北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 化学
专题八 化学键 分子和晶体的结构与性质
考点1 化学键
1.(2023新课标,12,6分)“肼合成酶”以其中的Fe2+配合物为催化中心,可将NH OH与
2
NH 转化为肼(NH NH ),其反应历程如下所示。
3 2 2
下列说法错误的是( )
A.NH OH、NH 和H O均为极性分子
2 3 2
B.反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成
C.催化中心的Fe2+被氧化为Fe3+,后又被还原为Fe2+
D.将NH OH替换为ND OD,反应可得ND ND
2 2 2 2
答案 D
2.(2023浙江1月选考,12,3分)共价化合物Al Cl 中所有原子均满足8电子稳定结构,一定
2 6
条件下可发生反应:Al Cl +2NH 2Al(NH )Cl ,下列说法不正确的是( )
2 6 3 3 3
A.Al Cl 的结构式为
2 6
B.Al Cl 为非极性分子
2 6
C.该反应中NH 的配位能力大于氯
3
D.Al Br 比Al Cl 更难与NH 发生反应
2 6 2 6 3
答案 D
3.(2022北京,7,3分)已知:H +Cl 2HCl。下列说法不正确的是
2 2
( )
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H 在Cl 中燃烧
2 2
A.H 分子的共价键是s-s σ键,Cl 分子的共价键是s-p σ键
2 2
B.燃烧生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合呈雾状
C.停止反应后,用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟
D.可通过原电池将H 与Cl 反应的化学能
2 2
转化为电能
答案 A
4.(2022北京,9,3分)由键能数据大小,不能解释下列事实的是
( )
化学键 C—H Si—H C—O Si—O C—C Si—Si
键能/
411 318 799 358 452 346 222
kJ·mol-1
A.稳定性:CH >SiH
4 4
B.键长: <C—O
C.熔点:CO <SiO
2 2
D.硬度:金刚石>晶体硅
答案 C
5.(2022海南,10,4分)(双选)已知CH COOH+Cl ClCH COOH+HCl,ClCH COOH的酸性比
3 2 2 2
CH COOH强。下列有关说法正确的是
3
( )
A.HCl的电子式为
B.Cl—Cl键的键长比I—I键短
C.CH COOH分子中只有σ键
3
D.ClCH COOH的酸性比ICH COOH强
2 2
答案 BD
6.(2022湖南,2,3分)下列说法错误的是
( )
A.氢键、离子键和共价键都属于化学键
B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识
D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一
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答案 A
7.(2022浙江1月选考,5,2分)下列表示不正确的是
( )
A.乙炔的结构简式:
B.KOH的电子式:
C.乙烷的球棍模型:
D.氯离子的结构示意图:
答案 C
考点2 分子结构与性质
1.(2023新课标,9,6分)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH ) ] [B(OCH ) ] Cl,部分
2 3 4 3 4 3
晶体结构如下图所示,其中[C(NH ) ]+为平面结构。
2 3
下列说法正确的是( )
A.该晶体中存在N—H…O氢键
B.基态原子的第一电离能:C<N<O
C.基态原子未成对电子数:B<C<O<N
D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
答案 A
2.(2023山东,3,2分)下列分子属于极性分子的是 ( )
A.CS B.NF C.SO D.SiF
2 3 3 4
答案 B
3.(2023湖南,4,3分)下列有关物质结构和性质的说法错误的是( )
A.含有手性碳原子的分子叫做手性分子
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B.邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应
D.冠醚(18-冠-6)的空穴与K+尺寸适配,两者能通过弱相互作用形成超分子
答案 A
4.(2022湖北,11,3分)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为 。下列关于
该分子的说法正确的是
( )
A.为非极性分子
B.立体构型为正四面体形
C.加热条件下会分解并放出N
2
D.分解产物NPO的电子式为
答案 C
5.(2022江苏,2,3分)少量Na O 与H O反应生成H O 和NaOH。下列说法正确的是
2 2 2 2 2
( )
A.Na O 的电子式为
2 2
B.H O的空间构型为直线形
2
C.H O 中O元素的化合价为-1
2 2
D.NaOH仅含离子键
答案 C
6.(2022浙江6月选考,26,4分)(1)乙醇的挥发性比水的强,原因是 。
(2)金属氢化物是应用广泛的还原剂。KH的还原性比NaH的强,原因是 。
答案 (1)乙醇分子间形成氢键的数量比水分子间形成氢键的数量少,分子间作用力小
(2)Na+半径小于K+,Na+与H-的离子键作用强,H-更难失电子,还原性更弱
7.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O )在[Fe(H O) ]2+催化下能将烟气中的SO 、NO 分别
3 2 6 2 x
氧化为SO2-和NO-
,NO 也可在其他条件下被还原为N 。
4 3 x 2
(1)SO2-中心原子轨道的杂化类型为 ;NO-的空间构型为 (用文
4 3
字描述)。
(2)Fe2+基态核外电子排布式为 。
(3)与O 分子互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。
3
(4)N 分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
2
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(5)[Fe(H O) ]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H O) ]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。
2 6 2 5
请在[Fe(NO)(H O) ]2+ 结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
2 5
[Fe(NO)(HO)]2+结构示意图
2 5
答案 (1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO-
2
(4)1∶2
(5)
8.(2016江苏单科,21A,12分)[Zn(CN) ]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:
4
4HCHO+[Zn(CN) ]2-+4H++4H O [Zn(H O) ]2++4HOCH CN
4 2 2 4 2
HOCHCN的结构简式
2
(1)Zn2+基态核外电子排布式为 。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 mol。
(3)HOCH CN分子中碳原子轨道的杂化类型是
2
。
(4)与H O分子互为等电子体的阴离子为 。
2
(5)[Zn(CN) ]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,[Zn(CN) ]2-的结构可
4 4
用示意图表示为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)3 (3)sp3和sp
(4)NH-
2
(5) 或
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9.(2014天津理综,7,14分)元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元
素相关知识回答下列问题:
(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是 。
a.原子半径和离子半径均减小
b.金属性减弱,非金属性增强
c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强
d.单质的熔点降低
(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为 ,氧化性最弱的简单阳
离子是 。
(3)已知:
化合物 MgO AlO MgCl AlCl
2 3 2 3
离子化合
类型 离子化合物离子化合物 共价化合物
物
熔点/℃ 2 800 2 050 714 191
工业制镁时,电解MgCl 而不电解MgO的原因是
2
;
制铝时,电解Al O 而不电解AlCl 的原因是
2 3 3
。
(4)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
Si(粗) SiCl
4
SiCl
4
(纯) Si(纯)
写出SiCl 的电子式: ;在上述由SiCl 制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg
4 4
纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:
。
(5)P O 是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P O 干燥的是
2 5 2 5
。
a.NH b.HI c.SO d.CO
3 2 2
(6)KClO 可用于实验室制O ,若不加催化剂,400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无
3 2
氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式:
。
答案 (1)b
(2)氩 Na+(或钠离子)
(3)MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本
AlCl 是共价化合物,熔融态难导电
3
(4)
SiCl (g)+2H (g) Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.025a kJ·mol-1
4 2
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(5)b
(6)4KClO KCl+3KClO
3 4
10.(2014四川理综,8,13分)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY 是
2
红棕色气体;X与氢元素可形成XH ;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d
3
轨道中有9个电子。
请回答下列问题:
(1)Y基态原子的电子排布式是 ;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是
。
(2)XY-离子的立体构型是 ;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是 。
2
(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是
。
(4)将R单质的粉末加入XH 的浓溶液中,通入Y ,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离
3 2
子方程式是 。
答案 (13分)(1)1s22s22p4 Cl (2)V形 O (3)2∶1
(4)2Cu+8NH ·H O+O 2[Cu(NH ) ]2++4OH-+6H O
3 2 2 3 4 2
考点3 晶体结构与性质
1.(2023山东,5,2分)石墨与F 在450 ℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF) ,
2 x
该物质仍具润滑性,其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(
)
A.与石墨相比,(CF) 导电性增强
x
B.与石墨相比,(CF) 抗氧化性增强
x
C.(CF) 中C—C的键长比C—F短
x
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D.1 mol (CF) 中含有2x mol共价单键
x
答案 B
2.(2023湖南,11,3分)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞
参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为N 。下列说法错误的是 ( )
A
A.晶体最简化学式为KCaB C
6 6
B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
2.17×1032
D.晶体的密度为 g·cm-3
a3·N
A
答案 C
3.(2023辽宁,14,3分)晶体结构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),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图
2)。下列说法错误的是( )
A.图1晶体密度为72.5/(N ×a3×10-30) g·cm-3
A
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为LiMg OCl Br
2 x 1-x
D.Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导
答案 C
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4.(2022湖北,7,3分)C 在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。
60
下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )
A.具有自范性
B.与C 互为同素异形体
60
C.含有sp3杂化的碳原子
D.化学性质与金刚石有差异
答案 A
5.(2022湖北,9,3分)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法
错误的是
( )
A.Ca2+的配位数为6
B.与F-距离最近的是K+
C.该物质的化学式为KCaF
3
D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
答案 B
6.(2022湖北,10,3分)Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近,导致两元素性质相似。下列说法
错误的是
( )
A.Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物
B.BeCl 和AlCl 的熔点都比MgCl 的低
2 3 2
C.Be(OH) 和Al(OH) 均可表现出弱酸性
2 3
D.Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在
答案 A
7.(2022山东,5,2分)AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体
中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是
( )
A.GaN的熔点高于AlN
B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取sp3杂化
D.晶体中所有原子的配位数均相同
答案 A
8.(2022山东,15,4分)(双选)Cu Se是一种钠离子电池正极材料,充放电过程中正极材料立
2-x
方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说
法正确的是
( )
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A.每个Cu Se晶胞中Cu2+个数为x
2-x
B.每个Na Se晶胞完全转化为Cu Se晶胞,转移电子数为8
2 2-x
C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-x
D.当NaCu Se转化为NaCuSe时,每转移(1-y)mol电子,产生(1-x)mol Cu原子
y 2-x
答案 BD
9.(2022江苏,5,3分)下列说法正确的是
( )
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°
B.SiH 、SiCl 都是由极性键构成的非极性分子
4 4
C.锗原子( Ge)基态核外电子排布式为4s24p2
32
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
答案 B
10.(2023全国甲,35,15分)将酞菁—钴酞菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上,制得一种
高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题:
(1)图1所示的几种碳单质,它们互为 ,其中属于原子晶体的是 ,C 间的
60
作用力是 。
图1
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(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。
图2
酞菁分子中所有原子共平面,其中p轨道能提供一对电子的N原子是 (填图2酞
菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中,钴离子的化合价为 ,氮原子提供孤对电子
与钴离子形成 键。
(3)气态AlCl 通常以二聚体Al Cl 的形式存在,其空间结构如图3a所示,二聚体中Al的
3 2 6
轨道杂化类型为 。AlF 的熔点为1 090 ℃,远高于AlCl 的192 ℃,由此可以判
3 3
断铝氟之间的化学键为 键。AlF 结构属立方晶系,晶胞如图3b所示,F-的配位数
3
为 。若晶胞参数为a pm,晶体密度ρ= g·cm-3(列出计算式,阿伏加德
罗常数的值为N )。
A
答案 (1)同素异形体 金刚石 范德华力
(2)③ +2 配位
27×1+19×3 84
(3)sp3 离子 2 (或 ×1030)
(a×10-10)3N a3N
A A
11.(2023全国乙,35,15分)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星
上存在大量橄榄石矿物(Mg Fe SiO )。回答下列问题:
x 2-x 4
(1)基态Fe原子的价电子排布式为 。
橄榄石中,各元素电负性大小顺序为 ,铁的化合价为 。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表:
物质 NaCl SiCl GeCl SnCl
4 4 4
熔点/℃ 800.7 -68.8 -51.5 -34.1
第 11 页 共 25 页第 11 页 共 25 页
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Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl ,原因是
4
。分析同族元素的氯化物SiCl 、GeCl 、SnCl 熔点变化趋势及其原因
4 4 4
。SiCl 的空间结构为 ,其中Si的轨道杂化形式为 。
4
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投
影图如下所示,晶胞中含有 个Mg。该物质化学式为 ,B-B最近距离为
。
答案 (1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2)NaCl为离子晶体,SiCl 为分子晶体,离子键比分子间作用力强 SiCl 、GeCl 、SnCl
4 4 4 4
的相对分子质量增大,分子间作用力增强,则熔点逐渐升高 正四面体形 sp3
√3
(3)1 MgB a
2 3
12.(2023山东,16,12分)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题:
(1)-40 ℃时,F 与冰反应生成HOF和HF。常温常压下,HOF为无色气体,固态HOF的晶
2
体类型为 ,HOF水解反应的产物为 (填化学式)。
(2)ClO 中心原子为Cl,Cl O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO 中存在大π键(Π5)。
2 2 2 3
ClO 中Cl原子的轨道杂化方式为 ;O—Cl—O键角 Cl—O—Cl键角
2
(填“>”“<”或“=”)。比较ClO 与Cl O中Cl—O键的键长并说明原因
2 2
。
(3)一定条件下,CuCl 、K和F 反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系,晶胞结
2 2
构如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=γ=90°),其中Cu化合价为+2。上述反应的化学方程式
为 。若阿伏加德罗常数的值为N ,化合物X的密度ρ=
A
g·cm-3(用含N 的代数式表示)。
A
答案 (1)分子晶体 HF和H O
2 2
(2)sp2 > ClO 中存在大π键,Cl O中仅存在Cl—O σ键,所以ClO 中Cl—O键的键长
2 2 2
更短
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4.36×1032
(3)CuCl +4K+2F 2KCl+K CuF
2 2 2 4 a2cN
A
13.(2023浙江1月选考,17,10分)硅材料在生活中占有重要地位。
请回答:
(1)Si(NH ) 分子的空间结构(以Si为中心)名称为 ,分子中氮原子的杂化轨道类
2 4
型是 。Si(NH ) 受热分解生成Si N 和NH ,其受热不稳定的原因是
2 4 3 4 3
。
(2)由硅原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为:①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、
③[Ne]3s23p14s1,有关这些微粒的叙述,正确的是 。
A.微粒半径:③>①>②
B.电子排布属于基态原子(或离子)的是:①②
C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③
D.得电子能力:①>②
(3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ,该化合物的化学式
为 。
答案 (1)四面体 sp3 Si周围的NH 基团体积较大,受热时斥力较强[Si(NH ) 中Si—N
2 2 4
键能相对较小];产物中气态分子数显著增多(熵增)
(2)AB
(3)共价晶体 SiP
2
14.(2022湖南,18,15分)铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素,且在医药、催化、材料等
领域有广泛应用。回答下列问题:
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式如下:
①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar] ;
②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子;
③比较键角大小:气态SeO 分子 SeO2-离子(填“>”“<”或“=”),原因是
3 3
。
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(2)富马酸亚铁(FeC H O )是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:
4 2 4
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为 ;
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物质可以在温和条件下直接活化H ,将
2
N3-转化为NH- ,反应过程如图所示:
2
①产物中N原子的杂化轨道类型为 ;
②与NH-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
2
(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示:
①该超导材料的最简化学式为 ;
②Fe原子的配位数为 ;
③该晶胞参数a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为N ,则该晶体的密度为
A
g·cm-3(列出计算式)。
答案 (1)①3d104s24p4 ②8 ③> SeO 中Se采取sp2杂化,SeO2-中Se采取sp3杂化
3 3
(2)①11∶3 ②O>C>H>Fe
(3)①sp3 ②H O或H S
2 2
(4)①KFe Se ②4
2 2
(39+56×2+79×2)×2
③
0.4×0.4×1.4×10-21×N
A
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15.(2022全国甲,35,15分)2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身
为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH CH )与四
2 2
氟乙烯(CF CF )的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:
2 2
(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为 。
(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第
一电离能的变化图是 (填标号),判断的根据是
;第三电离能的变化图是 (填标号)。
(3)固态氟化氢中存在(HF) 形式,画出(HF) 的链状结构 。
n 3
(4)CF CF 和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为 和 ;聚四氟乙烯的
2 2
化学稳定性高于聚乙烯,从化学键的角度解释原因 。
(5)萤石(CaF )是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是 ;
2
若该立方晶胞参数为a pm,正负离子的核间距最小为 pm。
答案 (1)
(2)a 同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,N原子的价电子排布式为2s22p3,2p
轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大 b
(3)H—F…H—F…H—F
(4)sp2 sp3 F的电负性比H大,C—F键的键能比C—H键的大
√3
(5)Ca2+ a
4
16.(2022全国乙,35,15分)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应
用。回答下列问题:
(1)氟原子激发态的电子排布式有 ,其中能量较高的是 。(填标号)
a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
(2)①一氯乙烯(C H Cl)分子中,C的一个 杂化轨道与Cl的3p 轨道形成C—Cl
2 3 x
键,并且Cl的3p 轨道与C的2p 轨道形成3中心4电子的大π键(Π4)。
z z 3
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②一氯乙烷(C H Cl)、一氯乙烯(C H Cl)、一氯乙炔(C HCl)分子中,C—Cl键长的顺序是
2 5 2 3 2
,理由:(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—Cl键越强;(ⅱ)
。
(3)卤化物CsICl 受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为
2
。解释X的熔点比Y高的原因 。
(4)α-AgI晶体中I-离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I-构成的四面体、
八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α-
AgI晶体在电池中可作为 。
已知阿伏加德罗常数为N,则α-AgI晶体的摩尔体积V= m3·mol-1(列出算式)。
A m
答案 (1)ad d
(2)①sp2 σ ②C H Cl>C H Cl>C HCl Cl参与形成的大π键越多,形成的C—Cl键越
2 5 2 3 2
短
(3)CsCl CsCl是离子晶体,熔化时需要克服Cs+和Cl-之间的离子键,而ICl是分子晶体,
熔化时只需要克服范德华力
1
(4)固体电解质 (5.04×10-10)3N
2 A
17.(2022山东,16,12分)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为
Ni(CN)·Zn(NH )·zC H 的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出),每个苯环只有
x 3 y 6 6
一半属于该晶胞,晶胞参数为a=b≠c,α=β=γ=90°。
回答下列问题:
(1)基态Ni原子的价电子排布式为 ,在元素周期表中位置为 。
(2)晶胞中N原子均参与形成配位键,Ni2+与Zn2+的配位数之比为 ;x∶y∶z=
;晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是 。
Π6
6
(3)吡啶( )替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的 大
π键,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据 (填标号)。
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A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
在水中的溶解度,吡啶远大于苯,主要原因是① ,② 。
、 、 的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,其中碱性
最弱的是 。
答案 (1)3d84s2 第四周期第Ⅷ族
(2)2∶3 2∶1∶1 Ni2+、Zn2+
(3)D 吡啶与H O分子形成分子间氢键 吡啶是极性分子比非极性分子苯更易溶于水
2
18.(2022浙江1月选考,26,4分)(1)两种有机物的相关数据如下表:
物质 HCON(CH ) HCONH
3 2 2
相对分子质量 73 45
沸点/℃ 153 220
HCON(CH ) 的相对分子质量比HCONH 的大,但其沸点反而比HCONH 的低,主要原因是
3 2 2 2
。
(2)四种晶体的熔点数据如下表:
物质 CF SiF BF AlF
4 4 3 3
熔点/℃ -183 -90 -127 >1 000
CF 和SiF 熔点相差较小,BF 和AlF 熔点相差较大,原因是 。
4 4 3 3
答案 (1)HCON(CH ) 分子间只有一般的分子间作用力,HCONH 分子间存在氢键,破坏一
3 2 2
般的分子间作用力更容易,所以沸点低
(2)CF 和SiF 都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以熔点相差较小;BF 通过
4 4 3
分子间作用力形成分子晶体,AlF 通过离子键形成离子晶体,破坏离子键需要能量多得多,
3
所以熔点相差较大
19.(2022北京,15,9分)工业中可利用生产钛白的副产物FeSO ·7H O和硫铁矿(FeS )联合制
4 2 2
备铁精粉(FeO)和硫酸,实现能源及资源的有效利用。
x y
(1)FeSO ·7H O结构示意图如图1。
4 2
图1
①Fe2+的价层电子排布式为 。
②H
O中O和SO2-中S均为sp3杂化,比较H O中H—O—H键角和SO2-中O—S—O键角
2 4 2 4
的大小并解释原因 。
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③FeSO ·7H O中H O与Fe2+、H O与SO2-的作用力类型分别是 。
4 2 2 2 4
(2)FeS 晶体的晶胞形状为立方体,边长为a nm,结构如图2。
2
图2
①距离Fe2+最近的阴离子有 个。
②FeS 的摩尔质量为120 g·mol-1,阿伏加德罗常数为N 。该晶体的密度为
2 A
g·cm-3。(1 nm=10-9 m)
(3)FeSO ·7H O加热脱水后生成FeSO ·H O,再与FeS 在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫
4 2 4 2 2
酸。FeSO ·H O分解和FeS 在氧气中燃烧的能量示意图如图3。利用FeS 作为FeSO ·H O
4 2 2 2 4 2
分解的燃料,从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点
。
图3
答案 (1)①3d6 ②孤电子对有较大斥力,使 键角小于 键角
③配位键、氢键
480
(2)①6 ②
N ×(a×10-7 ) 3
A
(3)FeS 燃烧放热为FeSO ·H O分解提供能量;反应产物是铁精粉和制硫酸的原料
2 4 2
20.(2022广东,20,14分)硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物领域具
有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应以来,AIE在发光材料、生物医学
等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如下:
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(1)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为 。
(2)H Se的沸点低于H O,其原因是 。
2 2
(3)关于Ⅰ~Ⅲ三种反应物,下列说法正确的有 。
A.Ⅰ中仅有σ键
B.Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键
C.Ⅱ易溶于水
D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2
E.Ⅰ~Ⅲ含有的元素中,O电负性最大
(4)Ⅳ中具有孤对电子的原子有 。
(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为H SeO H SeO (填“>”或“<”)。研究发现,给小鼠
2 4 2 3
喂食适量硒酸钠(Na SeO )可减轻重金属铊引起的中毒。SeO2-的立体构型为 。
2 4 4
(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该
方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电
材料之一,其晶胞结构如图a,沿x、y、z轴方向的投影均为图b。
图a
图b
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①X的化学式为 。
②设X的最简式的式量为M,晶体密度为ρ g·cm-3,则X中相邻K之间的最短距离为
r
nm(列出计算式,N 为阿伏加德罗常数的值)。
A
答案 (1)4s24p4
(2)H O分子间形成氢键,H Se分子间只有范德华力
2 2
(3)BDE (4)O、Se
(5)> 正四面体形
1 √4M
(6)①K SeBr ② × 3 r×107
2 6 2 ρN
A
21.(2022海南,19,14分)以Cu O、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、
2
效率高的优势。回答问题:
(1)基态O原子的电子排布式 ,其中未成对电子有 个。
(2)Cu、Zn等金属具有良好的导电性,从金属键的理论看,原因是 。
(3)酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图,
分子中所有原子共平面,所有N原子的杂化轨道类型相同,均采取 杂化。
邻苯二甲酸酐( )和邻苯二甲酰亚胺( )都是合成酞菁的原料,后者熔点
高于前者,主要原因是
。
(4)金属Zn能溶于氨水,生成以氨为配体,配位数为4的配离子。Zn与氨水反应的离子方
程式为 。
(5)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能。Zn—N键中离子键
成分的百分数小于Zn—O键,原因是 。
(6)左下图为某ZnO晶胞示意图,右下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部
平面图。◇abcd为所取晶胞的下底面,为锐角等于60°的菱形。以此为参考,用给出的字
母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面 、 。
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答案 (1)1s22s22p4或[He]2s22p4 2
(2)自由电子在外加电场中作定向移动
(3)sp2 两者均为分子晶体,后者能形成分子间氢键,熔点更高
(4)Zn+4NH ·H O [Zn(NH ) ]2++H ↑+2OH-+2H O
3 2 3 4 2 2
(5)N的电负性小于O
(6)◇bcfe ◇dcih
22.(2022河北,17,15分)含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS),是一种低
价、无污染的绿色环保型光伏材料,可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为 。
(2)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是 ,原因是
。
(3)SnCl-的几何构型为 ,其中心离子杂化方式为 。
3
(4)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
物质中,属于顺磁性物质的是 (填标号)。
A.[Cu(NH ) ]ClB.[Cu(NH ) ]SO
3 2 3 4 4
C.[Zn(NH ) ]SO D.Na [Zn(OH) ]
3 4 4 2 4
(5)下图是硫的四种含氧酸根的结构:
根据组成和结构推断,能在酸性溶液中将Mn2+转化为MnO-的是 (填标号),理由
4
是 。
(6)下图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。
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①该物质的化学式为 。
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
3 1 1
标,例如图中A原子的坐标为( , , ),则B原子的坐标为 。
4 4 8
答案 (1)2∶1(或1∶2)
(2)Cu Cu的第二电离能是失去3d10电子所需的最低能量,第一电离能是失去4s1电子所
需的最低能量,Zn的第二电离能是失去4s1电子所需的最低能量,第一电离能是失去4s2电
子所需的最低能量,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大
(3)三角锥形 sp3
(4)B
(5)D
D中含有-1价的O,具有强氧化性,能将Mn2+转化为MnO-
4
1 3 5
(6)①Cu ZnSnS ②( , , )
2 4 4 4 8
23.(2016课标Ⅱ,37,15分)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍
白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:
(1)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为
。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH ) ]SO 蓝色溶液。
3 6 4
①[Ni(NH ) ]SO 中阴离子的立体构型是 。
3 6 4
②在[Ni(NH ) ]2+中Ni2+与NH 之间形成的化学键称为 ,提供孤电子对的成键原
3 6 3
子是 。
③氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH ),原因是
3
;氨是 分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为 。
(3)单质铜及镍都是由 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:I =1
Cu
958 kJ·mol-1、I =1 753 kJ·mol-1,I >I 的原因是
Ni Cu Ni
。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
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①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。
②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数a= nm。
答案 (15分)(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH 分子间可形成氢键 极性 sp3
3
(3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
1
[ 251 ]
(4)①3∶1 ② 3 ×107
6.02×1023×d
24.(2016海南单科,19-Ⅱ,14分)M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原
子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列
问题:
(1)单质M的晶体类型为 ,晶体中原子间通过 作用形成面心立方密堆
积,其中M原子的配位数为 。
(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为 ,其同周期元素中,第一电离能
最大的是 (写元素符号)。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是 (写化学式),
该酸根离子的立体构型为 。
(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为 ,已知晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为
g·cm–3。(写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数的值为N )
A
②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是
。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为
。
答案 (1)金属晶体 金属键 12
(2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO 正四面体
4
4×99.5 4×M(CuCl)
(3)①CuCl
N ×(0.542)3×10-21
或
N ×a3×10-21
A A
②Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)
[Cu(NH ) ]2+
3 4
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25.(2015课标Ⅱ,37,15分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相
同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外
层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为
。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是
;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。
(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为 ,中心原子的杂
化轨道类型为 。
(4)化合物D A的立体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与
2
湿润的Na CO 反应可制备D A,其化学方程式为 。
2 3 2
(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为
;晶胞中A原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(g·cm-3) 。
答案 (15分)(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(每空1分,共2分)
(2)O O 相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体
3 3
离子晶体(每空1分,共4分)
(3)三角锥形 sp3(每空1分,共2分)
(4)V形 4
2Cl +2Na CO +H O Cl O+2NaHCO +2NaCl(或2Cl +Na CO Cl O+CO +2NaCl)
2 2 3 2 2 3 2 2 3 2 2
(每空1分,共3分)
4×62 g·mol-1
(5)Na O 8 =2.27 g·cm-3(1分,1分,2分,共4
2 (0.566×10-7cm)3×6.02×1023mol-1
分)
26.(2014课标Ⅰ,37,15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金
属元素组成。回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区
分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。可用硫
氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为 。
(3)新制备的Cu(OH) 可将乙醛(CH CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu O。乙醛中碳原
2 3 2
子的杂化轨道类型为 ,1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为 。乙酸
的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。Cu O为半导体材料,
2
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在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个
铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 。
列式表示Al单质的密度 g·cm-3(不必计算出结果)。
答案 (1)X-射线衍射
(2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色
(3)sp3、sp2 6N CH COOH存在分子间氢键 16
A 3
4×27
(4)12
6.022×1023×(0.405×10-7)3
27.(2014山东理综,33,12分)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材
料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为 。
(2)图乙中,1号C的杂化方式是 ,该C与相邻C形成的键角 (填“>”“<”
或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H O中,则氧化石墨烯中可与H O形成氢键的原子
2 2
有 (填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C ),某金属M与C 可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所
60 60
示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为 ,该材料的化学
式为 。
答案 (1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M C
3 60
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