题型10 物质结构与无机综合应用（期末真题汇编，浙江专用）高二化学下学期

**基本信息** 汇编浙江省丽水、湖州等多地2024-2025学年高二下学期期末试题，聚焦物质结构与无机综合应用，涵盖元素周期表、晶胞结构、工艺流程等核心内容，注重真实情境与学科能力的综合考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |非选择题（综合应用题）|15题|元素周期表（如第1题元素推断）、晶胞结构（如第4题富锂超离子导体）、工艺流程（如第2题硼镁矿制硼酸）|结合储氢材料（氨硼烷）、半导体（GaN）等科技前沿，设计从基础推断到晶胞计算再到工业流程的梯度问题，匹配高二期末综合能力要求。|

题型10 物质结构与无机综合应用 1．(2024-2025学年·浙江省丽水市高二下学期期末)元素周期表中的四种元素A、B、E、F，原子序数依次增大。A的基态原子价层电子排布为：nsnnpn；B的基态原子2p能级有3个单电子；的3d轨道中有10个电子；F单质在金属活动性顺序中排在最末位。 (1)写出基态E原子的价层电子排布式______。 (2)AB形成的AB-常作为配位化合物中的配体，下列说法不正确的是______。 A．AB-与F+形成配位键时，A原子的配位能力强于B原子 B．E(AB)42-中E的配位数为4，1mol该离子中键与键的数目之比为 C．A单质的熔点一定大于同族其他元素的单质 D．A与氧元素形成的化合物，其在水中的溶解度大于B的单质B2 (3)B元素的两种氢化物BH3和B2H4，碱性更弱的是______(写化学式)，理由是______。 (4)A元素的某种氧化物的晶胞如图所示。 该氧化物在晶胞中的配位数为______；冰的配位数小于该晶体，试解释原因______。 2．(2024-2025学年·浙江省湖州市高二下学期期末)硼及其化合物在生产生活中有重要用途。请回答下列问题： (1)氨基硼烷系列的储氢材料有多种。 ①脂环氨硼烷()可作为储氢材料，下列说法正确的是_______。 A．电负性：N>C>B B．元素B、N的第一电离能均高于同周期相邻元素 C．相同条件下在水中的溶解度：> D．激发态硼原子核外电子的轨道表示式： ②氨硼烷(NH3BH3)也可作为储氢材料。已知NH3BH3、NH3都能与Na发生反应，可体现出一定的酸性，比较两者酸性强弱：NH3_______NH3BH3(填“>”、“<”或“=”)。 (2) BF3是一种无色气体，用于制造火箭的高能燃料。 ① BF3通入水中产生三种一元酸。一种为HF，另两种酸均含三种元素且其中一种含有配位键。请写出这两种酸的化学式_______。 ②已知杂化轨道中的s成分越多，电子云重叠程度越大，形成的化学键键长越短。实验测得BF3中B-F键长比BF4-中短，原因是_______。 (3)一定条件下，B2O3、KBF4、BeO发生非氧化还原反应可制得晶体，其晶胞结构与其俯视图如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数，，。该晶体中B原子与O原子的个数比为_______。 (4)硼酸(H3BO3)是重要的化工原料，常温下为固体。一种以硼镁矿(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如图所示。已知：硼酸和硼砂(Na2B4O7·10H2O)均易溶于热水，在冷水中溶解度小。 ①NaBO2溶液中的杂质主要有_______(填化学式)。 ②一系列操作主要包括_______。 ③硼砂溶液与硫酸反应的离子方程式为_______。 3．(2024-2025学年·浙江省金华市高二下学期期末)第ⅢA族元素及其化合物在生产生活中应用广泛。请回答： (1)下列说法正确的是_______。 A．BF3和NH3分子的空间构型都为三角锥形 B．元素B的第一电离能低于同周期相邻元素 C．基态N原子2p轨道上的电子自旋方向相同 D．基态Ga原子的电子排布为[Ar]4s24p1 (2)GaN晶体的部分结构如图所示，Ga的配位数为：_______。 (3)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如下图所示。 ①硼酸晶体中存在的作用力有_______。 A．离子键 　B．共价键 　C．范德华力　 D．氢键 　E．配位键 ②硼酸可由三卤化硼(BX3)水解制备，机理如下图所示。从结构的角度解释CCl4水解反应很难进行的原因_______。 (4)小组探究从半导体废料(主要成分为GaAs，含SiO2、CaCO3等杂质)中回收Ga，设计了如下流程(流程中所加试剂均足量)： 已知：Ga(OH)3是两性氢氧化物，与Al(OH)3化学性质相似，pH=2.5时开始沉淀。镓和硅的沉淀率随pH变化见下表： pH 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Ga沉淀率% 75.0 98.5 98.9 95.2 86.1 57.4 Si沉淀率% 93.2 98.5 99.2 99.6 86.3 65.2 ①浸出液中含As、Ga元素的离子为_______。 ②过滤1操作前控制浸出液pH最佳范围为_______，滤渣进行“系列操作”是_______。 ③工业上常在700℃左右用足量碳还原Ca3(AsO4)2(砷酸钙)获得砷蒸气(As4)，该反应的化学方程式为_______。 4．(2024-2025学年·浙江省宁波市九校高二下学期期末)按要求回答下列问题。 (1)某富锂超离子导体的立方体晶胞如图。 ①化学式是_______ ②Cl的配位数(紧邻的阳离子数)是_______。 (2)下列有关原子结构和元素性质的说法不正确的是_______。 A．过程中不能形成发射光谱 B．若硅原子的轨道表示式为，则违反了泡利原理 C．同一原子中，电子的能量不一定是低于电子的能量 D．每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6 (3)石墨、金刚石和C60都是由碳元素构成，但它们的熔点分别是3650℃ 左右、3500℃ 左右、280~500℃ ，(熔点：石墨＞金刚石＞＞C60)，从“粒子间的相互作用力的角度”说明它们熔点差异的理由_______。 (4)以市售高岭土(化学成分：Al2O3、SiO2和H2O)为原料制备碱式氯化铝的工艺流程如图： 已知：a，结构不同的Al2O3在酸中的溶解性差别较大；b，调节AlCl3溶液的为，沉降可得碱式氯化铝 ①高岭土不直接酸溶，而是经过焙烧后再酸溶，“焙烧”的目的_______。 ②“酸溶”过滤后，滤液中存在的溶质有_______。 ③加水“稀释”是为了调节溶液的，除了加水以外，还可以加适量的_______来调节溶液pH。 ④写出“沉降”过程中所发生反应的化学方程式_______。 5．(2024-2025学年·浙江省绍兴市高二下学期期末)氮及其化合物在生产生活中有重要用途。回答下列问题： (1)基态氮原子的价电子排布式为：_______，氮原子核外电子有_______种运动状态。 (2)①NO3-的空间构型为_______，NO2+中N的杂化方式为_______； ②比较键角大小PH3______NH3(填“>”、“<”或“=”)； ③NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为_______。 (3)肼(N2H4)的电子式为_______，是_______分子(填“极性”或“非极性”)；肼可以看作二元弱碱，请写出肼和足量硫酸反应的方程式_______。 (4)下列说法不正确的是_______。 A．电子排布为[Ar]4s14p4的As原子处于激发态 B．[Cu(NH3)4]2+中的键角大于NH3中的键角 C．离子键百分数：Na3N＜K3N D．尿素CO(NH2)2分子中C、N原子的杂化方式均为sp3 (5)某种含Fe和N的磁性材料，其晶胞结构示意图如右图所示。该晶体的化学式为_______。 (6)NH3与Cu2+可生成[Cu(NH3)4]2+配离子，已知NF3与NH3结构相似，而NF3不易与形成配离子的原因是_______。 6．(2024-2025学年·浙江省台州市高二下学期期末)硼是生命活动中不可或缺的元素。 (1)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是_______。 A． B． C． D． (2)已知B-O和B-B的键能分别为561kJ·mol−1、293kJ·mol−1，请从结构的角度解释B-O比B-B的键能大的可能原因_______。 (3)氨硼烷(NH3BH3)是目前最具潜力的储氢材料之一，氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性，它们之间存在静电相互吸引作用，称为双氢键，结构如图所示，下列说法正确的是_______。 A．第二周期中，第一电离能介于B与N之间的元素有3种 B．NH3BH3中N为sp3杂化，B为sp2杂化 C．N2H4和AlH3之间也存在类似的双氢键 D．H-N-H键角：NH3BH3＜NH3 (4)含硼物质应用广泛，通过转化能制备出多种具有特殊性能的材料，满足不同场景的需求。以Mg2B2O5·H2O为起始物，经过一系列反应可以得到不同产物。 已知：H3BO3为一元弱酸，Ka=5.81×10-10；产物A是一元无氧强酸，酸根阴离子中心原子sp3杂化。 ①写出硼酸的电离方程式_______。 ②过滤之前，把pH调至3.5目的是_______。 ③过滤时，一般先转移上层清液再转移下层沉淀至漏斗中，其目的是_______。 ④写出BF3溶于水时的离子方程式_______。 (5)一种含硼化合物的晶胞结构如图所示，该物质化学式为_______。 7．(2024-2025学年·浙江省温州市环大罗山联盟高二下学期期末)氮族元素在自然界中分布广泛，其化合物有重要用途。请回答： (1)下列说法中正确的是______ A．基态氮原子核外有7种不同运动状态的电子 B．第一电离能：O＞N＞C C．键角大小：NH3＞PH3＞AsH3 D．P元素可以生成PCl5，则氮元素也可以生成NCl5 (2)白磷(P4)中的P原子为______杂化，请从分子空间构型角度解释白磷易自燃的原因______。 (3)某含氮催化剂的六方晶胞如图，晶胞参数为，，。 ①化学式为______； ②1个氮原子周围距离相等且最近的原子数目为______。 (4)某化学兴趣小组探究从半导体废料(主要成分为GaAs，含SiO2、CaCO3等杂质)中回收Ga、As，设计了如下流程(流程中所加试剂均足量)： 已知：Ga(OH)3与Al(OH)3化学性质相似，pH=2.5时开始沉淀。镓和硅的沉淀率随pH变化见下表： pH 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Ga沉淀率％ 75.0 98.5 98.9 95.2 86.1 57.4 Si沉淀率％ 93.2 98.5 99.2 99.6 86.3 65.2 ①浸出液中含Ga、As元素的离子为______。 ②浸出液调节pH至5.0~6.0的目的是______；“系列操作”为______、______。 ③工业上常在700℃左右用足量碳还原Ca3(AsO4)2(砷酸钙)获得砷蒸汽，该反应的化学方程式为______。 8．(2024-2025学年·浙江省温州市十校联合体高二下学期期末)Ⅰ.歼-10CE在最近的印巴冲突中大放光彩，其中的半导体有源相控阵雷达极大的吸引了世界的目光。已知成键结构与金刚石相似，晶体中只存-Ga键。在众多领域发挥重要作用。 (1)关于Ga和镓的化合物下列说法中正确的是______。 A．基态Ga原子的电子排布式为：[Ar]4s24p1 B．由以上推测GaN属于共价晶体，原子的杂化方式为sp3 C．一定条件下，Ga(OH)3受热可分解生成Ga2O3 D．已知的熔点为29.8℃，沸点2403℃，所以可以做核反应的导热剂 (2)已知在晶体中存在配位键。说明与原子间可形成配位键的原因______。 (3)Ga的化合物很多，GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃。请说明熔点差距的原因是______。 (4)一种晶胞如图甲，三个晶胞围成一个六棱柱，如图乙，则每个原子周围距离最近的原子数目为______。已知六棱柱底面边长为，高为，试晶体的密度=_____g· cm-3。(已知阿伏加德罗常数为NA) Ⅱ.氮化镓材料是制造大功率和高频微波电子器件的理想半导体材料。现在工业上通常从铝土矿中提取并制备的工艺流程如图所示。 已知：①镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃；②氮化镓不溶于水，熔点是1700℃；③镓与铝同主族，镓的化学性质与铝相似，金属的活泼性：。 (5)①写出氧化镓与热氢氧化钠溶液反应的离子方程式______； ②通入在1000℃和Ni做催化剂条件下热转化生成的化学方程式是______。 (6)图中“酸浸”的目的是______。 9．(2024-2025学年·浙江省温州市新力量高二下学期期末)半导体材料可以分为硅、锗等元素半导体和氮化镓等化合物半导体。P型半导体核心特点是掺杂低价元素引入空穴主导导电，每缺少一个电子，产生一个空穴。请回答： (1)关于主族元素的描述，下列说法正确的是______。 A．基态Si原子核外有14种不同运动状态的电子 B．Ga位于元素周期表第四周期，第VA族 C．基态N原子的轨道表示式为： D．Ge的半径小于Ge4＋的半径 (2)氮化镓的晶胞如图(白球为N，黑球为Ga)。 ①化学式是______，晶体类型______。 ②氮化镓中掺杂少量镁可以形成P型半导体，掺杂镁后晶体中“空穴”增多的原因是______。 (3)氯化钠是一种重要的化工原料，可以制备多种化工产品： ①下列说法正确的是______。 A．SOCl2与过量NH3反应的方程式为SOCl2+4NH3=SO(NH2)2+2NH4Cl B．粗硅提纯过程中只有HCl可以循环使用 C．工业上可以用反应II生产盐酸 D．SiHCl3中的硅的化合价为负4价 ②NaClO与NH3反应生成N2H4的化学反应方程式______。 ③NF3的键角______NH3的键角(填“<”或“>”)，原因是______。 ④设计实验检验SOCl2与足量的氢氧化钠溶液反应生成的阴离子______。 10．(2024-2025学年·浙江省温州市浙南名校高二下学期期末)硫及其化合物种类繁多，应用广泛。请回答： (1)基态S原子的价层电子排布式是________；硫单质的一种结构为，S原子杂化方式为________杂化；SO3分子的空间构型为________。 (2)下列说法正确的是________。 A．基态S原子核外能量不同的电子有16种 B．同周期元素中，第一电离能大于硫元素的有3种 C．H2O、H2S分子中的键角： D．沸点：> (3)H2SO4和H2SO3都是S的含氧酸，从结构角度分析H2SO4比H2SO3酸性强的原因________。 (4)某种由铁、硫元素形成的化合物的晶胞结构如图所示。 ①该晶体的化学式________；②Fe2+的配位数为________。 (5)工业上制备硫酸的原理示意图如下： ①步骤Ⅲ产生的尾气经冷却后仍存在的污染性气体有________。 ②当H2SO4·nSO3中的n=2时得到H2S3O10，写出H2S3O10(二元酸)的结构________；其钾盐K2S3O10在硫酸酸化下能与KI溶液反应生成2种固体单质和1种正盐，写出该反应的化学方程式________。 11．(2024-2025学年·浙江省杭州市上城区等5地高二下学期期末)钴及其化合物有重要的用途。 (1)有关钴的三种微粒，电子排布式分别为①[Ar]3d74s2(基态原子)、②[Ar]3d74s1、③[Ar]3d74s14p1，下列叙述正确的是___________。 A．基态的价层电子排布式是3d54s2 B．Co位于第四周期第Ⅷ族 C．微粒半径：③>①>② D．失电子能力：②>① (2)NH3的空间结构呈___________形。比较键角，NH3___________[Co(NH3)3Cl]Cl2(填“>”、“=”或“<”)，请说明理由___________。 (3)钴蓝可用于青花瓷的颜料。钴蓝晶体是由图1所示的结构构成，图1包含Ⅰ型和Ⅱ型两种小立方体，图2是钴蓝的晶胞。 ①图2中Ⅱ型小立方体分别是b、d、___________、___________(填字母序号)。 ②钴蓝晶体中三种原子个数比N(Co)：N(Al)：N(O)=___________。 (4)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是合成其它含钴配合物的重要原料。制备流程如下： 已知，活性炭是此反应的催化剂。 ①“氧化”步骤中最合适的试剂X为___________。 a．H2O2     B．浓硝酸     C．高锰酸钾 ②NH4Cl的作用是___________。 ③固体2的主要成分为___________。 ④写出制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)的总化学方程式为___________。 12．(2024-2025学年·浙江省嘉兴市高二下学期期末)硫是构成生命物质的重要元素。请回答： (1)下列说法正确的是___________。 A．基态S原子的价层电子排布式为3s23p4 B．键角：H2O<H2S C．微粒半径：S2->S D．离子键百分数：Na2O<Na2S (2)一种钴的化合物可用作石油脱硫的催化剂，其晶胞结构如图所示，则晶体中与每个O2-紧邻的O2-有___________个，该化合物的化学式是___________。 (3)硫代硫酸根(S2O32-)可看作是SO42-中的一个O原子被S原子取代的产物。硫代硫酸极不稳定，45℃分解为硫、水和二氧化硫的混合物。 ①写出Na2S2O3与稀硫酸反应的离子方程式___________。 ②硫代硫酸盐可作浸金试剂。浸金时，S2O32-作为配体与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。判断S2O32-中的中心S原子和端基S原子哪一个做配位原子___________(填“端基S”或“中心S”)，说明理由___________。 (4)实验室通过以下流程制备Na2S2O3. ①过程Ⅰ使用70%的硫酸制SO2的原因是___________。 ②写出过程Ⅱ中反应的化学方程式___________。 ③碘量法滴定常用到反应：I2+2S2O32-=S4O62-+2I-。推测连四硫酸根(S4O62-)的结构式为___________。 13．(2024-2025学年·浙江省宁波市高二下学期期末)硼(B)、铝(Al)及其化合物在材料、能源等领域具有广泛的应用。请回答： (1)关于B元素及其化合物，下列说法正确的是________。 A．基态B原子的最外层电子自旋方向相同 B．B所在周期的其他元素，第一电离能比B大的有5种 C．BCl3中B原子的价层电子对数为3 D．NaBH4中的阴离子BH4-的空间结构为正四面体形 (2)H3BO3是白色晶体，其微观结构如图1所示，H3BO3晶体中存在的作用力有________。 A．离子键 B．极性键 C．非极性键 D．氢键 (3)路易斯酸碱理论认为，能够接受电子对的物质为酸，能够给出电子对的物质为碱。从结构角度分析BF3属于酸的原因是________；写出BF3和NH3发生酸碱“中和反应”的产物的结构式________。 (4)铝常见的卤化物有。AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3，上述卤化物的化学键中离子键百分数最大的是________(填化学式)。 (5)气态氯化铝为双聚分子(Al2Cl6)，分子结构如图2所示，Al2Cl6中Al的杂化方式为________，Al2Cl6属于________(填“极性分子”或“非极性分子”)。 (6)冰晶石(Na3AlF6)是电解法制铝的助熔剂，晶胞结构示意图如图3所示，一个晶胞中含有的Na+数目为________个。 14．(2024-2025学年·浙江省衢州市高二下学期期末)氯和铜是构建化合物的重要元素，请回答： (1)关于氯和铜元素的描述，下列说法正确的是______。 A．Cu元素位于周期表d区 B．Cu2+的半径小于Cu+的半径 C．基态氯离子核外电子的空间运动状态有8种 D．基态氯原子的价层电子轨道表示式： (2)某铜氯化合物A的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式是______。 ②向CuCl2溶液中通入SO2即可生成化合物A，写出反应的离子方程式______。 (3)常温下，，。请从分子结构的角度解释二者Ka差异较大的原因______。 (4)“CuCl-H2O热电循环制氢”经过4个步骤，其过程如下图所示。电解在质子交换膜电解池中进行，阳极区为含CuCl2-的酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中CuCl2-转化为CuCl42-。 ①下列说法正确的是______。 A．溶解过程为物理变化 B．在热水解和热分解过程中，氯元素的化合价均发生变化 C．经热水解和热分解产生的一些物质可循环使用 D．“CuCl-H2O热电循环制氢”中CuCl起到催化剂的作用 ②流程中热水解生成Cu(OH)Cl，写出热水解的离子方程式______。 ③热分解过程中二价铜转化为一价铜，从原子结构角度解释二者稳定性差异的原因______。 ④写出由CuCl2·2H2O得到CuCl2的操作______。 15．(2024-2025学年·浙江省舟山市高二下学期期末)金属镁及其化合物在传统工业、催化、光电等领域有着广泛的应用。 (1)镁粉在空气中燃烧生成大量氧化镁，还有少量氮化镁，产物中所有离子的半径由大到小的顺序是___________(用离子符号表示) (2)若Mg原子电子排布呈现下列状态，其能量由高到低的顺序是___________(填标号)。 a.   b. c.   d. (3)以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素的结构如下图1所示，请在图中用“→”标出镁与氮形成的配位键___________，该配合物中还存在___________(填字母)。 a．离子键    b．极性键     c．非极性键     d．氢键 (4)我国车载电池领域不断取得新的研究成果，水系镁离子电池就是其中之一、它的正极材料的化学式可表示为MgxCuFe(CN)y，其晶胞的一部分结构如图2所示(Mg2+未画出)，则y=___________。电池放电过程中，电解液中的Mg2+会不断嵌入立方体中心，晶胞中Fe3+和Fe2+含量发生变化，当Mg2+达到最大容量时，铁元素和铜元素的价态均为+2价，此时x=___________。当电池充电完全时，1mol晶胞中含有___________molMg2+。 (5)金属镁的制备可用海底锰结核(主要成分为MnO2，含少量CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2)为原料，工艺流程路线如下： ①“浸出”中MnO2与SO2反应的离子方程式为___________。 ②滤渣I的主要成分为___________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型10 物质结构与无机综合应用 1．(2024-2025学年·浙江省丽水市高二下学期期末)元素周期表中的四种元素A、B、E、F，原子序数依次增大。A的基态原子价层电子排布为：nsnnpn；B的基态原子2p能级有3个单电子；的3d轨道中有10个电子；F单质在金属活动性顺序中排在最末位。 (1)写出基态E原子的价层电子排布式______。 (2)AB形成的AB-常作为配位化合物中的配体，下列说法不正确的是______。 A．AB-与F+形成配位键时，A原子的配位能力强于B原子 B．E(AB)42-中E的配位数为4，1mol该离子中键与键的数目之比为 C．A单质的熔点一定大于同族其他元素的单质 D．A与氧元素形成的化合物，其在水中的溶解度大于B的单质B2 (3)B元素的两种氢化物BH3和B2H4，碱性更弱的是______(写化学式)，理由是______。 (4)A元素的某种氧化物的晶胞如图所示。 该氧化物在晶胞中的配位数为______；冰的配位数小于该晶体，试解释原因______。 【答案】(1)3d104s2 (2)C (3) N2H4 -NH2为吸电子基，使氮原子上电子云密度降低，吸引质子能力下降 (4)12 冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性 【解析】周期表中的四种元素A、B、E、F，原子序数依次增大。A的基态原子价层电子排布为nsnnpn，那么n只能为2，A的基态原子价层电子排布为2s2p2，A为C元素；B的基态原子2p能级有3个单电子，那么B的价层电子排布式为2s22p3，B是N元素；E2+的3d轨道中有10个电子，E是Zn元素；F单质在金属活动性顺序表中排在末位，F是Au。 (1)根据分析，E是Zn，核电荷数为30，在元素周期表中的位置为第四周期ⅡB族，E的基态原子的价层电子排布式3d104s2； (2)A项，CN-与Au配位时，CN-中C和N均有孤电子对，N的电负性较强，吸电子能力强，不易提供孤电子对，因此C的配位能力强于N，A正确；B项，[Zn(CN-)4]2-中，CN-是配体，配位数为4，配位键为σ键，C和N之间为三键，4个CN-中C和N之间共有4条σ键，8条π键，因此一个[Zn(CN-)4]2-中σ键共8条，π键共8条，数目之比为1：1，B正确；C项，根据分析A为C，C的单质由多种，其中C60为分子晶体，熔点低于同族的共价晶体Si，C错误；D项，CO与N2相对分子质量相等，CO为极性分子，而N2为非极性分子，H2O是极性溶剂，因此CO在水中溶解度大于N2，D正确；故选C； (3)B的两种氢化物是NH3和N2H4，N2H4可以看成两个-NH2相连，-NH2为吸电子基，使氮原子上电子云密度降低，吸引质子能力下降，因此N2H4的碱性弱于NH3； (4)由图可知图中为CO2晶胞，以顶点的CO2为研究对象，距离最近且相等的CO2在相交于该顶点的面的面心处，个数为×3×8=12；冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性导致配位数减小。 2．(2024-2025学年·浙江省湖州市高二下学期期末)硼及其化合物在生产生活中有重要用途。请回答下列问题： (1)氨基硼烷系列的储氢材料有多种。 ①脂环氨硼烷()可作为储氢材料，下列说法正确的是_______。 A．电负性：N>C>B B．元素B、N的第一电离能均高于同周期相邻元素 C．相同条件下在水中的溶解度：> D．激发态硼原子核外电子的轨道表示式： ②氨硼烷(NH3BH3)也可作为储氢材料。已知NH3BH3、NH3都能与Na发生反应，可体现出一定的酸性，比较两者酸性强弱：NH3_______NH3BH3(填“>”、“<”或“=”)。 (2) BF3是一种无色气体，用于制造火箭的高能燃料。 ① BF3通入水中产生三种一元酸。一种为HF，另两种酸均含三种元素且其中一种含有配位键。请写出这两种酸的化学式_______。 ②已知杂化轨道中的s成分越多，电子云重叠程度越大，形成的化学键键长越短。实验测得BF3中B-F键长比BF4-中短，原因是_______。 (3)一定条件下，B2O3、KBF4、BeO发生非氧化还原反应可制得晶体，其晶胞结构与其俯视图如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数，，。该晶体中B原子与O原子的个数比为_______。 (4)硼酸(H3BO3)是重要的化工原料，常温下为固体。一种以硼镁矿(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如图所示。已知：硼酸和硼砂(Na2B4O7·10H2O)均易溶于热水，在冷水中溶解度小。 ①NaBO2溶液中的杂质主要有_______(填化学式)。 ②一系列操作主要包括_______。 ③硼砂溶液与硫酸反应的离子方程式为_______。 【答案】(1) AC < (2)H3BO3、HBF4 BF3中B采取sp2杂化，BF4-中B采取sp3杂化，前者电子云重叠程度大键长短；BF3中存在大π键，电子云重叠程度大键长短，BF4-中不存在大π键 (3)1：3 (4) NaOH、Na2SiO3 、Na[Al(OH)4] 冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 B4O72-+5H2O+2H+=4H3BO3 【解析】(4)工业制硼酸(H3BO3)的工艺流程为：将含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3的硼镁矿加入适当过量的NaOH溶液碱浸，MgO、Fe2O3难溶于碱，形成滤渣A过滤除去；B2O3、SiO2、Al2O3溶于NaOH溶液得到NaBO2、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]进入滤液中，在滤液中通入CO2气体，Na2SiO3 、Na[Al(OH)4]转化为H2SiO3沉淀和Al(OH)3沉淀过滤形成滤渣B除去，最后剩余的NaBO2溶液加热浓缩、冷却结晶得到Na2B4O7·10H2O晶体，再将Na2B4O7·10H2O晶体加到热硫酸中，调节到pH=2将Na2B4O7·10H2O转化为H3BO3溶液，再经过冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到H3BO3。 (1)①A项，同一周期主族元素电负性从左到右逐渐增大，则电负性：N>C>B，A正确；B项，同一周期主族元素第一电离能从左到右有逐渐增大的趋势，B原子的价电子排布式为2s22p1，Be原子的价电子排布式为2s2，N原子的价电子排布式为2s22p3，N为VA族元素、Be为IIA族元素、B为IIIA族元素，IIA族和VA族元素第一电离能大于同周期相邻两种元素，B错误； C项，结构中有，属于亲水基，因此在相同条件下在水中的溶解度：>，C正确；D项，为基态硼原子核外电子的轨道表示式，D错误；故选AC。 (2)①BF3通入水中产生三种一元酸，一种为HF，另两种酸均含三种元素，则只能含H、B、O或H、B、F(因为F不可能出现含氧酸)，且其中一种含有配位键：HBF4，BF3水解的方程式为：2BF3+3H2O=2HF+H3BO3+HBF4，得到生成的两种酸为：H3BO3、HBF4；②已知杂化轨道中的s成分越多，电子云重叠程度越大，形成的化学键键长越短；实验测得BF3中B-F键长比BF4-中短，其原因可能是：BF3中B采取sp2杂化，BF4-中B采取sp3杂化，前者电子云重叠程度大键长短；BF3中存在大π键，电子云重叠程度大键长短，BF4-中不存在大π键。 (3)根据晶胞图可知：Be原子有8个位于棱上、4个位于面心，则Be原子个数为；B原子有4个位于棱上、2个位于面心，则B原子个数为；F原子有8个位于顶点、2个位于面心，则F原子个数为；得到该物质的化学式为：，根据化合价代数和为0，解得z=6，最后得到该晶体中B原子与O原子的个数比为2：6=1：3。 (4)①根据分析，在NaBO2溶液中的杂质主要有：NaOH(过量)、Na2SiO3 、Na[Al(OH)4]；②根据分析，要得到H3BO3，一系列操作主要包括：冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；③硼砂溶液与硫酸反应得到产品H3BO3，反应的离子方程式为：B4O72-+5H2O+2H+=4H3BO3。 3．(2024-2025学年·浙江省金华市高二下学期期末)第ⅢA族元素及其化合物在生产生活中应用广泛。请回答： (1)下列说法正确的是_______。 A．BF3和NH3分子的空间构型都为三角锥形 B．元素B的第一电离能低于同周期相邻元素 C．基态N原子2p轨道上的电子自旋方向相同 D．基态Ga原子的电子排布为[Ar]4s24p1 (2)GaN晶体的部分结构如图所示，Ga的配位数为：_______。 (3)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如下图所示。 ①硼酸晶体中存在的作用力有_______。 A．离子键 　B．共价键 　C．范德华力　 D．氢键 　E．配位键 ②硼酸可由三卤化硼(BX3)水解制备，机理如下图所示。从结构的角度解释CCl4水解反应很难进行的原因_______。 (4)小组探究从半导体废料(主要成分为GaAs，含SiO2、CaCO3等杂质)中回收Ga，设计了如下流程(流程中所加试剂均足量)： 已知：Ga(OH)3是两性氢氧化物，与Al(OH)3化学性质相似，pH=2.5时开始沉淀。镓和硅的沉淀率随pH变化见下表： pH 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Ga沉淀率% 75.0 98.5 98.9 95.2 86.1 57.4 Si沉淀率% 93.2 98.5 99.2 99.6 86.3 65.2 ①浸出液中含As、Ga元素的离子为_______。 ②过滤1操作前控制浸出液pH最佳范围为_______，滤渣进行“系列操作”是_______。 ③工业上常在700℃左右用足量碳还原Ca3(AsO4)2(砷酸钙)获得砷蒸气(As4)，该反应的化学方程式为_______。 【答案】(1)BC (2)4 (3) BCD 碳原子价层无空轨道，不能接受水的进攻 (4) AsO43-、Ga(OH)4- 5.0-6.0 调节pH小于2.5，过滤 2Ca3(AsO4)2+10C6CaO+As4↑+10CO 【解析】(1)A项，BF3中心B原子的价层电子对数为3，且没有孤电子对，根据价层电子对互斥理论，其空间构型为平面三角形；NH3中心N原子的价层电子对数为4，有1个对孤电子对，其空间构型为三角锥形，故A错误；B项，同周期元素从左到右、第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，B是第ⅢA族元素，其第一电离能低于同周期相邻元素，故B正确；C项，基态N原子的电子排布式为1s22s22p3，根据洪特规则，2p轨道上的3个电子分占3个不同的2p轨道，且自旋方向相同，故C正确；D项，Ga是31号元素，基态Ga原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，故D错误；故选BC； (2)观察GaN晶体结构，以某一个Ga原子为中心，距离它最近而且距离相等的N原子有4个，则Ga的配位数为4； (3)①根据其二维平面结构可知，硼酸是一种共价化合物，不存在离子键和配位键，B、O原子间、O、H原子间存在极性共价键，硼酸中还存在氢键，硼酸晶体结构为层状，层间存在分子间作用力，即范德华力，故选：BCD；②根据机理图可知，水分子进攻B原子，破坏B-X键，最终生成H3BO3。CCl4中C原子外层电子已满足8电子稳定结构，没有空的轨道来接受水分子的孤对电子，因此水分子无法进攻C原子，故选：碳原子价层无空轨道，不能接受水的进攻； (4)①半导体废料加NaOH、H2O2，H2O2有氧化性，As被氧化，Ga(OH)3与Al(OH)3化学性质相似，在碱中转化为Ga(OH)4-，As转化为AsO43-； ②pH为5.0~6.0时，Ga的浸出率较高，所以浸出液调节pH的最佳范围为5.0~6.0；Ga(OH)3在pH=2.5时开始沉淀，为防止其沉淀，所以“系列操作”为调pH小于2.5，过滤，故选：5.0~6.0；调节pH小于2.5，过滤；③在700℃左右用足量碳还原Ca3(AsO4)2获得砷蒸汽(As4)，同时得到CO和CaO，反应方程式为2Ca3(AsO4)2+10C6CaO+As4↑+10CO↑。 4．(2024-2025学年·浙江省宁波市九校高二下学期期末)按要求回答下列问题。 (1)某富锂超离子导体的立方体晶胞如图。 ①化学式是_______ ②Cl的配位数(紧邻的阳离子数)是_______。 (2)下列有关原子结构和元素性质的说法不正确的是_______。 A．过程中不能形成发射光谱 B．若硅原子的轨道表示式为，则违反了泡利原理 C．同一原子中，电子的能量不一定是低于电子的能量 D．每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6 (3)石墨、金刚石和C60都是由碳元素构成，但它们的熔点分别是3650℃ 左右、3500℃ 左右、280~500℃ ，(熔点：石墨＞金刚石＞＞C60)，从“粒子间的相互作用力的角度”说明它们熔点差异的理由_______。 (4)以市售高岭土(化学成分：Al2O3、SiO2和H2O)为原料制备碱式氯化铝的工艺流程如图： 已知：a，结构不同的Al2O3在酸中的溶解性差别较大；b，调节AlCl3溶液的为，沉降可得碱式氯化铝 ①高岭土不直接酸溶，而是经过焙烧后再酸溶，“焙烧”的目的_______。 ②“酸溶”过滤后，滤液中存在的溶质有_______。 ③加水“稀释”是为了调节溶液的，除了加水以外，还可以加适量的_______来调节溶液pH。 ④写出“沉降”过程中所发生反应的化学方程式_______。 【答案】(1)Li3OCl 12 (2)BD (3)C60熔化时破坏分子间作用力，石墨、金刚石熔化时破坏共价键，共价键的强度大于分子间作用力；石墨因“存在大π键”或“碳原子是sp2杂化”，导致键长更短，键能更大，所以熔点比金刚石高 (4) “焙烧”有助于改变高岭土中Al2O3的结构，使其更易溶于酸 AlCl3和HCl Al(OH)3或Al2O3 【解析】(4)由已知a结构不同的Al2O3在酸中的溶解性差别较大可知高岭土经焙烧使之变成更易溶于酸的结构，再进行酸溶，Al2O3溶解，SiO2 不反应以滤渣形式去除，得到的氯化铝溶液经蒸发浓缩、加水稀释、沉降可得碱式氯化铝。 (1)①由晶胞结构可知，Cl原子在侧棱上，个数为，O原子位于上下面心，个数为，Li位于中心和横棱，个数为，化学式为Li3OCl； ②以体心的Li+为研究对象，周围的Cl有4个，根据化学式比例，那么Cl周围的Li+有12个； (2)A项，发射光谱是由较高能量的激发态跃迁到基态或较低能量的激发态释放能量，而的能量和的能量相同，所以不能形成发射光谱，A正确；B项，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占不同的轨道且自旋平行，违反了洪特规则，B错误；C项，没有说明s和p能级所在的能层，s电子的能量不一定低于p电子的能量如3s高于2p，故C正确；D项，第一周期只有ns能级，D错误；故选BD。 (3)C60为分子晶体，分子间通过范德华力结合，破坏所需能量低；石墨和金刚石中碳原子以共价键结合，破坏需高能量；且因石墨中“存在大π键”或“碳原子是sp2杂化”，导致键长更短，键能更大，所以熔点比金刚石更高。 (4)①由已知a可知焙烧有助于改变Al2O3结构，使之更易溶于酸，因此“焙烧”有助于改变高岭土中Al2O3的结构，使其更易溶于酸；②焙烧后溶于酸Al2O3溶解变成AlCl3，SiO2不反应存在在滤渣中，因此滤液中存在的溶质为AlCl3和过量的HCl；③AlCl3水解显酸性，可以加入和H+反应的物质来调节pH，但是又不能引入杂质离子，因此调节pH可选择Al(OH)3或Al2O3；④沉降时反应物为AlCl3和H2O，生成物为，根据原子守恒可得反应的化学方程式为：。 5．(2024-2025学年·浙江省绍兴市高二下学期期末)氮及其化合物在生产生活中有重要用途。回答下列问题： (1)基态氮原子的价电子排布式为：_______，氮原子核外电子有_______种运动状态。 (2)①NO3-的空间构型为_______，NO2+中N的杂化方式为_______； ②比较键角大小PH3______NH3(填“>”、“<”或“=”)； ③NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为_______。 (3)肼(N2H4)的电子式为_______，是_______分子(填“极性”或“非极性”)；肼可以看作二元弱碱，请写出肼和足量硫酸反应的方程式_______。 (4)下列说法不正确的是_______。 A．电子排布为[Ar]4s14p4的As原子处于激发态 B．[Cu(NH3)4]2+中的键角大于NH3中的键角 C．离子键百分数：Na3N＜K3N D．尿素CO(NH2)2分子中C、N原子的杂化方式均为sp3 (5)某种含Fe和N的磁性材料，其晶胞结构示意图如右图所示。该晶体的化学式为_______。 (6)NH3与Cu2+可生成[Cu(NH3)4]2+配离子，已知NF3与NH3结构相似，而NF3不易与形成配离子的原因是_______。 【答案】(1) 2s22p3 7 (2) 平面三角形 sp < NH3＞AsH3 ＞PH3 (3) 极性 N2H4+H2SO4=N2H6SO4 (4)AD (5)Fe3N (6)F的电负性大于N，N—F成键电子偏向F，导致NF3中的N原子核对孤电子对的吸引力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子 【解析】(1)基态氮原子的价电子有5个，价电子排布式为：2s22p3 ，原子核外电子的运动状态数目等于原子核外电子的总数目，氮原子核外有7个电子，故核外电子有7种运动状态； (2)NO3-中心原子N的价层电子对为对，N原子的杂化方式为sp2，有三个配位原子，无孤电子对，所以空间构型为平面三角形，NO2+中心原子N的价层电子对对，故N的杂化方式为sp；PH3、NH3结构相似，N的电负性大于P，使得NH3中成键电子对更靠近中心原子，斥力大，所以NH3键角大；NH3、PH3、AsH3属于组成和结构相似的分子，一般相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，故AsH3 ＞PH3，但是NH3中存在分子间氢键，其沸点最高，故选NH3＞AsH3 ＞PH3； (3)肼(N2H4)的电子式为，因为分子中正负电荷重心不重合，所以肼是极性分子；肼可以看作二元弱碱，肼与硫酸的反应类似氨分子与硫酸的反应，反应的方程式为：N2H4+H2SO4=N2H6SO4； (4)基态As原子电子排布为[Ar]3d104s24p3，A选项激发态As原子电子排布中缺少10个电子，故A错误；[Cu(NH3)4]2+中NH3的N原子孤电子对与Cu2+形成配位键，使得配位体NH3中孤电子对对成键电子对斥力减弱，所以的键角大于NH3中的键角，故B正确；组成化合物的元素电负性差值越大，离子键百分数越大，Na3N＜K3N，C正确；尿素CO(NH2)2分子中C原子的杂化方式为sp2，N原子的杂化方式为sp3，D错误，故选AD； (5)根据均摊法可知，晶胞中含有个个Fe，2个N，晶体的化学式为Fe3N； (6)F的电负性大于N，N—F成键电子偏向F，导致NF3中的N原子核对孤电子对的吸引力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子。 6．(2024-2025学年·浙江省台州市高二下学期期末)硼是生命活动中不可或缺的元素。 (1)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是_______。 A． B． C． D． (2)已知B-O和B-B的键能分别为561kJ·mol−1、293kJ·mol−1，请从结构的角度解释B-O比B-B的键能大的可能原因_______。 (3)氨硼烷(NH3BH3)是目前最具潜力的储氢材料之一，氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性，它们之间存在静电相互吸引作用，称为双氢键，结构如图所示，下列说法正确的是_______。 A．第二周期中，第一电离能介于B与N之间的元素有3种 B．NH3BH3中N为sp3杂化，B为sp2杂化 C．N2H4和AlH3之间也存在类似的双氢键 D．H-N-H键角：NH3BH3＜NH3 (4)含硼物质应用广泛，通过转化能制备出多种具有特殊性能的材料，满足不同场景的需求。以Mg2B2O5·H2O为起始物，经过一系列反应可以得到不同产物。 已知：H3BO3为一元弱酸，Ka=5.81×10-10；产物A是一元无氧强酸，酸根阴离子中心原子sp3杂化。 ①写出硼酸的电离方程式_______。 ②过滤之前，把pH调至3.5目的是_______。 ③过滤时，一般先转移上层清液再转移下层沉淀至漏斗中，其目的是_______。 ④写出BF3溶于水时的离子方程式_______。 (5)一种含硼化合物的晶胞结构如图所示，该物质化学式为_______。 【答案】(1)A (2)半径：O＜B，B-O键长短，键能大；B-O键极性大，键能大 (3)AC (4)H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+ 避免Mg2+沉淀；将[B(OH)4]-转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，提高转化率 防止沉淀覆盖滤纸，减慢过滤速度 4BF3+3H2O=H3BO3+3H++3BF4- (5)LaB6 【解析】(1)元素的逐级电离能依次增大，B、D分别为基态和激发态硼原子，A、C分别为基态和激发态B+离子，A中2s轨道全满，再失去一个电子需要的能量高，故选A； (2)结构角度解释B-O比B-B的键能大的可能原因为：半径：O＜B，B-O键长短，键能大；B-O键极性大，键能大； (3)A项，第二周期中，第一电离能介于B与N之间的元素有3种：Be、C、O，A正确；B项，NH3BH3中N、B均为sp3杂化，B错误；C项，电负性：N>H>Al，与N相连的H显+1价，与Al相连的H显-1价，故N2H4和AlH3之间也存在类似的双氢键，C正确；D项，NH3BH3、NH3中N原子均为sp3杂化，但NH3中N原子含一对孤电子对，键角小，故H-N-H键角：NH3BH3＞NH3，D错误；故选AC； (4)Mg2B2O5·H2O用稀硫酸调节pH至3.5，可以避免Mg2+沉淀，将[B(OH)4]-转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，提高转化率；过滤、干燥得到H3BO3，加热硼酸得到B2O3，与CaF2、H2SO4反应得到BF3，与水反应得到H3BO3和产物A，产物A是一元无氧强酸，酸根阴离子中心原子sp3杂化，根据元素推断可知A为HBF4。①硼酸为一元弱酸，电离方程式为：H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+；②过滤之前，把pH调至3.5目的是：避免Mg2+沉淀；将[B(OH)4]-转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，提高转化率；③过滤时，一般先转移上层清液再转移下层沉淀至漏斗中，其目的是：防止沉淀覆盖滤纸，减慢过滤速度；④根据分析，BF3溶于水时的离子方程式：4BF3+3H2O=H3BO3+3H++3BF4-； (5)如图所示，B原子位于晶胞顶点的正八面体中，个数为：，La原子个数为1，该物质的化学式为：LaB6。 7．(2024-2025学年·浙江省温州市环大罗山联盟高二下学期期末)氮族元素在自然界中分布广泛，其化合物有重要用途。请回答： (1)下列说法中正确的是______ A．基态氮原子核外有7种不同运动状态的电子 B．第一电离能：O＞N＞C C．键角大小：NH3＞PH3＞AsH3 D．P元素可以生成PCl5，则氮元素也可以生成NCl5 (2)白磷(P4)中的P原子为______杂化，请从分子空间构型角度解释白磷易自燃的原因______。 (3)某含氮催化剂的六方晶胞如图，晶胞参数为，，。 ①化学式为______； ②1个氮原子周围距离相等且最近的原子数目为______。 (4)某化学兴趣小组探究从半导体废料(主要成分为GaAs，含SiO2、CaCO3等杂质)中回收Ga、As，设计了如下流程(流程中所加试剂均足量)： 已知：Ga(OH)3与Al(OH)3化学性质相似，pH=2.5时开始沉淀。镓和硅的沉淀率随pH变化见下表： pH 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Ga沉淀率％ 75.0 98.5 98.9 95.2 86.1 57.4 Si沉淀率％ 93.2 98.5 99.2 99.6 86.3 65.2 ①浸出液中含Ga、As元素的离子为______。 ②浸出液调节pH至5.0~6.0的目的是______；“系列操作”为______、______。 ③工业上常在700℃左右用足量碳还原Ca3(AsO4)2(砷酸钙)获得砷蒸汽，该反应的化学方程式为______。 【答案】(1)AC (2)sp3 白磷键角为60°，而正四面体结构键角倾向于109°28′，使得P-P键弯曲而具有较大张力，其键能较小，易断裂 (3) Li2CoN 12 (4)AsO43-、[Ga(OH)4]- 提高镓的沉淀率 调pH小于2.5 过滤 Ca3(AsO4)2+5C3CaO+2As↑+5CO↑ 【解析】(1)A项，氮原子核外有7个电子，则有7种不同运动状态的电子，A正确；B项，同周期元素第一电离能呈增大趋势，且N原子价电子排布为2s22p3，2p能级为半充满结构，则第一电离能：N＞O＞C，B错误；C项，电负性越大，分子中成键电子对之间的排斥力越大，键角越大，则电负性：N＞P＞As，故键角大小：NH3＞PH3＞AsH3，C正确；D项，氮原子最外层只有2s、2p轨道，不含d轨道，无法生成NCl3，D错误；故选AC。 (2)白磷为正四面体结构，则P原子为sp3杂化；白磷键角为600，而正四面体结构键角倾向于109°28′，使得P-P键弯曲而具有较大张力，其键能较小，易断裂，因此白磷易自燃。 (3)①已知晶胞参数为，，，则根据晶胞结构可知，Li原子数为2，Co原子数为，N原子数为，则化学式为Li2CoN ；②根据晶胞结构可知，N原子周围2个Li原子位于晶胞内部，且钝角顶点的N原子被6个晶胞共用，则1个氮原子周围距离相等且最近的Li原子数目为12。 (4)①废料的主要成分为GaAs，加入NaOH和双氧水氧化，且Ga(OH)3与Al(OH)3化学性质相似，则Ga转化为[Ga(OH)4]-；根据产物Ca3(AsO4)2可知，浸出液中As转化为AsO43-；②根据表格数据可知，浸出液调节pH至5.0~6.0时，镓和硅的沉淀率高，则可以提高镓的沉淀率；已知Ga(OH)3与Al(OH)3化学性质相似，pH=2.5时开始沉淀，为了得到Ga，故操作为调pH小于2.5，过滤；③工业上常在700℃ 左右用足量碳还原Ca3(AsO4)2(砷酸钙)获得砷蒸汽，则C氧化为CO，Ca元素以CaO形式存在，因此该反应的化学方程式为Ca3(AsO4)2+5C3CaO+2As↑+5CO↑。 8．(2024-2025学年·浙江省温州市十校联合体高二下学期期末)Ⅰ.歼-10CE在最近的印巴冲突中大放光彩，其中的半导体有源相控阵雷达极大的吸引了世界的目光。已知成键结构与金刚石相似，晶体中只存-Ga键。在众多领域发挥重要作用。 (1)关于Ga和镓的化合物下列说法中正确的是______。 A．基态Ga原子的电子排布式为：[Ar]4s24p1 B．由以上推测GaN属于共价晶体，原子的杂化方式为sp3 C．一定条件下，Ga(OH)3受热可分解生成Ga2O3 D．已知的熔点为29.8℃，沸点2403℃，所以可以做核反应的导热剂 (2)已知在晶体中存在配位键。说明与原子间可形成配位键的原因______。 (3)Ga的化合物很多，GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃。请说明熔点差距的原因是______。 (4)一种晶胞如图甲，三个晶胞围成一个六棱柱，如图乙，则每个原子周围距离最近的原子数目为______。已知六棱柱底面边长为，高为，试晶体的密度=_____g· cm-3。(已知阿伏加德罗常数为NA) Ⅱ.氮化镓材料是制造大功率和高频微波电子器件的理想半导体材料。现在工业上通常从铝土矿中提取并制备的工艺流程如图所示。 已知：①镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃；②氮化镓不溶于水，熔点是1700℃；③镓与铝同主族，镓的化学性质与铝相似，金属的活泼性：。 (5)①写出氧化镓与热氢氧化钠溶液反应的离子方程式______； ②通入在1000℃和Ni做催化剂条件下热转化生成的化学方程式是______。 (6)图中“酸浸”的目的是______。 【答案】(1)BCD (2)镓原子可以提供空轨道；氮原子可以提供孤电子对 (3)GaF3为离子晶体，熔化时需要克服离子键，GaCl3为分子晶体，熔化时克服分子间作用力；化学键能量远大于分子间作用力 (4) 12 (5)Ga2O3+2OH-+3H2O=2[Ga(OH)4]- (6)除去未反应完的Ga 【解析】铝土矿(成分为Al2O3、Ga2O3等)经过碱溶，Al2O3、Al2O3与氢氧化钠溶液反应分别转化为Na[Al(OH)4]和Na[Ga(OH)4]，通入适量二氧化碳气体 可将Na[Al(OH)4]转化为Al(OH)3沉淀而将其除去，Na[Ga(OH)4]经过一系列转化得到Ga，Ga与氨气反应然后经过酸浸过滤制得GaN。 (1)A项，基态Ga原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，A错误；B项，GaN晶体中存在Ga-N键，属于共价晶体GaN成键结构与金刚石相似，则N原子的杂化方式为sp3，B正确；C项，Ga(OH)3受热可分解生成Ga2O3和水，C正确；D项，Ga沸点较高，可以做核反应的导热剂，D正确；故选BCD。 (2)镓原子可以提供空轨道，氮原子可以提供孤电子对，因此Ga与N原子间可形成配位键。 (3)GaF3为离子晶体，熔化时需要克服离子键，GaCl3为分子晶体，熔化时克服分子间作用力，化学键能量远大于分子间作用力，因此GaF3的熔点高于GaCl3。 (4)如图所示，晶胞中每个N原子周围最近的N原子数目为12；一个晶胞中，N个数，Ga个数，晶体密度为。 (5)①氧化镓与热氢氧化钠溶液反应生成Na[Ga(OH)4]，离子方程式为Ga2O3+2OH-+3H2O=2[Ga(OH)4]- ； ②Ga和NH3在1000℃和Ni做催化剂条件下反应生成GaN和氢气，化学方程式是。 (6)Ga可以盐酸反应，而GaN不与盐酸反应，因此通过”酸浸“可除去未反应完的Ga。 9．(2024-2025学年·浙江省温州市新力量高二下学期期末)半导体材料可以分为硅、锗等元素半导体和氮化镓等化合物半导体。P型半导体核心特点是掺杂低价元素引入空穴主导导电，每缺少一个电子，产生一个空穴。请回答： (1)关于主族元素的描述，下列说法正确的是______。 A．基态Si原子核外有14种不同运动状态的电子 B．Ga位于元素周期表第四周期，第VA族 C．基态N原子的轨道表示式为： D．Ge的半径小于Ge4＋的半径 (2)氮化镓的晶胞如图(白球为N，黑球为Ga)。 ①化学式是______，晶体类型______。 ②氮化镓中掺杂少量镁可以形成P型半导体，掺杂镁后晶体中“空穴”增多的原因是______。 (3)氯化钠是一种重要的化工原料，可以制备多种化工产品： ①下列说法正确的是______。 A．SOCl2与过量NH3反应的方程式为SOCl2+4NH3=SO(NH2)2+2NH4Cl B．粗硅提纯过程中只有HCl可以循环使用 C．工业上可以用反应II生产盐酸 D．SiHCl3中的硅的化合价为负4价 ②NaClO与NH3反应生成N2H4的化学反应方程式______。 ③NF3的键角______NH3的键角(填“<”或“>”)，原因是______。 ④设计实验检验SOCl2与足量的氢氧化钠溶液反应生成的阴离子______。 【答案】(1)AC (2) GaN 共价晶体 镁原子最外层有2个电子，代替Ga(Ⅲ)后缺少一个电子，形成空穴 (3) AC NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O < F的电负性比H的电负性大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小 取少量反应后的溶液于试管中，滴加盐酸溶液，若产生的气体使品红溶液褪色，加热后又恢复原来的颜色，则有亚硫酸根离子，另外取少量反应后的溶液于试管中，再加硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，则有氯离子 【解析】(1)A项，基态Si原子核外有14个电子，故核外有14种不同运动状态的电子，故A正确；B项，Ga在Al元素之下，可知Ga位于元素周期表第四周期，第ⅢA族，故B错误；C项，基态N原子的电子排布式为1s22s22p3，则基态N原子的轨道表示式为：，故C正确；D项，原子半径大于其阳离子半径，故Ge的半径大于Ge4+的半径，故D错误；故选AC； (2)①根据均摊法则可得白球的个数=8×+6×=4，黑球的个数=4，则化学式为GaN，晶体类型为共价晶体；②氮化镓中掺杂少量镁可以形成P型半导体，掺杂镁后晶体中“空穴”增多的原因是镁原子最外层有2个电子，代替Ga(Ⅲ)后缺少一个电子，形成空穴； (3)①A项，SOCl2与过量NH3反应生成SO(NH2)2和NH4Cl，反应方程式为SOCl2+4NH3=SO(NH2)2+2NH4Cl，故A正确；B项，粗Si与HCl生成SiHCl3和H2，故可循环利用的还有H2，故B错误；C项，氢气和氯气可生成HCl，是工业制盐酸的方法，故C正确；D项，SiHCl3中H元素化合价为-1价，Cl元素化合价为-1价，根据化合物各元素化合价代数和为0可知Si元素的化合价为+4价，故D错误；故选AC；②NaClO与NH3反应生成N2H4，同时生成NaCl和H2O，故NaClO与NH3反应的化学方程式为NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O；③NF3与NH3均为三角锥形，F的电负性比H的电负性大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小；④设计实验检验SOCl2与足量的氢氧化钠溶液反应生成的阴离子即检验氯离子和亚硫酸根离子，检验方法为取少量反应后的溶液于试管中，滴加盐酸溶液，若产生的气体使品红溶液褪色，加热后又恢复原来的颜色，则有亚硫酸根离子，另外取少量反应后的溶液于试管中，再加硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，则有氯离子。 10．(2024-2025学年·浙江省温州市浙南名校高二下学期期末)硫及其化合物种类繁多，应用广泛。请回答： (1)基态S原子的价层电子排布式是________；硫单质的一种结构为，S原子杂化方式为________杂化；SO3分子的空间构型为________。 (2)下列说法正确的是________。 A．基态S原子核外能量不同的电子有16种 B．同周期元素中，第一电离能大于硫元素的有3种 C．H2O、H2S分子中的键角： D．沸点：> (3)H2SO4和H2SO3都是S的含氧酸，从结构角度分析H2SO4比H2SO3酸性强的原因________。 (4)某种由铁、硫元素形成的化合物的晶胞结构如图所示。 ①该晶体的化学式________；②Fe2+的配位数为________。 (5)工业上制备硫酸的原理示意图如下： ①步骤Ⅲ产生的尾气经冷却后仍存在的污染性气体有________。 ②当H2SO4·nSO3中的n=2时得到H2S3O10，写出H2S3O10(二元酸)的结构________；其钾盐K2S3O10在硫酸酸化下能与KI溶液反应生成2种固体单质和1种正盐，写出该反应的化学方程式________。 【答案】(1) 3s23p4 sp3 平面三角形 (2)BC (3)H2SO4中有2个非羟基氧，H2SO3中只有1个非羟基氧，H2SO4比H2SO3多个O，S原子所带正电荷高(或S的正电性越高)，使H2SO4中的-OH极性变大(或-OH中O的电子向S偏移)，在水分子的作用下，更容易电离H+) (4) FeS2 6 (5) SO2 K2S3O10+18KI+10H2SO4=10K2SO4+9I2+3S↓+10H2O 【解析】(1)硫的核电荷数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，则其价层电子排布式为；3s23p4；在分子中每个硫原子与两个硫原子形成共价键，另外硫原子还有2个孤电子对，则其杂化方式为sp3杂化；SO3分子中心原子价层电子对数为3+=3，且没有孤电子对，空间构型是平面三角形。 (2)A项，基态S原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p4，因此核外有5种能量不同的电子，故A错误；B项，同周期主族元素从左往右，第一电离能呈现增大的趋势，由于第ⅡA、ⅤA族分别比相邻元素的第一电离能大，可知第一电离能大于硫元素有：P、Cl、Ar，共有3种，故B正确；C项，H2O和H2S的价层电子对数均为，均含有两对孤电子对，S与O同族，但O的非金属性比S强，硫的电负性比氧小，因此成键电子对离中心原子核的距离为H2S比H2O更远，因此键角：，故C正确；D项，分子间能形成氢键，而只能形成分子内氢键，则沸点更高，故D错误；故选BC。 (3)H2SO4和H2SO3都是S的含氧酸，结构分别为和，硫酸中的非羟基氧原子比亚硫酸中多，S原子所带正电荷高，导致S-O-H中O的电子偏向S，因而在水分子的作用下H2SO4比H2SO3容易电离出H+，故H2SO4比H2SO3酸性强。 (4)①由图知，Fe2+位于顶点和面心，其个数为，S22-位于棱上和体心，其个数为，故该化合物的化学式是FeS2；②由晶胞结构可知，位于顶点的亚铁离子与位于棱上的S22-离子的距离最近，则1个亚铁离子周围有6个S22-离子，配位数为6。 (5)①步骤Ⅲ中用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫，而步骤Ⅱ发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，该反应为可逆反应，进入步骤Ⅲ的气体中含有SO2 ，浓硫酸并不能吸收二氧化硫，故尾气存在的污染性气体为SO2 ；②H2S3O10为二元酸，其结构为：；根据题意可知，K2S3O10在硫酸酸化下能与KI溶液反应生成2种固体单质和1种正盐，根据氧化还原反应的规律配平可得该反应的化学方程式为：K2S3O10+18KI+10H2SO4=10K2SO4+9I2+3S↓+10H2O。 11．(2024-2025学年·浙江省杭州市上城区等5地高二下学期期末)钴及其化合物有重要的用途。 (1)有关钴的三种微粒，电子排布式分别为①[Ar]3d74s2(基态原子)、②[Ar]3d74s1、③[Ar]3d74s14p1，下列叙述正确的是___________。 A．基态的价层电子排布式是3d54s2 B．Co位于第四周期第Ⅷ族 C．微粒半径：③>①>② D．失电子能力：②>① (2)NH3的空间结构呈___________形。比较键角，NH3___________[Co(NH3)3Cl]Cl2(填“>”、“=”或“<”)，请说明理由___________。 (3)钴蓝可用于青花瓷的颜料。钴蓝晶体是由图1所示的结构构成，图1包含Ⅰ型和Ⅱ型两种小立方体，图2是钴蓝的晶胞。 ①图2中Ⅱ型小立方体分别是b、d、___________、___________(填字母序号)。 ②钴蓝晶体中三种原子个数比N(Co)：N(Al)：N(O)=___________。 (4)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是合成其它含钴配合物的重要原料。制备流程如下： 已知，活性炭是此反应的催化剂。 ①“氧化”步骤中最合适的试剂X为___________。 a．H2O2     B．浓硝酸     C．高锰酸钾 ②NH4Cl的作用是___________。 ③固体2的主要成分为___________。 ④写出制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)的总化学方程式为___________。 【答案】(1)BC (2) 三角锥 < NH3中N有孤电子对，[Co(NH3)3Cl]Cl2中N孤电子对已形成配位键，孤电子对对成键电子对的斥力大，NH3键角小 (3) e g 1：2：4 (4) A 抑制Co2+的水解，防止Co(OH)2生成；抑制氨水的电离，提供氨配体；提供氯离子，促进晶体析出 活性炭 2CoCl2·6H2O+2NH4Cl+10NH3·H2O+H2O2=2 [Co(NH3)6]Cl3 +24H2O 【解析】将CoCl2·6H2O、NH4Cl、活性炭混合，加入氨水得到 [Co(NH3)6]Cl2 ，再加入H2O2的水溶液，在活性炭催化作用下，溶液中二价Co被氧化成三价Co，生成 [Co(NH3)6]Cl3 和活性炭的浊液，过滤，得到滤渣含有活性炭和 [Co(NH3)6]Cl3 ，向滤液中加入热水，充分溶液，真热过滤，冷却后向滤液中加入浓盐酸，得到产品，固体2为活性炭，据此分析； (1)A项，Co是第27号元素，基态Co2+的价层电子排布式是3d7，A错误；B项，Co是第27号元素，Co位于第四周期第Ⅷ族，B正确；C项，相同质子数，电子数越多半径越大，故微粒半径：①>②，③的s轨道电子跃迁到p轨道，微粒半径增大，故微粒半径：③>①>②，C正确；D项，①[Ar]3d74s2为基态原子、②[Ar]3d74s1为带正电的钴离子，易得电子，失电子能力：②<①，D错误；故选BC； (2)NH3中中心原子周围的价层电子对数为：3+=4，有一对孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知，NH3的空间结构呈三角锥形；NH3中N是sp3杂化，有1对孤电子对，[Co(NH3)3Cl]Cl2中N是sp3杂化，孤电子对已形成配位键，因为孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对成键电子的排斥力，故NH3键角小； (3)①根据晶胞中Ⅰ型立体结构、Ⅱ型小立方体关系，图2中Ⅱ型小立方体位于图2中上层bd对角线的位置、下层eg对角线位置，故分别是b、d、e、g；②Ⅰ型立体结构中Co位于顶点和体心，原子数是4×+1；O位于晶胞内，原子数是4；Ⅱ型小立方体中Co位于顶点，原子数是4×；O位于晶胞内，原子数是4；Al位于晶胞内，原子数是4；该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成，所以1个晶胞含有Co原子数是8、O原子数是32、Al原子数是16，钴蓝晶体中三种原子个数比N(Co)：N(Al)：N(O)=8：16：32=1：2：4； (4)①根据分析，“氧化”步骤中不引入新杂质，故试剂X为H2O2，故选a；②由流程可知，最后生成 [Co(NH3)6]Cl3 ，NH4Cl可以提供提供氯离子，促进晶体析出，同时NH4Cl溶液显酸性，抑制Co2+的水解，防止Co(OH)2生成；抑制氨水的电离(同离子效应)，提供氨配体；③根据分析可知，固体2的主要成分为活性炭；④CoCl2·6H2O、NH4Cl、氨水和过氧化氢反应生成三氯化六氨合钴(Ⅲ)，总化学方程式为2CoCl2·6H2O+2NH4Cl+10NH3·H2O+H2O2=2 [Co(NH3)6]Cl3 +24H2O。 12．(2024-2025学年·浙江省嘉兴市高二下学期期末)硫是构成生命物质的重要元素。请回答： (1)下列说法正确的是___________。 A．基态S原子的价层电子排布式为3s23p4 B．键角：H2O<H2S C．微粒半径：S2->S D．离子键百分数：Na2O<Na2S (2)一种钴的化合物可用作石油脱硫的催化剂，其晶胞结构如图所示，则晶体中与每个O2-紧邻的O2-有___________个，该化合物的化学式是___________。 (3)硫代硫酸根(S2O32-)可看作是SO42-中的一个O原子被S原子取代的产物。硫代硫酸极不稳定，45℃分解为硫、水和二氧化硫的混合物。 ①写出Na2S2O3与稀硫酸反应的离子方程式___________。 ②硫代硫酸盐可作浸金试剂。浸金时，S2O32-作为配体与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。判断S2O32-中的中心S原子和端基S原子哪一个做配位原子___________(填“端基S”或“中心S”)，说明理由___________。 (4)实验室通过以下流程制备Na2S2O3. ①过程Ⅰ使用70%的硫酸制SO2的原因是___________。 ②写出过程Ⅱ中反应的化学方程式___________。 ③碘量法滴定常用到反应：I2+2S2O32-=S4O62-+2I-。推测连四硫酸根(S4O62-)的结构式为___________。 【答案】(1)AC (2) 8 CoTiO3 (3)S2O32-+2H+=S↓＋SO2↑+2H2O 端基S 端基S原子含有孤电子对，能做配位原子 (4) 硫酸浓度过低，SO2溶于水不易逸出；硫酸浓度过高，c(H+)小，不易生成SO2 Na2CO3+4SO2↑+2Na2S=3Na2S2O3＋CO2↑ 或 【解析】(1)A项，S为16号元素，基态S原子的价层电子排布式为3s23p4，故A正确； B项，根据价层电子对互斥理论，孤电子对存在可使键角变小，电负性O大于S，对键合电子的吸引力更强，键合电子之间的排斥力更大，故键角：H2O>H2S，故B错误；C项，原子半径小于其阴离子的半径，则微粒半径：S2->S，故C正确；D项，电负性：O>S，电负性差值：Na2O>Na2S，差值越大，离子键的百分数越大，故离子键百分数：Na2O>Na2S，故D错误；故选AC； (2)O2-位于面心，则晶体中与每个O2-紧邻的O2-有8个；根据均摊原则，钛原子位于顶点，钛原子个数，氧原子位于面心，氧原 子个数是，钴原子位于晶胞中心，个数是1，因此该钴的化合物的化学式是CoTiO3； (3)①Na2S2O3与稀硫酸反应生成SO2、S和水，离子方程式为S2O32-+2H+=S↓＋SO2↑+2H2O；②硫代硫酸根离子中中心硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，不能与Au3+形成配位键，端基S原子含有孤电子对，能做配位原子； (4)①过程I使用70%的硫酸制SO2的原因是：硫酸浓度过低，SO2溶于水不易逸出；硫酸浓度过高，c(H+)小，不易生成SO2；②过程Ⅱ中反应为碳酸钠、二氧化硫、硫化钠反应生成硫代硫酸钠和二氧化碳，化学方程式为Na2CO3+4SO2↑+2Na2S=3Na2S2O3＋CO2↑；③连四硫酸根(S4O62-)含有-S-S-键，则结构式为或。 13．(2024-2025学年·浙江省宁波市高二下学期期末)硼(B)、铝(Al)及其化合物在材料、能源等领域具有广泛的应用。请回答： (1)关于B元素及其化合物，下列说法正确的是________。 A．基态B原子的最外层电子自旋方向相同 B．B所在周期的其他元素，第一电离能比B大的有5种 C．BCl3中B原子的价层电子对数为3 D．NaBH4中的阴离子BH4-的空间结构为正四面体形 (2)H3BO3是白色晶体，其微观结构如图1所示，H3BO3晶体中存在的作用力有________。 A．离子键 B．极性键 C．非极性键 D．氢键 (3)路易斯酸碱理论认为，能够接受电子对的物质为酸，能够给出电子对的物质为碱。从结构角度分析BF3属于酸的原因是________；写出BF3和NH3发生酸碱“中和反应”的产物的结构式________。 (4)铝常见的卤化物有。AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3，上述卤化物的化学键中离子键百分数最大的是________(填化学式)。 (5)气态氯化铝为双聚分子(Al2Cl6)，分子结构如图2所示，Al2Cl6中Al的杂化方式为________，Al2Cl6属于________(填“极性分子”或“非极性分子”)。 (6)冰晶石(Na3AlF6)是电解法制铝的助熔剂，晶胞结构示意图如图3所示，一个晶胞中含有的Na+数目为________个。 【答案】(1)CD (2)BD (3) B原子有空轨道，可以接受电子对 (4)AlF3 (5) sp3 非极性分子 (6)6 【解析】(1)A项，B是5号元素，基态B原子价电子排布图为，最外层电子自旋方向不相同，故A错误；B项，B所在周期的其他元素，第一电离能比B大的有Be、C、N、O、F、Ne，共6种，故B错误；C项，BCl3中B原子的价层电子对数为 ，故C正确；D项，NaBH4中的阴离子BH4-中B原子的价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形，故D正确；选CD。 (2)H3BO3是白色晶体，根据其微观结构图，H3BO3晶体中存在B-O、O-H等极性键，同时H3BO3分子间存在氢键，其作用力有极性共价键、氢键，选BD。 (3)路易斯酸碱理论认为，能够接受电子对的物质为酸，能够给出电子对的物质为碱。BF3中B原子有空轨道，可以接受电子对，所以属于酸；BF3中B原子有空轨道，NH3中N原子能提供孤电子对，发生酸碱“中和反应”，B、N形成配位键，产物的结构式。 (4)铝常见的卤化物有。AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3，电负性F>Cl>Br>I，Al与F的电负性差最大，所以上述卤化物的化学键中离子键百分数最大的是AlF3。 (5)Al2Cl6中Al形成4个σ键，杂化方式为sp3 ，Al2Cl6结构对称，属于非极性分子。 (6)根据晶胞结构图，一个晶胞中含个AlF63-，根据化学式，可知Na+数目为6。 14．(2024-2025学年·浙江省衢州市高二下学期期末)氯和铜是构建化合物的重要元素，请回答： (1)关于氯和铜元素的描述，下列说法正确的是______。 A．Cu元素位于周期表d区 B．Cu2+的半径小于Cu+的半径 C．基态氯离子核外电子的空间运动状态有8种 D．基态氯原子的价层电子轨道表示式： (2)某铜氯化合物A的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式是______。 ②向CuCl2溶液中通入SO2即可生成化合物A，写出反应的离子方程式______。 (3)常温下，，。请从分子结构的角度解释二者Ka差异较大的原因______。 (4)“CuCl-H2O热电循环制氢”经过4个步骤，其过程如下图所示。电解在质子交换膜电解池中进行，阳极区为含CuCl2-的酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中CuCl2-转化为CuCl42-。 ①下列说法正确的是______。 A．溶解过程为物理变化 B．在热水解和热分解过程中，氯元素的化合价均发生变化 C．经热水解和热分解产生的一些物质可循环使用 D．“CuCl-H2O热电循环制氢”中CuCl起到催化剂的作用 ②流程中热水解生成Cu(OH)Cl，写出热水解的离子方程式______。 ③热分解过程中二价铜转化为一价铜，从原子结构角度解释二者稳定性差异的原因______。 ④写出由CuCl2·2H2O得到CuCl2的操作______。 【答案】(1)BD (2) CuCl 2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=SO42-+2CuCl+4H+ (3)HClO的结构为H-O-Cl，HClO2的结构为H-O-Cl=O，Cl=O使O-H键极性增强，更易电离出H+ (4) C CuCl42- CuCl42-+H2OCu(OH)Cl+HCl↑+ 2Cl-或CuCl42-+H2OCu(OH)Cl+H++ 3Cl- 二价铜价电子排布为3d9；一价铜价电子排布为3d10，3d轨道处于全充满状态，更稳定 在氯化氢气流中加热脱水 【解析】小问4：电解过程中生成H2，说明H+在阴极参与电极反应，Cl-向阳极迁移， CuCl2-为反应物，说明溶解时产生了该离子,则溶解时发生的反应为 CuCl+Cl- =CuCl2-，阳极发生的主要电极反应为 CuCl2-+2Cl--e-=CuCl42-，电解生成的CuCl42-中，Cu显+2价,而CuCl 中 Cu显+1价,则在热水解和热分解过程中,发生化合价变化的元素有Cu、O。以此分析该题。 (1)A项，铜(Cu)的原子序数为29，铜的价电子排布为3d104s1，因此铜位于周期表的ds区，A错误；B项，Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，而Cu2+的电子排布式1s22s22p63s23p63d9，Cu2+比Cu+少一个电子，因此Cu2+的核电荷对剩余电子的吸引力更强，导致Cu2+的半径小于 Cu+的半径，B正确；C项，氯离子(Cl-)的电子排布为1s22s22p63s23p6，共有18个电子。氯离子的电子分布在1s、2s、2p、3s和 3p轨道上，这些轨道共有9 种，即9种不同的空间运动状态，C错误；D项，氯的价电子排布为 3s23p5，基态氯原子的价层电子轨道表示式：，D正确。 (2)①由图中晶胞知黑球个数为8×1/8+6×1/2=4个，白球个数也为4个，故Cu的氯化物中Cu与Cl原子个数比为1：1，其化学式是CuCl；②向CuCl2溶液中通入SO2即可生成化合物CuCl，反应的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=SO42-+2CuCl+4H+； (3)HClO的结构为H-O-Cl，HClO2的结构为H-O-Cl=O，HClO2中非羟基氧个数更多，Cl=O使O-H键极性增强，更易电离出H+，酸性更强； (4)①A项，由分析可知，溶解时发生的反应为 CuCl+Cl- =CuCl2-，为化学变化，A错误；B项，在热水解和热分解过程中，氯元素的化合价不发生变化，发生化合价变化的元素有Cu、O，B错误；C项，经热水解和热分解产生的一些物质可循环使用，如HCl等，C正确；D项，“CuCl-H2O热电循环制氢”中CuCl参与电极反应，不是催化剂，D错误；故选C。②热水解生成Cu(OH)Cl，热水解的离子方程式为CuCl42-+H2OCu(OH)Cl+HCl↑+ 2Cl-或CuCl42-+H2OCu(OH)Cl+H++ 3Cl- ③二价铜价电子排布为3d9；一价铜价电子排布为3d10，3d轨道处于全充满状态，更稳定；④为防止加热时氯化铜水解，由CuCl2·2H2O需在氯化氢气流中加热脱水得到CuCl2。 15．(2024-2025学年·浙江省舟山市高二下学期期末)金属镁及其化合物在传统工业、催化、光电等领域有着广泛的应用。 (1)镁粉在空气中燃烧生成大量氧化镁，还有少量氮化镁，产物中所有离子的半径由大到小的顺序是___________(用离子符号表示) (2)若Mg原子电子排布呈现下列状态，其能量由高到低的顺序是___________(填标号)。 a.   b. c.   d. (3)以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素的结构如下图1所示，请在图中用“→”标出镁与氮形成的配位键___________，该配合物中还存在___________(填字母)。 a．离子键    b．极性键     c．非极性键     d．氢键 (4)我国车载电池领域不断取得新的研究成果，水系镁离子电池就是其中之一、它的正极材料的化学式可表示为MgxCuFe(CN)y，其晶胞的一部分结构如图2所示(Mg2+未画出)，则y=___________。电池放电过程中，电解液中的Mg2+会不断嵌入立方体中心，晶胞中Fe3+和Fe2+含量发生变化，当Mg2+达到最大容量时，铁元素和铜元素的价态均为+2价，此时x=___________。当电池充电完全时，1mol晶胞中含有___________molMg2+。 (5)金属镁的制备可用海底锰结核(主要成分为MnO2，含少量CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2)为原料，工艺流程路线如下： ①“浸出”中MnO2与SO2反应的离子方程式为___________。 ②滤渣I的主要成分为___________。 【答案】(1)N3->O2->Mg2+ (2)cadb (3) abc (4) 6 1 2 (5) MnO2+SO2=Mn2++SO42- SiO2、CaSO4 【解析】(1)镁粉在空气中燃烧生成大量氧化镁，还有少量氮化镁，在这两种化合物中，镁元素形成Mg2+，氧元素形成O2-，氮元素形成N3-，所以产物中的离子有O2-、Mg2+、N3-三种。比较离子半径大小时，对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小。O2-、Mg2+、N3-核外电子排布相同，核电荷数大小顺序为Mg2+>O2->N3-，所以离子半径大小顺序为：N3->O2->Mg2+； (2)基态镁原子核外电子排布式为：1s22s22p63s2，此时能量最低。选项中涉及的轨道能量从低到高顺序为：1s＜2s＜2p＜3s＜3p，a图表示镁的激发态，电子排布式为：1s22s22p43s13p3，b图是镁的基态，电子排布式为：1s22s22p63s2，c图是镁的激发态，电子排布式为：1s22s22p33s23p3，d图是镁的激发态，电子排布式为：1s22s22p63s13p1，处于高能量轨道的电子数量越多，能量越高，越不稳定，所以能量由高到低的顺序是：cadb； (3)①叶绿素中心镁原子与氮原子形成配位键时，氮原子提供孤电子对，镁原子提供空轨道，其配位键如图所示：；②配合物中除了配位键还存在离子键、极性键和非极性键；故选：abc。 (4)①由题干晶胞示意图可知，该部分晶胞为整个晶胞的1/8，则一个晶胞含有Cu2+的个数为：8×4×1/8=4，Fe2+或Fe3+的总个数为：8×4×1/8=4，CN-的个数为：8×12×1/4=24，则该晶体的化学式为：MgxCuFe(CN)6，即y=6；②电池放电过程中，电解液中的Mg2+会不断嵌入立方体中心，晶胞中Fe3+和Fe2+含量发生变化，当Mg2+达到最大容量时，铁元素和铜元素的价态均为+2价，根据晶体的化学式：MgxCuFe(CN)6，以及物质化合价代数和为0，可知此时x=1；③当电池充电完全时，即铁元素全部为Fe3+，根据化合价代数和为0，可知1mol晶胞中含有2molMg2+； (5)①MnO2与SO2反应生成MnSO4，离子方程式为：MnO2+SO2=Mn2++SO42-；②CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3都会与H2SO4反应，CaO会与H2SO4反应生成CaSO4沉淀，SiO2不反应，所以滤渣I的主要成分为：SiO2、CaSO4。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型10 物质结构与无机综合应用 1．(1)3d104s2 (2)C (3) N2H4 -NH2为吸电子基，使氮原子上电子云密度降低，吸引质子能力下降 (4)12 冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性 2．(1) AC < (2)H3BO3、HBF4 BF3中B采取sp2杂化，BF4-中B采取sp3杂化，前者电子云重叠程度大键长短；BF3中存在大π键，电子云重叠程度大键长短，BF4-中不存在大π键 (3)1：3 (4) NaOH、Na2SiO3 、Na[Al(OH)4] 冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 B4O72-+5H2O+2H+=4H3BO3 3．(1)BC (2)4 (3) BCD 碳原子价层无空轨道，不能接受水的进攻 (4) AsO43-、Ga(OH)4- 5.0-6.0 调节pH小于2.5，过滤 2Ca3(AsO4)2+10C6CaO+As4↑+10CO↑ 4．(1)Li3OCl 12 (2)BD (3)C60熔化时破坏分子间作用力，石墨、金刚石熔化时破坏共价键，共价键的强度大于分子间作用力；石墨因“存在大π键”或“碳原子是sp2杂化”，导致键长更短，键能更大，所以熔点比金刚石高 (4) “焙烧”有助于改变高岭土中Al2O3的结构，使其更易溶于酸 AlCl3和HCl Al(OH)3或Al2O3 5．(1) 2s22p3 7 (2) 平面三角形 sp < NH3＞AsH3 ＞PH3 (3) 极性 N2H4+H2SO4=N2H6SO4 (4)AD (5)Fe3N (6)F的电负性大于N，N—F成键电子偏向F，导致NF3中的N原子核对孤电子对的吸引力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子 6．(1)A (2)半径：O＜B，B-O键长短，键能大；B-O键极性大，键能大 (3)AC (4)H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+ 避免Mg2+沉淀；将[B(OH)4]-转化为H3BO3，并促进H3BO3析出，提高转化率 防止沉淀覆盖滤纸，减慢过滤速度 4BF3+3H2O=H3BO3+3H++3BF4- (5)LaB6 7．(1)AC (2)sp3 白磷键角为60°，而正四面体结构键角倾向于109°28′，使得P-P键弯曲而具有较大张力，其键能较小，易断裂 (3) Li2CoN 12 (4)AsO43-、[Ga(OH)4]- 提高镓的沉淀率 调pH小于2.5 过滤 Ca3(AsO4)2+5C3CaO+2As↑+5CO↑ 8．(1)BCD (2)镓原子可以提供空轨道；氮原子可以提供孤电子对 (3)GaF3为离子晶体，熔化时需要克服离子键，GaCl3为分子晶体，熔化时克服分子间作用力；化学键能量远大于分子间作用力 (4) 12 (5)Ga2O3+2OH-+3H2O=2[Ga(OH)4]- (6)除去未反应完的Ga 9．(1)AC (2) GaN 共价晶体 镁原子最外层有2个电子，代替Ga(Ⅲ)后缺少一个电子，形成空穴 (3) AC NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O < F的电负性比H的电负性大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小 取少量反应后的溶液于试管中，滴加盐酸溶液，若产生的气体使品红溶液褪色，加热后又恢复原来的颜色，则有亚硫酸根离子，另外取少量反应后的溶液于试管中，再加硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，则有氯离子 10．(1) 3s23p4 sp3 平面三角形 (2)BC (3)H2SO4中有2个非羟基氧，H2SO3中只有1个非羟基氧，H2SO4比H2SO3多个O，S原子所带正电荷高(或S的正电性越高)，使H2SO4中的-OH极性变大(或-OH中O的电子向S偏移)，在水分子的作用下，更容易电离H+) (4) FeS2 6 (5) SO2 K2S3O10+18KI+10H2SO4=10K2SO4+9I2+3S↓+10H2O 11．(1)BC (2) 三角锥 < NH3中N有孤电子对，[Co(NH3)3Cl]Cl2中N孤电子对已形成配位键，孤电子对对成键电子对的斥力大，NH3键角小 (3) e g 1：2：4 (4) A 抑制Co2+的水解，防止Co(OH)2生成；抑制氨水的电离，提供氨配体；提供氯离子，促进晶体析出 活性炭 2CoCl2·6H2O+2NH4Cl+10NH3·H2O+H2O2=2 [Co(NH3)6]Cl3 +24H2O 12．(1)AC (2) 8 CoTiO3 (3)S2O32-+2H+=S↓＋SO2↑+2H2O 端基S 端基S原子含有孤电子对，能做配位原子 (4) 硫酸浓度过低，SO2溶于水不易逸出；硫酸浓度过高，c(H+)小，不易生成SO2 Na2CO3+4SO2↑+2Na2S=3Na2S2O3＋CO2↑ 或 13．(1)CD (2)BD (3) B原子有空轨道，可以接受电子对 (4)AlF3 (5) sp3 非极性分子 (6)6 14．(1)BD (2) CuCl 2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=SO42-+2CuCl+4H+ (3)HClO的结构为H-O-Cl，HClO2的结构为H-O-Cl=O，Cl=O使O-H键极性增强，更易电离出H+ (4) C CuCl42- CuCl42-+H2OCu(OH)Cl+HCl↑+ 2Cl-或CuCl42-+H2OCu(OH)Cl+H++ 3Cl- 二价铜价电子排布为3d9；一价铜价电子排布为3d10，3d轨道处于全充满状态，更稳定 在氯化氢气流中加热脱水 15．(1)N3->O2->Mg2+ (2)cadb (3) abc (4) 6 1 2 (5) MnO2+SO2=Mn2++SO42- SiO2、CaSO4 / 学科网（北京）股份有限公司 $