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1、2022届高考化学选择题型抢分强化练题型14.5物质结构与性质选做题21. FritzHaber在合成氨领域的贡献距今已经110周年，氮及其化合物的应用也十分广泛。 (1)在基态13N原子中，核外存在_对自旋相反的电子，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为_形。(2)我国科学工作者实现世界首次全氮阴离子(N5)金属盐Co(N5)2(H2O)4的合成，其结构如图所示，可知N5的化学键类型为_(按原子轨道的重叠方式)。 (3)Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，其中一种可溶于水，则此化合物是_(填“极性”或“非极性”)分子，由此推知该分子的空间构型是_(填“正四面体形”或“平面正方形”)。(
2、4)某研究小组将平面型的含氮铂配合物分子进行层状堆砌，使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行，构成能导电的“分子金属”，其结构如图所示。 硫和氮中，第一电离能较大的是 _。“分子金属”可以导电，是因为_能沿着其中的金属原子链流动。“分子金属”中，铂原子是否以sp3的方式杂化？_。简述理由：_。(5)氮化硼(BN)是一种性能优异、潜力巨大的新型材料，主要结构有立方氮化硼(如左下图)和六方氮化硼(如右下图)，前者类似于金刚石，后者与石墨相似。晶胞中的原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。左上图中原子坐标参数A为(0,0，0)，D为(12,12,0)，则E原子的坐标参数为_。已知六方氮化硼同
3、层中BN距离为acm，密度为dg/cm3，则层与层之间距离的计算表达式为_pm。(已知正六边形面积为332a2，a为边长)2. 铝、钛的合金及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：(1)Al65Cu20Co15是一种准晶体，准晶体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Al原子价电子排布式为_，铝的第一电离能比镁的低，是因为_。(3)AlF3的熔点(1040)比AlCl3(194)高得多，这是因为_；气态时，氯化铝以双聚体的形态存在，画出Al2Cl6的结构：_。(4)TiO2+检验反应为TiO2+H2O2=TiO(H2O2)2+(橙红色
4、)，配离子TiO(H2O2)2+中与中心原子形成配位键的原子是_；H2O2中氧原子的杂化方式是_，H2O2的沸点(158)比键合方式相同的S2Cl2(138)的高，其原因是_。(5)铝钛合金可用作磁控溅射镀膜的原材料，它的晶体结构及晶胞参数如图所示(Ti、Al位于面心或顶点)。阿伏加德罗常数的值为NA，则该铝钛合金的密度为_gcm3(列出计算式)。3. 【化学选修3：物质结构与性质】我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题：(1)氮原子价电子的电子排布图为_。(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能
5、量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外，其它元素的E1自左而右依次增大的原因是_；氮元素的E1呈现异常的原因是_。(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型R中阴离子N5中的键总数为_个。分子中的大键可用符号mn表示，其中m代表参与形成的大键原子数，n代表参与形成的大键电子数(如苯分子中的大键可表示为66)，则N5中的大键应表示为_。图(b)中虚线代表氢键，其表示式
6、为(NH4+)NHCl、_、_。(4)R的晶体密度为dgcm3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_。4. 某多孔有机聚合物(PorousOrganicPolymers,POPs)主要由H、B、C、N、O等元素通过共价键连接，在化学传感器、光吸收、能量储存和非均相催化等方面有广泛的应用。请回答下列问题：(1)N原子核外有_种不同运动状态的电子，Bi是N的同主族元素，与P原子相差3个电子层，基态Bi原子的价电子轨道排布图为_。(2)研究表明：N2O5固体是由NO2+和NO3两种离子组成的，N2O5中N原子的杂
7、化方式为_；SCN与NO2+是等电子体，SCN中含有的键和键的数目之比为_。(3)在C、N、O元素的氢化物中，C2H4与N2H4在水中的溶解度相差很大，出现这种现象的主要原因是_。H2O的键角(104.5)大于H2S(92)的原因是_。(4)NO2和NH3都是很好的配体，若配合物CoH15N8O6的中心离子的价电子层有4个未成对电子，其配位数为6的二价配离子为_，配位原子可能是_。(5)石墨是一种片层结构物质，层内CC键长为0.142nm，层间碳原子间距为0.335nm，它属于_型晶体；六方氮化硼晶体结构如图I所示，在其晶胞(图II所示)中层内BN核间距为apm，面间BN核间距为bpm，其密度
8、为_gcm3。(NA是阿伏加德罗常数的值，用含的代数式表示)5. 白磷(P4)在化工、军事等领域有着广泛应用。工业上采用Ca3(PO4)2、SiO2及C为原料制备，产物除P4外，还有CaSiO3、CO等。 回答下列问题：(1)下列状态的钙中，电离最外层第一个电子所需能量最小的是_(填选项字母)。A. B C D(2)SiO2硬而脆，其原因是_。(3)PO43的空间构型为_，酸性条件下，可与Fe3+形成H3Fe(PO4)2从而掩蔽溶液中的Fe3+，基态Fe3+核外M层有_种空间运动状态不同的电子。(4)P4分子中P原子的杂化形式为_，P4难溶于水而易溶于CS2，原因是_。(5)CO可与第四周期过
9、渡元素形成羰基配合物，形成配合物时，每个CO提供一对电子与金属原子形成配位键，研究发现金属原子的价电子和CO提供的电子总和等于18。1molCr(CO)x中所含键的物质的量为_mol(填数值)。(6)天然硅酸盐组成复杂，其复杂性在其阴离子，而阴离子的基本结构单元是硅氧四面体(SiO44)。硅、氧原子通过共用氧原子形成各种不同的硅酸根负离子，无限长链的硅酸根离子(如图a所示)的化学式可用通式表示为_(用n代表Si原子数，不考虑边界氧原子)。(7)单晶硅的晶体结构与金刚石的一种晶体结构相似(如图b所示)，则晶胞中Si原子的体积占晶胞体积的百分率为_(列出计算式即可)。6. A、B、C、D、E、F均
10、为周期表中前四周期的元素。请按要求回答下列问题。 (1)已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：电离能/kJmol1I1I2I3I4A5781817274511578B7381451773310540下列有关A、B的叙述不正确的是( )a、离子半径ABb、电负性ABd、A、B的单质均能与氧化物发生置换e、A的氧化物具有两性 f A、B均能与氯元素构成离子晶体(2)C是地壳中含量最高的元素，C基态原子的价电子排布式为_。Cn比D2+少1个电子层。二者构成的晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图1所示)，晶体中一个D2+周围和它最邻近且等距离的D2+有_个。(3)E元素原子的
11、最外层电子数是其次外层电子数的2倍，则甘氨酸分子(H2NCH2COOH中E原子的杂化方式有_。E的一种单质具有空间网状结构，晶胞结构如右图2。则E晶体的密度为_g/cm3(已知EE键长为apm，用含有NA、a的式子表示 )。(4)F与硒元素同周期，F位于p区中未成对电子最多的元素族中，FO33离子的空间构型为_；第一电离能是F_Se(填“”或“”“=”或“OS；故答案为：氮；“分子金属”可以导电，是因为电子能沿着其中的金属原子链流动；故答案为：电子；铂原子不是以sp3的方式杂化；若铂原子轨道为sp3杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构；故答案为：不是；若铂原子轨道为sp3杂化，则该分子结构为
12、四面体，非平面结构；(5)根据A、D的坐标参数分析E坐标参数为(14,34,34)；故答案为：(14,34,34)；每个六棱柱含有1个B和1个N，两个原子的相对原子质量之和为25。设层与层之间的距离为h，六棱柱的体积为323a2hcm3，根据m=V=dV，得出25NA=323a2hd，解得h=25dNA33a22cm=25dNA33a221010pm；故答案为：25dNA33a221010。2.【答案】(1)X射线衍射(2)3s23p1；镁失去的是全充满3s2上的一个电子，需要较高的能量，铝失去的是3p1上的一个电子，需要的能量较低(3)氟化铝是离子晶体，氯化铝是分子晶体；(4)氧原子；sp3
13、；H2O2的分子间可形成作用力比范德华力更强的氢键(5)248+227NA0.39910720.407107本题是对物质的结构知识的综合考查，是高考的高频考点，难度一般。关键是掌握结构的基础知识，侧重知识的能力考查。【解答】(1)依据X射线衍射是检验晶体和非晶体的方法，所以可通过X射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体；故答案为：X射线衍射；(2)金属铝是13号元素，所以基态Al原子价电子排布式为：3s23p1；因为镁失去的是全充满3s2上的一个电子，需要较高的能量，铝失去的是3p1上的一个电子，需要的能量较低；故答案为：3s23p1；镁失去的是全充满3s2上的一个电子，需要较高的能量，铝失去的
14、是3p1上的一个电子，需要的能量较低；(3)氟化铝是离子晶体，氯化铝是分子晶体，依据物质的熔点和晶体的性质的关系可知，AlF3的熔点(1040)比AlCl3(194)高得多;气态时，氯化铝以双聚体的形态存在，Al2Cl6的结构是：；故答案为：氟化铝是离子晶体，氯化铝是分子晶体；(4)TiO2+检验反应为TiO2+H2O2=TiO(H2O2)2+(橙红色)，依据配合物的结构可知，配离子TiO(H2O2)2+中氧原子上有孤对电子，所以与中心原子形成配位键的原子是：氧原子；H2O2中，O形成两个键，自身还有两对孤电子对，所以其价层电子对数为4，根据杂化轨道理论，O原子为sp3杂化；H2O2的沸点(1
15、58)比键合方式相同的S2Cl2(138)的高，其原因是：H2O2的分子间可形成作用力比范德华力更强的氢键；故答案为：氧原子；sp3；H2O2的分子间可形成作用力比范德华力更强的氢键；(5)铝钛合金可用作磁控溅射镀膜的原材料，它的晶体结构及晶胞参数如图所示(Ti、Al位于面心或顶点)。依据晶胞的“分摊法”可知，晶胞中含有412=2个Al和818+212=2个Ti，阿伏加德罗常数的值为NA，则该铝钛合金的密度为：248+227NA0.39910720.407107gcm3(列出计算式)；故答案为：248+227NA0.39910720.407107。3.【答案】(1)(2)同周期随着核电荷数依次
16、增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子，放出的能量较小(3)ABD；C5；56 (NH4+)NHN (H3O+)OHN(4)d(a107)3NAM本题考查物质结构与性质的相关知识，涉及电子排布图、亲和能、轨道杂化、氢键的表示方法及晶胞的计算等，难度一般。【解答】(1)N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是：；故答案为：；(2)根据图(a)，同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；氮元素的2p能级达到半满状态，原子相对稳定，不易失去电子，放出的能量较小；故
17、答案为：同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子，放出的能量较小；(3)根据图(b)，阳离子是NH4+和H3O+，NH4+中心原子N，含有4个键，孤对电子对数为(5141)/2=0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，H3O+中心原子O，含有3个键，孤对电子对数为(613)/2=1，空间构型为四面体形，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形，因此相同之处为ABD，不同之处为C；故答案为：ABD；C；根据图(b)，N5中键总数为5个；根据信息，N5中的大键应表示为56；故答案为：5；5
18、6；根据图(b)还有的氢键是(NH4+)NHN；(H3O+)OHN；故答案为：(NH4+)NHN；(H3O+)OHN；(4)根据密度的定义有：d=yNAM(a107)3g/cm3，解得y=d(a107)3NAM；故答案为：d(a107)3NAM。4.【答案】(1)7；(2)sp、sp2；1：1；(3)C2H4分子与水分子之间无氢键，N2H4分子与水分子之间有氢键存在；O原子半径小于S原子半径，H2O中成键电子对相距更近，斥力更大，键角更大；(4)Co(NO2)(NH3)52+；O、N；(5)混合；5039ba2NA1030本题考查物质结构知识，涉及到轨道表达式的书写，等电子体原理，杂化轨道理论
19、，键角的判断，晶体的简单计算，均为高频考点，整体难度中等。【解答】(1)N为7号元素，N原子核外有7种不同运动状态的电子；Bi是N的同主族元素，与P原子相差3个电子层，基态Bi原子的价电子排布式为6s26p3，轨道排布图为；故答案为：7；(2)NO2+中N原子价层电子对为2+51222=2，N原子的杂化方式为sp，NO3中N原子价层电子对为3+5+1232=3，N原子的杂化方式为sp2，N2O5中N原子的杂化方式为sp、sp2；SCN与NO2+、CO2是等电子体，CO2的结构式为O=C=O，SCN中含有的键和键的数目之比为1：1；故答案为：sp、sp2；1：1；(3)C2H4分子与水分子不能形
20、成氢键，N2H4分子与水分子之间有氢键存在，故C2H4与N2H4在水中的溶解度相差很大；根据价层电子对互斥理论，孤电子对存在可使键角变小，O原子半径小于S原子半径，H2O中成键电子对相距更近，斥力更大，键角更大；故答案为：C2H4与水之间无氢键，N2H4与水之间有氢键存在；O原子半径小于S原子半径，H2O中成键电子对相距更近，斥力更大，键角更大；(4)Co为27号元素，价电子排布式为3d74s2，常见化合价为+2价和+3价，若配合物CoH15N8O6的中心离子的价电子层有4个未成对电子，则中心离子为Co3+，其配位数为6的二价配离子为Co(NO2)(NH3)52+；配位原子可能是O、N；故答案
21、为：Co(NO2)(NH3)52+；O、N；(5)石墨层内所有碳原子均以CC键连接，属于原子晶体，层间碳碳原子间以共价键连接，片层间存在分子间作用力，属于分子晶体，整体看来属于混合晶体；晶胞中B原子数目为1+818=2、N原子数目为414+212=2，故晶胞质量为211+14NAg=50NAg，层内(平行四边形)BN核间距为apm=a1010cm，底面的边长为232a1010cm=3a1010cm，底面的边长上的高为32底面边长=32a1010cm，面间BB核间距=2b1010cm，晶胞的体积为(3a1010cm)32(a1010cm)(2b1010cm)=33ba21030cm3，则该氮化硼
22、晶体的密度为(50NAg)(33ba21030cm3)=5039ba2NA1030g/cm3，故答案为：混合；5039ba2NA1030。5.【答案】(1)C；(2)SiO2为原子晶体，SiO键键能较大，硬度大；共价键具有方向性，受外力时会发生原子错位而断裂，故脆；(3)正四面体形； 9；(4)sp3； P4和CS2均为非极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，P4难溶于水而易溶于CS2；(5)12；(6)SinO3n2n(或SiO3n2n)；(7)438(83)3100%。本题考查结构和性质，涉及晶胞计算、配合物、原子杂化类型判断等知识点，侧重考查基础知识综合运用、空间想像能力及计算能
23、力，难点是晶胞计算，题目难度中等。【解答】(1)激发态Ca原子失去最外层第一个电子所需能量最小，故选C项；故答案为：C；(2)SiO2为原子晶体，SiO键键能较大，硬度大；共价键具有方向性，受外力时会发生原子错位而断裂，故脆；故答案为：SiO2为原子晶体，SiO键键能较大，硬度大；共价键具有方向性，受外力时会发生原子错位而断裂，故脆；(3)PO43中心P原子的孤电子对数为0，价层电子对数为4，故PO43的空间构型为正四面体形；基态Fe3+的M层电子排布式为3s23p63d5，量子力学里把原子在原子核外的一个空间运动状态称为一个轨道，故有9种空间运动状态不同的电子；故答案为：正四面体形； 9；(
24、4)白磷的空间构型为正四面体形，即P原子的杂化方式是sp3；P4和CS2均为非极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，P4难溶于水而易溶于CS2；故答案为：sp3； P4和CS2均为非极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，P4难溶于水而易溶于CS2；(5)Cr的价电子数为6，故x为6，每个CO中C与O形成一个键，与中心原子Cr形成一个键，故1molCr(CO)6中含12mol键；故答案为：12；(6)由图a结构可知，硅氧原子个数比为1：3，不考虑边界氧原子，故通式为SinO3n2n或SiO3n2n；故答案为：SinO3n2n(或SiO3n2n)；(7)该晶胞中Si原子个数=4+8
25、18+612=8，设Si原子半径为rcm，该晶胞中硅原子总体积=843r3cm3，设晶胞边长为acm，则143a=2r，解得a=83r，晶胞体积为(83rcm)3，因此空间利用率=438(83)3100%；故答案为：438(83)3100%。6.【答案】(1)bf(2)2s22p4；12(3)sp2，sp3；9310302NAa3g/cm3(5)三角锥形； 略7.【答案】(1)光谱仪；(2)分子；正四面体形；(3)；CO；NCFeK；DE；sp2；(5)10；(6)12；566+142NA332a2c。本题考查原子结构和性质，涉及电离能、原子光谱、晶体类型和杂化类型、化学键类型、晶胞结构和计算
26、等知识，为高频考点，把握原子结构和分子性质是解题关键，注意原子结构的特殊性、晶胞计算和金属的堆积类型，晶胞计算是难点和易错点，试题利于学生分析能力和空间想象能力的培养，题目难度中等。【解答】(1)核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成光谱，可以用光谱仪摄取原子光谱，故答案为：光谱仪；(2)FeCl3的熔点为306，沸点为315，据此可知氯化铁熔沸点较低，则氯化铁属于分子晶体；中S原子的价层电子对数为4+12(6+224)=4+0=4，则SO42的立体构型是正四面体，故答案为：分子；正四面体形；(3)N原子核外有7个电子，则基态N原子的轨道表示式为，故答案为：；铁氰化钾中配体为CN，原子数
27、目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，与CN互为等电子体的极性分子为CO，故答案为：CO；金属性越强，第一电离能越小，同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，第IIA、VA高于相邻主族，故第一电离能：NCFeK，故答案为：NCFeK；铁氰化钾K3Fe(CN)6是离子化合物，存在离子键，含有CN，CN中存在CN三键，一个CN由1个键和2个键组成，化合物中不存在氢键和金属键，故答案为：DE；(4)中参与形成大键的原子有5个，大键电子数为6，大键应表示为，双键碳原子为sp2杂化，故答案为：；sp2；(5)配合物羰基铁Fe(CO)5中碳原子不存在孤对电子，Fe与5个CO形成5个配位键，C
28、O分子中含有1个配位键，则，1个Fe(CO)5分子含10个配位键，故答案为：10；(6)由于铁原子采取六方最密堆积，因此铁原子周围最近的铁原子个数为12，根据晶胞结构分析可知氮原子个数为2，Fe原子数目=3+212+1216=6，图中结构单元底面为正六边形，边长为acm，底面面积为612acmacmsin60=332a2cm2，结构单元的体积=332a2cm2ccm=332a2ccm3，结构单元中原子总质量=214+656NAg，故晶体密度=566+142NA332a2cg/cm3，故答案为：12；566+142NA332a2c。8.【答案】(1)光谱仪；(2)分子；正四面体形；(3)；CO；
29、NCFeK；DE；sp2；(5)10；(6)12；566+142NA332a2c。本题考查原子结构和性质，涉及电离能、原子光谱、晶体类型和杂化类型、化学键类型、晶胞结构和计算等知识，为高频考点，把握原子结构和分子性质是解题关键，注意原子结构的特殊性、晶胞计算和金属的堆积类型，晶胞计算是难点和易错点，试题利于学生分析能力和空间想象能力的培养，题目难度中等。【解答】(1)核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成光谱，可以用光谱仪摄取原子光谱，故答案为：光谱仪；(2)FeCl3的熔点为306，沸点为315，据此可知氯化铁熔沸点较低，则氯化铁属于分子晶体；中S原子的价层电子对数为4+12(6+224)=4+0=4，则SO42的立体构型是正四面体，故答案为：分子；正四面体形；(3)N原子核外有7个电子，则基态N原子的轨道表示式为，故答案为：；铁氰化钾中配体为CN，原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，与CN互为等电子体的极性分子为CO，故答案为：CO；金属性越强，第一电离能越小，同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，第IIA、VA高于相邻主族，故第一电离能：NCFeK，故答案为：