增大其在甲醇中的溶解度 b．形成的Cu(Ⅰ)配合物能增大反应的限度 （4）配位原子提供孤电子对的能力是影响配体与Cu+之间配位键强度的一个重要因素。若用某结构相似的含O配体与Cu+配位，所得配合物的稳定性比含N配体低，可能的原因是 。 （5）CaTiO3的晶胞如图(a)所示，金属离子与氧离子间的作用力为 ，Ca2+的配位数是 。一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中 的空间位置相同，有机碱CH3NH中，N原子的杂化轨道类型是 ；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。 【答案】（1）sp2 （2）3d10 催化剂 （3）在 3 a （4）电负性：O>N，O对孤电子对吸引力强，使得O作配体时配位能力弱 （5）离子键 12 Ti4+ sp3 【解析】（1）碳酸二甲酯分子中羰基碳原子形成碳氧双键，杂化类型是sp2。 （2）基态Cu的价电子排布式为3d104s1，失去4s能级上的一个电子形成Cu+，故Cu+价电 子排布式为3d10；CuCl在反应中先消耗再生成，属于催化剂。 （3）①4 -甲基咪唑中环上形成大π键，属于平面结构，1~4号N原子在同一平面上；1号N原子的孤电子对参与形成大π键，故3号N原子更容易与Cu形成配位键； ②a．Cu( I )配合物中的 结构可与甲醇形成分子间氢键，增大其在甲醇中的溶解度； b．形成的Cu( I )配合物在反应中作催化剂，催化剂不影响平衡移动，故b错误； 选a。 （4）若用某结构相似的含O配体与Cu+配位，所得配合物的稳定性比含N配体低，可能的原因是：电负性：O>N，O对孤电子对吸引力强，使得O作配体时配位能力弱。 （5）金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合，金属离子与氧离子间的作用力为离子键，晶体晶胞中某微粒的配位数是指与之距离最近且相等的带相反电性的离子，故Ca2+的配位数必须是与之距离最近且相等的氧离子的数目，从图(a)可知，该数目为三个相互垂直的三个面上，每一个面上有4个，故Ca2+的配位数是12；距离Pb2+最近的是处于面心的I-，Pb2+的配位数为6，图(a)中Ti4+的配位数也为6，与图(b)中Pb2+的空间位置相同；有机碱CH3H中N原子上无孤电子对，周围形成了4个σ键，故N原子采用sp3杂化；从图(b)可知，一个晶胞中含有Pb2+的数目为1个，CH3NH的数目为8=1个，I-的数目为6=3个，故晶胞的密度为ρ= 。 4．（北京市第二中学2024-2025学年高三下学期化学4月模拟测试题）2022年2月我国科学家在《科学》杂志发表反型钙钛矿太阳能电池研究方面的最新科研成果论文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。 （1）基态钛原子的p原子轨道上的电子数为 个。 （2）Ti的配合物有多种。Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF的配体所含原子中电负性由大到小的顺序是 (写元素符号)；Ti(H2O)中∠H—O—H (填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中∠H—O—H；Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti的配位数是 ，N原子的杂化方式为 。 （3）反型钙钛矿电池无需使用具有光催化活性的TiO2(通过氮掺杂生成TiO2-aNb，反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层，光照下的输出稳定性更好，更具发展潜力。 则TiO2-aNb晶体中a= 。已知原子1、2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标分别为 。 【答案】（1）12 （2）F>O>C>H 大于 8 sp2 （3） 【解析】（1）Ti的原子序数为22，核外有22个电子，处于周期表中第四周期第IVB族，基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2，p原子轨道上电子数2p上有6个，3p上有6个，所以p原子轨道上电子数共12个。 （2） 由Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF可知，它们的配体分别为CO、H2O、F-，含有的原子有H、C、O、F，而C、O、F的氢化物中它们均表现负化合价，说明电负性均大于氢元素的，C、O、F属于同周期元素，从左至右，非金属性增强，非金属越强，电负性越大，所以H、C、O、F的电负性由大到小的顺序是F>O>C>H；由Ti(H2O)可知，H2O中O原子的孤电子对进入Ti2+的空轨道，形成配位键，则孤电子对数减小，斥力减小，Ti(H2O)中∠H—O—H变大，所以Ti(H2O)中∠H—O—H大于单个水分子中∠H—O—H；由球棍结构可知，每个配体中有两个O原子，与Ti4+形成环状结构，作为双齿配体，Ti的配位数是2×4=8；中中心原子N原子的价层电子对数，无孤电子对，N原子采取sp2杂化；答案为F>O>C>H；大于；8；sp2。 （3） 由TiO2-aNb晶胞结构可知，氮掺杂反应后，有3个氧空位，O原子6个在棱上、6个在面上，1个在体内，O原子个数为，N原子1个在面上、1个在棱上，N原子个数为，Ti原子在晶胞的8个顶点、4个面心和1个在体内，Ti原子个数为，所以，该物质的化学式为，则，；由TiO2的晶胞结构可知，原子1、2的分数坐标为和，则原子3的坐标为；故答案为：；。 5．（2025届清华大学THUSSAT中学生标准学术能力诊断性测试（TDA））锂离子电池是近年来的研究热点，应用的领域正在不断扩大，展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益。 （1）一种锂离子电池的电极材料可采用、、和苯胺()等作为原料制备。 ①原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态铁原子，其价电子的自旋磁量子数的代数和为 。 ②在中除氢元素外，其余三种元素第一电离能最大的是 (填元素符号)，电负性最强的元素为 (填元素符号)。 ③苯胺的熔点 甲苯的熔点(填“>”或“<”)，原因是 。 （2）某锂电池的负极材料是锂原子嵌入石墨烯层间，其晶胞结构(底边为平行四边形)如下图1所示，该晶体的化学式为 。 （3）某富锂超离子导体的晶胞是如下图2所示的立方体。在该晶体中O原子的配位数为 ，晶体密度为 。 【答案】（1）+2或-2 N O > 苯胺和甲苯都是分子晶体，苯胺分子之间能形成氢键，甲苯分子间没有氢键，其熔点偏高 （2） （3）6 【解析】（1） ①基态铁原子的价电子轨道表示式为：，其价电子的自旋磁量子数的代数和为：； ②同主族从上往下第一电离能逐渐减小，故第一电离能N>P，同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，但N的2p轨道半满，故第一电离能大于O，故N、O、P元素第一电离能最大的是N；同主族从上往下电负性减小，故N>P，同周期从左往右电负性逐渐增大，故O>N，电负性最强的元素为：O； ③苯胺的熔点>甲苯的熔点，原因是：苯胺和甲苯都是分子晶体，苯胺分子之间能形成氢键，甲苯分子间没有氢键，其熔点偏高； （2）根据均摊法，晶胞中Li原子个数为：，C原子个数为：，故化学式为：； （3）在该晶体中O原子周围等距离且最近的Li原子有6个，故O原子的配位数为6；晶胞中Cl原子个数为：，O原子个数为：，Li原子个数为：，故晶体的密度为：。 6．（2024届北京市顺义区高三下学期二模化学试卷）高熵合金是指由多种元素(如等)形成的合金，因其独特的元素组成、微观结构和性能，被认为是极具应用潜力的新型结构材料。 （1）是目前采用最多的高熵合金元素组合。 ①元素与同周期相邻的元素比较，第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。 ②基态原子的价层电子的轨道表示式为 。 ③元素位于元素周期表的 区。 （2）研究人员发现，在离子液体中可制备均一粒径分布的高熵合金纳米颗粒。离子液体是在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。一种离子液体的结构如图所示。 ①的空间结构为 。 ②研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点。两种离子液体的结构如图所示。熔点的原因是 。 （3）一种由元素形成的高熵合金，其晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为。 ①原子与邻近的原子构成的空间结构为 ②已知阿伏伽德罗常数的值为，该晶体的密度为 (列出计算式)。 【答案】（1） （2）正四面体形 均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷量也相同。当阳离子侧链从乙基增长到丙基，阳离子的体积(或半径/尺寸)增大，离子键的强度减弱，熔点也随之降低 （3）四面体形 【解析】（1）①同周期元素从左到右，第一电离能有增大的趋势，Mg原子2s能级全充满，Mg的第一电离能大于同周期相邻元素，所以元素与同周期相邻的元素比较，第一电离能由大到小的顺序是。 ②Fe是26号元素，基态原子的价层电子排布式为3d64s2，轨道表示式为。 ③元素是Ⅷ族元素，位于元素周期表的d区。 （2）①中B价电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形。 ②均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷量也相同。当阳离子侧链从乙基增长到丙基，阳离子的体积(或半径/尺寸)增大，离子键的强度减弱，熔点也随之降低； （3）①根据图示，原子与邻近的原子构成的空间结构为正四面体 ②根据均摊原则，晶胞中Cu原子数为 、In原子数、Te原子数为8，已知阿伏伽德罗常数的值为，该晶体的密度为。 7．（2024届北京市朝阳区高三下学期二模化学试题）氢的有效储存与释放是氢能应用的关键问题之一。 Ⅰ．有机储氢材料 （1）N—乙基咔唑是具有应用前景的储氢材料，其储氢、释氢原理如图1所示。 ①基态N原子价层电子轨道表示式为 。 ②晶体中离子键的百分数为41%。分析、MgO、、中离子键的百分数小于41%的有 。 ③比较在水中的溶解性：乙基咔唑 乙胺（）（填“＞”或“＜”）。 （2）HCOOH是安全方便的具有应用前景的液态储氢材料。HCOOH催化释氢的可能机理如图2所示。 ①依据VSEPR模型，中心原子上的价层电子对数是 。 ②为证实上述机理，用HCOOD代替HCOOH进行实验。在图3中补充HCOOD催化释氢部分过程的相应内容 。 Ⅱ．复合储氢材料 （3）一种新型储氢材料的晶胞形状为正方体如图4。 ①该物质的化学式为 。（电负性：B元素为2.0，H元素为2.1） ②已知阿伏加德罗常数为，该物质的摩尔质量为，该晶体的密度为，则晶胞边长为 nm。（） 【答案】（1） 、 < （2）2 （3） 【解析】（1） ①基态N为7号元素，其原子价层电子轨道表示式为。 ②硅磷电负性大于铝，则硅氧、磷氧键的离子成分小于铝氧键，故、MgO、、中离子键的百分数小于41%的有、。 ③能和水形成氢键，而乙基咔唑不能形成氢键，则在水中的溶解性：乙基咔唑小于乙胺； （2）①CO2分子中C原子的价层电子对数为2＋=2。 ②由反应历程可知，HCOOD中D原子和氮结合、HCOOD中H原子和Pd结合，然后在③反应中H和D结合生成氢气，故图示为：； （3） ①电负性：B元素为2.0，H元素为2.1，则表示，据“均摊法”，晶胞中含8个、个，该物质的化学式为； ②设晶胞边长为anm，结合①分析，晶体密度为，。 融合题型二 1．（北京市东城区2025届高三下学期二模化学试题）硼氢化钠（）具有高理论氢含量，是优秀的储氢材料。 （1）制取的反应为。该反应不是氧化还原反应。 ①从原子结构角度解释中B显正价的原因： 。 ②比较中键角F-B-F和中键角H—B-H的大小并解释原因： 。 ③下列说法正确的是 （填序号）。 a．NaH的电子式： b．离子半径：> c．为极性分子 （2）晶体的一种晶胞形状为立方体，结构如图所示。 ①与最近且距离相等的有 个。 ②已知该晶胞的体积为a ，为阿伏加德罗常数的值。则1晶体中，氢元素的质量为 g（用含的代数式表示）。 （3）科学家设计如下图所示装置，实现发电和制氢一体化，总反应为：。 已知：在电场作用下，双极膜可将解离为和，和分别向两极迁移。 ①只在电极a产生，则b极的电极反应式是 。 ②当电极产生1mol 时，双极膜解离水的物质的量为 mol。 【答案】（1）B、F电子层数相同，核电荷数B<F，原子半径B>F，吸引电子能力B<F 前者大，中B为杂化，键角为120°；中B为杂化，键角为109°28＇ a （2）6 （3） 2 【解析】（1）①B、F电子层数相同，核电荷数B<F，原子半径B>F，吸引电子能力B<F ，使得中B显正价、F显负价。 ②中B为杂化，键角为120°；中B为杂化，键角为109°28＇，故中键角F－B－F大于中键角H－B－H； ③a．NaH为钠离子和氢负离子形成的，电子式：，正确； b．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；离子半径：<，错误； c．为平面三角形结构，分子中正负电荷重心重合，为非极性分子，错误； 故选a； （2）①与最近且距离相等的同层有4个，上下层各1个，共有6个。 ②根据“均摊法”，晶胞中含个，已知该晶胞的体积为a，则1晶体中，氢元素的质量为； （3）①只在电极a产生，由图，a极氢离子发生还原反应：，为正极，则b为负极，结合总反应，正极在碱性条件下，失去电子发生氧化反应生成和水，反应为； ②在电场作用下，双极膜可将解离为和，和分别向两极迁移，当电极产生1mol 时，电路中转移2mol电子，消耗2mol氢离子，则双极膜解离水的物质的量为2mol。 2．（北京市朝阳区2025届高三下学期二模化学试题）氮及其化合物在能源领域应用广泛。 （1）非常稳定，通常只能与电离能小的、等金属元素形成离子型化合物。 ①基态N原子价层电子排布式为 。 ②、在水中均能产生。分子的空间结构为三角锥形，解释原因： 。 （2）我国科学家成功合成五氮阴离子盐：(可表示为)，局部结构示意图如下所示。 ①中和中N均为杂化，比较中键角和中键角大小并解释原因： 。 ②对于的稳定存在有重要作用。与的作用力类型有 。 （3）通过、与的循环转化，可实现由、与合成、与。合成过程与、的晶胞结构示意图如下。 ①若和的晶胞体积分别为和，则和的密度之比为 。 ②合成、与的总反应方程式是 。 【答案】（1） 的VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，略去孤电子对，的空间结构为三角锥形(中采取杂化，其中一个杂化轨道被一个孤电子对占据) （2）有孤电子对，无孤电子对。孤电子对有较大斥力，使键角小于 离子键、氢键 （3） 【解析】（1）①N是7号元素，基态N原子价层电子排布式为。 ②中N原子价电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，所以的空间结构为三角锥形。 （2）①中O原子有1个孤电子对，中N原子无孤电子对。孤电子对有较大斥力，使键角小于。 ②对于的稳定存在有重要作用。与存在离子间的静电作用，即与存在离子键，中存在N-H键，与可以形成氢键，所以作用力类型有离子键、氢键。 （3）①根据Mg的晶胞结构，镁位于晶胞的顶角和体心，1个晶胞中含有2个Mg原子，根据MgO的晶胞结构，镁位于晶胞的棱边和体心，O位于晶胞的顶角和面心，1个晶胞中含有4个Mg、4个O，若和的晶胞体积分别为和，Mg的密度为 ，的密度为，则和的密度之比为。 ②根据图示，甲烷、氮气、水合成、与，总反应方程式是。 3．（北京市东城区2024届二模）硒是一种应用广泛的元素。 Ⅰ.检测细胞体内的 风湿性关节炎与细胞体内产生的有关。一种含的荧光探针分子检测及再生的转化如图。 （1）①位于元素周期表中 区（填“”“”“”或“”）。 ②的结构式是 。 （2）在中，转化为。 ①用“”在中标出所有的手性碳原子 。 ②中，与的物质的量之比为 。 Ⅱ.应用于光电领域 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，图1晶胞中位置不变，嵌入的同时被挤出。生成的晶体结构与晶体相似，其中位于图1晶胞的 （填序号）。 .棱心 .面心 .体心 .顶点 【答案】（1）p H-O-Cl （2） 1:4 （3）3d10 Cu+ （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，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。 4．（2024年北京高考真题）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。写出的基态原子最外层轨道表示式： 。 （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 【解析】（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。 5．（北京市丰台区2025届高三下学期二模化学试卷）氮元素及其化合物在各领域中应用广泛。 （1）基态N原子核外电子轨道表示式是 。 （2）丁二酮肟可用于检验溶液中的，原理如图。 ①丁二酮肟中N原子的杂化轨道类型是 。 ②二(丁二酮肟)合镍为非极性分子，结构稳定，含有共价键、配位键、氢键等作用力，请在图中方框内补全其结构 。 （3）乙二胺(用“en”表示)可用于电镀镍工艺。向电解液中加入乙二胺，可将转化为，使得电解时放电速率缓慢且平稳，得到的镀层更加致密、细腻，原因是 。 （4）氮化钛(TiN)是一种优良的高温结构材料，晶胞结构如图所示。 ①与每个Ti原子等距且紧邻的Ti原子数目是 。 ②已知，晶体密度为，阿伏加德罗常数为。该晶胞边长为 cm(列出计算式)。 ③碳化钛(TiC)与TiN晶胞结构类似，且均为过渡晶体，其中所含离子键百分数更大的是 (填“TiC”或“TiN”)。 【答案】（1） （2） （3）通过反应降低，使得放电速率减缓，同时通过平衡移动补充放电消耗的，使其浓度保持稳定，达到放电速率平稳的作用。 （4）12 TiN 【解析】（1） N为7号元素，基态N原子核外电子轨道表示式是。 （2）①丁二酮肟中N原子的σ键电子对数为2，孤电子对数为1，则价层电子对数为3，故N的杂化轨道类型是。 ②丁二酮肟中两个羟基间形成氢键，故其结构为。 （3）通过反应降低，使得放电速率减缓，同时通过平衡移动补充放电消耗的，使其浓度保持稳定，达到放电速率平稳的作用，得到的镀层更加致密、细腻。 （4）①由晶胞结构图可知，与体心的Ti等距且紧邻的Ti位于棱心，原子数目是12，故与每个Ti原子等距且紧邻的Ti原子数目是12。 ②一个晶胞中Ti的个数为，N的个数为，则晶胞的质量为，故晶胞的体积为，则该晶胞边长为cm。 ③N的电负性比C的电负性更大，与Ti的电负性差值更大，故所含离子键百分数更大的是TiN。 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 $$