PAGEPAGE1專題14物質結構與性質綜合題（選考）1．【2025屆四省名校其次次聯考】釹鐵硼磁鐵是目前為止具有最強磁力的永久磁鐵。預料在將來20年里，不行能有替代釹鐵硼磁鐵的磁性材料岀現。生產釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、純鐵、鋁、硼以及其他稀土原料。（1）釹(Nd)為60號元素，在周期表中第_________周期；基態鐵原子的外圍電子軌道表示式為__________________。（2）試驗測得AlCl3的實際存在形式為Al2Cl6，其分子的球棍模型如圖所示。①已知Al2Cl6分子中正負電荷中心重合，則Al2Cl6屬于_________分子(填“極性”或“非極性”)，分子中A1原實行__________________雜化。②Al2Cl6與過量NaOH溶液反應生成Na[Al(OH)4]，[A1(OH)4]－中存在的化學鍵有_________(填選項字母)。A．離子鍵B．共價鍵C．金屬鍵D．配位鍵E.氫鍵（3）B元素及與其同周期相鄰的兩種元素第一電離能由小到大的依次為__________________(用元素符號表示)。（4）因材料中含有大量的釹和鐵，簡單銹蝕是它的一大弱點?？呻婂冩?Ni)、鋅(Zn)等進行表面涂層處理。已知Ni可以形成[Ni(NH3)6]Cl2，該協作物中配體分子的空間構型為__________________。（5）已知立方BN晶體硬而脆，其緣由是___________________________；其晶胞結構如圖所示，N原子填充在B原子構成的正四面體空隙中，則晶胞中正四面體的空隙填充率為__________________，設晶胞中最近的B、N原子之間的距離為anm，晶體的密度為bg·cm－3，則阿伏加德羅常數為_________mol－1(列式即可，用含a、b的代數式表示)【答案】六非極性sp3BDB<Be<C正八面體由于立方BN晶體是原子晶體，B—N鍵能大，所以質地堅硬，且共價鍵具有方向性，受到外力時，會發生原子錯位，所以性脆50%【解析】故答案為：B<Be<C；（4）已知Ni可以形成[Ni(NH3)6]Cl2。該協作物中配體分子為六個氨分子，其空間構型為正八面體；故答案為：正八面體；（1）鄰氨基吡啶的銅協作物在有機不對稱合成中起催化誘導效應，其結簡式如圖所示。①基態Cu原子的價電子排布式為_________，在元素周期表中銅位于_________區(填“s”“p”“d”或“ds”)。②C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的依次為_________。③鄰氨基吡啶的銅協作物中，Cu2+的配位數是_________，N原子的雜化類型為_________。（2）C60是富勒烯族分子中穩定性最高的一種，N60是將來的火箭燃料，二者結構相像。①有關C60和N60的說法中正確的是_________。A．C60和N60均屬于分子晶體B．N60的穩定性強于N2C．C60中碳原子是sp3雜化D．C60易溶于CS2、苯②近年來，科學家合成了一種具有“二重結構”的球形分子，它是把足球形分子C60容納在足球形分子Si60中，則該分子中含有的化學鍵類型為____________(填“極性鍵”“非極性鍵”)。（3）原子坐標參數和晶胞參數是晶胞的兩個基本參數。①圖a中原子坐標參數分別為：A(0，0，0)，B(12，12，0)，C(12②圖b為銅的晶胞，銅原子半徑為Rnm，NA是阿伏加德羅常數的值，則銅晶體的密度為_________g·cm－3(用含R、NA的式子表示)【答案】3d104s1dsN>O>C4sp2sp3AD極性鍵、非極性鍵（0，1/2，1/2）82【解析】5．【2025屆廣東揭陽期末】鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。（1）基態Fe3+的簡化電子排布式為_______________________。（2）試驗室用KSCN溶液、苯酚()檢驗Fe3+。N、O、S的第一電離能由大到小的依次為______________(用元素符號表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為____________。（3）FeCl3的熔點為306℃，沸點為315℃。FeCl3的晶體類型是________________。FeSO4常作凈水劑和補鐵劑，SO42-的立體構型是_______________。（4）羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗爆劑等。1molFe(CO)5分子中含___________molσ鍵，與CO互為等電子體的離子是_____________(填化學式，寫一種)。（5）氮化鐵晶體的晶胞結構如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為_____________。（6）氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數的值。在該晶胞中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數目為_________；Fe2+與O2-的最短核間距為_____________pm?！敬鸢浮縖Ar]3d5N>O>Ssp2分子晶體正四面體形10CN-或C22—3∶112336N【解析】（5）由晶胞結構可知鐵微粒位于頂點和面心上，氮微粒位于體內，用“均攤法”可得晶胞中含Fe個數為12×1/6+2×1/2+3=6個，N原子個數為2個，該晶體中鐵、氮的微粒個數之比為6:2=3:1，故答案為：3:1；（6）依據晶胞結構可知Fe2+為面心立方，與Fe2+緊鄰的等距離的Fe2+有12個；用“均攤法”可得晶胞中含Fe2+：8×1/8+6×1/2=4個，含O2-：12×1/4+1=4個，晶體的化學式為FeO，1molFeO的質量為72g，1mol晶體的體積為72/ρcm3；晶胞的體積為72/ρcm3÷NA×4=288/(ρNA)cm3，晶胞的邊長為3288ρ×NAcm，Fe2+與O2-最短核間距為12×32886．【2025屆廣東茂名五校第一次聯考】翡翠的主要成分為NaAlSi2O6，還含有其他多種金屬陽離子，其中Cr3+的含量確定其綠色的深淺。（1）NaAlSi2O6所含元素中，第一電離能最小的元素和電負性最大的元素組成的含有兩種化學鍵的化合物是___________(寫化學式)（2）基態Cr3+的核外電子排布式為_____________________。（3）協作物K[Cr(C2O4)2(H2O)中的配體是___________，C2O42－中碳原子的雜化軌道類型是___________，與H2O互為等電子體的離子是___________(任寫一種)（4）一種鋁鎳合金的晶胞結構如圖所示，與其結構相像的化合物是___________(填標號)。A．氟化鈣B．金剛石C．鈉D．氯化銫（5）Ca、O、Gr可以形成一種具有特別導電性的復合氧化物，晶胞結構如圖所示，其中Ca2+，O2－采納面心立方最密積累方式。①該晶體的化學式為___________。②已知鈣離子、氧離子半徑分別為100pm、140pm，該晶胞的參數(邊長)為___________pm。③阿伏加德羅常數的值為NA，該晶體密度的計算表達式為___________g·cm－3；晶胞中Cr4+位于O2－所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為___________pm。【答案】Na2O2[Ar]3d3或1s22s22p63s23p63d3C2O42-、H2Osp2雜化NH2-dCaCrO32402pmg·cm－31202pm【解析】a．氟化鈣中每個鈣離子四周有8個氟離子，每個氟離子四周有4個鈣離子，不符合；b．金剛石為空間立體網狀結構，每C原子四周有4個C原子，不符合；c．金屬鈉是體心立方積累，鈉的配位數為8，即每個鈉原子四周與其距離最近的原子有8個，不符合；d．氯化銫中每個銫離子四周有8個氯離子，每個氯離子四周有8個銫離子，符合；故答案為d；（5）①依據晶胞結構圖和均攤法可知，晶胞中O原子數為12×6=3，Ca原子數為18×8=1，Cr原子數為1，則化學式為CaCrO②已知鈣離子、氧離子半徑分別為100pm、140pm，則晶胞的面對角線是480pm，所以該晶胞的參數(邊長)為2402pm；③阿伏加德羅常數的值為NA，該晶體密度的計算表達式為=g·cm－3；晶胞中Cr4+位于O2－所形成的正八面體的體心，正八面體邊長為立方體12面對角線長度，則該正八面體的邊長為12×2402pm=1202pm。7．【2025屆廣東七校其次次聯考】鎳及其化合物在工業生產和科研領域有重要的用途。請回答下列問題：（1）基態Ni原子中，電子填充的能量最高的能級符號為_________，價層電子的軌道表達式為_________。（2）Ni的兩種協作物結構如圖所示：AB①A的熔、沸點高于B的緣由為_________。②A晶體含有化學鍵的類型為___________（填選項字母）。A．σ鍵B．π鍵C．配位鍵D．金屬鍵③A晶體中N原子的雜化形式是_________。（3）人工合成的砷化鎳常存在各種缺陷，某缺陷砷化鎳的組成為Ni1.2As，其中Ni元素只有＋2和＋3兩種價態，兩種價態的鎳離子數目之比為_________。（4）NiAs的晶胞結構如圖所示：①鎳離子的配位數為_________。②若阿伏加德羅常數的值為NA，晶體密度為ρg·cm－3，則該晶胞中最近的砷離子之間的距離為_________pm。【答案】3dA中含氫鍵ABCsp21:14或【解析】（1）鎳的原子序數為28，其電子排布式為1S22S22P63S23P64S23d8，其價電子的軌道表達式為，所以基態鎳原子核外電子填充的能量最高的能級符號為3d；8．【2025屆廣西名校12月調研】銅的相關化合物在化工、材料等領域有著廣泛的應用?；卮鹣铝袉栴}：（1）基態Cu原子中，核外電子占據的最高能層的符號是___________，占據該能層電子的電子_云輪廓圖形態為__________；Cu2+價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為___________。（2）Cu2O熔點(1235℃)比Cu2S熔點(113℃)高，它們均屬于___________晶體，前者熔點較高的緣由是_________________________________。（3）Cu可與N、S，O等元素形成化合物，N、S、O三種元素的第一電離能由大到小的依次為______________；在Cu的催化作用下，乙醇可被氧化為乙醛，乙醛分子中碳原子的雜化方式是________________。（4）1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為___________(用NA表示阿伏加德羅常數)。（5）Cu與N所形成的某種晶體的立方晶胞如圖所示，其晶胞參數為amm。該晶體的化學式為___________，晶體的密度為___________g·cm－3(列出計算式即可，用NA表示阿伏加德羅常數)?！敬鸢浮縉球形離子Cu20與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶的電荷數也相同，但O2-半徑比S2-半徑小，所以Cu20的晶格能更大，熔點更高N>O>Ssp3sp220NACu3N206×1021/(NA×a3)【解析】（1）基態Cu原子核外電子排布：1s22s22p63s23p63d104s1，核外電子占據的最高能層的符號是N；占據該能層電子的電子云輪廓圖形態為球形；Cu2+價層電子的軌道表達式（電子排布圖）為，；綜上所述，本題答案是：N；球形；。（4）1個[Cu(NH3)4]SO4中，有4個NH3，1個NH3中有3個σ鍵；共含有4×3=12個σ鍵；1個SO42-中含有4個σ鍵；1個銅原子與4個NH3形成4個配位鍵，即有4個σ鍵；因此1moI[Cu(NH3)4]SO4中含有σ鍵的數目為20NA；綜上所述，本題答案是：20NA。（5）由晶胞圖可知，一個晶胞中，Cu原子的數目為12×1/4=3，N原子的數目為8×1/8=1，因此該晶體的化學式為Cu3N；1mol晶胞的質量為64×3+14=206g，一個晶胞的體積V=(a×10-7)3cm3，因此晶體的密度=206÷[NA×(a×10-7)3]=206÷[NA×a3×10-21]=206×1021/(NA×a3)g/cm3；綜上所述，本題答案是：Cu3N；206×1021/(NA×a3)。9．【2025屆河北唐山期末】H、N、O、S、Ni、As為元素周期表中1～4周期元素。請回答下列問題：（1）上述元素中第一電離能最大的元素符號是___________，電負性最大的元素的原子其價電子軌道表示式為___________。（2）CH3NO2中C和N的原子軌道雜化方式分別為___________、___________。（3）SO32－其空間構型為___________。寫出一種與該酸根等電子體的微粒___________。（4）NH3極易溶于水其緣由除二者都為極性分子外，另一個重要緣由是___________。（5）Ni與As形成的一種化合物，其晶體如圖所示，屬六方晶系。①該晶體的化學式為___________，As原子的配位數為___________。②已知晶胞參數a=360.2pm，c=500.9pm，此晶體的密度為___________g·cm－3。(寫出計算式，NA為阿伏加德羅常數的值)【答案】Nsp3sp2三角錐形AsO33-、ClO3-、PCl3NH3分子與水分子間形成氫鍵NiAs6（3）SO32－孤電子對（6+2-2×3）/2=1,σ鍵數為3，價電子對=1+3=4，采納sp3雜化，其空間構型為三角錐形。與SO32－原子數相同，價電子總數相同的粒子可能為：AsO33-、ClO3-、PCl3等之一。（4）NH3極易溶于水其緣由，除二者都為極性分子外，另一個重要緣由是NH3分子與水分子間形成氫鍵。（5）Ni與As形成的一種化合物，其晶體如圖所示，屬六方晶系。①Ni：8×1/8+4×1/4=2，As：2，化學式為NiAs；As原子的配位數為6；②已知晶胞參數a=360.2pm，c=500.9pm，V=，此晶體的密度為ρ=m/V=g·cm－3。10．【2025屆河南名校聯考】據《科技日報》報道，我國科學家研制勝利一系列石墨烯限域的3d過渡金屬中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化劑，在室溫條件下以H2O2為氧化劑干脆將CH4氧化成C1含氧化合物。請回答下列問題：（1）在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中，某基態原子核外電子排布遵循“洪特規則特例”，該原子的外圍電子排布式為____________。（2）在3d過渡金屬中，基態原子未成對電子數最多的元素是____________（填元素符號）。（3）銅的焰色反應呈綠色，在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為__________。（4）石墨烯限域單原子鐵能活化CH4分子中的C－H鍵，導致C與H之間的作用力_________(減弱”或“不變”)。鐵晶體中粒子之間作用力類型是__________________。（5）常溫下，H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、HCOOH等。①它們的沸點分別為64.7、－195℃、100.8℃，其主要緣由是____________________；②CH4和HCHO比較，鍵角較大的是_________，主要緣由是___________________。（6）配離子的顏色d－d電子躍遷的分裂能大小有關，1個電子從較低的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量為d的分裂能，用符號△表示。分裂能△[Co(H2O)62+]________△[Co(H2O)63+](填“>”“<”或“=”)，理由是_________________。（7）鈷晶胞和白銅(銅鎳合金)晶胞如圖所示。①鈷晶胞積累方式的名稱為____________________；②已知白銅晶胞的密度為dg·cm－3，NA代表阿伏加德羅常數的值。圖2晶胞中兩個面心上銅原子最短核間距為_____________pm(列出計算式)。【答案】3d104s1Cr光譜分析減弱金屬鍵CH3OH、HCOOH分子間存在氫鍵且HCOOH分子間氫鍵較強，HCHO分子間只存在范德華力HCHOCH4中C采納sp3雜化，HCHO中C采納sp2雜化<前者帶2個正電荷，后者帶3個正電荷，后者對電子的吸引力較大六方最密積累22×359+64×3NA?d【解析】故答案為：減弱，金屬鍵；（5）①沸點主要由分子間作用力大小確定，CH3OH、HCOOH分子間存在氫鍵，且HCOOH分子間氫鍵較強，而HCHO分子間只存在范德華力，范德華力比氫鍵弱得多；②CH4、HCHO分子中C原子雜化類型不同，鍵角主要由雜化類型確定，CH4中的碳原子為sp3雜化，HCHO中的碳原子為sp2雜化，所以鍵角較大的是HCHO,故答案為：CH3OH、HCOOH分子間存在氫鍵，且HCOOH分子間氫鍵較強，而HCHO分子間只存在范德華力；HCHO；CH4中C采納sp3雜化，HCHO中C采納sp2雜化；（6）依據分裂能定義，假如配離子所帶正電荷數越多，對電子吸引力越大，d-d電子躍遷汲取能量較多，在Co(H2O)62+、Co(H2O)63+中，前者帶2個正電荷，后者帶3個正電荷，所以前者分裂能較小，后都較大。故答案為：<；前者帶2個正電荷，后者帶3個正電荷，后者對電子的吸引力較大；11．【2025屆河南南陽期末】中國煉丹家約在唐代或五代時期駕馭了以爐甘石點化鍮石(即鍮石金)的技藝：將爐甘石(ZnCO3)、赤銅礦(主要成分Cu2O)和木炭粉混合加熱至800℃左右可制得與黃金相像的鍮石金?；卮鹣铝袉栴}：（1）鋅元素基態原子的價電子排布式為________________，銅元素基態原子中的未成對電子數為_________________。（2）硫酸鋅溶于過量氨水形成[

Zn(NH3)4]SO4溶液。①[Zn(NH3)4]SO4中，陰離子的立體構型是__________________，[Zn(NH3)4]2+中含有的化學鍵有__________________。②NH3分子中，中心原子的軌道雜化類型為________________，NH3在H2O中的溶解度____________(填“大”或“小”)，緣由是_____________________。（3）銅的第一電離能為I1Cu=745.5kJ·mol-1，其次電離能為I2Cu=1957.9kJ·mol-1，鋅的第一電離能為I1Zn=906.4kJ·mol-1，其次電離能為I2Zn=1733.3kJ·mol-1，I2Cu>I2Zn的緣由是___________________。（4）Cu2O晶體的晶胞結構如圖所示。O2-的配位數為_______________；若Cu2O的密度為dg·cm-3，則晶胞參數a=____________nm?！敬鸢浮?d104s21正四面體配位鍵和極性共價鍵sp3大NH3分子和H2O分子均為極性分子，且NH3分子和H2O分子之間能形成氫鍵銅失去的是全充溢的3d10電子，而鋅失去的是4s1電子4×107【解析】12．【2025屆河南開封一?！看_定物質性質的重要因素是物質結構。請回答下列問題：（1）已知元素M是組成物質Ca5(PO4)3F的一種元素。元素M的氣態原子逐個失去第1個至第5個電子所需能量(即電離能，用符號I1至I5表示)如表所示：元素M化合態常見化合價是_________價，其基態原子電子排布式為_________。（2）Ca3(PO4)3F中非金屬元素電負性由大到小的依次為_________。（3）PO43－的中心原子的雜化方式為_________，該離子的空間構型為_________，鍵角為_________，其等電子體有_________(請寫出兩種)。（4）CaF2晶胞結構如圖所示，則CaF2晶體中與Ca2+最近且等距離的Ca2+數目為_________；已知Ca2+和F－半徑分別為acm、bcm，阿伏加德羅常數為NA，M為摩爾質量，則晶體密度為_________g·cm－3(不必化簡)。（5）已知MgO與CaO的晶體結構相像，其摩氏硬度的大小關系為_________，緣由為_________?！敬鸢浮?2[Ar]4s2F>O>Psp3正四面體形109°28′SO42-、CCl4等124MNA[4(a+b)3]3MgO>CaOMg【解析】（4）依據CaF2晶胞結構可知：在每個晶胞中與Ca2+離子距離最近且等距離的Ca2+有3個，通過每個Ca2+可形成8個晶胞，每個Ca2+計算了2次，所以與Ca2+離子距離最近且等距離的Ca2+有(3×8)÷2=12個；將CaF2晶胞分成8個小正方體，正方體中心為F-離子，頂點為Ca2+，晶胞中共有4個鈣離子、8個氟離子。立方體的對角線為2(a+b)，則晶胞的對角線為4(a+b)，晶胞的邊長為4(a+b)3，依據晶體密度計算公式可得該晶體的密度ρ=mV=（5）MgO與CaO的晶體結構相像，由于離子半徑Ca2+>Mg2+，離子半徑越大，與O2-形成的離子鍵的鍵長就越大，晶格能就越小，物質的硬度就越小，故其摩氏硬度的大小關系為MgO>CaO。13．【2025屆湖北1月聯考】鈣及其化合物在工業上、建筑工程上和醫藥上用途很大?；卮鹣铝袉栴}（1）基態Ca原子M能層有_____個運動狀態不同的電子，Ca的第一電離能__________(填“大于”或“小于”)Ga。（2）Mn和Ca屬于同一周期，且核外最外層電子構型相同，但金屬Mn的熔點沸點等都比金屬Ca高，緣由是____________________。（3）氯氣與熟石灰反應制漂白粉時會生成副產物Ca(ClO3)2，Ca(ClO3)2中的陰離子空間構型是__________、中心原子的雜化形式為____________________。（4）碳酸鹽的熱分解示意圖如圖1所示熱分解溫度：CaCO3_______(填“高于”或“低于”)SrCO3，緣由是____________________。從價鍵軌道看，CO2分子內的化學鍵類型有__________。（5）螢石是唯一一種可以提煉大量氟元素的礦物，晶胞如圖2所示。Ca2+的配位數為__________，螢石的一個晶胞的離子數為__________，已知晶胞參數為0.545nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則螢石的密度為__________g·cm－3(列出計算式)。【答案】8大于Mn原子半徑較小且價電子數較多，金屬鍵較強三角錐形sp3低于r(Ca2+)<r(Sr2+)，CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解為CaOσ鍵，π鍵812【解析】（4）由碳酸鹽的熱分解示意圖看出，CaCO3熱分解生成CaO，SrCO3熱分解生成SrO，CaO和SrO都是離子晶體，因為離子半徑r(Ca2+)<r(Sr2+)，CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解為CaO，所以CaCO3的熱分解溫度低于SrCO3。CO2分子結構為O=C=O，C=O雙鍵中1條σ鍵，1條π鍵，所以CO2分子內的化學鍵類型有σ鍵、π鍵。（5）螢石的化學式為CaF2，即晶胞中鈣離子與氟離子個數比為1:2，從晶胞示意圖看，每個晶胞中實際占有黑球的個數=8×18+6×12=4，晶胞中實際占有白球的個數為8，據此可知黑球代表Ca2+，白球代表F-。將該面心立方晶胞分割成8個小立方體（），每個小立方體的4個頂點上是Ca2+，體心是F-，現選取一個頂點（Ca2+）作為考查對象，經過該頂點的小立方體有8個，即與該頂點的Ca2+距離相等且最近的F-共有8個，所以Ca2+的配位數為8。螢石的一個晶胞中實際占有4個Ca2+和8個F-，所以螢石一個晶胞的離子數為12。1個Ca2+的質量=40g/molNAmol-1=40NAg，1個F-的質量=19g/molNAmol-1=19N14．【2025屆湖南教考聯盟一診】鐵、鈷、鎳具有相像的性質，在化學上稱為鐵系元素?；卮鹣铝袉栴}：（1）LiCoO2、LiFePO4常用作鋰離子電池的正極材料?；鶓BCo原子核外電子排布式為_________，第四電離能I4(Co)_________I4(Fe)(填“>”或“<”)，PO43－的空間構型為_________。（2）鐵系元素能與CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金屬羰基協作物。與CO互為等電子體的分子和離子分別為_________和_________(各舉一種，填化學式)；在CO分子中，鍵與π鍵數目之比為_________。（3）鐵與K2O、(環戊二烯)在隔絕空氣條件下共熱可制得二茂鐵[Fe(C5H5)2]。在環戊二烯中，C原子的雜化軌道類型為_________。二茂鐵熔點為446K，不溶于水，易溶于乙醚、苯、乙醇等有機溶劑，373K即升華；從各種性質看，都表明它是典型的_________化合物。（4）鐵單質的積累方式有兩種，其剖面圖分別如圖a、b所示。在圖a所示積累方式里鐵原子的半徑為rpm，則其晶胞棱長為_________cm。在圖b所示積累方式里鐵原子的總體積占晶體體積的比例為_________(用含圓周率π的代數式表示)【答案】[Ar]3d74s2<正四面體N2CN-1：2sp2和sp3共價43r×10(4)設a晶胞棱長為x,4rpm=3x即x=43rpm=43r×10設b晶胞棱長為y，Fe原子半徑為R,4R=2y，即R=24