2026届人教版高三化学下学期补偿式练习离子液体专题

离子液体专题 1．在四氢呋喃（THF）溶剂中，与丙烯酸在离子液体催化剂ILS的催化作用下合成的反应机理如图。下列说法正确的是 A．中两个原子的杂化方式相同 B．催化剂ILS所含的阴离子中键与键数目之比为 C．方框内中间产物的结构简式为 D．若将换为甲硫醇与丙烯酸发生上述反应，则最终产物的结构简式为 2．一种以离子液体为电解质溶液的二次电池的放电过程示意图如下图所示。下列说法错误的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，生成1 mol Al的同时将消耗 D．充电时，穿过选择性透过膜从左向右迁移 3．氨硼烷稳定、无毒、氢含量高，是理想的储氢材料。其制备原理是路易斯酸碱交换法，方程式为(L为硼烷络合物的配体)。 已知：路易斯酸碱理论认为路易斯酸接受电子对，路易斯碱提供电子对。 回答下列问题： (1)比较与中H—N—H键角大小：___________(填“”或“”)。 (2)上述反应中属于路易斯碱的是___________(填“”或“”)，下列反应属于路易斯酸碱中和的是___________(填标号，反应条件已省略)。 A．    B． C．    D． (3)水解会产生两种气体和，写出此反应的化学方程式：___________；该反应中涉及元素的电负性由大到小的顺序为___________。 (4)热解释氢需加入离子液体[BMIM]Cl作为溶剂，其结构如图，其中阳离子中的咪唑环为平面结构。试分析①②N原子的杂化方式___________(填“相同”或“不同”)。①②N原子上的烃基换成H原子会导致微粒间形成___________(填作用力名称)从而影响熔点，难以维持室温液态特征。 (5)热解释氢的副产物为BN，常见的BN存在如下三种晶体结构。 试比较硬度：h-BN___________c-BN(填“”或“”)；w-BN晶体中B的配位数是___________。 4．离子液体具有电导率高、化学稳定性高等优点，在电化学领域用途广泛。某离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的结构简式为。 (1)基态N原子的价层电子轨道表示式为___________。 (2)C、N、F三种元素的电负性由大到小的顺序为___________。 (3)该离子液体中C原子的杂化轨道类型为___________。 (4)是制备此离子液体的原料，和过量的反应可生成。 ①比较两种粒子中键角的大小：___________(填“>”“<”或“=”)。 ②从成键角度分析，可以与反应生成的原因是___________。 5．I．写出下列反应的离子方程式。 (1)向漂白粉溶液中通入少量：_______。 (2)向溶液中滴入少量溶液：_______。 II．我国车载电池领域不断取得新的研究成果。回答下列问题： i.水系镁离子电池正极材料的化学式可表示为，其部分晶体结构如下图所示，填充在立方体空隙中未画出，电池放电过程中，电解液中的会不断嵌入立方体中心，晶胞中和含量发生变化，当达到最大容量时，Fe元素和Cu元素的价态均为+2价。 (3)Fe在元素周期表中位于第_______周期_______族。 (4)y=_______，当电池放电完全时，立方体的填充率为_______，当电池充电完全时，1 mol晶胞中含有_______mol 。 ii.离子液体指在室温或室温附近温度下呈液态的盐，广泛应用于电化学研究。1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐是一种离子液体，结构简式如图所示。 (5)阳离子中咪唑环存在大π键，其中提供2个电子形成大π键的N的编号是_______，阴离子的空间构型是_______。 (6)结合1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的结构分析离子液体的熔点一般较低的原因是_____。 6．含硼物质在生产生活中有着广泛应用。回答下列问题： (1)基态硼原子的价电子轨道表示式是___________，最高能量的原子轨道的空间形状是________。 (2)BN可以水解成硼酸(H3BO3)和NH3，B、N、O中，第一电离能最大的元素是___________。人工合成的一种BN晶体硬度已超过金刚石，是一种超硬材料，常用作刀具材料和磨料。可预测该BN晶体属于___________晶体。用___________法可以测得该晶体的结构，其中B的化合价为___________，请解释原因：___________。 (3)N-甲基咪唑的结构为，它的某种衍生物与NaBF4形成的离子化合物是离子液体。离子液体是在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，由于其具有良好的化学稳定性，较低的熔点和良好的溶解性，应用越来越广泛。 ①1mol离子化合物中，阿伏加德罗常数的值为NA，则根据价电子对互斥(VSEPR)理论，杂化方式为sp3的原子共有___________个。BF的电子式为___________。 ②离子化合物熔点低的原因是___________。 7．铝离子电池能量密度高、成本低且安全性高，是有前景的下一代储能电池。铝离子电池一般采用离子液体作为电解质，几种离子液体的结构如下。 回答下列问题： (1)基态铝原子的核外电子排布式为___________。 (2)基态氮原子的价层电子排布图为___________。 (3)化合物Ⅰ中碳原子的杂化轨道类型为___________，化合物II中阳离子的空间构型为___________。 (4)化合物Ⅲ中O、F、S电负性由大到小的顺序为___________。 (5)传统的有机溶剂大多易挥发，而离子液体有相对难挥发的优点，原因是___________。 (6)铝离子电池的其中一种正极材料为，其晶胞中铝原子的骨架如图所示。 ①晶体中与距离最近的的个数为___________。 ②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，如图中原子1的坐标为，原子2的坐标为，则原子3的坐标为___________。 ③已知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为a，阿伏加德罗常数的值为，则晶体的密度为___________(列出计算式)。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 答案 C C 1．C 【详解】 A．中1号原子采用杂化，2号原子采用杂化，A错误； B．催化剂ILS所含的阴离子为，其中键与键数目之比为，B错误； C．结合转化流程中，与正负电荷结合及最终产物，可知方框内中间产物的结构简式为，C正确； D．若将换为甲硫醇与丙烯酸发生上述反应﹐则最终产物的结构简式为，D错误； 故选C。 2．C 【分析】以离子液体为电解质的二次电池放电时铝为负极，失电子发生氧化反应，根据图像可知转化为，负极电极反应式为，磷酸铁锂为正极，铁元素被还原，电极反应式为，则充电时，铝电极为阴极，磷酸铁锂为阳极，据此分析； 【详解】A．由分析可知，N端Al作负极，M为正极，A正确； B．由分析可知，N极为负极，发生氧化反应，B正确； C．充电时，阳极反应为，即转移电子消耗，生成1 mol Al转移3 mol电子，转移电子时消耗，C错误； D．充电时为电解池，原正极M充电作阳极，原负极N充电作阴极，电解池中阳离子向阴极移动，因此从左向右迁移，D正确； 答案选C。 3．(1)< (2) BC (3) (4) 相同 氢键 (5) < 4 【详解】（1）二者N原子杂化方式相同，中N原子有孤电子对，而中没有，故键角更小； （2）中N原子有孤电子对可提供，而没有，故为路易斯碱；根据定义可推知路易斯酸碱中和反应覆盖了配位键的形成，有电子对的接受，B、C两个反应均与配位键有关，故选BC； （3）该反应中，氨硼烷中的B—H键与水分子中的O—H键发生反应，生成氢气和硼酸，同时释放出氨气，方程式：；同周期元素电负性从左至右增大，但B的电负性小于H，涉及的四种元素的电负性由大到小的顺序为； （4）咪唑环为平面结构，所以环上两个N原子均为杂化；换为H原子后形成N—H键，微粒间会形成氢键，导致熔点升高，难以维持室温液态的特征； （5） h-BN为混合型晶体，c-BN为共价晶体，所以硬度：；B的周围最近等距离N有4个，配位数为4，如图所示。 4．(1) (2) (3) (4) > 中B原子有空轨道，有孤电子对，可以形成配位键 (5)6 (6) 【详解】（1） 基态N原子的价层电子排布式为2s22p3，其价层电子排布图为：； （2）同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，则电负性：F＞N＞C； （3）该离子液体中不饱和和饱和C原子的杂化轨道类型分别sp2、sp3； （4）①BF3中中心原子的价电子对数为3+=3，B为sp2杂化，键角为120°；中B原子的价电子对数为4+=4，为sp3杂化，键角为109°28'，故BF3中F-B-F键角大于中F-B-F键角； ②BF3中B存在空轨道，F-含有孤电子对，可形成配位键，故BF3可以与NaF反应生成NaBF4； （5）由晶胞结构图可知，Na+位于体心F-的上下前后左右，故与F-距离最近且相等的Na+有6个； （6）F-位于棱心和体心，个数为12×+1=4，相当于1个晶胞中含有4个NaF，晶胞体积为(a×10-7)3cm3，1个NaF的体积为，1mol该晶体中含有NA个NaF，1mol该晶体的体积为=。 5．(1) (2) (3) 4 VIII (4) 6 50% 2mol (5) ① 正八面体 (6)离子液体阴阳离子体积很大，结构松散，导致阴阳离子之间的作用力较小，熔点较低 【详解】（1）漂白粉溶液中含有次氯酸钙，通入少量气体发生反应生成硫酸钙，离子方程式为； （2）向溶液中滴入少量溶液，由于铁离子的氧化性大于硝酸根离子的氧化性，故向溶液中滴入少量溶液的离子方程式为：； （3）已知Fe为26号元素，位于元素周期表第四周期第八列，故Fe在元素周期表中位于第4周期VIII族； （4）由题干晶胞示意图可知，该部分晶胞为整个晶胞的，则一个晶胞含有Cu的个数为：，铁的个数为：，CN的个数为：，则该晶体的化学式为：MgxCuFe(CN)6，即y=6；该晶胞中Mg2+填充在正方体空隙中，有8个正方体空隙，当Mg2+达到最大容量时，Fe元素和Cu元素的价态均为+2价，根据该晶胞呈电中性可知，此时应有4个Mg2+填充在空隙中，其空隙利用率为50%；当电池充电完全时，即铁全部为Fe3+，根据化合价代数和为0，可知1mol晶胞中含有2molMg2+； （5）由题干阳离子的结构简式可知，阳离子中①号N原子上还有1对孤电子对，②号N原子上没有孤电子对，故阳离子中咪唑环存在大π键，其中提供2个电子形成大π键的N的编号是①；离子即其中心原子P周围的价层电子对数为：，根据价层电子对互斥理论可知，该阴离子的空间构型是正八面体； （6）离子晶体的熔点一般较高，如氯化钠的熔点为801 ℃，阴阳离子之间的作用力较大，熔点较高，而离子液体阴阳离子体积很大，结构松散，导致阴阳离子之间的作用力较小，熔点较低，所以离子液体的熔点一般低于150℃。 6．(1) 哑铃形(纺锤形) (2) N 共价 X射线衍射 N 非金属性N＞B，故电负性较大的是N；BN中N元素的化合价为-3，B为+3价 (3) 4 阴、阳离子半径大，所带电荷数少，晶格能小，熔点低 (4) B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)=—2165 kJ/mol 1s22s22p63s23p63d8 [Ni(NH3)6]Cl2 【详解】（1） 硼是5号元素，位于元素周期表中第二周期第ⅢA族，基态硼原子的价电子轨道表示式为；最高能量的原子轨道为p轨道，空间构型为哑铃形(纺锤形)。 （2）同一周期，第一电离能从左往右逐渐增大，但是第ⅡA族、ⅤA族的2s、2p轨道为半满结构，第一电离能大于相邻的第ⅢA族、ⅥA族，B、N、O中，第一电离能最大的元素是N。BN晶体硬度硬度已超过金刚石，属于共价晶体。用X射线衍射法可以测得该晶体的结构，其中B的化合价为+3，原因：非金属性N＞B，故电负性较大的是N；BN中N元素的化合价为-3，B为+3价。 （3） ①含大π键，分子中的N原子都采取sp2杂化，环上的C原子sp2杂化，但甲基上碳原子sp3杂化，BF中B原子的价层电子对数为4+=4，VSEPR模型为正四面体，B的杂化方式为sp3；杂化方式为sp3的原子共有4个；BF电子式为； ②该离子液体的阳离子为多核复杂阳离子，阴、阳离子半径大形成离子化合物的晶格能小，该离子液体常温下为液体，故原因为阴、阳离子半径大，所带电荷数少，晶格能小，熔点低。 （4）①由0.3 mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼和液态水放出649.5 kJ热量可知，反应的焓变△H=-=-2165 kJ/mol，则反应的热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)=-2165 kJ/mol； ②Ⅰ.Ni原子的原子序数是28，离子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d8； Ⅱ.用重量法分析金属元素，测得镍元素的质量为0.59g即0.01mol；在碱性条件下加热蒸出NH3，用滴定法测出其物质的量为0.06mol，即N元素物质的量是0.06mol；用摩尔法分析含量，测得氯元素质量为0.71g，即Cl元素的物质的量是0.01mol，根据质量守恒，H元素质量是0.18g，所以分子中Ni、N、Cl、H的原子个数之比是1：6：2：18，根据配合物的特点，得出结构简式为：[Ni(NH3)6]Cl2。 7．(1) (2) (3) 、 四面体形 (4) (5)离子液体是由较强的离子键形成的，离子键强度较大 (6) 4 【详解】（1）铝为13号元素，其基态原子的核外电子排布式为。 （2） 氮为7号元素，其最外层电子数有5个，其基态原子的价层电子排布图为。 （3）化合物Ⅰ中形成四个单键的碳原子的杂化轨道类型为、形成一个双键和两个单键的碳原子的杂化轨道类型为；化合物II可视为三个甲基(-CH3)代替了中的3个H，则阳离子的空间构型为四面体形。 （4）同一周期元素，电负性随着原子序数增大而呈增大趋势，同一主族元素其电负性随着原子序数增大而减小，则O、F、S电负性由大到小的顺序为。 （5）离子液体有相对难挥发的优点，原因是离子液体是由较强的离子键形成的，离子键强度较大，则离子液态的熔沸点较高。 （6）以左下角定点铝为例，最近的Al为1号铝，故晶体中与Al距离最近的Al的个数为4； 观察知，1与3同高，z坐标相同，2与3的x坐标相同，则原子3的坐标为 ； 晶胞中Al有个，则晶胞中共有8个AlMn2O4，晶体的密度为=。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $