2026届高三化学考前《物质结构与性质》大题专练06

2026届考前《物质结构与性质》大题专练(六) 1．铁元素单质及其化合物应用广泛，回答下列问题： (1)纳米铁粉与高温水蒸气反应的化学方程式为_____________________________________。 (2)血红素是血红蛋白的组成部分，结构如图所示。 ①血红素与珠蛋白利用________官能团形成血红蛋白(填名称)。 ②血红素中N的杂化方式为________。 ③CO、O2与血红蛋白形成配位键更牢固的是________。 (3)X－射线衍射得知四氧化三铁是反式尖晶石结构，可表示为Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅳ)O4]，具有铁磁性和导电性。关于四氧化三铁导电性的解释正确的是________。 a．四氧化三铁是金属晶体，Fe原子失去价电子形成遍布整块晶体、自由移动的“电子气” b．四氧化三铁是分子晶体，两种FeO和Fe2O3分子能自由移动 c．Fe2＋、Fe3＋在八面体位置上呈无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移 (4)如图所示，Fe3O4晶体中，O2－采取立方最密堆积，围成正四面体空隙(如1、3、6、7等)和正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，Fe2＋和另一半Fe3＋填充在正八面体空隙中。有________%的正八面体空隙没有填充阳离子。 (5)将鲁士蓝{KFe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)(CN)6]}(其摩尔质量为M g·mol－1)晶胞的如下[K＋未标出，占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的部分)的体心]。若该晶体的密度为ρ g·cm－3，则Fe3＋和Fe2＋的最短距离为________ cm(NA为阿伏加德罗常数的值，写表达式)。 答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)①酰胺基　②sp2　③CO (3)c　 (4)50 (5)a＝ 解析：(1)纳米铁粉在高温条件下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2； (2)①观察图中结构可知血红素中含有羧基，与珠蛋白形成血红蛋白可知，珠蛋白中含有氨基，因此形成血红蛋白是通过酰胺基；②血红素中N的价层电子数为3，因此杂化方式为sp2杂化；③CO可以取代O2与血红蛋白中的Fe2＋配位，使血红蛋白失去载氧能力从而使人中毒，因此CO与血红蛋白中形成配位键更牢固； (3)四氧化三铁是一种特殊的晶体，并非是金属晶体或分子晶体，其中含有Fe2＋和Fe3＋，而Fe3O4有高的电导率，是由于Fe3O4中电子在Fe2＋与Fe3＋之间的传递，因此a、b错误，c正确； (4)晶胞中由3、6、7、9、8、12处的原子形成一个正八面体空隙，剩余的空间以每条棱分析：如4、7、9、13或1、3、4、7等处的原子形成的四面体空隙为正八面体空隙的，共12条棱，则正八面体空隙有1＋12×＝4个，其中已经有一个放Fe3＋，另外一个Fe2＋占据一个正八面体空隙，所以有(1－)×100%＝50%的正八面体空隙没有被填充； (5)设Fe3＋和Fe2＋的最短距离为a，根据已知条件晶体的密度为ρ g·cm－3，普鲁士蓝摩尔质量为M g·mol－1，从晶胞的部分图示结构可知Fe3＋和Fe2＋的最短距离为晶胞参数的，由图示可知Fe3＋和Fe2＋分别位于立方体的四个顶点，而CN－位于棱的中点，故该单元中含有的Fe3＋数和Fe2＋数相等都为4×＝，CN－的个数为12×＝3，根据电荷守恒可知K＋数为，因此该单元的摩尔质量为M，则有ρ＝＝，那么a＝。 2．硅材料和铝材料在生产生活中应用广泛。回答下列问题： (1)一种磷酸硅铝分子筛常用于催化甲醇制烯烃的反应。由硅原子核形成的三种微粒： a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1)，半径由大到小的顺序为________(填标号)；第三周期元素中，第一电离能介于Al和P之间的元素有________种。 (2)N(SiH3)3是一种高介电常数材料。已知：N(SiH3)3中Si—N—Si键角120°，N(CH3)3中C—N—C键角111°。共价键的极性Si—N________C—N(填“＞”“＝”或“＜”)。下列划线原子与N(SiH3)3中N原子杂化类型相同的是__________(填标号)。 A．Al(OCH3)3 B．NH3BH3 C．N(CH3)3 D．NH4NO3 (3)铝硼中间合金在铝生产中应用广泛。金属铝熔点为660.3 ℃，晶体硼熔点为2 300 ℃，晶体硼熔点高于铝的原因是_________________________________________________。 (4)已知合金Na2AlAu3的立方晶胞结构如图1，Na原子以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中填入Au3Al四面体；图2为沿x轴投影晶胞中所有Na原子的分布图。 每个Na周围距离其最近的Na有________个；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，称为原子的分数坐标，如A点的分数坐标为(，，)，则B点的分数坐标为________；设NA为阿伏加德罗常数的值，Na2AlAu3的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，则A、C两原子间的距离为________ pm(列出计算表达式)。 答案：(1)cab；3 (2)＞；AD (3)晶体硼为共价晶体，铝为金属晶体 (4)4；(，，)；××1010 解析：(1)a．([Ne]3s23p2)为基态Si原子； b．([Ne]3s23p1)是基态Si原子失去1个电子得到的离子； c．([Ne]3s23p14s1)是激发态Si原子，半径由大到小的顺序为c>a>b。同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势，ⅡA族原子s能级全充满、ⅤA族原子p能级半充满，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，第三周期元素中，第一电离能介于Al和P之间的元素有Mg、Si、S，共3种； (2)N的电负性大于C，C的电负性大于Si，元素电负性差值越大，形成共价键极性越强，共价键的极性Si—N>C—N。N(SiH3)3中Si—N—Si键角120°，空间构型为平面结构，N(SiH3)3中N原子杂化类型为sp2； A．Al(OCH3)3中Al原子价电子对数为3，Al原子杂化类型为sp2，选A； B．NH3BH3中B原子形成4个σ键，B原子杂化类型为sp3，不选B； C．N(CH3)3中C－N－C键角111° ，空间构型为三角锥形，N原子杂化类型为sp3，不选C； D．硝酸根离子中N原子价电子对数为3，N原子杂化类型为sp2，选D； (3)晶体硼为共价晶体，铝为金属晶体，所以晶体硼熔点高于铝； (4)根据图示，每个Na周围距离其最近的Na有4个；根据A点的分数坐标为(，，)，则B点的分数坐标为(，，)；根据均摊原则，1个晶胞中含有钠原子数为8×＋6×＋4＝8 ，设NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为a pm，Na2AlAu3的摩尔质量为M g·mol－1，1 mol晶胞的质量为4M，晶体的密度为ρ g·cm－3，ρ＝，a＝×1010 pm ，C原子在面心，则A、C两原子间的距离为××1010 pm。 3．氮及含氮化合物在自然界和人类生活中广泛存在，请回答下列问题： (1)基态氮原子的价电子排布式为________。 (2)NH4Cl的电子式为________，NH的中心原子为________杂化。 (3)元素As与N同族。预测AsH3分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是______________________________________________________。 (4)立方BN晶体的硬度高、耐磨性好。其晶胞结构如图所示(已知：晶胞参数为a nm，α＝β＝γ＝90°。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)。则原子1的分数坐标为________，该晶体的密度为________ g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含a、NA的代数式表示，不必化简)。 答案：(1)2s22p3 (2)；sp3 (3)三角锥形；低；NH3存在分子间氢键 (4)(，，)； 解析：(1)基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，其价电子排布式为2s22p3； (2)NH4Cl的电子式为，NH的中心原子N杂化方式为sp3杂化； (3)N、As为同主族元素，分子结构具有相似性，NH3和AsH3都为三角锥形，虽AsH3的相对分子质量大于NH3，但NH3分子间存在氢键，所以沸点远高于AsH3； (4)BN中原子排列与金刚石类似，故原子1分数坐标为(，，)，该晶胞中含有4个B、4个N，故该晶体密度为 g·cm－3。 4．氮元素可以形成很多重要的化合物。回答下列问题： (1)NH3分子中氮原子和氢原子的价电子排布图分别为________(填字母序号)。 (2)N2O和NO2分子中均含有以N原子为中心原子的大π键(Π)。 ①N2O分子中∠N—N—O________NO2分子中∠O—N—O(填“>”“<”或“＝”)。 ②实验测定N2O分子中氮氮键键长为112.6 pm、氮氧键键长为118.6 pm，且原子均满足最外层8e－稳定结构。写出N2O分子的结构式___________________。 (3)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列氮的氧化物属于顺磁性物质的是________。 a．NO b．N2O3 c．NO2 d．N2O4 (4)硼氮化合物有多种晶型，其中六方氮化硼(类似石墨结构－左图)和立方氮化硼(类似金刚石结构－右图)如图所示。 ①下列说法正确的是________。 a．六方氮化硼是混合晶体，立方氮化硼是共价晶体，熔点都很高 b．N的电负性大于B，π电子集中在N原子上，因此六方氮化硼是电绝缘体 c．氮硼键键长：六方氮化硼＜立方氮化硼 d．1 mol立方氮化硼晶胞中含有σ键的数目为16NA ②立方氮化硼中“B－N”键键长为a A(1 A＝10-10 m)，NA表示阿伏加德罗常数的值。立方氮化硼的密度为________ g·cm－3(写表达式)。 答案：(1)bc (2)①>　②N＝N＝O (3)ac (4)①ac　②×1024 解析：(1)NH3分子中N原子的价层电子对数为3＋＝4，N原子采用sp3杂化，其价电子排布图为；氢原子为1号元素，其价电子排布图为，故选bc； (2)①N2O分子为直线形，NO2为V形分子，故N2O中∠N－N－O>NO2分子中∠O－N－O；②N2O与CO2分子为等电子体，具有相似的结构，其空间构型是直线形，实验测定N2O分子中氮氮键键长为112.6 pm、氮氧键键长为118.6 pm，且原子均满足最外层8e－稳定结构，结构式为N＝N＝O，中心原子N原子采取sp杂化，生成两个σ键，两个三中心四电子π键； (3)NO、N2O3、NO2、N2O4中含有未成对电子的是NO、NO2，故属于顺磁性物质的是ac； (4)①a.六方氮化硼类似石墨结构是混合晶体，立方氮化硼类似金刚石结构是共价晶体，熔点都很高，a正确；b.六方氮化硼类似石墨结构，层间存在π电子，六方氮化硼是电导体，b错误；c.六方氮化硼类似石墨结构、立方氮化硼类似金刚石结构，类比石墨、金刚石中碳碳的键长，氮硼键键长：六方氮化硼＜立方氮化硼，c正确；d.据“均摊法”， 1 mol立方氮化硼晶胞中含8×＋6×＝4个N、4个B，1个N原子平均形成2个σ键，则1 mol立方氮化硼晶胞中含有σ键的数目为8NA，d错误；②立方氮化硼中“B－N”键键长为a A(1 A＝10－10 m)，其键长为体对角线的四分之一，则晶胞边长为 A；结合①中d分析可知，立方氮化硼的密度为×1024 g·cm-3＝×1024 g·cm－3。 5．氯化亚砜(SOCl2)是在有机合成中有重要应用的无机化合物。回答下列问题： (1)常温常压下，SOCl2为液体，易水解，固态SOCl2的晶体类型为________，SOCl2的水解产物中属于强电解质的是________。 (2)SOCl2分子空间构型为________，若将Cl原子换成F原子，则S—O键的键能将________(填“变大”“变小”或“不变”)。SOCl2中Cl—S—Cl键角________SOF2中F—S—F键角(填“>”“＝”或“<”)，原因是_______________________________________________________________________。 (3)实验室可用CaSO3和PCl5混合共热制备SOCl2，同时生成化合物X和Y，产物均含有氯元素，元素化合价均未变化，其中X的晶胞结构如图所示，Y分子中心原子为sp3杂化。该反应的化学方程式为____________________________________________________________________。 若该立方晶胞的参数为a pm，则阴、阳离子的最小核间距为________ pm。 答案：(1)分子晶体；HCl (2)三角锥；变小；>；SOCl2和SOF2的中心原子杂化方式相同，Cl电负性小于F，因此SOCl2中共用电子对更偏向于S原子，斥力大，键角大 (3)CaSO3＋2PCl5＝CaCl2＋SOCl2＋2POCl3； 解析：(1)根据常温常压下SOCl2为液体可知，其熔点较低，为分子晶体；SOCl2与水反应生成二氧化硫和HCl，反应方程式为SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑，其中HCl为强电解质； (2)SOCl2分子中中心S原子的价层电子对数为3＋＝4，有1个孤电子对，分子构型为三角锥形；SOX2分子O—S键除了形成σ键外，还有π键，F的电负性大于Cl，导致SOF2分子中O—S键π键减弱，键能变小；F的电负性比Cl的大，使得SOCl2中成键电子对更偏向于S原子，斥力更大，键角更大； (3)由X的晶胞图可知，8个黑球位于体内，白球位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，由题意知，X中含有Cl－，根据反应物可知，X为CaCl2；则Y中含有P、O、Cl，Y中心原子为sp3杂化，即Y中中心原子为P，可知Y的化学式为POCl3，化学方程式为CaSO3＋2PCl5===SOCl2＋CaCl2＋2POCl3；由CaCl2晶胞图可知，阴、阳离子最小的核间距为体对角线的，即 pm。 6．(1)晶胞有两个基本要素： ①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为________。 ②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为_____________ g·cm－3(列出计算式即可)。 (2)①单质铜及镍都是由________键形成的晶体。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 ②晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 ③若合金的密度为d g/cm3，晶胞参数a＝________ nm。 ④第ⅡA族金属碳酸盐分解温度如下： BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解温度 100 ℃ 540 ℃ 960 ℃ 1 289 ℃ 1 360 ℃ 分解温度为什么越来越高？______________________________________。 (3)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如下左图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。甲烷晶体的晶胞如下右图所示，该晶胞中含有________个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的原因________________________________________________________。 (4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构示意图，该合金储氢后，含1 mol La的合金可吸附H2的数目为________。 (5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶角，铜原子位于面心，则该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为________；若该晶体的晶胞棱长为a pm，则该合金密度为________ g/cm3(列出计算式，不要求计算结果，阿伏加德罗常数的值为NA)。 (6)砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为c pm，则密度为___________g·cm－3(用含c的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值)，a位置As原子与b位置As原子之间的距离为________ pm(用含c的式子表示)。 答案：(1)①(，，)　 ②×107 (2)①金属　②3∶1　③×107　④阳离子半径越小对氧的吸引力越大，夺取氧的能力越强 (3)共价晶体；共价键；×100%；4；甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小 (4)3 mol (5)1∶3　 (6)；c 解析：(1)①根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的1/4处，所以其坐标是(，，)；②根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子数是8×＋6×＋4＝8，所以晶胞的密度ρ＝＝＝ g/cm3＝×107 cm3； (2)①铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体； ②根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×＝3，镍原子的个数为8×＝1，则铜和镍原子的数量比为3∶1； ③根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d g/cm3，根据ρ＝m÷V，则晶胞参数a＝×107 nm； ④在离子晶体中，离子半径越小晶格能越大，所以在第ⅡA族金属碳酸盐中，阳离子半径越小对氧的吸引力越大，就越容易导致碳酸根的分解，所以在第ⅡA族金属碳酸盐中，随着原子序数的增加，原子半径增大，碳酸盐的分解温度也增大； (3)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示，熔点很高，所以晶体的类型为共价晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ca和As的个数均是4个，所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%；根据晶胞结构知，甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小，所以在常温常压下甲烷以气体形式存在而不能形成晶体； (4)由晶胞可知，晶胞中La位于顶角，平均含有8×＝1，Ni位于面心和体心，共含有8×＋1＝5，H2位于棱上和面心，共有8× ＋2×＝3，则含1 mol La的合金可吸附H2的物质的量为3 mol； (5)在晶胞中，Au原子位于顶角，Cu原子位于面心，该晶胞中Au原子个数＝8×＝1，Cu原子个数＝6×＝3，所以该合金中Au原子与Cu原子个数之比＝1∶3，晶胞体积V＝(a×10－10 cm)3，每个晶胞中铜原子个数是3、Au原子个数是1，晶胞质量为 g，则晶胞密度ρ＝ g÷(a×10－10 cm)3＝ g·cm－3； (6)晶胞中Ga原子数为6×＋8×＝4，As原子数为4，则ρ＝＝＝ g·cm－3；a位置As原子与b位置As原子之间的距离为晶胞立方体体面对角线的一半，则两原子之间的距离为＝c (pm)。 7．石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。 (1)以Ni—Cr—Fe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。基态Fe原子未成对电子数为________。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a________b(填“>”“<”或“＝”)，原因是______________________________________________________________。 (2)比较表中碳卤化物的熔点，分析其熔点变化的原因是______________________________。 CCl4 CBr4(α型) CI4 熔点/℃ －22.92 48.4 168(分解) (3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS晶胞中的位置为________。 (4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。 ①在图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有________(填元素符号)。 ②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间键能的变化是________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为__________ m2(列出计算式即可)。 答案：(1)4；<；石墨晶体中的碳碳键除σ键外还有大π键，金刚石晶体中碳碳键只有σ键 (2)分子组成和结构相似，随相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，故CCl4、CBr4、CI4熔点依次升高　 (3)顶角、面心 (4)①C、O　②变小　(5)×NA×a2 解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，未成对电子数为4，在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化，碳原子之间只存在σ键，而石墨晶体中的C原子采用sp2杂化，碳原子之间除了σ键外还有大π键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长小。 (2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4<CBr4<CI4，则熔点：CCl4<CBr4<CI4。 (3)若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则ZnS晶胞中所含Zn2＋的个数为4，根据ZnS的化学式可知，只有S2－处于顶角和面心时，ZnS晶胞中S2－的个数为8×＋6×＝4。 (4)①氧化石墨烯中所标的1号碳原子形成3个碳碳单键和一个碳氧单键，C原子为sp3杂化，氧化石墨烯中羟基上的氧原子形成一个碳氧单键和一个氧氢单键，还有2个孤电子对，所以羟基上的氧原子为sp3杂化。 ②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间的大π键被氧化破坏变成了单键，键能变小。 (5)已知石墨烯中碳碳键的键长为a m，则其所在正六边形的面积为 m2，根据均摊法可以计算出每个正六边形所占有的碳原子数为6×＝2，所以12 g(1 mol)单层石墨烯实际占有的正六边形个数为×NA，则单层石墨烯单面的理论面积约为×NA×a2 m2。 8．碳、氮、氧、硫、氯和铝、铁、铜是中学化学中重要的元素，它们的单质和化合物在生活、生产中有广泛的应用。回答下列问题： (1)基态铜原子的价层电子排布式为________；基态铝原子核外电子云形状有________(填名称)。 (2)C、H、O、N四种元素形成的丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图1所示。 ①该结构中，碳原子之间的共价键类型是σ键，从轨道重叠方式来分析，碳、氮原子之间的共价键类型是________；氮、镍原子之间形成的化学键是________。 ②该结构中，碳原子的杂化轨道类型为________。 (3)氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图2所示。铝的配位数为________。氮化铝的晶体类型是________。 (4)N和Cu形成的化合物的晶胞结构如图3所示，则该化合物的化学式为________。 答案：(1)3d104s1；球形、哑铃形 (2)①σ键和π键；配位键　 ②sp2、sp3 (3)4；共价晶体　 (4)Cu3N 解析：(1)Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，其价层电子排布式为3d104s1。基态铝的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，电子占据s、p轨道，s轨道为球形，p轨道为哑铃形。 (2)①1个双键是由1个σ键和1个π键组成的，所以碳、氮原子之间的共价键类型是σ键和π键；镍原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者之间形成配位键。②在该结构中有4个碳原子分别形成4个σ键，另外4个碳原子分别形成3个σ键和1个π键，因此杂化轨道类型分别是sp3和sp2。 (3)由氮化铝的空间结构知，1个铝原子连接4个氮原子，则铝的配位数为4；根据氮化铝具有耐高温、耐磨等特性，推知它属于共价晶体。 (4)根据均摊法，每个晶胞平均含有铜原子数为12×＝3，含氮原子数为8×＝1，故其化学式为Cu3N。 9．钛及其合金因有比重轻、强度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能，广泛用于航天、航空、航海设施、医药等领域。请回答： (1)基态钛原子的价层电子排布式是________。 (2)Ti－Fe合金、硼氮甲基环戊烷(，间三氮三硼环在结构上与苯极为相似)都可作储氢材料。下列说法正确的是________。 A．吸、放氢过程都发生了化学变化 B．铁元素位于第四周期、第ⅧB族 C．硼氮甲基环戊烷组成元素中的第一电离能：N>B D．硼氮甲基环戊烷组成元素中的C、N原子的杂化方式都是sp3 (3)TiCl4分子结构与CCl4相同。 ①TiCl4能形成[Ti(NH3)6]Cl4，则H－N－H的键角：[Ti(NH3)6]Cl4________(填“大于”“小于”或“等于”)NH3。 ②CCl4遇水难水解，而TiCl4极易水解，原因是__________________________________。 (4)某硅钛化合物具有非常理想的导电性，可作电极材料。其晶胞如图，则化学式为________。 答案：(1)3d24s2　(2)AC (3)①大于　②钛的原子半径比碳的大，Ti—Cl的键长比C—Cl的长，Ti—Cl的键能较小，易断裂 (4)TiSi2 解析：(1)Ti为22号元素，Ti原子的价层电子排布式为3d24s2； (2)因为间三氮三硼环在结构上与苯极为相似，故用苯环的结构来推导其结构性质； A．吸氢、放氢过程都是化学变化，选项A正确； B．铁为26号元素，位于第四周期、第Ⅷ族，选项B错误； C．根据电离能的递变规律曲线可知，电离能N>B，选项C正确； D．因为间三氮三硼环结构与苯极为相似，故由苯环结构推测其结构可知，N的杂化方式sp2，C的杂化方式sp3，选项D错误； (3)①[Ti(NH3)6]Cl4中N原子上的孤电子对已经与Ti形成配位键，对N—H的成键电子对的排斥作用下降，故[Ti(NH3)6]Cl4中的H—N—H的键角增大，答案为大于； ②Ti原子半径比碳的大，Ti—Cl的键长比C—Cl的键长长，Ti—Cl键能较小，易断裂，故CCl4遇水难水解，而TiCl4极易水解； (4)根据均摊法可知，一个晶胞中含有8×＋6×＋4＝8个Ti，含有8×＋8×＋10＝16个Si，故分子式为TiSi2。 10．2022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py原子轨道上的电子数为________个。与钛同周期的第ⅡA族和ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是________(写元素符号)。 (2)Ti的配合物有多种。在Ti(CO)6、Ti(H2O)和TiF三种微粒的配体中，所含原子电负性由大到小排序后，排第3位的元素是________(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，原因为_______________________________________________；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________，与NO互为等电子体的分子为________(写分子式)。 答案：(1)4；Ca　 (2)C；大于；H2O中O原子的孤电子对进入Ti2＋的空轨道，形成配位键，则孤电子对减少，斥力减小，所以Ti(H2O)中∠H—O—H大于单个水分中∠H—O—H　8　sp2 、SO3 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，Py原子轨道上电子数2Py上有2个，3Py上有2个，所以Py原子轨道上电子数共4个；与钛同周期的第ⅡA族和ⅢA族两种元素分别为Ca、Ga，基态Ca的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，基态Ga的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则Ca核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子，第一电离能比Ga的大； (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；有2个共价键且含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，O原子上的孤对电子与Ti2＋形成配位键后，与另一个孤对电子间的排斥力减小，∠H－O－H键角增大。由球棍结构可知，每个NO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；NO中中心原子N原子的价层电子对数＝3＋＝3＋0＝3，无孤电子对，N原子采取sp2杂化；在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子中含有4个原子、价电子数为24为SO3。 第 14 页 共 14 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026届考前《物质结构与性质》大题专练(六) 1．铁元素单质及其化合物应用广泛，回答下列问题： (1)纳米铁粉与高温水蒸气反应的化学方程式为_____________________________________。 (2)血红素是血红蛋白的组成部分，结构如图所示。 ①血红素与珠蛋白利用________官能团形成血红蛋白(填名称)。 ②血红素中N的杂化方式为________。 ③CO、O2与血红蛋白形成配位键更牢固的是________。 (3)X－射线衍射得知四氧化三铁是反式尖晶石结构，可表示为Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅳ)O4]，具有铁磁性和导电性。关于四氧化三铁导电性的解释正确的是________。 a．四氧化三铁是金属晶体，Fe原子失去价电子形成遍布整块晶体、自由移动的“电子气” b．四氧化三铁是分子晶体，两种FeO和Fe2O3分子能自由移动 c．Fe2＋、Fe3＋在八面体位置上呈无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移 (4)如图所示，Fe3O4晶体中，O2－采取立方最密堆积，围成正四面体空隙(如1、3、6、7等)和正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，Fe2＋和另一半Fe3＋填充在正八面体空隙中。有________%的正八面体空隙没有填充阳离子。 (5)将鲁士蓝{KFe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)(CN)6]}(其摩尔质量为M g·mol－1)晶胞的如下[K＋未标出，占据四个互不相邻的小立方体(晶胞的部分)的体心]。若该晶体的密度为ρ g·cm－3，则Fe3＋和Fe2＋的最短距离为________ cm(NA为阿伏加德罗常数的值，写表达式)。 2．硅材料和铝材料在生产生活中应用广泛。回答下列问题： (1)一种磷酸硅铝分子筛常用于催化甲醇制烯烃的反应。由硅原子核形成的三种微粒： a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1)，半径由大到小的顺序为________(填标号)；第三周期元素中，第一电离能介于Al和P之间的元素有________种。 (2)N(SiH3)3是一种高介电常数材料。已知：N(SiH3)3中Si—N—Si键角120°，N(CH3)3中C—N—C键角111°。共价键的极性Si—N________C—N(填“＞”“＝”或“＜”)。下列划线原子与N(SiH3)3中N原子杂化类型相同的是__________(填标号)。 A．Al(OCH3)3 B．NH3BH3 C．N(CH3)3 D．NH4NO3 (3)铝硼中间合金在铝生产中应用广泛。金属铝熔点为660.3 ℃，晶体硼熔点为2 300 ℃，晶体硼熔点高于铝的原因是_________________________________________________。 (4)已知合金Na2AlAu3的立方晶胞结构如图1，Na原子以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中填入Au3Al四面体；图2为沿x轴投影晶胞中所有Na原子的分布图。 每个Na周围距离其最近的Na有________个；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，称为原子的分数坐标，如A点的分数坐标为(，，)，则B点的分数坐标为________；设NA为阿伏加德罗常数的值，Na2AlAu3的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，则A、C两原子间的距离为________ pm(列出计算表达式)。 3．氮及含氮化合物在自然界和人类生活中广泛存在，请回答下列问题： (1)基态氮原子的价电子排布式为________。 (2)NH4Cl的电子式为________，NH的中心原子为________杂化。 (3)元素As与N同族。预测AsH3分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是______________________________________________________。 (4)立方BN晶体的硬度高、耐磨性好。其晶胞结构如图所示(已知：晶胞参数为a nm，α＝β＝γ＝90°。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)。则原子1的分数坐标为________，该晶体的密度为________ g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含a、NA的代数式表示，不必化简)。 4．氮元素可以形成很多重要的化合物。回答下列问题： (1)NH3分子中氮原子和氢原子的价电子排布图分别为________(填字母序号)。 (2)N2O和NO2分子中均含有以N原子为中心原子的大π键(Π)。 ①N2O分子中∠N—N—O________NO2分子中∠O—N—O(填“>”“<”或“＝”)。 ②实验测定N2O分子中氮氮键键长为112.6 pm、氮氧键键长为118.6 pm，且原子均满足最外层8e－稳定结构。写出N2O分子的结构式___________________。 (3)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列氮的氧化物属于顺磁性物质的是________。 a．NO b．N2O3 c．NO2 d．N2O4 (4)硼氮化合物有多种晶型，其中六方氮化硼(类似石墨结构－左图)和立方氮化硼(类似金刚石结构－右图)如图所示。 ①下列说法正确的是________。 a．六方氮化硼是混合晶体，立方氮化硼是共价晶体，熔点都很高 b．N的电负性大于B，π电子集中在N原子上，因此六方氮化硼是电绝缘体 c．氮硼键键长：六方氮化硼＜立方氮化硼 d．1 mol立方氮化硼晶胞中含有σ键的数目为16NA ②立方氮化硼中“B－N”键键长为a A(1 A＝10-10 m)，NA表示阿伏加德罗常数的值。立方氮化硼的密度为________ g·cm－3(写表达式)。 5．氯化亚砜(SOCl2)是在有机合成中有重要应用的无机化合物。回答下列问题： (1)常温常压下，SOCl2为液体，易水解，固态SOCl2的晶体类型为________，SOCl2的水解产物中属于强电解质的是________。 (2)SOCl2分子空间构型为________，若将Cl原子换成F原子，则S—O键的键能将________(填“变大”“变小”或“不变”)。SOCl2中Cl—S—Cl键角________SOF2中F—S—F键角(填“>”“＝”或“<”)，原因是_______________________________________________________________________。 (3)实验室可用CaSO3和PCl5混合共热制备SOCl2，同时生成化合物X和Y，产物均含有氯元素，元素化合价均未变化，其中X的晶胞结构如图所示，Y分子中心原子为sp3杂化。该反应的化学方程式为____________________________________________________________________。 若该立方晶胞的参数为a pm，则阴、阳离子的最小核间距为________ pm。 6．(1)晶胞有两个基本要素： ①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为________。 ②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为_____________ g·cm－3(列出计算式即可)。 (2)①单质铜及镍都是由________键形成的晶体。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 ②晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 ③若合金的密度为d g/cm3，晶胞参数a＝________ nm。 ④第ⅡA族金属碳酸盐分解温度如下： BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解温度 100 ℃ 540 ℃ 960 ℃ 1 289 ℃ 1 360 ℃ 分解温度为什么越来越高？______________________________________。 (3)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如下左图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。甲烷晶体的晶胞如下右图所示，该晶胞中含有________个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的原因________________________________________________________。 (4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构示意图，该合金储氢后，含1 mol La的合金可吸附H2的数目为________。 (5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶角，铜原子位于面心，则该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为________；若该晶体的晶胞棱长为a pm，则该合金密度为________ g/cm3(列出计算式，不要求计算结果，阿伏加德罗常数的值为NA)。 (6)砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为c pm，则密度为___________g·cm－3(用含c的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值)，a位置As原子与b位置As原子之间的距离为________ pm(用含c的式子表示)。 7．石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。 (1)以Ni—Cr—Fe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。基态Fe原子未成对电子数为________。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a________b(填“>”“<”或“＝”)，原因是______________________________________________________________。 (2)比较表中碳卤化物的熔点，分析其熔点变化的原因是______________________________。 CCl4 CBr4(α型) CI4 熔点/℃ －22.92 48.4 168(分解) (3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS晶胞中的位置为________。 (4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。 ①在图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有________(填元素符号)。 ②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间键能的变化是________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为__________ m2(列出计算式即可)。 8．碳、氮、氧、硫、氯和铝、铁、铜是中学化学中重要的元素，它们的单质和化合物在生活、生产中有广泛的应用。回答下列问题： (1)基态铜原子的价层电子排布式为________；基态铝原子核外电子云形状有________(填名称)。 (2)C、H、O、N四种元素形成的丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图1所示。 ①该结构中，碳原子之间的共价键类型是σ键，从轨道重叠方式来分析，碳、氮原子之间的共价键类型是________；氮、镍原子之间形成的化学键是________。 ②该结构中，碳原子的杂化轨道类型为________。 (3)氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图2所示。铝的配位数为________。氮化铝的晶体类型是________。 (4)N和Cu形成的化合物的晶胞结构如图3所示，则该化合物的化学式为________。 9．钛及其合金因有比重轻、强度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能，广泛用于航天、航空、航海设施、医药等领域。请回答： (1)基态钛原子的价层电子排布式是________。 (2)Ti－Fe合金、硼氮甲基环戊烷(，间三氮三硼环在结构上与苯极为相似)都可作储氢材料。下列说法正确的是________。 A．吸、放氢过程都发生了化学变化 B．铁元素位于第四周期、第ⅧB族 C．硼氮甲基环戊烷组成元素中的第一电离能：N>B D．硼氮甲基环戊烷组成元素中的C、N原子的杂化方式都是sp3 (3)TiCl4分子结构与CCl4相同。 ①TiCl4能形成[Ti(NH3)6]Cl4，则H－N－H的键角：[Ti(NH3)6]Cl4________(填“大于”“小于”或“等于”)NH3。 ②CCl4遇水难水解，而TiCl4极易水解，原因是__________________________________。 (4)某硅钛化合物具有非常理想的导电性，可作电极材料。其晶胞如图，则化学式为________。 10．2022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py原子轨道上的电子数为________个。与钛同周期的第ⅡA族和ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是________(写元素符号)。 (2)Ti的配合物有多种。在Ti(CO)6、Ti(H2O)和TiF三种微粒的配体中，所含原子电负性由大到小排序后，排第3位的元素是________(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，原因为_______________________________________________；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________，与NO互为等电子体的分子为________(写分子式)。 第 8 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $