1、 單元檢測12物質結構與性質1.2021全國甲卷我國科學家研發的全球首套千噸級太陽能燃料合成項目被形象地稱為“液態陽光“計劃。該項目通過太陽能發電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇。回答下列問題：（1）太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價電子層的電子排布式為；單晶硅的晶體類型為。SiCl4是生產高純硅的前驅體，其中Si采取的雜化類型為。SiCl4可發生水解反應，機理如下：含s、p、d軌道的雜化類型有：dsp2、sp3d、sp3d2，中間體SiCl4（H2O）中Si采取的雜化類型為（填標號）。（2）CO2分子中存在個鍵和個鍵。（3）甲醇的沸點（64.7 ）介于水（1

2、00 ）和甲硫醇（CH3SH，7.6 ）之間，其原因是_。（4）我國科學家發明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑，其組成為ZnO/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。Zr4在晶胞中的配位數是，晶胞參數為a pm、a pm、c pm，該晶體密度為gcm3（寫出表達式）。在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表示為ZnxZr1xOy，則y（用x表達）。2.2021全國乙卷過渡金屬元素鉻（Cr）是不銹鋼的重要成分，在工農業生產和國防建設中有著廣泛應用。回答下列問題：（1）對于基態Cr原子，下列敘述正確的是（填標號）。A軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子排布應為Ar 3d5

3、4s1B4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠的地方運動C電負性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大（2）三價鉻離子能形成多種配位化合物。Cr（NH3）3（H2O）2Cl2中提供電子對形成配位鍵的原子是，中心離子的配位數為。（3） Cr（NH3）3（H2O）2Cl2中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結構和相應的鍵角如下圖所示。PH3中P的雜化類型是， NH3的沸點比PH3的，原因是_。H2O的鍵角小于NH3的，分析原因_。（4）在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2具有體心四方結構，如圖所示。處于頂角位置的是原子。設Cr和Al原子半徑分

4、別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為%（列出計算表達式）。3.2021廣東卷很多含巰基（SH）的有機化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如，解毒劑化合物 可與氧化汞生成化合物 。 （1）基態硫原子價電子排布式為。（2）H2S、CH4、H2O的沸點由高到低順序為。（3）汞的原子序數為80，位于元素周期表第周期第B族。（4）化合物也是一種汞解毒劑。化合物是一種強酸。下列說法正確的有。A在中S原子采取sp3雜化B在中S元素的電負性最大C在中CCC鍵角是180D在中存在離子鍵與共價鍵E在中硫氧鍵的鍵能均相等（5）汞解毒劑的水溶性好，有利于體內重金屬元素汞的解毒。化合物與化合物相比，水溶性較好的是。（

5、6）理論計算預測，由汞（Hg）、鍺（Ge）、銻（Sb）形成的一種新物質X為潛在的拓撲絕緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體（晶胞如圖a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。圖b為Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一種單元結構，它不是晶胞單元，理由是_。圖c為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數目為 ；該晶胞中粒子個數比HgGeSb 。設X的最簡式的式量為Mr，則X晶體的密度為 gcm3（列出算式）。4.2021河北卷KH2PO4晶體具有優異的非線性光學性能。我國科學工作者制備的超大KH2PO4晶體已應用于大功率固體激光器，填補了國家戰略空白。回答下列問題：（1）在KH2P

6、O4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中，核外電子排布相同的是（填離子符號）。（2）原子中運動的電子有兩種相反的自旋狀態，若一種自旋狀態用 eq f(1,2) 表示，與之相反的用 eq f(1,2) 表示，稱為電子的自旋磁量子數。對于基態的磷原子，其價電子自旋磁量子數的代數和為。（3）已知有關氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能（kJmol1）如下表：NNNNPPPP193946197489從能量角度看，氮以N2、而白磷以P4（結構式可表示為）形式存在的原因是_。（4）已知KH2PO2是次磷酸的正鹽，H3PO2的結構式為，其中P采取雜化方式。（5）與PO eq oal(sup11(3),sdo4(4)

7、電子總數相同的等電子體的分子式為。（6）磷酸通過分子間脫水縮合形成多磷酸，如：如果有n個磷酸分子間脫水形成環狀的多磷酸，則相應的酸根可寫為。（7）分別用、表示H2PO eq oal(sup11(),sdo4(4) 和K，KH2PO4晶體的四方晶胞如圖（a）所示，圖（b）、圖（c）分別顯示的是H2PO eq oal(sup11(),sdo4(4) 、K在晶胞xz面、yz面上的位置：若晶胞底邊的邊長均為a pm、高為c pm，阿伏加德羅常數的值為NA，晶體的密度為 gcm3（寫出表達式）。晶胞在x軸方向的投影圖為（填標號）。5.2021湖南卷硅、鍺（Ge）及其化合物廣泛應用于光電材料領域。回答下列

8、問題：（1）基態硅原子最外層的電子排布圖為，晶體硅和碳化硅熔點較高的是（填化學式）；（2）硅和鹵素單質反應可以得到SiX4。SiX4的熔、沸點SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點/K183.0203.2278.6393.7沸點/K187.2330.8427.2560.70 時，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態的是（填化學式），沸點依次升高的原因是，氣態SiX4分子的空間構型是；SiCl4與N甲基咪唑（）反應可以得到M2，其結構如圖所示：N甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為，H、C、N的電負性由大到小的順序為，1個M2中含有個鍵；（3）下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化

9、合物的晶胞示意圖。己知化合物中Ge和O的原子個數比為14，圖中Z表示原子（填元素符號），該化合物的化學式為_；已知該晶胞的晶胞參數分別為a nm、b nm、c nm，90，則該晶體的密度gcm3（設阿伏加德羅常數的值為NA，用含a、b、c、NA的代數式表示）。6.2021山東卷非金屬氟化物在生產、生活和科研中應用廣泛。回答下列問題：（1）基態F原子核外電子的運動狀態有_種。（2）O、F、Cl電負性由大到小的順序為_；OF2分子的空間構型為；OF2的熔、沸點（填“高于”或“低于”）Cl2O，原因是_。（3）Xe是第五周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價層電子對

10、數為，下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是（填標號）。Asp Bsp2 Csp3 Dsp3d（4）XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90，該晶胞中有個XeF2分子。以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分數坐標，如A點原子的分數坐標為 eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)，f(1,2)，f(1,2) 。已知XeF鍵長為r pm，則B點原子的分數坐標為；晶胞中A、B間距離d pm。7.2020天津卷Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素。回答下列問題：（1）Fe、Co、Ni在周期表中的位置為，基態Fe原子的電子排布式為

11、_。（2）CoO的面心立方晶胞如圖1所示。設阿伏加德羅常數的值為NA，則CoO晶體的密度為gcm3；三種元素二價氧化物的晶胞類型相同，其熔點由高到低的順序為。（3）Fe、Co、Ni能與Cl2反應，其中Co和Ni均生成二氯化物，由此推斷FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由強到弱的順序為，Co（OH）3與鹽酸反應有黃綠色氣體生成，寫出反應的離子方程式：_。（4）95 時，將Ni片浸在不同質量分數的硫酸中，經4小時腐蝕后的質量損失情況如圖2所示，當w（H2SO4）大于63%時，Ni被腐蝕的速率逐漸降低的可能原因為_。由于Ni與H2SO4反應很慢，而與稀硝酸反應很快，工業上選用H2SO4和HNO3

12、的混酸與Ni反應制備NiSO4。為了提高產物的純度，在硫酸中添加HNO3的方式為（填“一次過量”或“少量多次”），此法制備NiSO4的化學方程式為。8.2020江蘇卷以鐵、硫酸、檸檬酸、雙氧水、氨水等為原料可制備檸檬酸鐵銨（NH4）3Fe（C6H5O7）2。（1）Fe基態核外電子排布式為_；Fe（H2O）62中與Fe2配位的原子是（填元素符號）。（2）NH3分子中氮原子的軌道雜化類型是；C、N、O元素的第一電離能由大到小的順序為。（3）與NH eq oal(sup11(),sdo4(4) 互為等電子體的一種分子為（填化學式）。（4）檸檬酸的結構簡式見圖。1 mol檸檬酸分子中碳原子與氧原子形成

13、的鍵的數目為mol。單元檢測12物質結構與性質1答案：（1）3s23p2原子晶體（或共價晶體）sp3（2）22（3）甲醇和水均能形成分子間氫鍵，而甲硫醇不能，且水比甲醇的氫鍵多（4）8 eq f(491816,NAa2c1030) 2x解析：（1）基態硅原子M層有4個電子，分別填充于3s和3p能級軌道中，則基態硅原子價電子排布式為3s23p2。單質硅熔、沸點高，硬度大，是原子晶體。SiCl4的中心原子硅原子周圍有4對成鍵電子對，則Si采取sp3雜化。由中間體SiCl4（H2O）的結構可知，Si原子周圍有5對成鍵電子對，故該雜化軌道含1個s雜化軌道、3個p雜化軌道和1個d雜化軌道，則Si采取的雜

14、化類型為sp3d。（2）CO2分子的結構為O=C=O，則1個CO2分子中含2個鍵和2個鍵。（3）甲醇的結構簡式是CH3OH，1個甲醇分子可形成1個分子間氫鍵，而1個H2O分子可形成2個分子間氫鍵，水中氫鍵比例比甲醇高，故水的沸點比甲醇高，甲硫醇中不存在氫鍵，其沸點最低。（4）以ZrO2晶胞結構的上面面心的Zr4為研究對象，將晶體結構向上由1個晶胞延長為2個晶胞，可觀察到與該Zr4距離最近的O eq oal(sup11(2),sdo4(2) 有8個，則Zr4的配位數為8。該晶胞中含8個O eq oal(sup11(2),sdo4(2) ，Zr4個數為8 eq f(1,8) 6 eq f(1,2)

15、 4（個），則1個晶胞的質量為 eq f(491816,NA) g，1個晶胞的體積為a2c1030 cm3，則該晶體的密度為 eq f(491816,NAa2c1030) gcm3。該晶體中，Zr為4價，Zn為2價，O為2價，由化合物中各元素化合價代數和為0可得，2x4（1x）2y0，解得y2x。2答案：（1）AC（2）N、O、Cl6（3）sp3高NH3存在分子間氫鍵NH3含有一對孤對電子，而H2O含有兩對孤對電子。H2O中的孤對電子對成鍵電子對的排斥作用較大（4）Al eq f(8（2r eq oal(sup1(3),sdo1(Cr) r eq oal(sup1(3),sdo1(Al) ）,

16、3a2c) 100解析：（1）Cr是24號元素，基態Cr原子核外電子排布式為Ar3d54s1，3d和4s軌道均處于半充滿狀態，此時體系總能量低，A項正確；4s電子能量較高，但其并不總是在比3s電子離核更遠的地方運動，B項錯誤；因為Cr原子半徑小于K，故電負性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大，C項正確。（2）形成配位鍵的原子價層必須存在孤電子對，故三種配體NH3、H2O、Cl中提供孤電子對形成配位鍵的原子是N、O、Cl，Cr（NH3）3（H2O）2Cl2中中心離子的配位數為3216。（3）PH3中P原子的成鍵電子對數為3，孤電子對數為1，故價層電子對數是4，采用sp3雜化；NH3的沸點比PH

17、3高，是因為NH3分子間存在氫鍵，PH3分子間只有范德華力；由于NH3中N原子含有1個孤電子對，而H2O中O原子含有2個孤電子對，孤電子對越多對成鍵電子對的斥力越大，因此H2O中的鍵角小于NH3中的鍵角。（4）由結構圖可知，根據均攤法，該晶胞含有4個白球和2個黑球，則黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金屬原子的總體積是 eq f(4,3) （4r eq oal(sup11(3),sdo4(Cr) 2r eq oal(sup11(3),sdo4(Al) ），晶胞體積是a2c，故原子空間利用率是 eq f(8（2r eq oal(sup1(3),sdo1(Cr) r eq oal(sup1(3)

18、,sdo1(Al) ）,3a2c) 100%。3答案：（1）3s23p4（2）H2OH2SCH4（3）六（4）AD（5）化合物（6）題圖b中上、下兩個面的面心原子分別為Hg和Ge，晶胞結構不對稱，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞單元。4112 eq f(4Mr,NAx2y1021) 解析：（1）硫為16號元素，基態硫原子的價電子排布式為3s23p4。（2）H2O分子間能形成氫鍵，H2S、CH4分子間均不存在氫鍵，H2O的沸點大于H2S、CH4；隨著相對分子質量增大，氫化物的沸點逐漸增大，則沸點：H2SCH4，所以三者的沸點由高到低的順序為H2OH2SCH4。（3）80Hg的原子結構示意

19、圖為，原子核外有6個電子層，所以汞位于元素周期表第六周期。（4）化合物中S原子價層電子對數均為4，采用sp3雜化，A正確；化合物中含C、H、O、S、Hg五種元素，其中非金屬性最強的是O元素，故化合物中O元素的電負性最大，B錯誤；化合物中C原子價層電子對數均為4，采用sp3雜化，鍵角約為10928，C錯誤；化合物為有機鈉鹽，故中存在離子鍵和共價鍵，D正確；化合物中存在的S=O鍵和SO鍵是兩種不同的化學鍵，鍵能不同，E錯誤。（5）化合物與化合物相比，化合物中有一個OH，而化合物中對應的是SO3Na，OH的親水性沒有SO3Na中的離子鍵強，故水溶性較好的是化合物。（6）題圖b中上、下兩個面的面心原子

20、分別為Hg和Ge，晶胞結構不對稱，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞單元。由題圖c可知，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數目為4；該晶胞中Hg原子數4 eq f(1,4) 6 eq f(1,2) 4（個），Ge原子數8 eq f(1,8) 4 eq f(1,2) 14（個），Sb原子數為8，故Hg、Ge、Sb粒子個數比為448112。該晶胞的組成為Hg4Ge4Sb8，由于最簡式的式量為Mr，則晶胞的質量為 eq f(4Mr,NA) g，晶胞的體積為x2y1021 cm3，則晶體的密度為 eq f(f(4Mr,NA),x2y1021) gcm3 eq f(4Mr,NAx2y1021) gc

21、m3。4答案：（1）P3、K（2） eq f(3,2) 或 eq f(3,2) （3）3倍的NN鍵的鍵能小于NN鍵的鍵能，而3倍的PP鍵的鍵能大于PP鍵的鍵能（4）sp3（5）SiF4（6）PnO eq oal(sup11(n),sdo4(3n) （7） eq f(4136,a2cNA1030) B解析：（1）H、O、P、K四種元素各自所能形成的簡單離子中P3、K的核外電子排布相同。（2）基態磷原子的價電子排布式為3s23p3，其中3s軌道中自旋磁量子數的代數和為0，3p軌道中3個電子自旋方向相同，所以代數和為 eq f(3,2) 或 eq f(3,2) 。（3）由題表中鍵能關系可知3倍的NN

22、鍵的鍵能小于NN鍵的鍵能，而3倍的PP鍵的鍵能大于PP鍵的鍵能，所以氮以N2中的NN形式存在更穩定，磷以P4中的PP鍵形式存在更穩定。（4）由KH2PO2為正鹽，可知H3PO2中只含一個羥基氫，所以H3PO2的結構式為，其中P的價層電子對數為5 eq f(1,2) （51322）4，則P的雜化方式為sp3。（5）PO eq oal(sup11(3),sdo4(4) 的原子數為5，價電子數為32，總電子數為50，則與PO eq oal(sup11(3),sdo4(4) 電子總數相同的等電子體的分子為SiF4。（6）每相鄰兩個磷酸分子脫去一個水分子，所以n個磷酸分子形成環狀結構會脫去n個水分子，則

23、形成的多磷酸的分子式中氫原子數目為3n2nn，磷原子的數目為n，氧原子的數目為4nn3n，即多磷酸分子式為HnPnO3n，故多磷酸的酸根可寫成PnO eq oal(sup11(n),sdo4(3n) 。（7）由題給KH2PO4晶體的四方晶胞圖可知，每個晶胞中，K個數為6 eq f(1,2) 4 eq f(1,4) 4（個），H2PO eq oal(sup11(),sdo4(4) 個數為8 eq f(1,8) 4 eq f(1,2) 14（個），則1個KH2PO4晶體的四方晶胞中有4個KH2PO4，晶體密度等于晶胞質量除以晶胞體積，其中晶胞體積為a2c1030 cm3，晶胞的質量為 eq f(4

24、136,NA) g，所以晶體的密度為 eq f(4136,a2cNA1030) gcm3。由題圖（a）可知，晶胞在x軸方向的投影圖，應為B選項中的圖。5答案：（1）SiC（2）SiCl4SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶體，相對分子質量依次增大，分子間作用力依次增大正四面體sp2、sp3NCH54（3）OMg2GeO4 eq f(7401021,abcNA) 解析：（1）硅原子核外有14個電子，有1s、2s、2p、3s、3p五個能級，每個能級的電子數分別是2、2、6、2、2，則基態硅原子最外層的電子排布圖為。晶體硅和碳化硅均為原子晶體，碳原子半徑比硅原子半徑小，則CSi鍵鍵長

25、比SiSi鍵鍵長短，故碳化硅的熔點較高。（2）0 273 K，由題表中的數據可知，只有SiCl4的熔點低于273 K，沸點高于273 K，則SiCl4在0 時為液態。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均為分子晶體，結構相似，相對分子質量依次增大，則分子間作用力依次增大，沸點逐漸升高。SiX4的中心原子Si周圍的鍵電子對數4 eq f(1,2) （414）4，無孤電子對，由VSEPR理論可知，其VSEPR模型與分子空間構型均為正四面體。中甲基碳原子為飽和碳原子，是sp3雜化，碳碳雙鍵中的碳原子為sp2雜化。短周期同周期元素從左到右，電負性逐漸增大，且H的電負性比C小，故電負性由大到小的順

26、序是NCH。中1個基團有1個NSi、4個NC、1個N=C、1個C=C、6個CH，共有13個鍵，4個基團，則含13452（個）鍵，另外還有2個SiCl鍵，故1個中含有鍵的數目為54個。（3）由晶胞結構圖可知，1個晶胞中，對于X原子，8個位于頂點、4個位于棱上、6個位于面上、3個位于晶胞內，故1個晶胞中含有X的數目為8 eq f(1,8) 4 eq f(1,4) 6 eq f(1,2) 38（個）；對于Y原子，4個Y原子均位于晶胞內；對于Z原子，16個Z原子均位于晶胞內。其中Ge和O的原子個數比為14，則X為Mg，Y為Ge，Z為O。由上述分析可知，該化合物的化學式為Mg2GeO4。1個晶胞的質量

27、eq f(2487341616,NA) g eq f(740,NA) g，1個晶胞的體積abc1021 cm3，則晶體的密度 eq f(f(740,NA) g,abc1021 cm3) eq f(7401021,abcNA) gcm3。6答案：（1）9（2）FOClV形（或角形）低于OF2相對分子質量小，分子間作用力小（3）5D（4）2 eq blc(rc)(avs4alco1(0，0，f(r,c) eq f(1,2) eq r(2a2（c2r）2) 解析：（1）基態F原子核外有9個電子，每個電子的運動狀態各不相同，故基態F原子核外電子的運動狀態有9種。（2）根據ClO2中O顯負價，Cl顯正價

28、，知O的電負性大于Cl的電負性，又同一周期主族元素從左到右電負性依次增大，故O、F、Cl電負性由大到小的順序為FOCl。OF2分子中O的成鍵電子對數為2、孤電子對數為 eq f(612,2) 2，故OF2的空間構型為V形；OF2、Cl2O均為分子晶體，分子間以范德華力結合，OF2的相對分子質量小，范德華力小，故OF2的熔、沸點低于Cl2O。（3）XeF2中心原子Xe的價層電子對數為2 eq f(812,2) 5，其雜化軌道數為5，推測Xe的雜化方式為sp3d。（4）由題圖知，晶胞中大球個數為8 eq f(1,8) 12，小球個數為8 eq f(1,4) 24，故大球為Xe，小球為F，該晶胞中含

29、有2個XeF2。以晶胞參數為單位長度建立坐標系時，由B點在棱上 eq f(r,c) 處，知B點原子的分數坐標為 eq blc(rc)(avs4alco1(0，0，f(r,c) 。如圖所示從點A向底面作垂線到點D，則ED eq f(r(2),2) a pm，ABCEd，CD eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)cr) pm，根據CD2ED2CE2，代入數據可得d20.5a2 pm2（0.5cr）2 pm2，d eq r(0.5a2（0.5cr）2) pm。7答案：（1）第四周期第族1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2（2） eq f(31023,NAa3) NiOCoOFeO（3）CoCl3Cl2FeCl32Co（OH）36H2Cl=2Co2Cl26H2O（4）隨H2SO4質量分數增加，Ni表面逐漸形成致密氧化膜少量多次3Ni3H2SO42HNO3=3NiSO42NO4H2O或NiH2SO42HNO3=NiSO42NO22H2O解析：本題考查物質結構與性質知識，考查考生接受、吸收、整合化學信息的能力，考查的化學學科核心素養是宏觀辨識與微觀探析。（1）在元素周期表中Fe、Co、Ni都是第四周期第族的元素；Fe為26號元素，其基態原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64