北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
专题八 化学键 分子和晶体的结构与性质
1.下列关于HF、H O、NH 的说法不正确的是( )
2 3
A.HF、H O、NH 都是由极性键形成的极性分子
2 3
B.HF、H O、NH 中共价键键长逐渐增大,键能逐渐减小
2 3
C.H O、NH 的中心原子杂化方式相同
2 3
D.H O比HF的沸点高是由于HF分子间不能形成氢键
2
答案 D A项,HF、H O、NH 都是由极性键形成的极性分子,正确;B项,F、O、N的原子
2 3
半径逐渐增大,HF、H O、NH 中共价键键长逐渐增大,键能逐渐减小,正确;C项,H O、NH
2 3 2 3
的中心原子杂化方式都为sp3杂化,正确;D项,1个水分子最多可与4个水分子形成氢
键,但1个HF分子最多与2个HF分子形成氢键,故H O的沸点比HF高,错误。
2
2.中国空间站天和核心舱的主要能量来源是砷化镓(GaAs)太阳电池阵,其中Ga与Al同
主族,As与N同主族,GaAs的熔点为1 238 ℃。下列说法错误的是( )
A.砷化镓属于金属材料
B.GaAs晶体类型为共价晶体
C.原子半径:Ga>As
D.第一电离能:Ga<As
答案 A A项,砷化镓是一种半导体材料,属于无机非金属材料,错误;B项,GaAs的熔点
为1 238 ℃,熔点较高,由于Ga、As的电负性相差不大,属于共价晶体,正确;C项,Ga位
于第四周期ⅢA族,As位于第四周期ⅤA族,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,正
确;D项,同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离
能反常得高,故第一电离能:Ga<As,正确。
3.由徐光宪院士发起,院士学子同创的《分子共和国》科普读物生动形象地戏说了
BF 、NH 、H S、O 、CH COOH、SOCl 等众多“分子共和国”中的明星。下列说法正确的
3 3 2 3 3 2
是 ( )
A.NH 中中心原子为sp3杂化,BF 中中心原子为sp2杂化
3 3
B.BF 和NH 都属于非极性分子
3 3
C.所有分子都只存在σ键,不存在π键
D.H S、O 分子的空间结构均为直线形
2 3
1
答案 A A项,NH 中中心原子的价层电子对数=3+ ×(5-3×1)=4,中心原子为sp3杂
3
2
1
化;BF 中中心原子的价层电子对数=3+ ×(3-3×1)=3,中心原子为sp2杂化,正确。B
3
2
项,BF 空间结构为平面三角形,为非极性分子;NH 空间结构为三角锥形,为极性分子,错
3 3
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误。C项,O 、CH COOH、SOCl 都含有π键,错误。D项,H S中中心原子的价层电子对数
3 3 2 2
1
=2+ ×(6-2×1)=4,有2个孤电子对,空间结构为V形;O 的空间结构与H O相似,也为V
3 2
2
形,错误。
4.氮化硅(熔点1 900 ℃)具有高强度、高韧性,常用作LED的基质材料,通过SiH 与NH
4 3
发生反应3SiH +4NH Si N +12H 制得。下列说法错误的是( )
4 3 3 4 2
A.键角:SiH >NH
4 3
B.SiH 还原性强于NH ,可证明非金属性N>Si
4 3
C.Si N 属于共价晶体
3 4
D.SiH 为非极性分子
4
答案 B NH 与SiH 的中心原子都是sp3杂化,NH 的中心原子杂化轨道中存在一对孤电
3 4 3
子对,SiH 的中心原子杂化轨道中不存在孤电子对,故键角:SiH >NH ,A正确;SiH 的还原
4 4 3 4
性是-1价H体现,不可证明非金属性N>Si,B错误;Si N 熔点高,具有高强度、高韧性,属
3 4
于共价晶体,C正确;SiH 呈正四面体结构,为非极性分子,D正确。
4
5.下列有关化学用语正确的是 ( )
A.I O (碘酸碘)中碘的化合价为+3、+5
4 9
B.用电子式表示氧化钠的形成过程:
C.HF分子间的氢键:
D.砷原子结构示意图:
答案 A 碘酸碘I O 可以写成I(IO ) 的形式,其中碘元素的化合价为+3和+5,A正
4 9 3 3
··
确;Na O为离子化合物,电子式为Na+[··O··]2-Na+,B错误;HF分子间的氢键可表示
2
··
为 ,C错误;砷为33号元素,位于元素周期表第四周期第ⅤA族,其原
子结构示意图为 ,D错误。
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6.三氟化氮(NF )和六氟化硫(SF )都是微电子工业中的优良蚀刻剂,随着纳米技术及电
3 6
子工业的发展,它们的需求量日益增加。下列说法正确的是 ( )
A.NF 和SF 都是含有极性键的非极性分子
3 6
B.六氟化硫分子的空间构型为平面正六边形
C.三氟化氮的沸点高于三氟化磷
D.三氟化氮中的N和甲烷中的C杂化方式相同
答案 D NF 的中心原子N的价层电子对数是4,孤电子对数是1,空间结构为三角锥
3
形,NF 为极性分子,A错误;六氟化硫价层电子对数是6,为正八面体结构,是非极性分
3
子,B错误;NF 和三氟化磷都是分子晶体,相对分子质量更大的三氟化磷的沸点更高,C
3
错误;三氟化氮中的N和甲烷中的C杂化方式都是sp3,D正确。
7.石灰氮(CaCN )是一种氮肥,与土壤中的H O反应生成氰胺( ),氰胺可进
2 2
一步转化为尿素[CO(NH ) ]。下列说法正确的是 ( )
2 2
A.CaCN 的电子式:
2
B.H O的空间填充模型:
2
C.CO(NH ) 中含有的化学键为共价键和氢键
2 2
D.1个 分子中含3个σ键
答案 A CaCN 属于离子化合物,根据Ca、C、N原子结构特点,要达到8电子稳定结构,
2
可知CaCN 的电子式为 ,A正确;氧原子的半径比氢原子大,且水分子
2
的空间结构为V形,B错误;CO(NH ) 的结构式为 ,属于分子晶体,含
2 2
有的化学键为共价键,分子间存在氢键,但是氢键不是化学键,C错误;1个
分子中含2个氮氢键、1个碳氮单键和1个碳氮三键,碳氮三键中含有1
个σ键和2个π键,单键均是σ键,则1个 分子中含4个σ键,D错
误。
知识归纳 共价单键是σ键,共价双键中有1个σ键和1个π键,共价三键中有1个
σ键和2个π键。
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8.工业上利用NH 和CO 生产尿素的原理可表示为:
3 2
2NH +CO H NCOONH (氨基甲酸铵)
3 2 2 4
H NCOONH H NCONH (尿素)+H O
2 4 2 2 2
下列对涉及的有关物质的说法错误的是( )
A.NH 和尿素中的N的杂化方式相同
3
B.氨基甲酸铵的稳定性比尿素强
C.尿素中碳原子和氧原子的1个2p轨道重叠形成π键
D.1个尿素分子中最多有6个原子位于同一平面
答案 B NH 和尿素中的N原子的杂化方式都是sp3,A正确;氨基甲酸铵在加热条件下
3
分解为尿素和H O,可知尿素的稳定性比氨基甲酸铵强,故B错误;尿素中的C原子采用
2
sp2杂化,碳原子的1个未参与杂化的2p轨道和氧原子的1个2p轨道重叠形成π键,故
C正确;尿素中的C原子采用sp2杂化,除每个氨基上的1个H原子外,其他原子可能共平
面,所以1个尿素分子中最多有6个原子位于同一平面,故D正确。
9.工业上利用MgCl ·6H O+6SOCl MgCl +6SO ↑+12HCl↑制备无水MgCl 。下列说
2 2 2 2 2 2
法正确的是 ( )
A.SO 为非极性分子
2
B.MgCl 中既含离子键又含共价键
2
C.H O的电子式为
2
D.基态O原子的价层电子排布式为2s22p4
答案 D 由AB 型分子极性的判断方法可知,中心硫原子化合价的绝对值不等于其最外
m
·· ··
层电子数,SO 为极性分子,A错误;MgCl 的电子式为[ Cl ]-Mg2+[ Cl ]-,则MgCl 中只含
2 2 2
·· ··
··
离子键,B错误;H O的电子式为H O H,C错误;O为8号元素,基态O原子的价层电子排
2
··
布式为2s22p4,D正确。
解题技巧 一般情况下中心原子若存在孤电子对,该分子为极性分子,如NH 、H O、SO
3 2 2
等。
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10.下列有关说法正确的是 ( )
A.C 的空间结构为三角锥形
O2−
3
B.SO 与SO 中硫原子的杂化轨道类型均是sp2
2 3
C.SO 的键角比SO 的大
2 3
D.1 mol [Cu(H O) ]2+中含有8 mol σ键
2 4
4+2+0×3
答案 B CO2−中C原子的价电子对数为 =3,空间结构为平面三角形,A项错
3 2
6+0×2
误;SO 中S原子的价电子对数为 =3,杂化轨道类型为sp2,SO 中S原子的价电子
2 3
2
6+0×3
对数为 =3,杂化轨道类型为sp2,B项正确;SO 和SO 均为sp2杂化,SO 中含有1
2 3 2
2
对孤电子对,SO 中不含孤电子对,孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成
3
键电子对间的斥力,则SO 的键角比SO 的小,C项错误;1个[Cu(H O) ]2+中含有4个配位
2 3 2 4
键,配位键属于σ键,4个水分子中含有8个σ键,则1 mol [Cu(H O) ]2+中含有12 mol
2 4
σ键,D项错误。
易错易混 SO 与SO 中硫原子的杂化轨道类型均为sp2,但是分子的空间结构分别为V
2 3
形和平面三角形,且SO 为极性分子,SO 为非极性分子。
2 3
11.下列说法正确的是( )
A.CO 与SiO 的晶体类型相同
2 2
B.SiCl 与SiHCl 分子中的键角相等
4 3
C.1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键
D.CO 分子中碳原子轨道杂化类型为sp2
2
答案 C A项,CO 为分子晶体,SiO 为共价晶体,错误;B项,SiCl 为正四面体形,SiHCl
2 2 4 3
中Si—H键与Si—Cl键键长不等,所以SiHCl 为不规则的四面体,两者的键角不同,错
3
误;C项,晶体Si中每个Si连有4个Si原子,所以1 mol晶体硅中含有Si—Si键为4
1 4+0×2
mol× =2 mol,正确;D项,CO 中碳原子价电子对数为 =2,所以碳原子为sp杂
2
2 2
化,错误。
易错易混 1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键,而1 mol二氧化硅中含有4 mol Si—
O键。
12.某中德联合研究小组设计制造了一种“水瓶”,用富勒烯(C )的球形笼子作“瓶
60
体”(C 结构如图所示),一种磷酸盐作“瓶盖”,恰好可将一个水分子关在里面。下列
60
说法中不正确的是 ( )
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A.Na PO 为强电解质,其阴离子的VSEPR模型与离子的空间结构不一致
3 4
B.富勒烯(C )结构中碳原子均采用sp2杂化
60
C.碳、氧、磷三种元素分别形成的简单氢化物中H O的沸点最高
2
D.一定条件下石墨转化为C 的反应为非氧化还原反应
60
1
答案 A PO3−中P的价层电子对数为4+ ×(5+3-2×4)=4,且不存在孤电子对,VSEPR
4 2
模型与离子的空间结构均为正四面体形,A错误;富勒烯中的碳原子与石墨中的碳原子类
似,均采取sp2杂化,B正确;H O分子间存在氢键,导致H O的沸点在CH 、H O、PH 三者中
2 2 4 2 3
最高,C正确;石墨转化为C 的反应中,碳元素的化合价未发生变化,为非氧化还原反
60
应,D正确。
13.固体界面上的吸附和离解是多相化学在环境、催化等科学领域研究的重要课题。如
图为气流中的CO 被捕获到固体界面催化加氢合成重要的化工原料甲酸的过程示意图,
2
设N为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是( )
A
A.在固体界面因发生反应活化能降低,使H 迅速参与反应
2
B.1 mol甲酸(HCOOH)中所含的σ键数目为4N
A
C.N(C H ) 分子中N—C键间的键角小于N 中N—H键间的键角
2 5 3 H+
4
D.若22.4 L CO 参与反应,则断开CO 分子中1 mol共价键
2 2
答案 D 催化剂可降低反应活化能,反应速率加快,使H 迅速参与反应,A正确;甲酸
2
(HCOOH)结构式为 ,1 mol甲酸中所含的σ键数目为4N,B正
A
确;N(C H ) 可视为NH 中H被—C H 取代,所以N(C H ) 中N原子采用sp3杂化,且其中氮
2 5 3 3 2 5 2 5 3
原子上存在一对孤电子对,N 中N原子采用sp3杂化且无孤电子对,则N(C H ) 分子中N
H+ 2 5 3
4
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—C键间的键角小于N 中N—H键间的键角,C正确;未指明是否为标准状况,无法计算
H+
4
22.4 L CO 的物质的量,D错误。
2
14.2021年9月24日《科学》杂志发表了我国科学家的原创性重大突破,首次在实验室
实现从CO 到淀粉的全合成。其合成路线如下:
2
下列说法错误的是 ( )
A.电负性:O>C>H>Zn
B.甲醇分子中H—C—O键角小于甲醛分子中H—C O键角
C.DHA分子间存在氢键
D.Zn溶于氨水形成配合物[Zn(NH ) ](OH) ,Zn2+的配位数为6
3 4 2
答案 D C、O的氢化物中H显正价,同周期主族元素自左至右,电负性逐渐增大,所以
电负性:O>C>H,锌为金属元素,其电负性小于非金属元素,故A正确;甲醇分子中C原子
为sp3杂化,甲醛分子中C原子为sp2杂化,所以甲醇分子中H—C—O键角小于甲醛分子
中H—C O键角,故B正确;DHA分子中含有2个羟基,可以形成分子间氢键,故C正
确;Zn溶于氨水形成配合物[Zn(NH ) ](OH) ,Zn2+的配位数为4, 故D错误。
3 4 2
15.下列说法正确的是( )
A.NCl 分子的极性比PCl 的大
3 3
B.CH ①CH CH②CH CH 中,①②键长不相同
3 2
— —
C.N 的空间构型为三角锥形
O−
3
D.基态原子中,4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的地方运动
答案 B NCl 分子的极性比PCl 的小,故A错误;①是sp3杂化轨道和sp2杂化轨道重叠
3 3
形成的,而②是两个sp2杂化轨道重叠形成的,电子云重叠程度不同,①②键长不相同,B
5+1−2×3
正确;NO−中心原子的价层电子对数为3+ =3,空间构型为平面三角形,C错
3 2
误;4s电子在4s区域出现的几率多,但不总是在比3s电子离核更远的区域运动,故D错
误;故选B。
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16.NH 和BF 可以反应生成氨硼烷(NH ·BF )。下列说法错误的是 ( )
3 3 3 3
A.NH 的沸点高于BF
3 3
B.NH 和BF 中N、B的杂化方式相同
3 3
C.1 mol NH ·BF 中,含有的σ键数为7N(令N为阿伏加德罗常数的值)
3 3 A A
D.基态B原子的核外电子空间运动状态有3种
答案 B NH 分子间存在氢键,沸点高于BF ,A正确;NH 的中心原子N采取sp3杂化,BF
3 3 3 3
的中心原子B采取sp2杂化,N、B的杂化方式不同,B错误;氨硼烷(NH ·BF )分子中存在
3 3
3个N—H键、3个B—F键和1个N→B键,均为σ键,则1 mol NH ·BF 中含有的σ键
3 3
数为7N,C正确;基态B原子的电子排布式为1s22s22p1,则空间运动状态有3种,D正确。
A
17.下列有关NH 、N 、N 、N 的说法正确的是 ( )
3 H− O− O−
2 3 2
A.NH 和N 中的H—N—H键角前者大
3 H−
2
B.NH 和N 的空间构型相同
3 O−
3
C.N 和N 中N原子的杂化方式相同
H− O−
2 2
D.NH 与Cu2+形成的[Cu(NH ) ]2+中,提供孤电子对形成配位键的是Cu2+
3 3 4
答案 A NH 与N 中N原子的价层电子对数都是4,NH 中N含有1对孤电子对,N 中
3 H− 3 H−
2 2
N含有2对孤电子对,前者键角大,A正确;NH 的空间构型为三角锥形,N 的空间构型为
3 O−
3
平面三角形,B错误;N 中N原子为sp3杂化,N 中N原子为sp2杂化,C错误;铜离子提
H− O−
2 2
供空轨道、N原子提供孤电子对,形成配位键,D错误;选A。
18.某离子液体的部分结构如下。短周期主族元素R、X、Y、Z、W中Y的原子半径最
小,X、Z同主族,且Z的电子数等于Y、W电子数之和,X与R、W形成的二原子化合物均
为常见的城市空气污染物。以下说法正确的是 ( )
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A.RW-做配体时,W提供孤电子对
B.RZ 、WY 、RY 分子中的键角依次减小
2 3 4
C.第一电离能:Y>W>X>R
D.氢化物的熔、沸点大小顺序一定为R<Z<W
答案 C X、Z同主族,X形成2个共价键,Z形成6个共价键,则X为O,Z为S;X与R、W
形成的二原子化合物均为常见的城市空气污染物,应该为CO和NO,则R为C,W为N;Y形
成1个共价键,Z的电子数等于Y、W电子数之和,Y的电子数为16-7=9,则Y为F。CN-做
配体时,C的电负性弱,提供孤电子对,A错误;CS 为直线形,键角最大,NF 、CF 的中心原
2 3 4
子均为sp3杂化,但NF 的N含有1对孤电子对,CF 的中心原子C没有孤电子对,则CF 的
3 4 4
键角较大,B错误;N的2p能级处于半满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素,C
正确;R的氢化物为烃,某些烃呈固态,氢化物的熔、沸点大小顺序不一定为R<Z<W,D错
误。
19.离子化合物CaC 的晶体结构如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )
2
A.Ca2+的配位数为2
B.该晶胞中含有4个
C2−
2
C.CaC 中只含有离子键
2
D.若晶胞参数为a nm,N表示阿伏加德罗常数的值,则晶体密度为256N g·cm-3
A A
a3
答案 B A项,Ca2+的配位数为6,错误;B项, 位于体心和棱上,故晶胞中含有1+12×
C2−
2
1
=4个C2−,正确;C项,Ca2+与C2−之间存在离子键,C2−中存在共价键,错误;D项,1个晶
4 2 2 2
胞中含有4个CaC ,晶体密度ρ=m= M = 4×(40+2×12) g·cm-3= 256 ×1021
2
V V ×N a3×10−21×N a3N
A A A
g·cm-3,错误。
20.如图所示,铁有δ、γ、α三种晶体,三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说
法正确的是 ( )
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A.γ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个
B.α-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个
C.将铁加热到1 500 ℃后降温,得到的晶体类型一定相同
D.若α-Fe晶胞边长为a cm,γ-Fe晶胞边长为b cm,则两种晶体的密度比为b3∶a3
答案 B γ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有12个,A错误。将铁
加热到1 500 ℃后降温,在不同温度下得到的晶体类型不同,C错误。1个α-Fe晶胞中
有8×1=1个铁原子,晶胞质量m=56 g,晶胞体积V=a3 cm3,晶体密度ρ=m= 56
8 N V a3N
A A
1 1 4×56
g/cm3;1个γ-Fe晶胞中有8× +6× =4个铁原子,晶胞质量m= g,晶胞体积
8 2 N
A
V=b3 cm3,晶体密度ρ=m=4×56 g/cm3;两种晶体的密度比为b3∶4a3,D错误。
V b3N
A
21.(CH NH )PbI 是钙钛矿太阳能电池的重要吸光材料,其晶胞结构如图1所示,Walsh提
3 3 3
出H O降解(CH NH )PbI 的机理如图2所示。
2 3 3 3
图1
图2
下列说法不正确的是 ( )
A.H O+的键角小于H O的键角
3 2
B.1个(CH NH )PbI 晶胞含有3个I-
3 3 3
C.机理中的反应均为非氧化还原反应
D.H O可与CH N 反应生成H O+和CH NH
2 3 H+ 3 3 2
3
答案 A H O+中氧原子上只有一对孤电子对,H O中有两对孤电子对,孤电子对数越多,
3 2
孤电子对对成键电子对的排斥作用越强,键角越小,因此键角:H O+>H O,A错误;根据均摊
3 2
1
法,在1个(CH NH )PbI 晶胞中,灰球的个数为1,白球的个数为6× =3,黑球的个数为
3 3 3
2
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1
8× =1,因此1个(CH NH )PbI 晶胞含有3个I-,B正确;机理中的反应在反应过程中各元
3 3 3
8
素化合价不变,因此这些反应均为非氧化还原反应,C正确;H O分子中的O原子上含有孤
2
电子对,能够与H+形成配位键从而形成H O+,因此H O可与CH N 反应生成H O+和
3 2 3 H+ 3
3
CH NH ,D正确。
3 2
22.河蚌的壳外层主要成分为方解石,内层主要是霰石,两者成分都是碳酸钙,但晶体结
构不同,称为“同质多象”现象,金刚石和石墨也属于同质多象现象。霰石光滑,结构中
每个Ca2+周围围绕着6个C ,方解石坚硬,晶胞结构如图。下列说法错误的是 ( )
O2−
3
A.霰石晶体中每个C 周围有6个Ca2+
O2−
3
B.霰石和方解石中的C 均为平面三角形结构
O2−
3
C.霰石和方解石的熔点相同
D.方解石晶体结构图的平行六面体中含有2个Ca2+、2个C
O2−
3
答案 C 霰石晶胞中每个Ca2+周围有6个C ,碳酸钙的化学式为CaCO ,故每个C
O2− 3 O2−
3 3
4+2−2×3
周围有6个Ca2+,A正确。 CO2−中C原子的价层电子对数为3+ =3,由于不存
3 2
在孤电子对,故为平面三角形结构,B正确。由于霰石和方解石的晶体结构不同,故熔点
1
不同,C错误。CO2−位于方解石晶胞体内,数目为2;Ca2+数目为1+8× =2,D正确。
3 8
23.通过反应4BI(g)+As (g) 4BAs(s,晶体)+2I (g)可制备具有超高热导率半导
4 2
体材料——BAs晶体。下列说法错误的是 ( )
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图(a) 图(b) 图(c)
A.图(a)表示As 结构,As 分子中成键电子对数与孤电子对数之比为3∶1
4 4
B.图(b)表示单质硼晶体B 的基本结构单元,该基本单元为正二十面体
12
C.图(b)所示单质硼晶体的熔点为2 180 ℃,它属于共价晶体
D.图(c)表示BAs的晶胞结构,距离As原子最近且距离相等的B原子有4个
答案 A 题图(a)表示As 结构,As是第ⅤA族元素,最外层有5个电子,形成3个σ
4
键,有1个孤电子对,分析题图(a)可知,As 分子中有6个共价键,故As 分子中成键电子
4 4
对数与孤电子对数(共4个)之比为3∶2,A错误;题图(b)表示单质硼晶体B 的基本结构
12
单元,每个面都是由3个B原子构成的正三角形,共有20个正三角形,故该基本单元为正
二十面体,B正确;单质硼晶体的熔点为2 180 ℃,熔点较高,且原子间通过共价键结合,
推知其为共价晶体,C正确;BAs晶胞中,由于As原子半径大于B原子半径,故较大的原子
为As原子,分析题图(c)可知,距离As原子最近且距离相等的B原子有4个,D正确。
24.{Ti O }团簇是比较罕见的一个穴醚无机类似物,我国科学家通过将{Rb@Ti O }和
12 18 12 18
Cs+反应,测定笼内Cs+的浓度,计算Cs+取代Rb+反应的平衡常数(K ),反应示意图和所测
eq
数据如下。
图中[Cs+]/[Rb+]表示平衡时两者浓度之比。下列有关说法不正确的是 ( )
A.离子半径:r(Cs+)>r(Rb+)
B.研究发现:Cs+的直径显著大于{Ti O }团簇表面的孔径且{Ti O }的骨架结构在Cs+交
12 18 12 18
换过程中没有被破坏。据此推断{Ti O }团簇表面的孔是柔性的
12 18
C.K ≈0.1
eq
D.{Ti O }团簇对Cs+的亲和力大于Rb+
12 18
答案 C Cs与Rb位于同一主族,依据电子层数越多,离子半径越大,得离子半
径:r(Cs+)>r(Rb+),A正确;Cs+的直径显著大于{Ti O }团簇表面的孔径,但{Ti O }团簇
12 18 2 18
能够笼住Cs+,可知{Ti O }团簇表面的孔是柔性的,否则在Cs+交换过程中其骨架结构会
12 18
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[Cs@Ti O ]
12 18
被破坏,B正确;根据题述平衡可知,K eq =[Rb+ ]×[Cs@Ti 12 O 18 ]=[Rb@Ti 12 O 18 ],分析
[Cs+ ]×[Rb@Ti O ] [Cs+ ]
12 18
[Rb+
]
1−0.1
题图结合数学知识可知,K =直线的斜率≈ =10,证明了{Ti O }团簇对Cs+的亲
eq 12 18
0.1−0.01
和力较大,C错误、D正确。
25.离子液体广泛应用于科研和生产中。某离子液体结构如图,其中阳离子有类似苯环
的特殊稳定性。下列说法错误的是( )
A.阳离子中所有C、N原子不可能共面
B.阴离子的VSEPR模型为正四面体形
C.阳离子中存在的大π键为
Π6
5
D.若阳离子中—C H 被H替代,阳离子会发生缔合
2 5
答案 A 由题干信息知该阳离子有类似苯环的特殊稳定性,该阳离子中的五元环是平
面结构,单键可以旋转,则每个N原子连接的乙基上的碳原子可能在此平面上,故该阳离
3+1−1×4
子中的所有C、N原子可能共面,A错误;[AlCl ]-中Al的价层电子对数为4+
4
2
=4,VSEPR模型为正四面体形,B正确;阳离子存在五元环平面结构,存在大π键,N原子
与C原子均为sp2杂化,每个N原子的p轨道上有1个孤电子对,每个碳原子的没有参与
杂化的p轨道上也存在1个电子,因是带1个单位正电荷的阳离子,需要失掉1个电子,
故只有6个离域电子,C正确;若阳离子中—C H 被H替代,H原子和N原子能形成氢键,
2 5
故能发生缔合,D正确。
26.环烷酸金属(Cu、Ni、Co、Sn、Zn)盐常作为合成聚氨酯过程中的有效催化剂。请回
答下列问题:
(1)基态Co原子的价电子排布式为 。
(2)镍的氨合离子[Ni(NH ) ]2+中存在的化学键有 (填字母)。
3 6
A.离子键 B.共价键 C.配位键
D.氢键 E.σ键 F.π键
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(3)Cu、Zn的第二电离能比较:I(Cu) I(Zn)(填“>”或“<”)。
2 2
(4)锡元素可形成白锡、灰锡、脆锡三种单质。其中灰锡晶体与金刚石结构相似,但灰
锡不如金刚石稳定,其原因是 。
答案 (1)3d74s2 (2)BCE (3)>
(4)Sn与C同主族,Sn原子半径大,Sn—Sn键的键长长,键能小
解析 (1)Co为27号元素,根据价电子排布规则可知Co原子的价电子排布式为
3d74s2。
(2)[Ni(NH ) ]2+中NH 与Ni之间以配位键结合,NH 中存在N—H共价键,N—H键为σ键,
3 6 3 3
氢键不属于化学键,故选BCE。
(3)铜为29号元素,价电子排布式为3d104s1,锌为30号元素,价电子排布式为3d104s2,铜
原子失去一个电子后,价电子排布式为3d10,处于全满状态,失去第二个电子比较难,锌
失去一个电子后价电子排布式为3d104s1,比较容易失去第二个电子,所以
I(Cu)>I(Zn)。
2 2
(4)Sn与C同主族,灰锡结构与金刚石相似,故其稳定性取决于共价键的强弱,锡原子半
径远大于碳原子,则Sn—Sn键的键长长,键能小,故灰锡不如金刚石稳定。
27.碳及其化合物在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)画出基态碳原子的价电子排布图: 。
(2)1个H CO 分子中含有 个σ键;C 的空间结构为 。
2 3 O2−
3
(3)CO易与人体的血红蛋白结合,导致人体供氧不足而出现中毒症状。血红蛋白的局部
结构如图所示。该结构中碳原子的杂化类型为 ,配位原子为 (填原子
符号)。第一电离能:I(C) I(O)(填“>”或“<”)。
1 1
答案 (1)
(2)5 平面三角形 (3)sp2、sp3 N <
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解析 (1)C是6号元素,则基态碳原子的价电子排布图为 。
O2−
(2)H CO 的结构式为 ,则1个H CO 分子中含有5个σ键;C 3 的中
2 3 2 3
1
心原子的价层电子对数为3+ ×(4+2-3×2)=3,无孤电子对,其空间结构为平面三角
2
形。
(3)由题图可知,该结构中部分碳原子形成4个σ键,采用sp3杂化,部分碳原子形成3
个σ键,采用sp2杂化,故该结构中碳原子的杂化类型为sp2、sp3;配位原子是指提供孤
电子对的原子,由题图可知配位原子为N。C、O是同一周期元素,同一周期从左往右元
素的第一电离能呈增大趋势,故第一电离能:I(C)<I(O)。
1 1
28.(3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,已知熔点NiO>FeO,则离子半径
r(Ni2+) r(Fe2+)(填“<”或“>”);天然的和人工合成的氧化镍常存在各种缺陷,
某缺陷氧化镍的组成为Ni O,其中Ni元素只有+2和+3两种价态,两种价态的镍离子数
0.96
目之比为 。
(4)四羰基镍[Ni(CO) ]由路德维希·蒙德所发现。室温下,它是一种具有挥发性的液
4
体,其熔沸点低的原因是 ;CO分
子内σ键与π键个数之比为 。
答案 (3)< 11∶1 (4)Ni(CO) 是分子晶体,熔化时破坏的是范德华力,因此熔沸点较
4
低 1∶2
解析 (3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,则均为离子晶体,已知熔
点:NiO>FeO,则离子键:NiO>FeO,因此离子半径:r(Ni2+)<r(Fe2+);设+2、+3两种价态的
镍离子数目分别为x、y,则x+y=0.96,2x+3y=2,两式联立,解得x=0.88、y=0.08,即两种
价态的镍离子数目之比为0.88∶0.08=11∶1。(4)由四羰基镍[Ni(CO) ]在室温下是一
4
种具有挥发性的液体可知,Ni(CO) 是分子晶体,微粒间作用力是范德华力,因此其熔沸
4
点较低;CO的结构式为 ,1个CO分子中含有1个σ键、2个π键,σ键与π键
个数之比为1∶2。
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29.Si、Cs、Ti、Cu等元素形成的单质及其化合物均有重要的科学研究价值,回答下列
问题:
(1)硅(Ⅳ)的某化合物结构如图所示,基态Si原子的核外电子空间运动状态有
种,组成元素中C、N、O、Si的第一电离能由小到大的顺序为 ,硅原子
的杂化方式推断合理的是 (填标号)。
A.sp3d2 B.sp3 C.sp3d D.sp2
(2)卤化钠(NaX)和四卤化钛(TiX )的熔点如图所示,TiX 熔点呈如图变化趋势的原因是
4 4
。
答案 (1)8 Si<C<O<N A
(2)TiF 属于离子晶体,熔点最高;TiCl 、TiBr 、TiI 属于分子晶体,随相对分子质量增
4 4 4 4
加,分子间作用力增强,熔点升高
解析 (1)核外电子空间运动状态由原子轨道决定,Si基态原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p2,有8个轨道,故有8种空间运动状态;同主族元素从上到下第一电离能减
小,同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但是ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离
能大于同周期相邻元素,故电离能:Si<C<O<N;分析题中结构图可知,Si原子的配位数是
6,此时Si原子的价层电子对数为6,故选A。(2)分析题图中的熔点数据可知,TiCl 、
4
TiBr 、TiI 是分子晶体,TiF 是离子晶体,离子晶体熔点高于分子晶体,所以TiF 的熔点
4 4 4 4
最高;组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,所
以TiCl 、TiBr 、TiI 的熔点依次升高。
4 4 4
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30.CO 催化加氢合成甲烷常使用CeO 作催化剂。
2 2
①CeO 的晶胞如图1所示,Ce原子周围距离最近且相等的O原子个数为 。
2
图1
②CeO 催化CO 与H 转化为CH 的机理如图2所示,步骤(ⅱ)中生成中间产物的物质类
2 2 2 4
别属于 。
图2
③催化剂中掺入少量CaO,用Ca2+替代CeO 结构中部分Ce4+形成Ca Ce O ,可提高催化效
2 x 1-x y
率的原因是 。
答案 ①8 ②碳酸盐 ③结构中氧空位增加,加速CO 的转化
2
解析 ①分析面心上的Ce原子,在该晶胞中连有4个O原子,同时在另1个晶胞中也连
有4个O原子,所以1个Ce原子连有8个O原子。②反应ⅱ生成的CeCO 属于碳酸盐。
3
③由步骤(ⅱ)可知,催化剂少1个O原子,可以进入1个CO 生成碳酸盐,从而促进反应
2
进行,Ca Ce O 中由元素化合价关系得2x+4(1-x)=2y,则x+y=2,故增加x个Ca,减少y
x 1-x y
个O,即氧空位增加,进入的CO 的量增加,故反应更易进行。
2
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31.硅及其化合物在生产生活中有广泛应用。根据所学知识,回答下列问题:
一种钛硅碳新型材料可用作高铁车体与供电网的连接材料。该材料的晶胞属于六方晶
系(a、b方向的夹角为120°,c方向垂直于a、b方向,棱长a+b≠c),如图甲所示;晶胞
中碳原子的投影位置如图乙所示。
①该钛硅碳新型材料的化学式为 。
②已知该新型材料的密度为4.51 g·cm-3,且a、b的长度均为307 pm,阿伏加德罗常数
的值用N表示,则c的长度为 pm(列出计算式)。
A
392
答案 ①Ti SiC ② √3
3 2 N × ×3072×10−30×4.51
A 2
1 1
解析 ①根据均摊法,1个晶胞中Ti原子的个数为8× +4× +4=6,Si原子的个数为
8 4
1
8× =2,C原子的个数为4,Ti、Si、C原子的个数比为6∶2∶4=3∶1∶2,故化学式为
4
48×6+28×2+12×4 392
Ti SiC 。②晶胞的质量为 g= g,密度为4.51 g·cm-3,故晶
3 2 N N
A A
胞的体积为 392 cm3= 392 pm3,底面为边长307 pm的菱形,则底面
N ×4.51 N ×4.51×10−30
A A
392
√3
积为 ×3072 pm2,故c的长度为 √3 pm。
2 N × ×3072×10−30×4.51
A 2
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