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专题18 物质结构与性质（选修）
1．（2022·广东卷）硒(
)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(
)效应以来，
在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含
的新型
分子
的合成路线如下：
(1)
与S 同族，基态硒原子价电子排布式为_______。
(2)
的沸点低于
，其原因是_______。
(3)关于I~III 三种反应物，下列说法正确的有_______。
A．I 中仅有
键
B．I 中的
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
与
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
_______
(填“>”或“<”)。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸
钠(
)可减轻重金属铊引起的中毒。
的立体构型为_______。
(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1，沿
x、y、z 轴方向的投影均为图2。
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①X 的化学式为_______。
②设X 的最简式的式量为
，晶体密度为
，则X 中相邻K 之间的最短距离为_______
(列出计
算式，
为阿伏加德罗常数的值)。
2．（2022·湖南卷）铁和硒(
)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
原子的核外电子排布式为
_______；
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
分子_______
离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
(2)富马酸亚铁
是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中
键与
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
，将
转化为
，
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反应过程如图所示：
①产物中N 原子的杂化轨道类型为_______；
②与
互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
(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
、
。阿伏加德罗常数的值为
，则该晶体的密度为_______
(列出
计算式)。
1．（2021·广东卷）很多含巯基（-SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物I 可
与氧化汞生成化合物Ⅱ。
（1）基态硫原子价电子排布式为__________。
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（2）H2S、CH4、H2O 的沸点由高到低顺序为__________。
（3）汞的原子序数为80，位于元素周期表第______周期第ⅡB 族。
（4）化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有________。
A．在I 中S 原子采取sp3杂化
B．在Ⅱ中S 元素的电负性最大
C．在Ⅲ中C-C-C 键角是180°
D．在Ⅲ中存在离子键与共价键
E. 在Ⅳ中硫氧键的键能均相等
（5）汞解毒剂的水溶性好，有利于体内 重金属元素汞的解毒。化合物I 与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的
是________。
（6）理论计算预测，由汞（Hg）、锗（Ge）、锑（Sb）形成的一种新物质X 为潜在的拓扑绝缘体材料。
X 的晶体可视为Ge 晶体（晶胞如图9a 所示）中部分Ge 原子被Hg 和Sb 取代后形成。
①图9b 为Ge 晶胞中部分Ge 原子被Hg 和Sb 取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是
__________________。
②图9c 为X 的晶胞，X 的晶体中与Hg 距离最近的Sb 的数目为_________；该晶胞中粒子个数比Hg：
Ge：Sb = _________。
③设X 的最简式的式量为Mr，则X 晶体的密度为________g/cm3（列出算式）。
2．（2021·河北卷）KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已
应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：
（1）在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是__(填离子符号)。
（2）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+
表示，与之相反的用-
表示，称
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为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为___。
（3）已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ•mol-1)如表：
N—N
N≡N
P—P
P≡P
193
946
197
489
从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为
)形式存在的原因是___。
（4）已知KH2PO4是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为___，其中P 采取___杂化方式。
（5）与PO
电子总数相同的等电子体的分子式为__。
（6）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：
如果有n 个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为___。
（7）分别用○、●表示H2PO 和K+，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是
H2PO 、K+在晶胞xz 面、yz 面上的位置：
①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度__g•cm-3(写出表达式)。
②晶胞在x 轴方向的投影图为__(填标号)。
3．（2021·湖南卷）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：
（1）基态硅原子最外层的电子排布图为_______，晶体硅和碳化硅熔点较高的是_______(填化学式)；
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（2）硅和卤素单质反应可以得到
，
的熔沸点如下表：
熔点/K
183.0
203.2
278.6
393.7
沸点/K
187.2
330.8
427.2
560.7
①0℃时，
、
、
、
呈液态的是____(填化学式)，沸点依次升高的原因是_____，气态
分子的空间构型是_______；
②
与N-甲基咪唑
反应可以得到
，其结构如图所示：
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，H、C、N 的电负性由大到小的顺序为_______，1 个
中含有_______个
键；
（3）下图是
、
、
三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。
①已知化合物中
和
的原子个数比为1：4，图中Z 表示_______原子(填元素符号)，该化合物的化学式
为_______；
②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，
，则该晶体的密度
_______
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(设阿伏加德罗常数的值为
，用含a、b、c、
的代数式表示)。
4．（2021·山东卷）非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态F 原子核外电子的运动状态有__种。
（2）O、F、Cl 电负性由大到小的顺序为__；OF2分子的空间构型为__；OF2的熔、沸点__(填“高于”或“低
于”)Cl2O，原因是___。
（3）Xe 是第五周期的稀有气体元素，与F 形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为
___，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
（4）XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有__个XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如A 点原子的分
数坐标为(
，
，
)。已知Xe—F 键长为rpm，则B 点原子的分数坐标为___；晶胞中A、B 间距离
d=___pm。
5．（2021·海南·高考真题）金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO)5是锰的一种简单
羰基配位化合物，其结构示意图如下。
回答问题：
(1)基态锰原子的价层电子排布式为___________。
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(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(CO)5中锰原子的配位数
为___________。
(3)第一电离能的大小：C___________O(填“大于”或“小于”)。
(4)
中碳原子的杂化轨道类型是___________，写出一种与具有相同空间结构的-1 价无机酸根离子的化
学式___________。
(5) CH3Mn(CO)5可看作是HMn(CO)5中的氢原子被甲基取代的产物。CH3Mn(CO)5与I2反应可用于制备
CH3I，反应前后锰的配位数不变，CH3Mn(CO)5与I2反应的化学方程式为___________。
(6)MnS 晶胞与NaCl 晶胞属于同种类型，如图所示。前者的熔点明显高于后者，其主要原因是___________。
以晶胞参数为单位长度建立坐标系，可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。在晶胞坐标系中，a
点硫原子坐标为
，b 点锰原子坐标为
，则c 点锰原子坐标为___________。
6．（2021·福建·高考真题）类石墨相氮化
碳(
)作为一种新型光催化材料，在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂
(O、S 等)能提高其光催化活性。
具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如下图所示。
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回答下列问题：
(1)基态C 原子的成对电子数与未成对电子数之比为_______。
(2)N、O、S 的第一电离能( )大小为
，原因是_______。
(3)
晶体中存在的微粒间作用力有_______(填标号)。
a.非极性键 b.金属键 c.π 键 d.范德华力
(4)
中，C 原子的杂化轨道类型_______，N 原子的配位数为_______。
(5)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N 原子(图中虚线圈所示)被O 原子代替，形成O 掺杂的
。
的化学式为_______。
1．[2020 江苏卷]以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
（1）Fe 基态核外电子排布式为 ▲ ；
中与Fe2+配位的原子是 ▲ （填元素符号）。
（2）NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是 ▲ ；C、N、O 元素的第一电离能由大到小的顺序为
▲ 。
（3）与NH4
+互为等电子体的一种分子为 ▲ （填化学式）。
（4）柠檬酸的结构简式见题21A 图。1 mol 柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ 键的数目为 ▲
mol。
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2．[2020 天津卷]Fe、Co、Ni 是三种重要的金属元素。回答下列问题:
（1）Fe、Co、Ni 在周期表中的位置为 ，基态Fe 原子的电子排布式为 。
（2）CoO 的面心立方晶胞如图1 所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则CoO 晶体的密度为 g﹒
cm−3：三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为 。
（3）Fe、Co、Ni 能与Cl2反应，其中Co 和为Ni 均生产二氯化物，由此推断FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性
由强到弱的顺序为 ，Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成，写出反应的离
子方程式： 。
（4）95℃时，将Ni 片浸在不同质量分数的硫酸中，经4 小时腐蚀后的质量损失情况如图2 所示，当
大于63%时，Ni 被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为 。由于Ni 与
H2SO4反应很慢，而与稀硝酸反应很快，工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni 反应制备NiSO4。为
了提高产物的纯度，在硫酸中添加HNO3的方式为 （填“一次过量”或“少量多次”），
此法制备NiSO4的化学方程式为 。
3．[2020 年山东新高考]CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
（1）Sn 为ⅣA 族元素，单质Sn 与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间
构型为 ，其固体的晶体类型为 。
（2）NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为 （填化学式，下同），还原性由强到
弱的顺序为 ，键角由大到小的顺序为 。
（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子（或原子）通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合
物。一种Cd2+配合物的结构如图所示， 1mol 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol，该
螯合物中N 的杂化方式有 种。
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（4）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，称作原子的分数坐标。四
方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
坐标
原子
x
y
z
Cd
0
0
0
Sn
0
0
0.5
As
0.25
0.25
0.125
一个晶胞中有 个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn （用分数坐标表示）。CdSnAs2
晶体中与单个Sn 键合的As 有 个。
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