内容正文:
专题07 物质结构和性质综合题
1.(2026·浙江绍兴·二模)ⅤA族元素是一组在自然界和人类社会中具有极高价值的元素。它们依次是氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和人工合成的镆(Mc)。
(1)Mc的价电子排布式___________。
(2)BiOCl是一种新型的高档环保珠光材料。
①如图为BiOCl的晶胞(上底和下底均为正方形的长方体),则在BiOCl晶体中,与O2-紧邻的Bi3+数目为___________。
②Na3BiCl6水解后过滤可得BiOCl,[BiCl6]3-的中心原子价层电子对数为___________;写出该反应的离子方程式___________。
(3)氨基三亚甲基膦酸(简称ATMP)是一种非常重要的有机膦酸类水处理剂。可以把它理解为一种专门用来“抓住”某些金属离子,防止其形成水垢。工业上用如下方法制备ATMP:
已知:ATMP是一种六元酸,无环状结构。
①ATMP的结构简式___________;
②ATMP可以用H6L表示,“抓住”金属离子的能力H6L___________L6-(填“>”或“<”);原因是___________。
(4)砷化镓(GaAs)是第二代半导体材料,在5G通信、卫星通信等领域应用广泛。
已知:维生素C具有酸性,M没有酸性。
写出M的结构简式___________。
2.(2026·浙江嘉兴·二模)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
(1)不锈钢材料常采用Fe/Cr合金,已知Fe为立方体心结构,如下图a所示。
①若体心位置的Fe置换成Cr,如图b,则晶胞的化学式为___________。
②若将Fe按图c方式用Cr取代,则平均一个晶胞中含有的Cr原子数为___________,每个Cr周围距离最近且相等的Fe有___________个。
(2)“发蓝”是钢铁表面处理的一种方法:将洁净的铁件浸入NaOH和溶液中,加热到适当温度,一段时间后在铁件表面形成均匀稳定且防锈的氧化膜,处理过程有无色有刺激性气味气体放出。写出该反应的离子方程式:___________。
(3)B、N元素广泛存在于各类新型非金属材料体系中。
①键角:___________(填“>”“<”或“=”),从结构角度解释原因___________。
②气体可与ClF发生反应:。ClF的电子式为___________;阳离子的结构式为___________,画出其VSEPR模型___________(用“○”表示F,用“●”表示Cl)。
③羟胺和用同位素标记氮原子()的亚硝酸在某介质中发生反应,方程式如下:,由A脱水得到的有两种结构和。请写出A的结构式___________。
3.(2026·浙江杭州·二模)含硫化合物具有广泛应用。请回答:
(1)一种含硫超导材料的晶胞示意图如下:
①离K离子距离最近的S离子有___________个。
②该材料中不同价态的___________。
③将该材料中的S替换为Se时,晶胞的刚性减弱,从结构角度解释___________。
(2)蛋氨酸结构为(),可以与形成只含有五元环的配合物
①的价电子排布式___________。
②画出M的结构简式___________。
(3)大蒜素(二烯丙基硫代亚磺酸酯)的结构为
①该结构中2号S的杂化轨道类型为:___________。
②大蒜素与NaOH溶液按物质的量之比,发生水解反应的化学方程式为:___________。
③大蒜素可以由(二烯丙基二硫醚)合成,工业上选用氧化剂(如)需适量,理由是___________。
4.(2026·浙江湖州&衢州·二模)卤族元素可以与很多元素形成多种具有不同组成、结构、性质的物质。请回答下列问题:
(1)HF可用于雕刻玻璃,反应方程式为:
①基态F原子中,电子的空间运动状态有___________种。
②-40℃时,与冰反应生成HOF和HF。常温常压下,HOF为无色气体,HOF水解反应的产物除HF外的另一种化合物为___________(填化学式)。
③从结构的角度分析Si-O转换为Si-F的原因:___________。
(2)卤族元素可以做配合物的配体。
①[]中所含元素电负性由大到小的顺序为___________。
②一定条件下,与以物质的量之比为1:1混合得到一种固态离子化合物,其结构组成可能为:(a)或(b),该离子化合物最可能的结构组成为___________(填“a”或“b”),理由是___________。
③利用AI模拟的结构如下图,该物质是一种含有碳一碳单电子σ键的化合物,虚线和圆点表示仅有1个共用电子的σ键。
(Ph代表苯基)
上图所示物质的正离子中,构成单电子σ键的碳原子的杂化方式是___________,上图所示物质的负离子的中心碘原子价层电子对数为___________。
(3)晶体的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。
①图1晶胞中的Cl平移到面心位置,则平移后Li所在晶胞位置为___________;
②镁离子取代过程中,发生的反应的离子方程式为___________。
5.(2026·浙江台州·二模)氮族元素在生产生活中起着重要的作用。请回答:
(1)下列说法正确的是________。
A.基态As原子的价层电子排布式为
B.第二电离能:
C.的VSEPR模型为四面体形
D.氮氧键的键长:
(2)和发生化合反应,生成(其中中S原子的化学环境完全相同),请写出的结构式__________。
(3)晶体为立方晶系,晶体中部分被替代,可形成晶体,该掺杂晶体具有超导性,铋元素的化合价为+3、+5,其晶体结构如图所示:
①该掺杂晶体中与每个原子距离最近的原子有__________个。
②该掺杂晶体中+3、+5铋元素原子的个数比为__________。
(4)工业上常利用溶液制备固体的流程如图所示:
已知:温度过高,会分解甚至爆炸;硝酸钠不同温度下的溶解度如下:
温度/℃
20
40
60
80
100
溶解度/g
88
104
124
148
175
①工业安全生产时,选择化合物A为_____(写化学式),化合物A的作用__________。
②为获得产率高、纯度大的晶体,一系列操作为:蒸发至溶液表面出现晶膜停止加热,__________、过滤、__________、洗涤、干燥,从而得到目标晶体。
③物质B与足量稀硝酸反应,生成、淡黄色沉淀和其它物质,请写出该反应的化学方程式:__________。
6.(2026·浙江新阵地教育联盟·二模)过渡金属Fe、Co、Ni、Mn是锂电池正极材料的重要元素。请回答:
(1)下列说法正确的是___________。
A.Fe位于元素周期表的ds区 B.基态Ni原子核外电子空间运动状态有14种
C.还原性:Fe2+>Mn2+ D.结合OH-能力:Fe3+>Fe2+
(2)三元锂电池的正极材料可看成用Ni和Mn替换了LiCoO2中部分Co,晶胞如图(此时无法放电)。充电时,Li+从正极材料中___________(填“嵌入”或“脱嵌”);当充电50%时,正极材料中的Li-O八面体与Ni-O八面体的数目之比是___________。
(3)KFe2Se2是一种新型导电材料,晶胞投影如图,其晶体类型为___________,Fe的配位数是___________。
(4)相对于三元材料中的M-O键(M表示Co、Ni、Mn),磷酸铁锂(LiFePO4)电池中的P-O键使其高温性能更佳、循环次数更多,试从结构角度分析原因___________。
(5)LiFePO4的生产工艺有固相法和液相法。
①固相法:将FeCl3、NH4H2PO4、Li2CO3和足量炭黑的混合物在高温下反应,生成LiFePO4和三种气态产物,其中两种气体相遇有白烟。制备LiFePO4的化学方程式为___________。
②液相法(流程如下):
气体A中除大量水蒸气外,还有___________(填化学式);气体B为纯净物,设计实验证明其成分___________。
7.(2026·宁波镇海中学·二模)元素在自然界中存在形式丰富多彩,请回答:
(1)下列有关说法正确的是___________。
A.基态Fe原子中有3个未成对电子,故易形成
B.微粒半径:
C.Na元素位于周期表的s区
D.的过程中不能形成发射光谱
(2)二氟化铅()晶体是一种光学材料,若用○和■来表示中的两种离子,其中■在立方晶胞中的位置如图1所示,晶胞中ACGE和BDHF的截面图均如图2所示。
①二氟化铅晶体中,的配位数为___________。
②资料显示还存在四氟化铅()和四氯化铅(),但四氯化铅不稳定,常温下会分解产生气体单质,而四氟化铅却能稳定存在。请从氧化还原反应的角度分析四氟化铅稳定的原因___________。
(3)现有三种物质:甲: 乙: 丙:
①常温下,比较物质甲和物质乙的值大小:(甲)___________(乙)。(填“>”“<”或=”)
②比较沸点:甲___________丙(填“>“<”或“=”)。
(4)某种工业赤泥,主要成分为等,从该赤泥中回收钪元素的流程图如下:
①流程中尾渣的主要成分为___________。
②蒸干后固体混合物在焙烧时固体发生分解反应,生成的气体为氧气与另一气体的混合物,生成的固体中Fe为价,写出焙烧时物质发生该反应的化学方程式___________。
③沉淀步骤中得到,该物质煅烧时产生两种组成元素相同的气体,请设计实验证明混合气体中相对分子质量较小的气体___________。
8.(2026·浙江宁波·二模)以为原料可制备系列含氮化合物。请回答:
(1)的晶胞示意图如图所示。
①在的晶胞中,每个周围最近邻且距离相等的有________个。
②写出电子式________;
③的VSEPR模型名称为________;比较键角:________(填“”、“”或“”)。
(2)N,N-二甲基甲酰胺()是良好的溶剂,可以按如下流程制备:
①将足量的加到卤代烃中,可制备,写出该反应的化学反应方程式________;
比较反应活性:________(填“>”、“<”或“=”)。
②中键与键数目之比为________;
③N,N-二甲基甲酰胺能与水互溶,请解释原因________;
④N,N-二甲基甲酰胺能与(结构式为)发生反应只生成一种产物X,其阳离子结构为,写出X中阴离子的结构式________。
9.(2026·浙江金丽衢十二校·二模)过渡金属及其有关化合物是材料化学的重要研究内容。请回答:
(1)某太阳能电池材料的立方晶胞结构如下图所示,其中A为稀土元素La,化合价为价。
①该材料的化学式为___________。
②与Mn距离最近且相等的O有___________个。
③若用部分取代Mn位,晶体密度会___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)由含钴矿渣制备钴,矿渣酸浸所得可被X(如图所示)萃取。
①两分子X易形成二聚体,请写出该二聚体的结构:___________。
②X与足量浓NaOH加热反应的化学方程式:___________。
③萃取剂Y的酸性比X的弱,请从结构角度解释原因:___________。
(3)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是合成其他含钴配合物的重要原料。在活性炭的催化作用下,通过氧化二氯化六氨合钴(Ⅱ)得到三氯化六氨合钴(Ⅲ)制备流程如下:
①的价电子排布式为:___________。
②请解释中H-N-H的键角比分子中大的原因:___________。
③请写出制备得到的总反应的化学方程式:___________。
10.(2026·浙江杭州新登中学·二模)I.铟(49In)和硒(34Se)的单质是制备铟硒半导体的重要原料,我国科研人员利用中国空间站科学实验柜,首次完成铟硒半导体晶体微重力生长实验,获得完整晶体样品。请回答:
(1)铟(In)在周期表的位置是________;电负性:In_____Se(填“>”、“<”)。
(2)已知H2SO3和H2SeO3的结构及Ka1如下:
①H2SO3的Ka1比H2SeO3强的原因是_______。
②SO2通入H2SeO3溶液中有单质Se生成,写出反应的离子方程式为_______。
③NaHSO3受热脱水生成焦亚硫酸钠(Na2S2O5),中两个S原子的化学环境不同。
已知:
Ⅱ式中S原子的杂化方式为________,的结构式_______。
(3)一种铟硒半导体晶体的晶胞为平行六面体,该晶胞的三个轴面投影图如下所示:
④晶体类型________。
⑤Se最近的等距离的Se有______个。
⑥晶体的化学式为________。
Ⅱ.科学家利用不同有机化合物与银盐合成结构相似的MOF材料,并在298K、100kPa时测试其对CO2的吸附能力,不同有机化合物的结构及吸附结果如下表。
材料代号
A
B
有机化合物的结构
CO2吸附量/(mmol·cm-3)
1.5
1.0
(4)CO2的电子式:______。
(5)材料A比材料B的CO2吸附量大,从微粒间相互作用的角度说明原因:________。
试卷第1页,共3页
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专题07 物质结构和性质综合题
1.(1)7s27p3
(2) 4 7
(3) < L6-负电荷密度大于H6L
(4)
2.(1) FeCr 12 4
(2)
(3) 和分子中N原子都是杂化;中N原子上有孤电子对,孤电子对对键斥力大,键角变小 或
3.(1) 8 1:1 硒离子半径比硫离子半径大,离子键(或共价键)强度减弱,晶胞的刚性变差
(2) (顺反均可)
(3)sp3 少量氧化不完全,过量会将另一个S也被氧化或者将S氧化为更高价态()
4.(1)5 F原子半径小,Si-F键的键能大于Si-O键
(2) a 分子中Ga原子有空轨道,分子中原子有孤电子对,因此更容易与配位 5
(3) 顶点和面心
5.(1)BC
(2)或
(3) 8 1:9
(4) 增大,与反应生成逸出从而去除,并引入 冷却结晶 将滤液循环(或将滤液并入原硝酸钠溶液中、将滤液返回蒸发步骤循环)
6.(1)CD
(2) 脱嵌 3:2
(3)混合型晶体 4
(4)半径M>P,键能P-O>M-O;电负性M<P<O,P-O键极性更小,更稳定
(5) 2FeCl3+2NH4H2PO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑+2NH3↑+6HCl↑ NO2,O2 将带火星木条伸入装有气体B的集气瓶中,若带火星木条复燃,则证明有O2
7.(1)BCD
(2) 8 F元素电负性强,F离子还原性很弱,很难被氧化
(3) < >
(4) 、 将煅烧后产生的混合气体先通过碱石灰,后通入装有灼热的氧化铜的硬质玻璃管,然后再将气体通入澄清石灰水中,若黑色氧化铜变红,石灰水变浑浊,则证明CO气体的存在
8.(1) 12 四面体形 <
(2) < 1:7 N,N-二甲基甲酰胺是极性分子,水是极性溶剂,相似相溶;N,N-二甲基甲酰胺能与水形成分子间氢键 (或)
9.(1) 6 增大
(2) 是吸电子基团,能显著增强羟基中的O-H键的极性,使氢离子更容易电离,因此X酸性更强
(3) 氨分子与形成配合物后,孤对电子与成键,原孤对电子与成键电子间的排斥作用变为成键电子间的排斥,排斥减弱,故H-N-H键角变大
10.(1) 第5周期,第ⅢA族 <
(2)S的电负性大于Se,使得H2SO3中O-H键的极性更大,O-H键容易断裂,H2SO3更易电离 sp3
(3) 共价晶体 8 InSe2
(4)
(5)CO2能与A中的氨基形成N—H…O氢键而被吸附,CO2与B通过范德华力而被吸附,氢键强于范德华力
试卷第1页,共3页
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专题07 物质结构和性质综合题
1.(2026·浙江绍兴·二模)ⅤA族元素是一组在自然界和人类社会中具有极高价值的元素。它们依次是氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和人工合成的镆(Mc)。
(1)Mc的价电子排布式___________。
(2)BiOCl是一种新型的高档环保珠光材料。
①如图为BiOCl的晶胞(上底和下底均为正方形的长方体),则在BiOCl晶体中,与O2-紧邻的Bi3+数目为___________。
②Na3BiCl6水解后过滤可得BiOCl,[BiCl6]3-的中心原子价层电子对数为___________;写出该反应的离子方程式___________。
(3)氨基三亚甲基膦酸(简称ATMP)是一种非常重要的有机膦酸类水处理剂。可以把它理解为一种专门用来“抓住”某些金属离子,防止其形成水垢。工业上用如下方法制备ATMP:
已知:ATMP是一种六元酸,无环状结构。
①ATMP的结构简式___________;
②ATMP可以用H6L表示,“抓住”金属离子的能力H6L___________L6-(填“>”或“<”);原因是___________。
(4)砷化镓(GaAs)是第二代半导体材料,在5G通信、卫星通信等领域应用广泛。
已知:维生素C具有酸性,M没有酸性。
写出M的结构简式___________。
【答案】(1)7s27p3
(2) 4 7
(3) < L6-负电荷密度大于H6L
(4)
【详解】(1)由题意可知,镆元素位于元素周期表第七周期ⅤA族,则基态原子的价电子排布式为7s27p3;
(2)①由晶胞结构可知,上底和下底均为正方形的长方体,以上面正方形面心的氧离子为研究对象,面下左右两侧面有2个铋离子,面上前后两个侧面有2个铋离子,则与氧离子紧邻的铋离子数目为4;
②[BiCl6]3-离子中铋原子与6个氯原子形成6个σ键,孤对电子对数为1,则铋原子的价层电子对数为7;由题意可知,Na3BiCl6发生水解反应生成BiOCl沉淀、氯化钠和盐酸,反应的离子方程式为:;
(3)①由题给信息可知,ATMP是一种六元酸,无环状结构,则由名称可知,ATMP的结构简式为:;
②由结构简式可知,H6L分子呈电中性,而L6-离子带负电荷,所以L6-离子负电荷密度大于H6L分子,“抓住”金属阳离子的能力强于H6L分子;
(4)由题给信息可知,维生素C具有酸性,M没有酸性,则由方程式可知,维生素C与五氧化二砷发生氧化还原反应生成分子式为C6H6O6的M、三氧化二砷和水,则M的结构简式为:。
2.(2026·浙江嘉兴·二模)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
(1)不锈钢材料常采用Fe/Cr合金,已知Fe为立方体心结构,如下图a所示。
①若体心位置的Fe置换成Cr,如图b,则晶胞的化学式为___________。
②若将Fe按图c方式用Cr取代,则平均一个晶胞中含有的Cr原子数为___________,每个Cr周围距离最近且相等的Fe有___________个。
(2)“发蓝”是钢铁表面处理的一种方法:将洁净的铁件浸入NaOH和溶液中,加热到适当温度,一段时间后在铁件表面形成均匀稳定且防锈的氧化膜,处理过程有无色有刺激性气味气体放出。写出该反应的离子方程式:___________。
(3)B、N元素广泛存在于各类新型非金属材料体系中。
①键角:___________(填“>”“<”或“=”),从结构角度解释原因___________。
②气体可与ClF发生反应:。ClF的电子式为___________;阳离子的结构式为___________,画出其VSEPR模型___________(用“○”表示F,用“●”表示Cl)。
③羟胺和用同位素标记氮原子()的亚硝酸在某介质中发生反应,方程式如下:,由A脱水得到的有两种结构和。请写出A的结构式___________。
【答案】(1) FeCr 12 4
(2)
(3) 和分子中N原子都是杂化;中N原子上有孤电子对,孤电子对对键斥力大,键角变小 或
【详解】(1)① 晶胞化学式(图b)顶点全部为Fe,体心为Cr, Fe原子数 = ,Cr原子完全在晶胞内,数目为,,因此化学式为 ;
② 图c中,8个顶点有4个Cr、4个Fe,体心为1个Cr,Cr原子数 = ,图c不能“无隙并置”,图c不是晶胞,图c为晶胞的,1个晶胞中含Cr原子数为×8=12个; 对体心的Cr而言,距离最近的原子为顶点原子,8个顶点中共有4个Fe,因此每个Cr周围距离最近且相等的Fe为 个。
(2)反应中Fe被氧化为,作为氧化剂,被还原为无色有刺激性气味的,碱性条件配平后离子方程式为: ;
(3)① 因为和分子中N原子都是杂化;NH3BH3中N上没有孤电子对,中N原子上存在1个孤电子对,孤电子对对于N-H键的斥力大于成键电子对之间的斥力,因此键角更小;
② 为共价化合物,双方都满足8电子稳定结构,电子式为;阳离子的中心原子为Cl,中心Cl失去1个电子,与另一个Cl、F形成共价键,结构式为;中心Cl的价层电子对数 = ,因此VSEPR模型为四面体形:;
③ 1 mol羟胺和1 mol亚硝酸反应生成1 mol A和1 mol水,A的分子式为,脱水后得到两种,说明两个N都可成为端位N,因此A的结构式为或。
3.(2026·浙江杭州·二模)含硫化合物具有广泛应用。请回答:
(1)一种含硫超导材料的晶胞示意图如下:
①离K离子距离最近的S离子有___________个。
②该材料中不同价态的___________。
③将该材料中的S替换为Se时,晶胞的刚性减弱,从结构角度解释___________。
(2)蛋氨酸结构为(),可以与形成只含有五元环的配合物
①的价电子排布式___________。
②画出M的结构简式___________。
(3)大蒜素(二烯丙基硫代亚磺酸酯)的结构为
①该结构中2号S的杂化轨道类型为:___________。
②大蒜素与NaOH溶液按物质的量之比,发生水解反应的化学方程式为:___________。
③大蒜素可以由(二烯丙基二硫醚)合成,工业上选用氧化剂(如)需适量,理由是___________。
【答案】(1) 8 1:1 硒离子半径比硫离子半径大,离子键(或共价键)强度减弱,晶胞的刚性变差
(2) (顺反均可)
(3) sp3 少量氧化不完全,过量会将另一个S也被氧化或者将S氧化为更高价态()
【详解】(1)①体心处的周围,距离最近的共8个。
②用均摊法计算晶胞中原子数::;:;;已知为+1价,为-2价,设数目为,数目为: 列方程组,最终得,故。
③Se原子半径大于,键长比键更长,键能更小,因此晶胞刚性减弱。
(2)①Cu为29号元素,价电子排布为,失去2个电子形成后,价电子排布为。
②蛋氨酸脱去羧基中的氢后,通过氨基N和羧基的单键O与配位,形成两个五元环,结构简式为:。
(3)①2号S形成3个σ键(1个S=O含一个σ键、1个S-Sσ键、1个S-Cσ键)且有1对孤对电子,价层电子对数为,故杂化类型为杂化。
②碱性条件下,大蒜素的键易断裂,1 mol大蒜素与2 mol NaOH反应生成钠盐和1 mol水,方程式为:。
③氧化剂用量不足,无法将二烯丙基二硫醚充分氧化得到大蒜素,产率低;氧化剂过量会将大蒜素进一步氧化,生成更高氧化态()的含硫副产物,降低大蒜素产率,所以需要适量。
4.(2026·浙江湖州&衢州·二模)卤族元素可以与很多元素形成多种具有不同组成、结构、性质的物质。请回答下列问题:
(1)HF可用于雕刻玻璃,反应方程式为:
①基态F原子中,电子的空间运动状态有___________种。
②-40℃时,与冰反应生成HOF和HF。常温常压下,HOF为无色气体,HOF水解反应的产物除HF外的另一种化合物为___________(填化学式)。
③从结构的角度分析Si-O转换为Si-F的原因:___________。
(2)卤族元素可以做配合物的配体。
①[]中所含元素电负性由大到小的顺序为___________。
②一定条件下,与以物质的量之比为1:1混合得到一种固态离子化合物,其结构组成可能为:(a)或(b),该离子化合物最可能的结构组成为___________(填“a”或“b”),理由是___________。
③利用AI模拟的结构如下图,该物质是一种含有碳一碳单电子σ键的化合物,虚线和圆点表示仅有1个共用电子的σ键。
(Ph代表苯基)
上图所示物质的正离子中,构成单电子σ键的碳原子的杂化方式是___________,上图所示物质的负离子的中心碘原子价层电子对数为___________。
(3)晶体的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。
①图1晶胞中的Cl平移到面心位置,则平移后Li所在晶胞位置为___________;
②镁离子取代过程中,发生的反应的离子方程式为___________。
【答案】(1) 5 F原子半径小,Si-F键的键能大于Si-O键
(2) a 分子中Ga原子有空轨道,分子中原子有孤电子对,因此更容易与配位 5
(3) 顶点和面心
【详解】(1) ① 基态F原子核外电子排布为,共占据5个原子轨道,电子的空间运动状态数等于原子轨道数,因此为5种;
②HOF结构为H-O-F,水解时O-F键断裂,结合生成HF,剩余基团结合得到,因此另一产物为;
③键能越大化学键越稳定,F原子半径小于O,Si-F键键长更短,键能更大,更稳定,因此反应可自发进行;
(2)① 该化合物所含元素为,非金属元素中,O的电负性大于 Cl,二者电负性都远大于H; 金属元素Cu的电负性是这四种元素中最小的,可得电负性顺序:;
②为第ⅢA族元素,分子中Ga原子有空轨道,为第ⅤA族元素,分子中原子有孤电子对,因此更易接受的孤对电子形成,因此结构更可能为a;
③ 该碳原子连接3个苯基和1个单电子σ键,共形成4个σ键,无孤对电子,因此杂化方式为; 对于的中心I原子:σ键数为2,孤电子对数,因此价层电子对数;
(3) ① 原晶胞中Cl位于(侧面)棱心,Li位于(上下面)棱心和体心,将Cl平移到面心后,原棱心Li对应晶胞顶点和面心(上下面),体心Li对应面心(左右面),因此Li平移后位置为顶点和面心;
②依据均摊法计算图1中Cl:个,O:个,Li:个,则化学式为;为+2价,1个取代晶胞中2个(+1价),根据电荷守恒,取代后释放出2个,因此离子方程式为。
5.(2026·浙江台州·二模)氮族元素在生产生活中起着重要的作用。请回答:
(1)下列说法正确的是________。
A.基态As原子的价层电子排布式为
B.第二电离能:
C.的VSEPR模型为四面体形
D.氮氧键的键长:
(2)和发生化合反应,生成(其中中S原子的化学环境完全相同),请写出的结构式__________。
(3)晶体为立方晶系,晶体中部分被替代,可形成晶体,该掺杂晶体具有超导性,铋元素的化合价为+3、+5,其晶体结构如图所示:
①该掺杂晶体中与每个原子距离最近的原子有__________个。
②该掺杂晶体中+3、+5铋元素原子的个数比为__________。
(4)工业上常利用溶液制备固体的流程如图所示:
已知:温度过高,会分解甚至爆炸;硝酸钠不同温度下的溶解度如下:
温度/℃
20
40
60
80
100
溶解度/g
88
104
124
148
175
①工业安全生产时,选择化合物A为_____(写化学式),化合物A的作用__________。
②为获得产率高、纯度大的晶体,一系列操作为:蒸发至溶液表面出现晶膜停止加热,__________、过滤、__________、洗涤、干燥,从而得到目标晶体。
③物质B与足量稀硝酸反应,生成、淡黄色沉淀和其它物质,请写出该反应的化学方程式:__________。
【答案】(1)BC
(2)或
(3) 8 1:9
(4) 增大,与反应生成逸出从而去除,并引入 冷却结晶 将滤液循环(或将滤液并入原硝酸钠溶液中、将滤液返回蒸发步骤循环)
【详解】(1)A.As位于第四周期第ⅤA族,其价层电子排布式为,A错误;
B.、和的价层电子排布式分别为、和,的2p层半充满,第二电离能最大,的核电荷数较大,第二电离能小于而大于,综上,第二电离能从小到大依次为:N<F<O,B正确;
C.中N原子的孤电子对数,价层电子对数=孤电子对数+成键电子对数=1+3=4,因此N原子以方式杂化,VSEPR模型为四面体形,C正确;
D.中N原子的孤电子对数,价层电子对数=0+2=2,N原子以sp方式杂化,为直线型构型。的孤电子对数,价层电子对数=1+2=3,N原子以方式杂化,为V形结构。的杂化轨道中s成分占比更高,因此的键长更短,D错误;
故答案选BC;
(2)
根据题干信息,2 mol 和4 mol 发生化合反应,只生成1 mol ,根据质量守恒可知,1 mol 中含有1 mol N原子,2 mol S原子和6 mol O原子,且其中S原子的化学环境相同,则的结构式为(或);
(3)①从晶体结构可以看出,该晶体中与每个O原子距离最近的O原子有8个;
②由题干信息可知,该晶体化学式为,其中Ba为+2价,K为+1价,O为-2价,则Bi的总化合价为,设晶体中+3价的原子数目为a,则+5价Bi原子数目为(1-a),则,解得,则晶体中+3、+5价Bi原子的个数比为;
(4)向溶液中加入A可得和,则A为。向溶液中加入,生成和难溶物,将过滤后得到溶液,经蒸发浓缩,冷却结晶等操作后可得固体,据此作答;
①由分析可知,化合物A为,该物质溶于水可电离出,与反应生成逸出溶液,同时可向溶液中引入;
②由表格信息可知,溶解度随温度升高而明显增加,应将溶液蒸发至表面出现晶膜,此时溶液达到饱和状态,之后将其冷却使结晶析出,过滤得到晶体后,滤液中仍含有,可将滤液循环回蒸发步骤中,以提高产率;
③已知结构式为,其与反应生成B和,可推测该过程中发生取代反应,结合质量守恒可写出该反应方程式:,B的结构式为,其中,S元素为-2价,N元素为-3价,P为+5价。与稀硝酸反应的过程中,生成、淡黄色沉淀(硫单质)、NO和,S元素从-2价升至0价,中的N元素从+5价降至+2价,结合质量守恒可写出该反应方程式:。
6.(2026·浙江新阵地教育联盟·二模)过渡金属Fe、Co、Ni、Mn是锂电池正极材料的重要元素。请回答:
(1)下列说法正确的是___________。
A.Fe位于元素周期表的ds区 B.基态Ni原子核外电子空间运动状态有14种
C.还原性:Fe2+>Mn2+ D.结合OH-能力:Fe3+>Fe2+
(2)三元锂电池的正极材料可看成用Ni和Mn替换了LiCoO2中部分Co,晶胞如图(此时无法放电)。充电时,Li+从正极材料中___________(填“嵌入”或“脱嵌”);当充电50%时,正极材料中的Li-O八面体与Ni-O八面体的数目之比是___________。
(3)KFe2Se2是一种新型导电材料,晶胞投影如图,其晶体类型为___________,Fe的配位数是___________。
(4)相对于三元材料中的M-O键(M表示Co、Ni、Mn),磷酸铁锂(LiFePO4)电池中的P-O键使其高温性能更佳、循环次数更多,试从结构角度分析原因___________。
(5)LiFePO4的生产工艺有固相法和液相法。
①固相法:将FeCl3、NH4H2PO4、Li2CO3和足量炭黑的混合物在高温下反应,生成LiFePO4和三种气态产物,其中两种气体相遇有白烟。制备LiFePO4的化学方程式为___________。
②液相法(流程如下):
气体A中除大量水蒸气外,还有___________(填化学式);气体B为纯净物,设计实验证明其成分___________。
【答案】(1)CD
(2) 脱嵌 3:2
(3) 混合型晶体 4
(4)半径M>P,键能P-O>M-O;电负性M<P<O,P-O键极性更小,更稳定
(5) 2FeCl3+2NH4H2PO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑+2NH3↑+6HCl↑ NO2,O2 将带火星木条伸入装有气体B的集气瓶中,若带火星木条复燃,则证明有O2
【详解】(1)A.Fe是第Ⅷ族元素,位于元素周期表的d区,ds区仅包含第ⅠB、ⅡB族元素,A错误;
B.基态Ni原子的核外电子排布为,电子的空间运动状态=原子轨道数,其轨道分布为1s有1个轨道,2s有1个轨道,2p有3个轨道,3s有1个轨道,3p有3个轨道,3d有5个轨道,4s有1个轨道,共15个轨道,其电子的空间运动状态也有15种,B错误;
C.还原性强弱与失电子能力有关,已知的价电子排布为,易失去1个电子形成半满稳定结构,失电子能力强;的价电子排布式为为半满稳定结构,失电子能力弱。因此还原性>,C正确;
D.的价电子排布为为半满稳定结构,的价电子排布为。的正电荷更高、半径更小,对的静电吸引更强,D正确;
故答案选CD。
(2)锂电池的工作原理:放电时,从负极脱嵌,嵌入正极;充电时,反应逆向进行,从正极脱嵌,回到负极(阴极) 参与还原反应;
从晶胞局部示意图可知,Ni、Co、Mn的比例为1:1:1,充电50%时,意味着有50%的Li脱出。剩余的Li与过渡金属的数目比为1:2,结合M的比例,可推导出Li-O八面体与Ni-O八面体的数目之比为3:2。
(3)是新型导电材料,说明其具有类似金属晶体的导电性;同时存在明确的晶胞结构和离子,兼具离子晶体和共价晶体的特征,因此属于混合型晶体;
根据晶胞投影图,以Fe为中心,周围等距离且最近的Se原子数目为4,故配位数为4。
(4)物质的稳定性核心取决于化学键的强弱。半径M>P,键能P-O>M-O;电负性M<P<O,P-O键极性更小,更稳定,从而赋予材料更好的热稳定性和循环寿命。
(5)“两种气体相遇有白烟” 是和HCl反应生成的特征现象,则其反应的化学方程式为;
气体A:与、反应生成了,其中Fe由+3价降低到+2价,化合价只能降低,另外化合价升高的只能是O元素,则有生成,可配平该反应为,则气体A中除了大量水蒸气外还有,和;
气体A经冷凝处理后分离出气体B,沸点较高,易被冷凝液化进入溶液层,而沸点低,常温下为气体,故冷凝后剩余的纯净气体B为。根据氧气的特性,可用带火星的木条复燃这一特征反应进行检验。
7.(2026·宁波镇海中学·二模)元素在自然界中存在形式丰富多彩,请回答:
(1)下列有关说法正确的是___________。
A.基态Fe原子中有3个未成对电子,故易形成
B.微粒半径:
C.Na元素位于周期表的s区
D.的过程中不能形成发射光谱
(2)二氟化铅()晶体是一种光学材料,若用○和■来表示中的两种离子,其中■在立方晶胞中的位置如图1所示,晶胞中ACGE和BDHF的截面图均如图2所示。
①二氟化铅晶体中,的配位数为___________。
②资料显示还存在四氟化铅()和四氯化铅(),但四氯化铅不稳定,常温下会分解产生气体单质,而四氟化铅却能稳定存在。请从氧化还原反应的角度分析四氟化铅稳定的原因___________。
(3)现有三种物质:甲: 乙: 丙:
①常温下,比较物质甲和物质乙的值大小:(甲)___________(乙)。(填“>”“<”或=”)
②比较沸点:甲___________丙(填“>“<”或“=”)。
(4)某种工业赤泥,主要成分为等,从该赤泥中回收钪元素的流程图如下:
①流程中尾渣的主要成分为___________。
②蒸干后固体混合物在焙烧时固体发生分解反应,生成的气体为氧气与另一气体的混合物,生成的固体中Fe为价,写出焙烧时物质发生该反应的化学方程式___________。
③沉淀步骤中得到,该物质煅烧时产生两种组成元素相同的气体,请设计实验证明混合气体中相对分子质量较小的气体___________。
【答案】(1)BCD
(2) 8 F元素电负性强,F离子还原性很弱,很难被氧化
(3) < >
(4) 、 将煅烧后产生的混合气体先通过碱石灰,后通入装有灼热的氧化铜的硬质玻璃管,然后再将气体通入澄清石灰水中,若黑色氧化铜变红,石灰水变浑浊,则证明CO气体的存在
【分析】(4)赤泥经酸浸后成分中的Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O、Sc2O3溶于硫酸形成对应硫酸盐,其中硫酸钙微溶,因此和不溶于硫酸的SiO2一起形成尾渣,Al3+、Fe3+、Na+、Sc3+以离子形式存在于溶液中,通过蒸干操作得到了,经过焙烧得到了Fe2O3,通过水浸过滤将铁分离,得到了Al3+、Na+、Sc3+的溶液,经过萃取洗涤反萃取将Sc3+分离出来,再用草酸进行沉淀,得到草酸钪,最后煅烧得到Sc2O3,据此分析;
【详解】(1)A.基态Fe原子电子排布为,轨道有4个未成对电子,A错误;
B.同种元素的阳离子,正电荷越高,离子半径越小,故微粒半径:,B正确;
C.Na元素价电子为,位于周期表s区,C正确;
D.和属于同一能级,能量相等,该跃迁过程不释放能量,不能形成发射光谱,D正确;
故选BCD;
(2)解析:晶胞中■()数目为,结合截面图可知晶胞中数目为8,符合化学式,该结构为萤石型结构,的配位数为8;
F-还原性弱于Cl-,无法氧化F-得到,但可氧化生成,因此四氟化铅稳定;
(3)①甲为对羟基苯甲酸,乙为苯甲酸,丙为邻羟基苯甲酸,对位羟基的给电子共轭效应占主导,整体为给电子效应,降低了羧基的酸性,故对羟基苯甲酸的一级电离常数小于苯甲酸的电离常数;
②邻羟基苯甲酸可形成分子内氢键,沸点降低;对羟基苯甲酸形成分子间氢键,沸点升高,故沸点:甲>丙;
(4)①赤泥中只有不与硫酸反应,与硫酸反应生成微溶的,因此酸浸后尾渣主要为、;
②化合价不变,从-2价升高为0价生成,从+6价降低为+4价生成,化学方程式: ;
③煅烧生成的组成相同的气体为和,相对分子质量较小的为;利用还原生成的性质检验,需先除去原混合气体中的,将煅烧后产生的混合气体先通过碱石灰,后通入装有灼热的氧化铜的硬质玻璃管,然后再将气体通入澄清石灰水中,若黑色氧化铜变红,石灰水变浑浊,则证明CO气体的存在。
8.(2026·浙江宁波·二模)以为原料可制备系列含氮化合物。请回答:
(1)的晶胞示意图如图所示。
①在的晶胞中,每个周围最近邻且距离相等的有________个。
②写出电子式________;
③的VSEPR模型名称为________;比较键角:________(填“”、“”或“”)。
(2)N,N-二甲基甲酰胺()是良好的溶剂,可以按如下流程制备:
①将足量的加到卤代烃中,可制备,写出该反应的化学反应方程式________;
比较反应活性:________(填“>”、“<”或“=”)。
②中键与键数目之比为________;
③N,N-二甲基甲酰胺能与水互溶,请解释原因________;
④N,N-二甲基甲酰胺能与(结构式为)发生反应只生成一种产物X,其阳离子结构为,写出X中阴离子的结构式________。
【答案】(1) 12 四面体形 <
(2) < 1:7 N,N-二甲基甲酰胺是极性分子,水是极性溶剂,相似相溶;N,N-二甲基甲酰胺能与水形成分子间氢键 (或)
【详解】(1)① 该晶胞中,位于顶点和面心,数目为,全部位于晶胞内部,数目为,二者个数比为,符合化学式,晶胞结构类似闪锌矿型。将晶胞向三维空间扩展后,可计数得到每个周围紧邻且等距的共12个;
②是离子化合物,由和构成;中N原子与2个H原子形成共价键,N原子最外层还有2对孤对电子,满足8电子稳定结构:;③计算中心N原子的价层电子对数=σ键数+孤电子对数,因此VSEPR模型为四面体形;键角比较:中N原子只有1对孤对电子,中有2对孤对电子;孤电子对越多,对成键电子对的排斥力越大,键角越小,因此键角;
(2)① 根据原子守恒配平可得方程式为;该反应为亲核取代反应,卤代烃中离去基团的离去能力越强,反应活性越高;键键能大更稳定,离去能力强于,因此反应活性;
②甲酸甲酯中所有单键均为键,双键含1个键和1个键,计数可得分子中共1个键、7个键,因此数目比为;
③N,N-二甲基甲酰胺是极性分子,水是极性溶剂,符合相似相溶规律;且N,N-二甲基甲酰胺的羰基氧可以与水分子形成分子间氢键,因此能与水互溶;
④ 原N,N-二甲基甲酰胺中羰基氧脱离羰基C,C结合1个Cl,N带1个正电荷得到题目给出的阳离子。脱离的氧结合到的P上,给出1个Cl给C,最终P带1个单位负电荷,得到阴离子二氯磷酸根,结构式为(或)。
9.(2026·浙江金丽衢十二校·二模)过渡金属及其有关化合物是材料化学的重要研究内容。请回答:
(1)某太阳能电池材料的立方晶胞结构如下图所示,其中A为稀土元素La,化合价为价。
①该材料的化学式为___________。
②与Mn距离最近且相等的O有___________个。
③若用部分取代Mn位,晶体密度会___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)由含钴矿渣制备钴,矿渣酸浸所得可被X(如图所示)萃取。
①两分子X易形成二聚体,请写出该二聚体的结构:___________。
②X与足量浓NaOH加热反应的化学方程式:___________。
③萃取剂Y的酸性比X的弱,请从结构角度解释原因:___________。
(3)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是合成其他含钴配合物的重要原料。在活性炭的催化作用下,通过氧化二氯化六氨合钴(Ⅱ)得到三氯化六氨合钴(Ⅲ)制备流程如下:
①的价电子排布式为:___________。
②请解释中H-N-H的键角比分子中大的原因:___________。
③请写出制备得到的总反应的化学方程式:___________。
【答案】(1) 6 增大
(2) 是吸电子基团,能显著增强羟基中的O-H键的极性,使氢离子更容易电离,因此X酸性更强
(3) 氨分子与形成配合物后,孤对电子与成键,原孤对电子与成键电子间的排斥作用变为成键电子间的排斥,排斥减弱,故H-N-H键角变大
【详解】(1)①由图知,A(La)原子位于顶点,共有个,黑球(Mn原子)位于体心,共有1个,灰球(O原子)位于面上,共有,由于A为稀土元素La,化合价为价,故该材料的化学式为:;
②由晶胞图,结合化学式可知,Mn位于体心,O位于面心,故与Mn距离最近且相等的O有6个;
③Fe3+相对原子质量(55.85)大于Mn(54.94),晶胞体积不变,质量增大,故密度增大;
(2)
①X为,两分子 X 通过氢键形成二聚体,结构为:;
②由图知,X为磷酸酯,与NaOH反应时,除了中和反应,还有水解反应,故X与足量浓NaOH加热反应的化学方程式为:;
③由于是吸电子基团,能显著增强羟基中的O-H键的极性,使氢离子更容易电离,因此萃取剂Y的酸性比X的弱;
(3)①Co 原子序数27,基态电子排布式为:,失去3个电子后: 的价电子排布式为:;
②由于氨分子与形成配合物后,孤对电子与成键,原孤对电子与成键电子间的排斥作用变为成键电子间的排斥,排斥减弱,故H-N-H键角变大;
③与、浓氨水反应得到,再加入氧化制得,总反应的化学方程式为。
10.(2026·浙江杭州新登中学·二模)I.铟(49In)和硒(34Se)的单质是制备铟硒半导体的重要原料,我国科研人员利用中国空间站科学实验柜,首次完成铟硒半导体晶体微重力生长实验,获得完整晶体样品。请回答:
(1)铟(In)在周期表的位置是________;电负性:In_____Se(填“>”、“<”)。
(2)已知H2SO3和H2SeO3的结构及Ka1如下:
①H2SO3的Ka1比H2SeO3强的原因是_______。
②SO2通入H2SeO3溶液中有单质Se生成,写出反应的离子方程式为_______。
③NaHSO3受热脱水生成焦亚硫酸钠(Na2S2O5),中两个S原子的化学环境不同。
已知:
Ⅱ式中S原子的杂化方式为________,的结构式_______。
(3)一种铟硒半导体晶体的晶胞为平行六面体,该晶胞的三个轴面投影图如下所示:
④晶体类型________。
⑤Se最近的等距离的Se有______个。
⑥晶体的化学式为________。
Ⅱ.科学家利用不同有机化合物与银盐合成结构相似的MOF材料,并在298K、100kPa时测试其对CO2的吸附能力,不同有机化合物的结构及吸附结果如下表。
材料代号
A
B
有机化合物的结构
CO2吸附量/(mmol·cm-3)
1.5
1.0
(4)CO2的电子式:______。
(5)材料A比材料B的CO2吸附量大,从微粒间相互作用的角度说明原因:________。
【答案】(1) 第5周期,第ⅢA族 <
(2) S的电负性大于Se,使得H2SO3中O-H键的极性更大,O-H键容易断裂,H2SO3更易电离 sp3
(3) 共价晶体 8 InSe2
(4)
(5)CO2能与A中的氨基形成N—H…O氢键而被吸附,CO2与B通过范德华力而被吸附,氢键强于范德华力
【详解】(1)铟(In)是49号元素,位于元素周期表第五周期,第ⅢA族;同主族电负性:In<Ga,同周期电负性:Se>Ga,则电负性:In<Se;
(2)①S的电负性大于Se,使得H2SO3中O-H键的极性更大,O-H键容易断裂,H2SO3更易电离;
②SO2通入H2SeO3溶液生成单质Se,SO2被氧化为,反应的离子方程式为:;
③结构Ⅱ中S原子形成4个σ键,故杂化方式为sp3;结合题意,中两个S原子化学环境不同,其结构式为:;
(3)
结合题意可得铟硒半导体晶体的晶胞结构为;
④铟硒半导体为共价键结合的空间立体结构,属于共价晶体;
⑤黑球代表硒原子,则Se最近的等距离的Se有8个;
⑥晶胞中Se个数:个,In个数:个,化学式为InSe2;
(4)
CO2是直线形分子,中心碳原子与两个氧原子分别形成两对共用电子对,以达到8电子稳定结构,其电子式为:;
(5)CO2能与A中的氨基形成N—H…O氢键而被吸附,CO2与B通过范德华力而被吸附,氢键强于范德华力,因此材料A比材料B的CO2吸附量大。
试卷第1页,共3页
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