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1、第26讲-物质结构与性质的基础考向1（2021全国乙卷35题）过渡金属元素铬（Cr）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：（1）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是（填标号）。A轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为Ar3d54s1B4s电子能量较高，总是在比3s电子的地方运动C电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大（2）三价铬离子能形成多种配位化合物。Cr(NH3)3(H2O)2Cl2中提供电子对形成配位键的原子是，中心离子的配位数为。（3）Cr(NH3)3(H2O)2Cl2中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的健角如图所示。PH
2、3中P的杂化类型是。NH3的沸点比PH3的，原因是。H2O的键角小于NH3的，分析原因 。（4）在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是 原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为 （列出计算表达式）。2（2021广东20题）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 。（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）化合物也
3、是一种汞解毒剂。化合物是一种强酸。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在中CCC键角是180D在中存在离子键与共价键E在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a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。图b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 。图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为
4、；该晶胞中粒子个数比Hg:Ge:Sb 。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）。3（2021福建卷14题）ZnGeP2和KTiOPO4都是非线性光学晶体材料，在激光技术方面有广泛用途。回答下列问题：（1）基态Ge原子的价电子排布式为 。（2）O、P、K、Zn按电负性由大到小的顺序排列为 。（3）H2O、PH3、KH按熔点由高到低的顺序排列为 ，熔点差异的原因： 。（4）以Zn为顶点的ZnGeP2晶胞结构如图所示。Zn的配位数为 。以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于 。4（2021重庆卷18题）单晶边缘纳米催化剂技术为工业上有效利用二氧化碳提供了一条经济可行的途径，其
5、中单晶氧化镁负载镍催化剂表现出优异的抗积碳和抗烧结性能。（1）基态镍原子的核外电子排布式为 。（2）氧化镁载体及镍催化反应中涉及到CH4、CO2和CH3OH等物质。元素Mg、O和C的第一电离能由小到大排序为 ；在上述三种物质的分子中碳原子杂化类型不同于其他两种的是 ，立体构型为正四面体的分子是 ，三种物质中沸点最高的是CH3OH，其原因是 。（3）Ni与CO在6080时反应生成Ni(CO)4气体，在Ni(CO)4分子中与Ni形成配位键的原子是 ，Ni(CO)4晶体类型是 。（4）已知MgO具有NaCl型晶体结构，其结构如图所示。已知MgO晶胞边长为0.42 nm，则MgO的密度为 gcm3(保
6、留小数点后一位）；相邻Mg2之间的最短距离为 nm（已知1.414，1.732；结果保留小数点后两位），每个Mg2周围具有该距离的Mg2个数为 。5（2020山东17题）CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：（1）Sn为A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
7、的结构如右图所示，1 mol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。（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xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有 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。6（2020海南19题）氢气的生产、存储是氢能应用的核心。目前较成熟的生产、存储路线之一为：利用CH3OH和
8、H2O在某Cu/Zn-Al催化剂存在下生产H2，H2与Mg在一定条件下制得储氢物质X。回答问题：（1）Al在周期表中的位置 。基态Zn的价层电子排布式 。（2）水分子中氧原子的杂化轨道类型为 。（3）键能是衡量共价键稳定性的参数之一。CH3OH键参数中有 种键能数据。CH3OH可以与水以任意比例互溶的原因是 。（4）X的晶胞结构如图所示（晶胞参数：90，ab450.25 pm），密度为1.4 g.cm3，H的配位数为 ，X的储氢质量分数是 ，cpm（列出计算式即可）。第26讲-物质结构与性质的基础考向答案及解析1【答案】（1）AC（2）N、O、Cl 6（3）sp3杂化 高 N的电负性比P强，N
9、H3分子间能形成氢键，故NH3的沸点比PH3的高NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力，故H2O的键角小于NH3。（4）Al 。【解析】（1）A项，Cr是26号元素，依据能量最低原理，其核外电子排布应为Ar3d54s1，正确；B项，应注意人们是根据电子的能量差异和主要运动区域的不同进行电子层和原子轨道的划分，并不代表所有的4s电子一定都比3s电子离核更远，错误；C项，Cr与K同周期，按照同周期从左到右电负性逐渐增大的规律，Cr的电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，正确。本题正确答案为AC。（2）Cr(NH3)3(H2O)2Cl
10、2中，Cr3是中心离子，NH3、H2O、Cl是配体，故提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl，中心离子的配位数为6。（3）根据价层电子对互斥模型，PH3中P的杂化类型是sp3杂化；N的电负性比P强，NH3分子间能形成氢键，故NH3的沸点比PH3的高；NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力，故H2O的键角小于NH3。（4）通过观察晶胞结构，1个晶胞中共有9个黑球，其中8个位于顶点，1个位于体内，则1个晶胞中平均占有黑球数目为2；1个晶胞中共有10个白球，其中8个位于棱上，2个位于体内，则1个晶胞中平均占有白球数目为4。因此根据化学式A
11、lCr2可知黑球代表Al，白球代表Cr。所以处于顶角位置的是Al原子。1个铝原子的体积为r3Al，1个铬原子的体积为r3Cr，则1个晶胞中金属原子的总体积为2r3Al4r3Cr。1个晶胞的体积为a2c，则金属原子空间占有率为。2【答案】（1）3s23p4（2）H2OH2SCH4（3）六（4）AD（5）化合物（6）晶胞是晶体微观空间结构里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，所有晶胞的形状及其内部原子种类、个数及几何排列（包括取向）是完全相同的，所以晶胞的结构应是对称的，图b结构不对称，且由图c可知，图b中Sb、Hg原子取代位置除图b外还有其他形式，故不是晶胞单元。4 1:
12、1:2【解析】（1）基态硫原子价电子排布式为3s23p4。（2）H2S、CH4、H2O中由于H2O分子间存在氢键，其沸点最高；H2S比CH4相对分子质量大，故H2S分子间存在的范德华力强，沸点高，故）H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为H2OH2SCH4。（3）根据汞的原子序数为80进行分析，位于元素周期表第六周期第IIB族。（4）A项，根据价层电子对互斥模型，I中S原子采取sp3杂化，正确；B项，II中的元素为C、H、O、S、Hg，根据元素周期律及其所属元素类型，电负性最大的元素为O，错误；C项，根据价层电子对互斥模型，中C原子采取sp3杂化，故CCC键角不能是180，错误；D项，根据
13、的组成和结构，属于盐，与Na之间存在离子键，内部C与H、C与C、C与S、S与H、S与O之间存在共价键，正确；E 项，中硫氧之间形成的共价键有两种：SO和SO，故在中硫氧键的键能均相等是错误的。本题正确答案选AD。（5）化合物属于钠盐，水溶性较好。（6）晶胞是晶体微观空间结构里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，所有晶胞的形状及其内部原子种类、个数及几何排列（包括取向）是完全相同的，所以晶胞的结构应是对称的，图b结构不对称，且由图c可知，图b中Sb、Hg原子取代位置除图b外还有其他形式，故不是晶胞单元。以底面上的Hg为研究对象，一个晶胞中与Hg最近的Sb的数目为2，与底面
14、对称的晶胞中也有2个与Hg距离最近的Sb，故X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4。从图c可以看出，1个晶胞中有13个Ge原子，其中有8个位于顶点，4个位于面上，1个位于体内，则1个晶胞中平均占有Ge原子数目为4；1个晶胞中有10个Hg原子，其中有4个位于棱上，6个位于面上，则1个晶胞中平均占有Hg原子数目为4；1个晶胞中有8个Sb原子，均位于体内，则1个晶胞中平均占有Sb原子数目为8。故Hg:Ge:Sb1:1:2。根据可知，1个晶胞中平均占有Ge原子数目为4、平均占有Hg原子数目为4、平均占有Sb原子数目为8，故1 mol晶胞的质量为4Mr g。根据图c可知，1 mol晶胞的体积这NAx2
15、y1021cm3，则该晶体的密度g.cm3。3【答案】（1）4s24p2。（2）OPZnK（3）KHH2OPH3KH属于离子晶体，H2O、PH3属于分子晶体，H2O分子间存在氢键，故熔点由高到低的顺序为KHH2OPH3。（4）4棱和面【解析】（1）Ge位于元素周期表中第四周期A族，基态Ge原子的价电子排布式为4s24p2。（2）O、P为非金属元素，K、Zn为同周期金属元素，根据元素周期表中电负性的递变规律，电负性由大到小的顺序为OPZnK。（3）KH属于离子晶体，H2O、PH3属于分子晶体，H2O分子间存在氢键，故熔点由高到低的顺序为KHH2OPH3。（4）以晶胞中体心的Zn原子做为研究对象，
16、与之相连的P原子有4个，故Zn的配位数为8。根据晶胞的对称性，以Ge为顶点的晶胞中，有4个Zn原子位于棱上，6个Zn原子位于面上。4【答案】（1）1s22s22p63s23p63d84s2（2）MgCOCO2 CH4CH4、CO2和CH3OH均为分子晶体，但由于CH3OH分子间存在氢键，导致CH3OH沸点最高。（3） 分子晶体（4）3.60.30 12【解析】（1）镍为28号元素，基态镍原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。（2）根据Mg、O和C在元素周期表中的位置的第一电离能的变化规律，第一电离能由小到大排序为MgCO。CH4中碳原子杂化类型为sp3杂化、CO2中
17、碳原子杂化类型为sp杂化、CH3OH中碳原子杂化类型为sp3杂化，故在上述三种物质的分子中碳原子杂化类型不同于其他两种的是CO2，立体构型为正四面体的分子是CH4。CH4、CO2和CH3OH均为分子晶体，但由于CH3OH分子间存在氢键，导致CH3OH沸点最高。（3）CO分子中C和O均含有孤电子对，但O的电负性大于C，不容易给出电子，故CO做配体时，由碳原子提供孤电子对形成配位键。根据题目信息，Ni(CO)4属于分子，在6080时为气体，故Ni(CO)4属于分子晶体。（4）观察MgO的晶体结构，1个晶胞中有8个O2位于顶点，6个O2位于面心，平均占有O2数目为4；1个晶胞中有12个Mg2位于棱心
18、，1个Mg2位于体心，平均占有Mg2数目为4，故1 mol晶胞的质量为4(2416)160 g。1 mol晶胞的体积为NA(0.42107cm)34.23NA1024cm3，所以MgO的密度为3.6 gcm3。通过观察MgO的晶体结构，相邻Mg2之间的最短距离应为位于体心的Mg2与位于棱心的Mg2间的距离，为nm0.30 nm，以位于体心的Mg2为研究对象，周围具有该距离的Mg2个数为12个。5【答案】（1）正四面体 分子晶体（2）NH3AsH3PH3AsH3PH3NH3NH3PH3AsH3（3）6 1（4）4 (0.5,0.5,0)和(0.5,0,0.25) 4【解析】（1）根据价层电子对互
19、斥模型，SnCl4中的Sn原子采用sp3杂化方式，其分子空间构型为正四面体结构。SnCl4属于共价化合物，常温常压下SnCl4为无色液体，故SnCl4固体为分子晶体。（2）NH3、PH3、AsH3均属于分子晶体，其中NH3分子间存在氢键，沸点最高；PH3与AsH3结构相似，但PH3相对分子质量小，分子间的范德华力弱，沸点低，故沸点由高到低的顺序为NH3AsH3PH3。N、P、As在元素周期表中位于同一主族，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的还原性逐渐增强，故还原性由强到弱的顺序为AsH3PH3NH3。当中心原子种类不同（同主族），但杂化类型相同，且配原子相同时，中心原子的电负性越大，成键电子对更靠
20、近中心原子，成键电子对间的斥力更大，键角更大。同主族元素，从上到下电负性减弱，即N、P、As电负性减弱，因此键角由大到小的顺序为NH3PH3AsH3。（3）通过观察配合物的结构，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6 mol。根据价层电子对互斥模型，图中处的N原子为sp3杂化，处的N原子为sp2杂化。（4）根据图示的晶胞结构和相关原子的原子分数坐标，位于(0,0,0)位置的黑球是Cd，位于(0,0,0.5)位置的白球是Sn，位于(0.25,0.25,0.125)位置的灰球是As。观察相应原子在晶胞中的位置，6个Sn位于晶胞的面上，4个Sn位于晶胞的棱上，1个晶胞平均占有Sn的数目为4
21、；距离Cd(0, 0, 0)最近的Sn有2个，原子分数坐标分别为(0.5,0.5,0)和(0.5,0,0.25)；以底面上的Sn(0.5,0.5,0)为研究对象，与之键合的As有2个，考虑晶胞的对称性，在该晶胞下面的晶胞中还有2个As，故CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有4个。6【答案】（1）第三周期A族 3d104s2（2）sp3杂化。（3）三种CH3OH与水分子间可以形成氢键，故CH3OH可以与水以任意比例互溶。（4）37.69%。【解析】（1）Al位于周期表中的第三周期A族，基态Zn的价层电子排布式为3d104s2。（2）根据价层电子对互斥模型，水分子中氧原子的杂化轨道类型为sp3杂化。（3）根据CH3OH的结构式可知，CH3OH分子CH、CO、HO三种共价键，故CH3OH键参数中有三种键能数据。由于CH3OH与水分子间可以形成氢键，CH3OH可以与水以任意比例互溶。（4）通过观察X的晶胞结构，可知Mg2的配位数是6，而X的化学式为MgH2，根据化学式中的微粒个数比等于各微粒数的反应可计算出H的配位数为3。X的储氢质量分数为MgH2中H的质量分数，即7.69%。1个晶胞平均占有Mg2数目为2，故1 mol晶胞中含有2 mol MgH2，质量为2（2412）52 g，1 mol晶胞的体积为NAabc1030cm3，故1.4解得：c