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1、专题 17物质构造与性质综合题12023全国甲卷2023 年北京奥运会的“水立方”，在 2023 年冬奥会上华美转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其秀丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回 答以下问题：(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)，推断的依据是；第三电离能的变化图是(填标号)。(3) 固态氟化氢中存在(HF)n 形式，画出(HF)3 的链状构造。(4) CF2=CF2 和 ETFE
2、 分子中 C 的杂化轨道类型分别为和；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释缘由。(5) 萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞构造如下图，X 代表的离子是；假设该立方晶胞参数为a pm，正负离子的核间距最小为pm。【答案】(1)(2) 图 a同一周期第一电离能的总体趋势是依次上升的，但由于N 元素的 2p 能级为半布满状态，因此N 元素的第一电离能较C、O 两种元素高图 b(3)(4) sp2sp3C-F 键的键能大于聚乙烯中C-H 的键能，键能越大，化学性质越稳定3(5) Ca2+a pm4【解析】依据基态原子的电子表示式书写价电子排布式；依据电离能的排布规律分析电
3、离能趋势和缘由； 依据氢键的表示方法书写(HF)3 的构造；依据键能影响物质稳定性的规律分析两种物质的稳定性差异；依据均摊法计算晶胞中各粒子的个数，推断粒子种类。(1) F 为第 9 号元素其电子排布为 1s22s22p5，则其价电子排布图为，故答案为。(2) C、N、O、F 四种元素在同一周期，同一周期第一电离能的总体趋势是依次上升的，但由于N 元素的 2p 能级为半布满状态，因此N 元素的第一电离能较C、O 两种元素高，因此C、N、O、F 四种元素的第一电离能从小到大的挨次为CON一氯乙烯一氯乙炔Cl 参与形成的大 键越多，形成的C-Cl 键的键长越短(3) CsClCsCl 为离子晶体，
4、ICl 为分子晶体(4)电解质N (504 10-12 )3A2【解析】(1)F 的原子序数为 9，其基态原子电子排布式为 1s22s22p5，a1s22s22p43s1，基态氟原子 2p 能级上的 1 个电子跃迁到 3s 能级上，属于氟原子的激发态，a 正确； b1s22s22p43d2，核外共 10 个电子，不是氟原子，b 错误；c1s22s12p5，核外共 8 个电子，不是氟原子，c 错误；d1s22s22p33p2，基态氟原子 2p 能级上的 2 个电子跃迁到 3p 能级上，属于氟原子的激发态，d 正确； 答案选ad；而同一原子 3p 能级的能量比 3s 能级的能量高，因此能量最高的是
5、1s22s22p33p2，答案选d。(2) 一氯乙烯的构造式为，碳为双键碳，实行sp2 杂化，因此C 的一个sp2 杂化轨道与Cl的 3px 轨道形成C-Cl 键。C 的杂化轨道中s 成分越多，形成的C-Cl 键越强，C-Cl 键的键长越短，一氯乙烷中碳实行sp3 杂化，一氯乙烯中碳实行sp2 杂化，一氯乙炔中碳实行sp 杂化，sp 杂化时p 成分少，sp3 杂化时p 成分多，因此三种物质中C-Cl 键键长挨次为：一氯乙烷一氯乙烯一氯乙炔，同时Cl 参与形成的大 键越多，形成的C-Cl3键的键长越短，一氯乙烯中Cl 的 3px 轨道与C 的 2px 轨道形成 3 中心 4 电子的大 键( 4)
6、，一氯乙炔中3Cl 的 3px 轨道与C 的 2px 轨道形成 2 套 3 中心 4 电子的大 键( 4)，因此三种物质中C-Cl 键键长挨次为：一氯乙烷一氯乙烯一氯乙炔。(3) CsICl2 发生非氧化复原反响，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体为CsCl，红棕色液体为ICl，而CsCl 为离子晶体，熔化时，抑制的是离子键，ICl 为分子晶体，熔化时，抑制的是分子间作用力，因此CsCl 的熔点比ICl 高。(4) 由题意可知，在电场作用下，Ag+不需要抑制太大阻力即可发生迁移，因此 -AgI 晶体是优良的离子导体，在电池中可作为电解质；每个晶胞中含碘离子的个数为 8 1
7、+1=2 个，依据化学式 AgI 可知，银离子个数也8N为 2 个，晶胞的物质的量n= NA2mol= NAmol，晶胞体积V=a3pm3=(504 10-12)3m3，则 -AgI 晶体的摩尔体积 V = V =(50410-12 )3m32= N (504 10-12 )3m3/mol。mnNAmolA242023广东卷硒( 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。自我国科学家觉察聚拢诱导发光( 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的型AIE分子IV的合成路线如下：(1) Se 与 S 同族，基态硒原子价电子排布式为。(
8、2) H Se 的沸点低于H O ，其缘由是。22(3) 关于 IIII 三种反响物，以下说法正确的有。AI 中仅有s 键BI 中的Se-Se 键为非极性共价键CII 易溶于水DII 中原子的杂化轨道类型只有sp 与sp2 EIIII 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 SeO24H SeO (填“”或“ H SeO23。SeO 2- 中Se 价层4(6) 依据晶胞构造得到K 有 8 个，有8 1 + 6 1 = 4 ，则X 的化学式为K SeBr 。8226设X 的最简式的式量为Mr，晶体密度为rg cm-3 ，设晶胞参数为
9、anm，得到M g mol-1r 44M= m =N mol-1A=g cm-3，解得a = 3 Nr 107 nm ，X 中相邻K 之间的最短距离为晶胞参数的一半即V(a 10-7 )3A1 4Mr2 3 N107 nm 。A42023湖南卷铁和硒( 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，答复以下问题：(1) 乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌药，其构造式如下：基态Se 原子的核外电子排布式为Ar ；该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“”“OCB， ，(4)( 133 )444(5)正四周体形810
10、81021Na3A【解析】(1)铝元素的原子序数为 13，基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p1，则原子中球形的 s 能级与哑铃形的p 能级上电子数之比为 67，故答案为：67； (2)由方程式可知，制氢反响的化合物中硼、碳、氮、氧四种原子的价层电子对数都为4，杂化方式均为 sp3 杂化，故答案为：4；氨分子中氮原子含有 1 对孤对电子，H NBH 中氨分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成键33电子对的排斥力大，所以氨分子中键角HNH 小于H NBH 中键角HNH，故答案为：小于；33同周期元素，从左到右原子半径依次减小，得电子力量依次增加，元素的非金属性依次增加，元
11、素的电 负性依次增大，则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大，故答案为：原子半径依次减小，得电子能 力依次增加；由电负性的大小可知，氢元素的电负性大于硼元素，则在氨硼烷中，HB 键中共用电子对偏向氢原子， 氢原子带局部负电荷，故答案为：负；(3) 有机物分子中单键为 键，双键中含有 1 个 键和 1 个 键，由有机硼化合物的构造简式可知，1mol 有机物中含有 42mol 键；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p 轨道为稳定的半布满构造，第一电离能大于相邻元素，则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的挨次为NOCB， 故答案为：42；NOCB；(4) 由位于顶点a 点
12、磷原子的坐标为(0，0，0)、顶点b 点磷原子的坐标为(1，1，0)可知，晶胞的边长为 1， ，)；1133133则位于体对角线 处的c 点硼原子的坐标为()，故答案为：(， ，4444444(5) 四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为 0，则离子的空间构型为正四周体形； 由晶胞构造可知，位于体心的四氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近，则四氢合铝酸根离子的配位数为 8，故答案为：正四周体形,8；11由晶胞构造可知，位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8 8 +4 2=4，位于棱上、面11上的钠离子个数为 4 4 +6 2=4，设晶体的密度为dg/
13、cm3，由晶胞的质量公式可得：4 5410810211081021N=(a107)22a107d，解得d=，故答案为：。ANAa3NAa342023山西太原二模我国科学家争论了具有高稳定性的二维硼烯氧化物(BmOn)的超导电性。答复以下问题：(1)第一电离能介于B、N 之间的其次周期元素为(填元素符号)。 (2)二维硼烯氧化物的局部构造如下图，则该氧化物的化学式为，其中硼原子的杂化轨道类型为。键长和键角的数值可通过晶体的X 射线衍射试验获得。经过该试验测定，二维硼烯氧化物中B-B 键的键长大于B-O 键的键长，其缘由是。(3) 硼烷又称硼氢化合物，随着硼原子数的增加，硼烷由气态经液态至固态，其
14、缘由。4(4) LiBH -LiI 复合材料在低温下表现出较高的离子电导率。BH - 离子中H 的化合价为-1，其缘由可能是4 ，BH - 可以被PS 3- 离子局部取代，PS 3- 离子的空间构造为。444(5) Fe3O4 是电子导体，其导电率显著高于Fe2O3，这归因于Fe2+和 Fe3+中心之间的电子交换。如图甲所示， Fe3O4 晶体中，O2-围成正四周体空隙(如：1、3、6、7 围成)和正八面体空隙(如：3、6、7、8、9、12 围成)， Fe3O4 中有一半的Fe3+填充在正四周体空隙中， Fe2+和另一半 Fe3+填充在正八面体空隙中。则没有填充阳离子的正四周体空隙数与没有填充
15、阳离子的正八面体空隙数之比为。FeO 、Fe2O3 都具有与Fe3O4 相像的立方积存构造，氧化亚铁晶体的晶胞如图乙所示，：氧化亚铁晶体的密度为gc-3m，NA 代表阿伏加德罗常数的值。在该晶体中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为；Fe2+与 O2-的最短核间距为 cm(列出计算式)。【答案】(1)Be、C、O(2)B2Osp2O 的原子半径小于B 的原子半径，二维硼烯氧化物中B-B 键的键长大于B-O 键的键长(3)随着B 原子数增多，硼烷相对分子质量增大，范德华力增加，沸点上升(4)电负性HB正四周体363 NA(5)7：212【解析】(1)同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增
16、大趋势，Be 元素原子2s轨道为全布满稳定状态，N 元素原子2p 轨道为半布满稳定状态，其第一电离能均高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N O C Be B，故答案为： Be、C、O ；(2) 在每个环中，有氧原子个数2 1 =1，B 原子数1，该氧化物的化学式为BO；1 个硼原子四周连6=2232接三个 键，没有孤对电子，杂化轨道类型为sp2 杂化；一般来说，原子半径越大，键长越长；O 的原子半径小于B 的原子半径，二维硼烯氧化物中B-B 键的键长大于B-O 键的键长；(3) 硼烷属于分子晶体，随着B 原子数增多，硼烷相对分子质量增大，范德华力增加，沸点上升；(4) 由于电负性HB， BH
17、 - 中B 显正价，故H 的化合价为-1 价，故答案为：电负性HB；4PS3- 中P 原子价层电子数= 4 +(45 + 3 - 2 4(2= 4 ，所以为sp 3杂化，且不含孤电子对，是正四周体构型；(5) Fe O 中n34Fe3+)：n(Fe2+)：nO2-)= 2 ：1：4 ，晶胞含有8 个正四周体空隙，即有2 个Fe3+ 和1个Fe2+ ，1个三价铁离子放入正四周体空隙；晶胞中由3 、6 、7 、9 、8 、12 处的原子形成一个正八面体空隙，剩余的空间以每条棱分析：如4 、7 、9 、13 或1、3 、4 、7 等处的原子形成的四周体空隙为正八面体空隙的1 ，4共12 条棱，则正八
18、面体空隙有1+12 1 = 4 个，其中已经有一个放Fe3+ ，另外一个Fe2+ 占据一个正八面体空4隙，所以有 2 个正八面体空隙没有被填充，故答案为：7 ： 2 ； 晶胞中O2- 占据顶点和面心，所以有8 1 + 6 1 = 4 个， Fe2+ 有12 个在棱上，1个在晶胞内，所以Fe2+ 有8212 1 + 1 1 = 4 个，与Fe2+ 紧邻且等距离的Fe2+ 数目为 12，得到1个晶胞有4 个 FeO，1个晶胞的质量为123 362 3NA363 NA44 72 g =288 g， =288a12882 3 NA， Fe2+ 与O2- 的最短核间距为d =，故答案为：NNN a32A
19、AA363 NA12，52023山西临汾三模总订单数已经超过 1000 架的国产大飞机C919 预定在今年交付，其制造使用了较多含硼材料(如硼纤维、氮化硼等)，多项技术打破了外国垄断。(1) 原子的能量由核电荷数、电子数、三个因素共同打算；基态B 原子的核外电子填充在个轨道中。(2) 耐高温材料立方BN 制备流程中用到NH3、BCl3 和触媒剂Ca3B2N4。Ca、B、N 三种元素电负性从大到小的挨次为。BCl3 中B 原子的轨道与Cl 原子的轨道形成 键；形成 BCl3 过程中基态B 原子价电子层电子先激发，再杂化，激发后B 原子的价电子排布图为。BCl3 在四氯化碳中的溶解度远大于NH3，
20、缘由是。(3) 硼砂是格外重要的含硼矿物。一种硼砂阴离子的构造如图 1 所示，则 1mol 该阴离子存在的配位键物质的量为，n=。(4) 制造硼合金的原料硼化钙(CaB6)晶胞构造如图 2 所示，硼原子全部组成B6 正八面体，各个顶点通过B-B键相互连接成三维骨架。该晶体晶胞参数为apm，B6 八面体中B-B 键的键长为dpm，M 点原子的坐标参数为( 12， 1 ， 122)，则N 点原子的坐标参数为(，1，0)。 【答案】(1)电子(运动)状态3(2) NBCasp2 杂化3p气属于极性分子，相像相溶(3) 2mol2BCl3 和四氯化碳均为非极性分子，而氨(4) 2d 2a【解析】(1)整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子(运动)状态三个因素共同打算；基态B 原子的电子排布式为：1s22s22p1，故其核外电子填充在 1s，2s，2p 三个轨道中； (2)金属的电负性