物質結構與性質

1.(1)火箭使用的推進劑燃料由N、H兩種元素組成，且原子個數N：H=1：2,

其水溶液顯堿性，則該物質中N原子的雜化方式為o

(2)笑氣(40)曾被用作麻醉劑，但過度吸食會導致身體機能紊亂。預測40的結

構式為

(3)元素的基態氣態原子得到一個電子形成氣態一1價離子時所放出的能量稱作

第一電子親和能(皮，-1價陰離子再獲得一個電子的能量變化叫作第二電子親

和能，部分元素或離子的電子親和能數據如下表所示。

元素ClBrI00-

電子親和能/

349343295141-780

(kJ?mol-1)

下列說法正確的是O

A.電子親和能越大，說明越難得到電子

B.一個基態的氣態氧原子得到一個電子成為0一時放出141kJ的能量

C.氧元素的第二電子親和能是一780kJ-mol-1

D.基態的氣態氧原子得到兩個電子成為()2-需要吸收能量

⑷在電解煉鋁過程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低AI2O3熔點的作用。

冰晶石的生產原理為：2Al(0H)3+12HF+3Na2C03=2A+3C021+9H20o根據題意

完成下列填空：

①冰晶石的化學式為

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________0

②冰晶石由兩種微粒構成，冰晶石的晶胞結構如圖甲所示，.位于大立方體的頂

點和面心，。位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心，那么大立

方體的體心處所代表的微粒是(填微粒符號)。

③冰晶石溶液中不存在的微粒間作用力有(填字母)。

A.離子鍵B.共價鍵C.配位鍵D.金屬鍵E.范德華力F.氫鍵

④A1單質的晶體中原子的堆積方式如圖乙所示，其晶胞特征如圖丙所示，原子

之間相互位置關系的平面圖如圖丁所示：

若已知A1的原子半徑為dcm,“代表阿伏加德羅常數，A1的相對原子質量為

M,則晶胞中A1原子的配位數為；A1晶體的密度為g?cnT

“用字母表示)。

(5)配合物Fe(C0)5的熔點為-20℃,沸點為103℃,可用于制備純鐵。Fe(C0)5

的結構如圖所示。

①Fe(CO)5晶體類型屬于晶體。

②關于Fe(C0)5,下列說法正確的是

A.Fe(CO)5是非極性分子，CO是極性分子

B.Fe(C0)5中Fe原子以sp'雜化方式與CO成鍵

C.1molFe(CO)5含有10mol配位鍵

D.反應Fe(CO)5=Fe+5C0沒有新化學鍵生成

答案(l)sp3(2)N=N=O(3)CD⑷①NasAH②Na+③AD@12

M

(5)①分子②AC

解析(3)結合表中數據分析，氯、漠、碘得到一個電子的能量變化，得出元素

的電子親和能越大，說明越容易得到電子，故A錯誤；由題中數據可知，1mol

基態的氣態氧原子得到電子成為0一時放出141kJ的能量，故B錯誤；基態的氣

態氧原子得到一個電子成為0,0一再得到一個電子成為(T,此時的能量變化為

第二電子親和能，故氧元素的第二電子親和能是一780kJ-mol-1,故C正確；

根據表中數據，1mol基態的氣態氧原子得到電子成為0一放熱141kJ-mor1-1

1

mol0一再得到電子成為。2一吸熱780kJ-mor,根據蓋斯定律分析，氧原子得

到兩個電子時應吸收熱量，故D正確。

(4)①根據質量守恒定律分析，冰晶石的化學式為NasAlF6；②?位于大立方體的

頂點和面心，個數為8X：+6X〈=4,。位于大立方體的12條棱的中點和8個小

oZ

立方體的體心，個數為12x1+8=ll,要使兩種離子的個數比為1：3,所以大

立方體體心代表的為鈉離子。③冰晶石溶液中存在鈉離子、A1FT、水，還有水

電離出的氫氧根離子和氫離子，A1F「中存在共價鍵和配位鍵，水分子中存在共

價鍵，水分子間存在范德華力和氫鍵，所以不存在離子鍵和金屬鍵。

④在晶胞中以面心的鋁原子為中心，與其距離最近的等距離的鋁原子有12個,

即三個維度上的12個原子，所以鋁的配位數為12,該晶胞中鋁原子個數為8X

|+6x1=4,該晶胞的棱長為等=2蝕d,所以晶胞的體積為(2/近3,「

M

—X4

叱及_M

一廠(2班尸4位加

(5)①配合物Fe(C0)5的熔點為-20℃,沸點為103℃,說明其為分子晶體。

②Fe(CO)5為對稱結構，分子中正負電荷重心重合，屬于非極性分子，一氧化氮

為極性分子，故A正確；Fe(CO)5中Fe原子與一氧化碳形成配位鍵，鐵原子提

供空軌道，故B錯誤；鐵與一氧化碳形成5個配位鍵，一氧化碳分子中氧原子

提供1對電子與1個碳原子形成1個配位鍵，所以1molFe(CO)5中含有10mol

配位鍵，故C正確；反應Fe(C0)5=Fe+5C0,反應中得到鐵單質，形成金屬鍵，

故D錯誤。

2.復合氫化物可作為儲氫和固體電解質材料，在能源與材料領域得到了深入的

研究。

如：①Mg(NH2)2；②NaNB；③HsN—BL；④NaAllL；⑤I^AlHe。

(1)復合氫化物升溫加熱可逐步分解放出氫氣，理論上單位質量的上述復合氫化

物其儲氫能力最低的是(填序號)。

(2)在Mg(NH2)2和NaNIL中均存在NH7,NH7的立體構型為,中心原子

的雜化方式為。

⑶寫出邸一BL與水反應生成一種鹽和慶的化學方程式：

寫出基態B原子的價電子排布圖：

(4)Li3AlHe晶體的晶胞參數為a=6=801.7pm,c=945.5pm,a=￡=90°、

r=120°,結構如圖所示:

OAIH；丁

0Li+

①已知AUT的分數坐標為@0,0）、（0,0,1）,（|,|，|），（|，|），4|

9191

§）和&6），晶胞中Li+的個數為——

②如圖是上述LisAlHs晶胞的某個截面，共含有10個A11T,其中6個已經畫出

（圖中的O）,請在圖中用。將剩余的A1HT畫出。

E

6d

Ito

匹

6、

73x801.7pm

③此晶體的密度為g?cnT3（列出計算式，已知阿伏加德羅常數約為6.02

X1023mol-1）o

答案⑴②（2）V形sp3雜化（3）RN—BH3+2H20=NH4B02+3H2t

i

-_--------s-----w46---d

-----------dJII

一.

-------X.S

-------T----6工S

J■----

L--V寸

------------U6

一H

---------.--------

-■-pH---

，<>-

1

（4）①18②l73x801.7pm~或73x801.7pm

___________54義6

oXIO7

6.02X801.72X945.5Xsin60

解析（1）理論上單位質量復合氫化物其儲氫能力即為復合氫化物中氫元素的

426

質量分數：①Mg(NHz)2中H%為W、②NaNlL中H%為茄、③H3N—BL中H%為支、

bojy01

46

④NaAlL中H%為否、⑤LisAlL中H%為彳，所以儲氫能力最低的是②。

(3)根據電負性數值，LN—BL中氮原子上的氫原子帶正電荷，硼原子上的氫原

子帶負電荷，所以RN—BR與水反應時，一BR中的氫原子與水發生歸中反應生

成氫氣，一BA轉化為B(0H)；(可簡寫為B0],所以反應的化學方程式為AN一

BH3+2H20=NH4B02+3H21o

(4)①根據AllT的分數坐標可以判斷其在晶胞中的位置：8個在頂點、4個在側

棱棱心、4個在晶胞體內，由均攤法可得一個晶胞中含有6個A1HT,所以一個

晶胞中所含有Li+的個數為18；②由截面的邊長(4§X80L7pm和945.5pm)

可知這是過晶胞底面長軸的橫截面，題目表明了這個截面中一共含有10個

AlHr,又畫出4個位于頂點、2個位于棱心的A1HT,所以需要畫出的是4個

位于晶胞體內的A1HT,結合AIHT的分數坐標，即可將缺失的AHT補充完整,

得到下圖:

③根據晶胞密度公式：。=而晶胞中游=54gZ=6、1=801.72X945.5

54X6

Xsin60°pm3,所以該晶體的密度為oX107g*cm

6.02X801.72X945.5Xsin60

3.目前我國研制的稀土催化劑催化轉化汽車尾氣示意圖如圖1：

(1)錯(Zr)原子序數為40,價電子排布式為o圖1中屬于非極性的氣體

分子是。

(2)①氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化劑。BF3中B—F比BFI中B—F的鍵長

短，原因是

②乙硼烷(B2HJ是用作火箭和導彈的高能燃料，氨硼烷(H3NBH3)是最具潛力的儲

氫材料之一。

B2H6的分子結構如圖2所示，其中B原子的雜化方式為o

③HsNBA的相對分子質量與B2H6相差不大，但是HMBH3的沸點卻比B2H6高得多，

原因是

④硼酸鹽是重要的防火材料。圖3是硼酸鈉晶體中陰離子(含B、0、H三種元素)

的結構，該晶體中含有的化學鍵有o

A.離子鍵B.極性鍵C.非極性鍵D.配位鍵E.金屬鍵

(3)CO與Ni可生成談基銀[Ni(CO)j,已知其中銀的化合價為0,[Ni(CO)/的配

體中配位原子是。

(4)為了節省貴金屬并降低成本，也常用鈣鈦礦型復合氧化物作為催化劑。一種

復合氧化物結構如圖4所示，則與每個S/+緊鄰的-有個。

圖4圖5

⑸與Zr相鄰的41號元素鋁(Nb)金屬的晶格類型如圖5所示,原子半徑為apm,

相對原子質量為6,阿伏加德羅常數為及，試計算晶體銅的密度為

g?cnT"用a、b、”表示計算結果)。

答案⑴4d25s2O2、弗、CO2⑵①BF3中B采用sp2雜化，BF；中B采用s/雜

化，s軌道成分越多，電子云重疊程度越大，鍵長越短(或BF3中除了。鍵，還有

口：大兀鍵)②sd③H3NBH3分子間存在氫鍵，分子間作用力更大④ABD

⑶CQ2⑸嗡F

解析(l)Zr原子序數為40,原子核外有40個電子，根據核外電子排布規律可

得其基態原子的核外電子排布式為[Kr]4d25s2,價電子排布式為4d25s2；02＞用均

為雙原子分子構成的氣體，屬于非極性分子，CO2分子為直線形，正負電荷中心

重合，屬于非極性分子。

(2)④硼酸鈉晶體中有硼酸根和鈉離子之間的離子鍵，陰離子中0原子和B原

子、0原子和H原子之間存在極性鍵；B的最外層電子數為3,據圖3可知部分

B原子形成4個共價鍵，所以其中有配位鍵，綜上所述存在離子鍵、極性鍵、配

位鍵，所以選ABD。

(3)[Ni(CO)」的配體為CO,C原子和0原子均含有孤電子對，但C的電負性較

小，更容易給出電子，所以配位原子為C。

(4)Sd+在晶胞的體心，與之緊鄰的-在晶胞的棱上，所以每個Sd+緊鄰的

有12個。

(5)位于體對角線上的3個盡原子相切，設晶胞的棱長為r,則有班r=4a,解

4

得pm,則晶胞的體積V—3Pm1根據均攤法晶胞中Nb原子個數為

2b

—8

l+8x1=2,所以晶胞的質量為%,所以晶胞密度為0=3=—^—pn^

oJVKv

3mxi03%_3

32蒯g,的

4.鐵氧體是一種磁性材料，具有廣泛的應用。

(1)鐵元素位于元素周期表的_______區，其基態原子有種能量不同的

電子。

(2)工業制備鐵氧體常使用水解法，制備時常加入尿素［CO(NH)/2、醋酸鈉等

堿性物質，尿素分子中四種不同元素的電負性由大到小的順序是,

醋酸鈉中碳原子的雜化類型是。

(3)納米氧化鐵能催化火箭推進劑NH4cIO"的分解，NHj的結構式為(標

出配位鍵)，鐵鹽大多不穩定，NH］、NHJ中，較易分解的是o

(4)晶體Fes。’的晶胞如圖所示，該晶體是一種磁性材料，能導電。

?氧離子

。鐵離子

▲亞鐵離子

①晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的(填空間結構)空隙。

②解釋Fe3O4晶體能導電的原因

__________________________________________________9

若晶胞的體對角線長為anm,則Fes。4晶體的密度為g-cnT"阿伏

加德羅常數用”表示）。

H

f

[H—N—H1+

答案⑴d7⑵0>N>C>Hsd雜化、sp2雜化（3）HNH4F

⑷①正四面體②電子可在兩種不同價態的鐵離子間快速發生轉移

69645X1（）21

解析（3）NH：中N原子形成3個N—H鍵，N原子提供1對電子給氫離子形成1

HI

f

r-

LH-N-HJ

I

H

個配位鍵，其結構式為,其立體構型為正四面體形；F原子半徑比

I原子小，H—F鍵比H—I鍵強,H—F更易形成，易奪取NH：中的H+,所以NHJ?、

NHJ中，較易分解的是NH,F。（4）①根據圖示，晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成

的正四面體空隙。②含有自由移動電子的物質能導電，該晶體中含有亞鐵離子

和鐵離子，電子可在兩種不同價態的鐵離子間快速發生轉移，所以Fe3（h晶體能

導電；該晶胞中氧離子個數為1+12XJ=4,Fe元素的微粒個數為l+4X<+3

4o

i932

X-=3,晶胞的質量為Kg；晶胞的體對角線長度為anm,則晶胞棱長為

/N卜

232

ITg

nm=^nm,晶胞體積為（京X10-'em）則Fe3（X晶體的密度為

aXIO-7"

696^X1021_3

萩g*cm°

6.(2020?淄博高三第一次模擬考)2019年諾貝爾化學獎授予三位開發鋰離子

電池的科學家。TiSz、LiCo02>LiFeP04>LiMnO2>Cu與磷的化合物等都是研究電

池的常用材料。請回答下列問題。

(1)C04+中存在種不同能量的電子。

(2)你預測第一電離能：Cu(填“>”或"V")Zno請說出你的理由:

(3)已知下列化合物的熔點:

化合物A1F3GaF3A1C13

熔點11

194

/℃040000

表格中鹵化物的熔點產生差異的原因是：

(4)直鏈多磷酸鹽的陰離子有復雜的結構，焦磷酸根離子、三磷酸根離子結構如

圖：

『上廣「『Ep?磷原子

廠勺^^」0氧原子

焦磷酸根離子三磷酸根離子

這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為(用刀代表P原子數)。

(5)鉆藍晶胞結構如圖1所示，該立方晶胞由4個I型和4個H型小立方體構成

如圖2,則鉆藍晶體的化學式為o在晶體中，某些原子位于其他原

子圍成的空隙中，如圖3中?原子就位于最近的4個原子圍成的正四面體空隙中。

在鉆藍晶體中，A1"位于()2-形成的_________空隙中。若阿伏加德羅常數用N

表示，則鉆藍晶體的密度為g-cnT"列計算式即可，不必化簡)。

圖1圖2圖3

答案(1)6(2)<由于銅的核電荷數比鋅小，原子半徑比鋅大，并且最外層

是不穩定的4sl結構，而鋅是相對穩定的4s2結構，所以氣態銅易失去一個電子，

即第一電離能較低(3)A1F3與GaF3為離子晶體，A1CL為分子晶體，離子晶體

的熔點高于分子晶體，又由于A1+半徑小于Ga3+,離子鍵較強，所以有熔點：

+2

AlF3>GaF3>AlC13(4)(P4.+i)“十④-或pn03,+)-(5)COA1204八面體

8(59+2X27+4X16)

^(2aX10-7)3

解析(2)Cu核外電子排布式是Is22s2sp63s23P63dzs)Zn核外電子排布式是

Is22s2sp63s23P63dzs2,由于銅的核電荷數比鋅小，原子半徑比鋅大，并且最外層

是不穩定的4s1結構，而鋅是相對穩定的4s2結構，所以氣態銅易失去一個電子，

即第一電離能較低。(3)A1F3與GaFs為離子晶體，A1CL為分子晶體，離子晶體的

熔點高于分子晶體，又由于AP+半徑小于Ga3+,離子鍵較強，所以有熔點：

AlF3>GaF3>AlC13o(4)根據焦磷酸根離子、三磷酸根離子結構，重復單元為

［牛0弋哄到。氧原子

焦磷酸根離子三磷酸根離子,所以氧原子數是磷原子數的3倍加1,電

荷數是磷原子數加2；所以這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為(PA+)(什2)-。

(5)I型立體結構含有Co原子數是4X：+1、0原子數是4,II型小立方體含有

Co原子數是4X：、0原子數是4、A1原子數是4,該立方晶胞由4個I型和4

個n型小立方體構成，所以1個晶胞含有C。原子數是8、0原子數是32、A1原

子數是16,鉆藍晶體化學式為CoAUh；根據圖示，在鉆藍晶體中，A1計位于

一形成的八面體空隙中；晶胞中含有Co原子數是8、0原子數是32、A1原子數

是16,晶胞的體積是(2aXKT》四3,所以密度是巴歿最得華6g.em

-3

o

7.(2020?德州市高三第一次模擬考)Fe、Co、Ni均為第皿族元素，它們的化合

物在生產、生活中有著廣泛的應用。

(1)基態Fe原子中，電子填充的能量最高的能級符號為o

⑵在空氣中FeO穩定性小于Fe203,從電子排布的角度分析，其主要原因是

(3)鐵氧化鉀K31Fe(CN)6］溶液是檢驗Fe?+常用的試劑。1mol［Fe(CN)J-含。

鍵的數目為

(4)C。"的一種配離子［Co(N3)(NH。丁+中，Co-的配位數是。配體

N7中心原子的雜化類型為oCoO的熔點是1935℃,CoS的熔點是1

135℃,試分析CoO的熔點較高的原因

(5)NiO的晶胞結構如圖所示，其中原子坐標參數A為(0,0,0),B為(1,1,

0)則C原子坐標參數為

答案(l)3d(2)Fe?+中3d軌道沒有達到半充滿的穩定結構，而Fe3+中3d軌

道達到半充滿的穩定結構(3)124(4)6sp兩者均為離子晶體，但S?一半

徑大于-半徑，CoO的離子鍵強度大于CoS,因此CoO的熔點較高(5)(1,

解析(2)氧化亞鐵中亞鐵離子的價電子排布式為3d6,3d軌道沒有達到半充滿

的穩定結構，氧化鐵中鐵離子的價電子排布式為3d5,3d軌道達到半充滿的穩定

結構，所以在空氣中FeO穩定性小于FezOs。(3)在配合物[Fe(CN)D中，與

鐵離子之間有6個配位鍵，在每個CM內部有一個共價鍵，所以1mol該配合物

中含有。鍵的數目為12原(4)[Co(N3)(NH3)5產中，Co"為中心離子，N7和NB為

配位體，配位數為6；配體N；與二氧化碳的原子個數和價電子數相同，具有相

同的空間結構，二氧化碳的立體構型為直線形，則跖的立體構型也為直線形，

由立體構型可知N原子的雜化方式為sp雜化；CoO和CoS均為離子晶體，但S2

一半徑大于-半徑，CoO的離子鍵強度大于CoS,因此CoO的熔點較高。(5)已

知晶胞中原子坐標參數A為(0,0,0),B的原子坐標分別為(1,1,0),則以A

為晶胞坐標原點，晶胞的邊長為1,C原子在晶胞立方體的面心上，則C原子坐

標參數為(LI，；)。

8.鐲系為元素周期表中第RIB族、原子序數為57?71的元素。

(1)鎬(Dy)的基態原子電子排布式為[Xe]4f106s2,畫出鏡0)y)原子外圍電子排布

圖：。

⑵高溫超導材料翎領銅氧化物中含有Cu3+,基態時C/+的電子排布式為

(3)觀察下面四種鐲系元素的電離能數據，判斷最有可能顯示+3價的元素是

(填元素名稱)。

幾種鐲系元素的電離能(單位：kJ-mor1)

元素h12h

145

Yb(鏡)604

217494014

144

Lu(錯)532

390111987

115

La(鋤)538

067850419

113

Ce（鐘）527

047949547

(4)元素鋅(Ce)可以形成配合物(NK)2[Ce(N03)6]。

①組成配合物的四種元素，電負性由大到小的順序為(用元素符號表

示）。

②寫出氨的最簡單氣態氫化物水溶液中存在的氫鍵：（任寫一種）。

③元素A1也有類似成鍵情況，氣態氯化鋁分子表示為（A1C1，，分子中Al原子

雜化方式為,分子中所含化學鍵類型有（填字母）。

a.離子鍵b.極性鍵

c.非極性鍵d.配位鍵

（5）PiU（二氧化錯）的晶體結構與CaFz相似，晶胞中錯原子位于面心和頂點，則

Pr02（二氧化錯）的晶胞中有個氧原子；已知晶胞參數為apm,密度為。

g-cm-3,N尸（用含a、。的代數式表示，錯的相對原子質量為141）o

tilMluhItItItI

答案———4f'1一一6s

⑵[Ar]3d8（或Is22s22P63s23P63d9（3）錮

⑷①0>N〉H>Ce

②N—山??（）（或N—H-N或0—H-N或0—H-0）

③sp3bd

“、c4X173_^6.92X103\

-103z

⑥比Px（aX10）（或OX,）

解析（5）Pr（）2（二氧化錯）的晶體結構與CaFz相似，晶胞中錯原子位于面心和頂

點，所以晶胞中錯原子的個數為6X；+8X：=4,則氧原子個數為4X2=8；根

/O

4

萬X173

據上述分析可知，一個二氧化錯晶胞中含有4個Pr02,則P=勺=（裊io二呼，

e4X173'6.92X1032

川&=PX(aX10-10)3(z或)o

pXa3

9.(2020?臨沂高三4月一模考試)鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極

材料的電池。研究鋰離子電池的電極材料、電解液具有重要的現實意義。

(1)鋰離子電池的正極材料大多采用橄欖石型的LiMP04