專題17物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

:@2021年高考真題

1.（2021.全國(guó)高考真題）我國(guó)科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級(jí)太陽能燃料合成項(xiàng)目被形象地稱為“液態(tài)陽光”

計(jì)劃。該項(xiàng)目通過太陽能發(fā)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(jià)電子層的電子排式為；單晶硅的晶體類型

為。SiCL是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體，其中Si采取的雜化類型為oSiCL可發(fā)生水解反應(yīng)，機(jī)

理如下:

含s、p、d軌道的雜化

含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中間體SiCL（H2。）中Si采取的雜化類型為

（填標(biāo)號(hào)）。

（2）CO2分子中存在_______個(gè)6鍵和個(gè)兀鍵。

（3）甲醇的沸點(diǎn)（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CFhSH,7.6℃）之間，其原因是。

（4）我國(guó)科學(xué)家發(fā)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+離子在晶胞中的配位數(shù)是,晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm,該晶體密度為

g-cm-3（寫出表達(dá)式）。在ZrCh中摻雜少量ZrO后形成的催化劑，化學(xué)式可表示為ZaZrirOy,則

y=（用x表達(dá)）。

【答案】3s23P2原子晶體（共價(jià)晶體）sp3②22甲硫醇不能形成分子間氫鍵，而水和

4x91+8x16

甲醇均能，且水比甲醇的氫鍵多8-~-~~RF2-x

aCXA^AxlO

【解析】

(1)基態(tài)Si原子的核外電子排布式為Is22s22P63s23P2,因此Si的價(jià)電子層的電子排式為3s23P2；晶體硅中Si

原子與Si原子之間通過共價(jià)鍵相互結(jié)合，整塊晶體是?個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此晶體硅為原子晶體;

4-4x1

SiCL中Si原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+---=4,因此Si原子采取sp3雜化；由圖可知，SiClUHzO)中Si原子

的3鍵數(shù)為5,說明Si原子的雜化軌道數(shù)為5,由此可知Si原子的雜化類型為sp'd,故答案為：3s23P2：原

子晶體(共價(jià)晶體)；sp3；②；

(2)CCh的結(jié)構(gòu)式為O=C=O,1個(gè)雙鍵中含有1個(gè)3鍵和1個(gè)兀鍵，因此1個(gè)CO2分子中含有2個(gè)6鍵和2

個(gè)兀鍵，故答案為：2；2；

(3)甲醇分子之間和水分子之間都存在氫鍵，因此沸點(diǎn)高于不含分子間氫鍵的甲硫醇，甲醇分子之間氫鍵的

總強(qiáng)度低于水分子之間氫鍵的總強(qiáng)度，因此甲醇的沸點(diǎn)介于水和甲硫醇之間，故答案為：甲硫醇不能形成

分子間氫鍵，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氫鍵多；

(4)以晶胞中右側(cè)面心的Zd+為例，同一晶胞中與Z/*連接最近且等距的CP-數(shù)為4(同理可知右側(cè)晶胞中有

4個(gè)02-與Z/+相連，因此Zr4+離子在晶胞中的配位數(shù)是4+4=8；I個(gè)晶胞中含有4個(gè)ZrCh微粒，1個(gè)晶胞的

4molx9Ig/mol+8molx16s/mol

質(zhì)量-------------------------——，1個(gè)晶胞的體積為

%

(axlO'°cm)x(axIOlocm)x(cx1Olocm)=a2cx10-3Ocm3,因此該晶體密度

4x91+8x16

m4x91+8x16

V^a-cx^xlO-^^3;在辦6中摻雜少量ZQ后形成的催化劑,化學(xué)式可表示

a2cxlO-3ocm3

為ZnxZri-xOy,其中Zn元素為+2價(jià)，Zr為+4價(jià)，0元素為-2價(jià)，根據(jù)化合物化合價(jià)為0可知2x+4x(l-x)=2y,

4x91+8x16

解得y=”故答案為：aZxMxl(產(chǎn)；2-x。

2.(2021?吉林長(zhǎng)春市?長(zhǎng)春外國(guó)語學(xué)校高二月考)過渡金屬元素銘(Cr)是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用。回答下列問題：

(1)對(duì)于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是(填標(biāo)號(hào))。

A.軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54sl

B.4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)

C.電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大

（2）三價(jià)倍離子能形成多種配位化合物。［Cr（NH3）3（H2。），Cl『中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是

,中心離子的配位數(shù)為。

（3）［Cr（NH3）4H2O）2Cl「中配體分子NH3、H2。以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖所示。

NH3

PH3中P的雜化類型是。的沸點(diǎn)比的原因是,H0的鍵角小于NH3的,

NH3PH32

分析原因_______o

（4）在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu),

如圖所示，處于頂角位置的是原子。設(shè)Cr和A1原子半徑分別為七和5，則金屬原子空間占有率

為%（列出計(jì)算表達(dá)式）。

C

【答案】ACN、O、Cl6sp3高NH3存在分子間氫鍵NH3含有一對(duì)孤對(duì)電子,

而H2。含有兩對(duì)孤對(duì)電子，H2。中的孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大A1

8兀（2*+4）

xlOO

3a2c

【解析】

(1)A.基態(tài)原子滿足能量最低原理，Cr有24個(gè)核外電子，軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布

應(yīng)為[Ar]3d54slA正確：

B.Cr核外電子排布為[Ar]3d,dsi由于能級(jí)交錯(cuò)，3d軌道能量高于4s軌道的能量，即3d電子能量較高，

B錯(cuò)誤；

C.電負(fù)性為原子對(duì)鍵合電子的吸引力，同周期除零族原子序數(shù)越大電負(fù)性越強(qiáng)，鉀與銘位于同周期，銘原

子序數(shù)大于鉀，故銘電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大，c正確；

故答案為：AC；

(2)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl『中三價(jià)銘離子提供空軌道，N、O、C1提供孤對(duì)電子與三價(jià)鋁離了?形成配位

鍵，中心離子的配位數(shù)為N、O、C1三種原了的個(gè)數(shù)和即3+2+1=6,故答案為：N、O、C1；6：

(3)PH3的價(jià)層電子對(duì)為3+1=4,故PH3中P的雜化類型是sp3；N原子電負(fù)性較強(qiáng)，NH：分子之間存在

分子間氫鍵，因此NH3的沸點(diǎn)比PH3的高：H2。的鍵角小于NH3的，原因是：NH3含有一對(duì)孤對(duì)電子，

而Hz。含有兩對(duì)孤對(duì)電子，H?0中的孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大，故答案為：sp3；高；NH3

存在分子間氫鍵；NH3含有一對(duì)孤對(duì)電子，而H2O含有兩對(duì)孤對(duì)電子，H2。中的孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)

的排斥作用較大；

(4)已知AlCq具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示，黑球個(gè)數(shù)為8x，+1=2,白球個(gè)數(shù)為8X'+2=4,結(jié)合化學(xué)

84

式A1C「2可知，白球?yàn)镃r,黑球?yàn)锳l,即處于頂角位置的是Al原子。設(shè)Cr和A1原子半徑分別為%和以，

則金屬原子的體積為出x4+電必x2=小良血，故金屬原子空間占有率

333

8兀（24+公

8M2電+吟）

=當(dāng)萼Loo%,故答案為：Al；xlOO

---1-------xlOO%=3a2c

ac

3.(2021.廣東高考真題)很多含筑基(-SH)的有機(jī)化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如，解毒劑化合物

I可與氧化汞生成化合物Ik

o

H

CH,—SHCK-SCH—SH

2CHS

I1)HgrH-OH

CH—SHCH—S/CH--SHO

11

I11

CJ—OHCH2—OHCH2--SO3Na

IIV

（1）基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為o

（2）H2S、CH4,H2O的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)椤?/p>

（3）汞的原子序數(shù)為80,位于元素周期表第周期第HB族。

（4）化合物IH也是一種汞解毒劑。化合物IV是一種強(qiáng)酸。下列說法正確的有。

A.在I中S原子采取sp3雜化

B.在］I中S元素的電負(fù)性最大

c.在ni中c-c-c鍵角是180°

D.在川中存在離子鍵與共價(jià)鍵

E.在IV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(nèi)重金屬元素汞的解毒.化合物I與化合物HI相比，水溶性較好的是

（6）理論計(jì)算預(yù)測(cè)，由汞（Hg）、楮（Ge）,睇（Sb）形成的一種新物質(zhì)X為潛在的拓?fù)浣^緣體材料.X

的晶體可視為Ge晶體（晶胞如圖9a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。

①圖9b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(jié)構(gòu)，它不是晶胞單元，理由是

②圖9c為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為；該晶胞中粒子個(gè)數(shù)比Hg：

③設(shè)X的最簡(jiǎn)式的式量為Mr,則X晶體的密度為g/cm3(列出算式)。

【答案】3s23P4H2O>H2S>CH4六AD化合物川由圖9c可知，圖9b中Sb、Hg原子取

2xMr

代位置除圖9b外還有其它形式41：1：2——~尸

301xxy

【解析】

(1)基態(tài)硫原子核外電子排布式為Is22s22P63s23P4,因此基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為3s23P4,故答案為：3s23P4。

(2)FhS、CH」、H2O均為分子晶體，F(xiàn)hO分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)較高，EhS、CFU的分子間范德華力隨相對(duì)

分子質(zhì)量增大而增加，因此沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)椋篐2O>H2S>CH4,故答案為：H2O>H2S>CH4..

(3)第六周期0族元素的原子序數(shù)為86,因此第80號(hào)元素Hg位于第六周期第HB族，故答案為：六。

'熟』

1_

(4)A.卓凱辛中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+6-----2--x---l-=4,因此S原子采取sp3雜化，故A正確;

I2

褰『窺；

中含有的元素為H、C、0、S、Hg,同周期元素從左至右元素的電負(fù)性逐漸增大，同

主族元素從上至下元素的電負(fù)性逐漸減小，因此5種元素中電負(fù)性最大的為0元素，故B錯(cuò)誤;

C.中C原子成鍵均為單鍵，因此C原子采取sp3雜化，所以C-C-C鍵角接近109°28，，故C

錯(cuò)誤;

CH2-SH

D.i中存在C-H、C-C、C-S、S=O、S-0、S-H共價(jià)鍵和CH—SH與Na+之間的離子鍵,

CH2-SO3

故D正確;

械中硫氧鍵分為硫氧單鍵和硫氧雙鍵，共價(jià)鍵種類不同，因此二者的鍵能不同，故E錯(cuò)

殿

誤；

綜上所述，說法正確的是AD項(xiàng)，故答案為AD。

藕中羥基能與水分子之間形成分子間氫鍵,為易溶于水的鈉鹽，溶于水后電離

CHLSHCH2-SH

出的CH—SH中o原子均能與水分子之間形成氫鍵,相同物質(zhì)的量?jī)煞N物質(zhì)溶于水后，CH—SH形

CH2-SO5CH2-SO5

成的氫鍵更多，因此化合物m更易溶于水，故答案為:化合物in。

(6)①對(duì)比圖9b和圖9c可得X晶體的晶胞中上下兩個(gè)單元內(nèi)的原子位置不完全相同，不符合晶胞晶胞是晶

體的最小重復(fù)單位要求，故答案為：由圖9c可知，圖9b中Sb、Hg原子取代位置除圖9b外還有其它形式。

②以晶胞上方立方體中右側(cè)面心中Hg原子為例，同一晶胞中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為2,右側(cè)晶胞中

有2個(gè)Sb原子與Hg原子距離最近，因此X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為4；該晶胞中Sb原子

均位于晶胞內(nèi)，因此1個(gè)晶胞中含有Sb原子數(shù)為8,Ge原子位于晶胞頂點(diǎn)、面心、體心，因此1個(gè)晶胞中

含有Ge原子數(shù)為l+8x：+4x；=4,Hg原子位于棱邊、面心，因此1個(gè)晶胞中含有Hg原子數(shù)為

82

6xl+4xi=4,則該晶胞中粒子個(gè)數(shù)比Hg：Ge：Sb=4：4：8=1：1：2,故答案為：4；1：I：2。

4xM

③1個(gè)晶胞的質(zhì)量m=-------Fg，1個(gè)晶胞的體積V=(xxl(y7cm)2x(yx](y7cm)=x2yxl(p21cm則X晶體的

6.02x10

4xM。

r2xM2xM

密度為—=6.02x10"grg/cn?,故答案為:r

22

Vx2yxl02lcm3301xxy301xxy

4.(2021?河北高考真題)KH2P0」晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國(guó)科學(xué)工作者制備的超大KH2P04晶

體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補(bǔ)了國(guó)家戰(zhàn)略空白。回答下列問題：

(1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡(jiǎn)單離子中，核外電子排布相同的是一(填離子符號(hào))。

(2)原子中運(yùn)動(dòng)的電子有兩種相反的自旋狀態(tài)，若一種自旋狀態(tài)用+1表示，與之相反的用-上表示，稱為電

22

子的自旋磁量子數(shù).對(duì)于基態(tài)的磷原子，其價(jià)電子自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為一。

(3)己知有關(guān)氨、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ?moH)如表：

N-NN三NP-PP三P

193946197489

從能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(結(jié)構(gòu)式可表示為p4-p)形式存在的原因是一,

P

(4)已知KH2P04是次磷酸的正鹽，H3P02的結(jié)構(gòu)式為—，其中P采取—雜化方式。

(5)與P0；電子總數(shù)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：

O?oO

000H=H

H

II……：II……；II-2HOPpP

2一--

HO-P-OH+HO-rP-OH+HO-rP-OH------=^*H0-—-I

I'......I-....IoHoHoH

OHOHOH

如果有n個(gè)磷酸分子間脫水形成環(huán)狀的多磷酸，則相應(yīng)的酸根可寫為--

(7)分別用。、?表示H2PO；和K+,KH2P04晶體的四方晶胞如圖(a)所示，圖(b)、圖(c)分別顯示的是H?PO；、

K+在晶胞xz面、yz面上的位置:

①若晶胞底邊的邊長(zhǎng)均為apm、高為cpm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,晶體的密度_g?cm-3(寫出表達(dá)式)。

有更低的能量，能量越低越穩(wěn)定H-O-P=Osp3SiF4,SO2F2等Pn0"n

B

【解析】

⑴在KH2POq的四種組成元素各自所能形成的簡(jiǎn)單離子分別為H+(或H)、02-、K+和P"，其中核外

電子排布相同的是K+和p3-。

(2)對(duì)于基態(tài)的磷原子，其價(jià)電子排布式為3s23P3,其中3s軌道的2個(gè)電子自旋狀態(tài)相反，自旋磁量子數(shù)的

代數(shù)和為0；根據(jù)洪特規(guī)則可知，其3P軌道的3個(gè)電子的自旋狀態(tài)相同，因此，基態(tài)磷原子的價(jià)電子的自

33

旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為+—或-二。

22

(3)根據(jù)表中的相關(guān)共價(jià)鍵的鍵能可知，若6molN形成類似白磷分子結(jié)構(gòu)的用分子，可以釋放出的能量為

193kJx6=1158kJ；若6molN形成N2分子,則可釋放的能量為946kJx2=1892kJ,顯然,形成N2分子放出的

能量更多，故在N數(shù)H相同的條件下，N?具有更低的能量，能量越低越穩(wěn)定。同理，若6molP形成P4分

子，可以釋放出的能量為197kJx6=1182kJ；若6molP形成P2分子,則可釋放的能量為489kJx2=978kJ,顯

然，形成P4分子放出的能量更多，故在P數(shù)目相同的條件下，內(nèi)具有更低的能量，能量越低越穩(wěn)定。

(4)含氧酸分子中只有羥基上的H可以電離；由儂2P。2是次磷酸的正鹽可知，HsP。2為一元酸，其分子

H

中只有一個(gè)羥基，另外2個(gè)H與P成鍵，還有一個(gè)O與P形成雙鍵，故其結(jié)構(gòu)式為H-O]=O，其中P

H

共形成4個(gè)。鍵、沒有孤電子對(duì)，故其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,其采取sp3雜化。

(5)等電子體之間的原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)都相同，根據(jù)前加后減、前減后加、總數(shù)不變的原則，可以找到

與P。；電子總數(shù)相同的等電子體分子為Si'、SO2F2等。

(6)由題中信息可知，n個(gè)磷酸分子間脫去(n-1)個(gè)水分子形成鏈狀的多磷酸，因此，如果有n個(gè)磷酸分子

間脫水形成環(huán)狀的多磷酸，則可脫去n個(gè)水分子得到(HP。6，其失去H+后得到相應(yīng)的酸根，故該酸根可寫

為尺。；「

(7)①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，H2PO；位于晶胞的頂點(diǎn)、面上和體心，頂點(diǎn)上有8個(gè)、面上有4個(gè)，體心有1個(gè)，

故晶胞中H2PO；的數(shù)n為8X1+4X』+1=4；K+位于面上和棱上，面上有6個(gè)，棱上4個(gè)，故晶胞中K+

82

的數(shù)目為6x/+4x；=4。因此，平均每個(gè)晶胞中占有的HzPO；和K+的數(shù)目均為%若晶胞底邊的邊長(zhǎng)

均為apm、高為cpm,則晶胞的體積為cnr*阿伏加德羅常數(shù)的值為"人，晶體的密度為

4x136

302

10-^Aacgel

②由圖（a）、（b）、（c）可知，晶胞在x軸方向的投影圖為，選B。

5.（2021.湖南高考真題）硅、楮（Ge）及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域。回答下列問題:

（1）基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為,晶體硅和碳化硅熔點(diǎn)較高的是（填化學(xué)式）:

（2）硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX<,SiX4的熔沸點(diǎn)如下表:

SiClSiBr

SiF444Sil4

熔點(diǎn)/K183.0203.2278.6393.7

沸點(diǎn)/K187.2330.8427.2560.7

①0C時(shí)，SiF4,SiCl4,SiBq、Sil,呈液態(tài)的是一（填化學(xué)式），沸點(diǎn)依次升高的原因是，氣態(tài)SiX〈

分子的空間構(gòu)型是；

②SiCL與N-甲基咪唾（HC-N^）反應(yīng)可以得到M2+

3其結(jié)構(gòu)如圖所示:

匕C-NQS'Q-S

“SI、

"NJ占CH,

N-甲基咪唾分子中碳原子的雜化軌道類型為,H、C、N的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?1個(gè)M?+

中含有個(gè)o'鍵；

（3）下圖是Mg、Ge、0三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。

①已知化合物中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1：4,圖中Z表示原子（填元素符號(hào)），該化合物的化學(xué)式

為;

②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm,a=￡=7=90°,則該晶體的密度。=g-cm”(設(shè)

阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。

【答案】葛，,，^,,；SiCSiCI4SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，

西Itl"I

分子間作用力依次增大正四面體形sp2、sp3；；N>C>H54OMg2GeO4

【解析】

(1)硅元素的原子序數(shù)為14,價(jià)電子排布式為3s23P2,則價(jià)電子排布圖為潟,：原子晶體的熔點(diǎn)取

ttllITITII

決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，晶體硅和碳化硅都是原子晶體，碳原子的原子半徑小于硅原子，非金屬性強(qiáng)于硅原子，

碳硅鍵的鍵能大于硅硅鍵、鍵長(zhǎng)小于硅硅鍵，則碳硅鍵強(qiáng)于硅硅鍵，碳化硅的熔點(diǎn)高于晶體硅，故答案為：

3s.3P..SiC-

0rrrrn,,

(2)①由題給熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知，o℃時(shí)，四氟化硅為氣態(tài)，四氯化硅為液態(tài)，四澳化硅、四碘化硅為固態(tài)；

分子晶體的沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小，SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分

子間作用力依次增大，則SiX4的沸點(diǎn)依次升高：SiX4分子中硅原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0,

則分子的空間構(gòu)型為正四面體形，故答案為：SiCl4；SiX」都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增

大，分子間作用力依次增大；正四面體形；

②由M2+離子的結(jié)構(gòu)可知，離子中含有雜化方式為sp3雜化的單鍵碳原子和sp2雜化的雙鍵碳原子；元素的

非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，元素的非極性強(qiáng)弱順序?yàn)镹>C>H,則元素電負(fù)性的大小順序?yàn)镹>C>H；

M?+離子的結(jié)構(gòu)中含有單鍵、雙鍵和配位鍵，單鍵和配位鍵都是。鍵，雙鍵中含有1個(gè)6鍵，則離子中含有

54個(gè)G鍵,故答案為：sp2、sp3：N>C>H；54；

(3)①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點(diǎn)、面心、棱上和體內(nèi)的X原子為8x：+6x；+4x：+3=8,位于體內(nèi)

824

的Y原子和Z原子分別為4和16,由Ge和。原子的個(gè)數(shù)比為1：4可知，X為Mg原子、Y為Ge原子、

Z為O原子，則晶胞的化學(xué)式為Mg2GeO4,故答案為：O；Mg?GeCU；

4x185740740

②由晶胞的質(zhì)量公式可得：—=abcxl()-2|xp,解得p=nzxl()2ig/cm3,故答案為：xl02l?

N

AabcNAabcNA

逢2021年高考模擬試題

1.(2021?廣西南寧市?南寧三中高三三模)金云母｛K2Mg6[ALSi602o](OH)4｝是一種含鎂和鉀的鋁硅酸鹽，化

學(xué)成分中替代鉀的有鈉、鈣、釧；替代鎂的有鈦、鐵、錦、銘。

(1)基態(tài)鉀原子的核外電子排布式為o

(2)鋼元素在周期表中位于(填“s”“d"或"p")區(qū)。

(3)Mg、Al、K的第一電離能由小到大的順序是。

(4)鎂、鈣、鋼均為第HA族元素。

①M(fèi)gO、CaO、BaO中硬度最小的是。

②CaO的晶體結(jié)構(gòu)與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)類型相同，則與02一距離最近的Ca2+數(shù)目為。

(5)雙(。一二酮)鈦(IV)配合物具有抗腫瘤作用。為了尋求生物活性更好的P—二酮配體，設(shè)計(jì)如下合成過程:

①物質(zhì)甲中碳原子的雜化方式為。

②K2c03中陰離子的空間構(gòu)型為。

③物質(zhì)乙中含0鍵和兀鍵的數(shù)目之比為

(6)鎂與硅形成的晶體的晶胞屬于面心立方結(jié)構(gòu)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為anm。

①C點(diǎn)的Mg原子坐標(biāo)參數(shù)為o

②設(shè)Na為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶胞的密度為g,cm-3。

【答案】Is22s22P63s23P64slsK<Al<MgBaO6sp2,sp3平面三角形22：3

【解析】

(1)K是19號(hào)元素，根據(jù)能量最低原理，可知核外電子排布式為Is22s22P63s23P64sU

(2)釧處于第六周期第IIA族，屬于s區(qū)元素：

(3)一般金屬性越強(qiáng)，笫一電離能越小，Mg元素原子3s軌道為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能高于于A1的，

故第一電離能由小到大的順序?yàn)椋篕<Al<Mg；

(4)①M(fèi)gO、CaO、BaO均屬于離子晶體,離子電荷數(shù)相同,由于r(Mg[+)<r(Ca2+)<r(Ba2+),故晶格能

MgO>CaO>BaO故BaO的硬度最小：

②CaO的晶體結(jié)構(gòu)與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)類型相同，離子的配位數(shù)為6,則與CP-距離最近的Ca2+數(shù)目為6；

(5)①物質(zhì)甲臻基中碳原子形成3個(gè)c鍵，其它碳原子形成4個(gè)6鍵，雜化軌道數(shù)目分別為3、4,碳原子分

3+2-2?

別采取sp2、sp3雜化,②CO3”中C原子孤電子對(duì)數(shù)=—廣=°，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3,故其空間構(gòu)型為

平面三角形：③單鍵為。鍵，雙鍵含有1個(gè)。鍵、1個(gè)兀鍵，物質(zhì)乙中含。鍵和兀鍵的數(shù)目之比為22：3；

(6)①C點(diǎn)的Mg原子與坐標(biāo)原點(diǎn)Si原子連線處于晶胞體對(duì)角線上，且二者距離等于晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度的,，

4

可知其參數(shù)x=y=z=-,即C點(diǎn)Mg原子坐標(biāo)參數(shù)為(！,1,』)：②晶胞中Mg原子數(shù)目為8,Si原子數(shù)

4444

1184+28?84+28?

目為8x^+6x7=4晶胞質(zhì)量=----------晶胞體積=(ax10〃)3,晶胞密度=---------

82鼠NA

304

一(axl。-戶N、x(axl()7)3?

2.(2021?山東濟(jì)南市?高三三模)鐵及其化合物具有廣泛的應(yīng)用。回答下列問題：

(1)鐵元素在元素周期表中的位置為,其形成的離子常見的有Fe2+和Fe3+,基態(tài)Fe?+的價(jià)電子

的排布式為，相同條件下，F(xiàn)e3+比Fe2+穩(wěn)定，原因是。

(2)一種二茂鐵為骨架的新型手性瞬氮配合物結(jié)構(gòu)示意圖如下，其中Ph為苯基，Ir為鉞元素。該結(jié)構(gòu)中電

負(fù)性最大的元素為(填元素符號(hào)，下同)，分子中第二周期元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

oP原子的雜化方式為，分子中不含有的化學(xué)鍵類型是(填標(biāo)號(hào))。

A.離子鍵B.配位鍵C.極性共價(jià)鍵D.非極性共價(jià)鍵E.。鍵F.兀鍵

(3)鐵酸鈕是一種典型的單相多鐵性材料其正交相晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

其中鐵酸鈕的化學(xué)式為，已知1號(hào)0原子空間坐標(biāo)為（0,0,；）,2號(hào)。原子空間坐標(biāo)為（；，

g-m,；-n）,則3號(hào)Fe原子的空間坐標(biāo)為,若晶胞參數(shù)分別為apm、bpm和cpm,阿伏加

德羅常數(shù)的值用"八表示，則該晶體的密度為g<01-3（列出表達(dá)式）

【答案】第四周期第vm族3d6基態(tài)Fe3*的價(jià)電子排布為3d5的半充滿結(jié)構(gòu)，能量低，穩(wěn)定ON

1132x193x1()3。

>0>Csp3AYFeCh一，一+m,-)------------

224abcNA

【詳解】

（1）鐵為26號(hào)元素，在元素周期表中的位置為第四周期第VIII族，基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2,

則基態(tài)Fe?+的價(jià)電子排布式為3d6：由于基態(tài)Fe"的價(jià)電子排布為3d5的半充滿結(jié)構(gòu)，能量低，故Fe3+LLFe2+

穩(wěn)定。

（2）該物質(zhì)含有H、C、N、0、Fe、Ir元素，同周期元素從左至右電負(fù)性增大，同主族元素從上往下電負(fù)

性減小，故該結(jié)構(gòu)中電負(fù)性最大的元素為O；分子中第二周期元素為C、N、O,第一電離能由大到小的順

序?yàn)镹>O>C。由圖可知，P原子形成4根◎鍵，則P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,則其雜化方式為sp3：該

分子中，N、P原子與Ir之間形成配位鍵，存在C-H鍵、C-0鍵、N-H鍵等極性共價(jià)鍵，存在C-C非極性共

價(jià)鍵，兩原子之間的共價(jià)鍵有且只有一個(gè)是G鍵，C=N雙鍵中有一個(gè)。鍵，一個(gè)兀鍵，不含有離子鍵，故

選Ao

（3）晶胞中Y的個(gè)數(shù)為8x工+4x2=2,Fe的個(gè)數(shù)為2,O的個(gè)數(shù)為8xL+4=6,故鐵酸鉉的化學(xué)式為YFeO3；

844

已知1號(hào)O原子空間坐標(biāo)為（0,0,-）,2號(hào)O原子空間坐標(biāo)為（工，--m,--n）,則3號(hào)Fe原子的空間

4224

113

坐標(biāo)為（萬，-+m,-）,若晶胞參數(shù)分別為apm、bpm和cpm,阿伏加德羅常數(shù)的值用表示，則該

2x193「3=2x193x103。。

晶體的密度為---------m-------m-------------

A(axlO-,o)(bX1010)(cxlO10)

Nabc/VA

3.(2021.江西新余市?高三二模)氨、磷、神、鐵、鈦等元素及其化合物在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、科技和國(guó)防建設(shè)中有

著許多獨(dú)特的用途。

I.如LiFePO」是新型鋰離子電池的電極材料，可采用FeCh、NH4H2Po《、LiCl和苯胺等作為原料制

備。

(1)基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為,NH4H2Po4中，除氫元素外，其余三種元素第一電離能最大

的是(填元素符號(hào))。

(2)FeCy的熔點(diǎn)為306℃,沸點(diǎn)為315℃,FeCL；的晶體類型是。

(3)苯胺(0一陽2)和NH4HF。」中的N原子雜化方式分別為o

(4)苯胺和甲苯相對(duì)分子質(zhì)量接近，但苯胺熔點(diǎn)比甲苯的高，原因是。

II.氨、磷、碑、睇等第VA族元素及其化合物在生產(chǎn)、生活中用途廣泛。

(5)白磷在氯氣中燃燒可以得到PC1；和PC%,其中氣態(tài)PCI,分子的立體構(gòu)型為

(6)研究發(fā)現(xiàn)固態(tài)PC1和PB*均為離子晶體，但其結(jié)構(gòu)分別為［PCIJ［PCh「和［PBr4『Br',分析PCI5

和PBr5結(jié)構(gòu)存在差異的原因是。

(7)睇酸亞鐵晶胞如圖所示，其晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm,二=月=/=90°,則:

OF*

?Sb

00

①睇酸亞鐵的化學(xué)式為o

②晶體的密度為g-cm-3(設(shè)N*為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

【答案】3d64s2N分子晶體sp3、sp3苯胺和甲不都是分子晶體，苯胺中N原子容易形成

分子間氫鍵，其熔點(diǎn)偏高三角錐B「半徑較大，無法形成［PBZ］Fe(SbO3)2

792

的ex10-21打

【詳解】

1.（1）鐵原子序數(shù)為26,按構(gòu)造規(guī)律知，基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。同周期元素第一電離能

從左到右有增大的趨勢(shì)，但當(dāng)電子排布有半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能較高，則N的第一電離能高于O元素，

同主族元素第一電離能從上到下依次減小，則N的第一電離能高于P元素，則NH4H2PO4中，除氫元素外,

其余三種元素N、O和P的第一電離能最大的是N（填元素符號(hào)）。

（2）FeCy的熔點(diǎn)為306℃,沸點(diǎn)為315℃,氯化鐵的熔沸點(diǎn)較低，則FeCl,的晶體類型是分子晶體。

（3）苯胺（。一附與中N含有1對(duì)孤電子對(duì)、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,則苯胺中N原子雜化方式為sp3、

NH4H2PO4中的N原子沒有孤電子對(duì)、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化方式為sp'。

（4）苯胺和甲苯可構(gòu)成分子晶體，苯胺和甲苯相對(duì)分子質(zhì)量接近，但苯胺熔點(diǎn)比甲苯的高，則苯胺分子

間的作用力更強(qiáng)，從苯胺的結(jié)構(gòu)可知，苯胺中N原子容易形成分子間氫鍵，使其熔點(diǎn)偏高、甲苯分子間則

不存在氫鍵，甲苯熔點(diǎn)比苯胺低。

5-3x1

II.（5）PC1分子內(nèi)中心原子P孤電子對(duì)數(shù)=——=1,價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+1=4,故為sp3雜化、空間構(gòu)

型為三角錐形。

（6）固態(tài)PCls和PB*均為離子晶體，但其結(jié)構(gòu)分別為［PCI4npeL「和［PBijBr一,原因是：Br半

徑較大，而。-半徑較小，所以P周圍可以容納6個(gè)C「，能形成［PC4］,而無法容納6個(gè)Br：即無法形

成［PB%］。

（7）①睇酸亞鐵晶胞如圖所示，據(jù)圖可知一個(gè)晶胞中含有Sb原子的個(gè)數(shù)為8x4+2=4,O原子的個(gè)數(shù)

4

為4X'+10=12,Fe2+的個(gè)數(shù)為8x』+l=2,則睇酸亞鐵的化學(xué)式為Fe（SbC）3）2。

28

122x4+16x12+56x2792

②晶胞的質(zhì)量為---------------------g,其晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm,

792&

a=B=/=90°,則晶體的體積為abenn?=abcxl02lcm3晶體的密度為欣xlO-Hg<m"。

4.（2021.貴州貴陽市.高三二模）鐵是一種重要的金屬，鐵元素也是人體必需的微量元素之一.鐵及其化合

物在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用.回答下列問題：

(1)氯化鐵溶液用于檢驗(yàn)食用香精乙酰乙酸乙酯時(shí)，會(huì)生成紫色配合物，其配離子結(jié)構(gòu)如圖所示.該配合

物中基態(tài)鐵離子的價(jià)電子排布式為,碳原子的雜化軌道類型為.

OCJHJ

(2)鐵氯化鉀K31Fe(CN)6]溶液是檢驗(yàn)Fe?+常用的試劑，lmol[Fe(CN)6r中所含鍵的數(shù)目為

(3)鐵的晶體中鐵原子有三種堆積方式，其中兩種品胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列說法正確的是

a.a—Fe的空間利用率為74%

b.y-Fe品胞中鐵原子的配位數(shù)為12

c.a-Fe延展時(shí)，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閥-Fe

d.金屬鐵導(dǎo)電是由于通電時(shí)自由電子作定向移動(dòng)

(4)Fe與Ca位于同一周期且最外層電子構(gòu)型相同，鐵的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)均比鈣的高，其原因是.

(5)有一種藍(lán)色晶體，它的結(jié)構(gòu)特征是Fe?+和Fe?+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點(diǎn)，立方體的每一條棱

上均有一個(gè)CN,K+位于立方體的某個(gè)合適的位置上，由此可知該晶體的化學(xué)式為；立方體中

Fe3+間連接起來形成的空間構(gòu)型為.

(6)FeS2晶體的晶胞如圖所示，晶胞邊長(zhǎng)為anm.設(shè)NA為阿伏加羅常數(shù)的值，則晶體密度的計(jì)算表達(dá)

式為g-cm-3；晶胞中Fe?+位于S；所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長(zhǎng)為nm.

【答案】3d5sp2sp312NAbdFe的原子半徑比Ca的原子半徑小，價(jià)電子數(shù)更多，金屬

4.8x1023V2a

鍵更強(qiáng)KFe[Fe(CN)6]正四面體

3F

aNA

【分析】

根據(jù)鐵原子的電子排布式和Fe3+的電子排布式寫出Fe3+的價(jià)電子排布式：根據(jù)鐵氯化鉀K3[Fe(CN)6]的結(jié)

構(gòu)，判斷該結(jié)構(gòu)中所含。鍵的數(shù)目；根據(jù)a—Fe屬于體心立方堆積，7-Fe屬于面心立方最密堆積判斷正

確選項(xiàng)；根據(jù)Fe和Ca的結(jié)構(gòu)，由金屬鍵判斷熔沸點(diǎn)高低的原因；根據(jù)題中信息，計(jì)算晶體的化學(xué)式：根

據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，由“均攤法”進(jìn)行晶胞的相關(guān)計(jì)算；據(jù)此解答。

【詳解】

(1)Fe的原子序數(shù)為26,核內(nèi)26個(gè)質(zhì)子，核外26個(gè)電子，其電子排布式為Is22s22P63s23P63d64s2,Fe3+

是Fe原子失去最外層2個(gè)電子和次外層一個(gè)電子形成的，則鐵離子的價(jià)電子排布式為3d5；該配合物中，

甲基和乙基上的碳原子形成4個(gè)。鍵且不含孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為4,碳原子雜化方式為sp3雜化，碳

碳雙鍵、酯基中C碳原子形成3個(gè)c鍵且不含孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3,碳原子雜化方式為sp?雜化；

答案為3d5；sp?、sp\

(2)[Fe(CN)6產(chǎn)中Fe"與C