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高考化学真题重组卷 7+4专题冲刺 专题14 化学键与晶体结构
一、单选题
1．（2022·辽宁）理论化学模拟得到一种离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误的是（　　）
A．所有原子均满足8电子结构 B．N原子的杂化方式有2种
C．空间结构为四面体形 D．常温下不稳定
【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A．由的结构式可知，所有N原子均满足8电子稳定结构，A不符合题意；
B．中心N原子为杂化，与中心N原子直接相连的N原子为杂化，与端位N原子直接相连的N原子为杂化，端位N原子为杂化，则N原子的杂化方式有3种，B符合题意；
C．中心N原子为杂化，则其空间结构为四面体形，C不符合题意；
D．中含叠氮结构()，常温下不稳定，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.该离子中所有N原子均满足8电子稳定结构；
B.该离子中N原子的杂化方式有、、三种；
C.中心N原子为sp3杂化；
D.结构不稳定。
2．（2022·山东）、属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是（　　）
A．的熔点高于
B．晶体中所有化学键均为极性键
C．晶体中所有原子均采取杂化
D．晶体中所有原子的配位数均相同
【答案】A
【知识点】原子晶体（共价晶体）；晶体熔沸点的比较；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A．AlN、GaN为结构相似的共价晶体，原子半径：AlN-Ga，键能越大熔点越高，因此GaN的熔点低于AlN，A符合题意；
B．不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，Ga-N和Al-N均为极性键，B不符合题意；
C．金刚石中每个C原子形成4个共价键（即C原子的价层电子对数为4），不含孤电子对，C原子均采取sp3杂化；AlN、GaN与金刚石结构相似，则AlN、GaN中所有原子均采取sp3杂化，C不符合题意；
D．金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，AlN、GaN与金刚石与金刚石结构相似，则AlN、GaN中所有原子的配位数也均为4，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A.共价晶体键能越大熔点越高；
B.不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键；
C.AlN和CaN的结构与金刚石相似，金刚石中碳原子均采用sp3杂化；
D.金刚石中C原子的配位数为4。
3．（2021·湖北）下列有关N、P及其化合物的说法错误的是（　　）
A．N的电负性比P的大，可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
B．N与N的π键比P与P的强，可推断N≡N的稳定性比P≡P的高
C．NH3的成键电子对间排斥力较大，可推断NH3的键角比PH3的大
D．HNO3的分子间作用力较小，可推断HNO3的熔点比H3PO4的低
【答案】A
【知识点】键能、键长、键角及其应用；不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别
【解析】【解答】A．P和Cl的电负性差值比N和Cl的电负性差值大，因此PCl3分子的极性比NCl3分子极性大，A项符合题意；
B．N与N的 键比P与P的强，故 的稳定性比 的高，B项不符合题意；
C．N的电负性比P大，NH3中成键电子对距离N比PH3中成键电子对距离P近，NH3中成键电子对间的斥力大，因此NH3的键角比PH3的大，C项不符合题意；
D．相对分子质量：HNO3故答案为：A。
【分析】A．分子中原子间的电负性差值越大，分子的极性越大；
B．共价键越牢固，分子越稳定；
C．分子中成键电子对间的排斥力大，分子中的键角越大；
D．相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
4．（2021·湖北）某立方晶系的锑钾(Sb—K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是（　　）
A．该晶胞的体积为a3×10-36cm-3 B．K和Sb原子数之比为3∶1
C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为 apm
【答案】B
【知识点】晶胞的计算
【解析】【解答】A．该晶胞的边长为 ，故晶胞的体积为 ，A项不符合题意；
B．该晶胞中K的个数为 ，Sb的个数为 ，故K和Sb原子数之比为3∶1，B项符合题意；
C．以面心处Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8，C项不符合题意；
D．K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的 ，即 ，D项不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A．根据边长计算体积；
B．根据结构分析，注意棱上有12个K原子，晶胞内有9个K原子，顶点有8个Sb原子，面上有6个Sb原子；
C．观察图a，以面心处Sb为例，面上有四个最邻近的K原子，晶胞内还有4个；
D．由图b知，K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的 1/4。
5．（2021·湖北）甲烷单加氧酶(s—mmo)含有双核铁活性中心，是O2氧化CH4生成CH3OH的催化剂，反应过程如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2
B．步骤③有非极性键的断裂和极性键的形成
C．每一步骤都存在铁和氧元素之间的电子转移
D．图中的总过程可表示为：CH4+O2+2H++2e- CH3OH+H2O
【答案】C
【知识点】原子核外电子排布；化学键；氧化还原反应
【解析】【解答】A.基态Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为 ，A项不符合题意；
B.步骤③中断裂 非极性键，形成 (Ⅳ)极性键，B项不符合题意；
C.步骤④中电子转移发生在Fe和C元素之间，C项符合题意；
D.根据图示，总过程的反应为： ，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.Fe是26号元素，依据构造原理写出其核外电子排布；
B.同种元素组成的共价键为非极性键，不同种元素组成的共价键为极性键；
C.电子转移伴随着化合价的变化；
D.该反应的反应物为氧气，甲烷和氢离子，得到电子，生成甲醇和水。
6．（2021·天津）下列化学用语表达正确的是（　　）
A．F-的离子结构示意图：
B．基态碳原子的轨道表示式：
C．丙炔的键线式：
D．H2O分子的球棍模型：
【答案】D
【知识点】原子核外电子的运动状态；原子结构示意图；球棍模型与比例模型
【解析】【解答】A．F-最外层有8个电子，离子结构示意图： ，故A不符合题意；
B．基态碳原子的轨道表示式： ，故B不符合题意；
C．丙炔的三个碳原子在一条线上，故C不符合题意；
D．H2O分子的空间构型为V型，所以球棍模型为： ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．F 的最外层电子数为8；
B．洪特规则指出电子排布进入简并轨道时优先分占不同的轨道，且自旋平行；
C．丙炔分子中3个C原子位于同一直线上；
D．H2O分子的空间构型是V形，并且中心原子O的半径大于H。
7．（2021·天津）下列各组物质的晶体类型相同的是（　　）
A．SiO2和SO3 B．I2和NaCl C．Cu和Ag D．SiC和MgO
【答案】C
【知识点】离子晶体；原子晶体（共价晶体）；分子晶体；金属晶体
【解析】【解答】A．SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A不符合题意；
B．I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B不符合题意；
C．Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C符合题意；
D．SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】阴阳离子间通过离子键形成的晶体为离子晶体；
分子间通过分子间作用力形成的晶体为分子晶体；
相邻原子间通过共价键结合而成的立体网状的晶体为共价晶体；
由金属阳离子和自由电子间相互作用形成的晶体为金属晶体。
二、综合题
8．（2022·北京市）工业中可利用生产钛白的副产物和硫铁矿联合制备铁精粉和硫酸，实现能源及资源的有效利用。
（1）结构示意图如图1。
①的价层电子排布式为　 　。
②中O和中S均为杂化，比较中键角和中键角的大小并解释原因　 　。
③中与与的作用力类型分别是　 　。
（2）晶体的晶胞形状为立方体，边长为，结构如图2。
①距离最近的阴离子有　 　个。
②的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为。
该晶体的密度为　 　。
（3）加热脱水后生成，再与在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫酸。分解和在氧气中燃烧的能量示意图如图3。利用作为分解的燃料，从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点　 　。
【答案】（1）；孤电子对有较大斥力，使键角小于键角；配位键、氢键
（2）6；
（3）燃烧放热为分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料
【知识点】原子核外电子排布；化学键；键能、键长、键角及其应用；晶胞的计算
【解析】【解答】（1）①Fe的价层电子排布为3d64s2，形成Fe2+时失去4s上的2个电子，于是Fe2+的价层电子排布为3d6。
②H2O中O 和中S都是sp3杂化，H2O中O杂化形成的4个杂化轨道中2个被孤电子对占据，2个被键合电子对占据，而中S杂化形成的4个杂化轨道均被键合电子对占据。孤电子对与键合电子对间的斥力大于键合电子对与键合电子对间的斥力，使得键角与键角相比被压缩减小。
③H2O中O有孤电子对，Fe2+有空轨道，二者可以形成配位键，中有电负性较大的O元素可以与H2O中H元素形成氢键。
答案为：3d6；孤电子对有较大斥力，使键角小于键角；配位键、氢键。
（2）①以位于面心Fe2+为例，与其距离最近的阴离子所处位置如图所示（圆中）：
。
4个阴离子位于棱上，2个位于体心位置上，共6个。
②依据分摊法可知晶胞中Fe2+离子个数为，个数为。一个晶胞中相当于含有4个FeS2，因此一个晶胞的质量。所以晶体密度。
答案为：6；
（3）燃烧为放热反应，分解为吸热反应，燃烧放出的热量恰好为分解提供能量。另外，燃烧和分解的产物如Fe2O3、SO2、SO3可以作为制备铁精粉或硫酸的原料。
答案为：燃烧放热为分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料。
【分析】（1）①Fe为26号元素，核外共26个电子，Fe原子失去2个电子形成Fe2+；
②孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力，孤电子对越多键角越小；
③H2O中O有孤电子对，Fe2+有空轨道，中有电负性较大的O元素可以与H2O中H元素形成氢键；
（2）①以位于面心Fe2+为例， 距离Fe2+最近的阴离子为了棱上和体心；
②根据均摊法和计算；
（3）燃烧均为放热反应。
9．（2022·山东）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：
（1）基态原子的价电子排布式为　 　，在元素周期表中位置为　 　。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键，与的配位数之比为　 　；　 　；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是　 　。
（3）吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据____(填标号)。
A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①　 　，②　 　。
（5）、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是　 　。
【答案】（1）3d84s2；第4周期第VIII族
（2）2：3；2：1：1；Zn2+
（3）D
（4）吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子
（5）
【知识点】原子核外电子排布；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】(1)已知Ni是28号元素，故基态Ni原子的价电子排布式为：3d84s2；位于元素周期表的第4周期第VIII族，故答案为：3d84s2；第4周期第VIII族；
(2)由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为：=1，Zn2+个数为：=1，含有CN-为：=4，NH3个数为：=2，苯环个数为：=2，则该晶胞的化学式为：，且晶胞中每个N原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为4，Zn2+周围形成的配位键数目为6，则与的配位数之比为4：6=2：3；4：2：2=2：1：1；Ni2+的配位数为4，则Ni2+采用sp3杂化，而Zn2+的配位数为6，Zn2+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是Zn2+，故答案为：2：3；2：1：1；Zn2+；
(3)吡啶中含有与苯类似的大π键，则说明吡啶中N原子采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，故答案为：D；
(4)已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯，故答案为：吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子；
(5)已知-CH3为推电子基团，-Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为：＞＞，碱性随N原子电子云密度的增大而增强，则其中碱性最弱的为：，故答案为：。
【分析】（1）Ni为28号元素，根据构造原理书写价电子排布式；位于第4周期第VIII族；
（2）根据均摊法计算确定该晶胞的化学式，进而确定与的配位数之比和；Zn2+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是Zn2+；
（3）吡啶中N原子采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对；
（4） 吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；根据相似相溶原理判断；
（5）-CH3为推电子基团，-Cl是吸电子基团。
10．（2022·广东）硒（ ）是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光（ ）效应以来， 在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含 的新型 分子 的合成路线如下：
（1） 与S同族，基态硒原子价电子排布式为　 　。
（2） 的沸点低于 ，其原因是　 　。
（3）关于I~III三种反应物，下列说法正确的有_________。
A．I中仅有 键
B．I中的 键为非极性共价键
C．II易溶于水
D．II中原子的杂化轨道类型只有 与
E．I~III含有的元素中，O电负性最大
（4）IV中具有孤对电子的原子有　 　。
（5）硒的两种含氧酸的酸性强弱为 　 　 （填“>”或“<”）。
研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠（ ）可减轻重金属铊引起的中毒。 的立体构型为　 　。
（6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图a，沿x、y、z轴方向的投影均为图b。
①X的化学式为　 　。
②设X的最简式的式量为 ，晶体密度为 ，则X中相邻K之间的最短距离为　 　 （列出计算式， 为阿伏加德罗常数的值）。
【答案】（1）4s24p4
（2）两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高
（3）B；D；E
（4）O、Se
（5）＞；正四面体形
（6）K2SeBr6；
【知识点】原子核外电子排布；化学键；判断简单分子或离子的构型；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】（1）Se为第四周期元素，Se与S同族，最外层电子数都为6，则基态硒原子价电子排布式为4s24p4。
（2）H2Se和H2O都是分子晶体，由于水分子之间存在氢键，所以H2O的沸点较高。
（3）A．I中有碳碳单键（σ键）和介于单键、双键之间的特殊键（大π键），A不符合题意；
B．Se与Se为同种原子，则I中的Se-Se键为非极性共价键，B符合题意；
C．II属于烃类，难溶于水，C不符合题意；
D．II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型均为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp，D符合题意；
E．元素的电负性：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小。则I~III含有的元素中，O电负性最大，E符合题意；
故答案为：BDE。
（4）根据IV的结构简式可知，O、Se都有孤对电子，C、H、S都没有孤对电子。
（5）S、Se同主族，Se的含氧酸可类比S的含氧酸，H2SO4酸性比H2SO3强，则H2SeO4的酸性比H2SeO3强。SO42-中Se价层电子对数为4+=4，其立体构型为正四面体形。
（6）①根据晶胞结构可知，有8个K原子，另外的原子团个数为，而1个原子团为SeBr62-
，经简化可得X的化学式为K2SeBr6。
②由①可知，晶胞中含有4个K2SeBr6，且X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半。设晶胞参数为a nm，则，解得，所以X中相邻K之间的最短距离为nm。
【分析】（1）同主族元素原子的最外层电子数相等，价电子是指最外层电子。
（2）分子间含有氢键，能使物质的熔沸点升高。
（3）A．σ键为单键，介于单键、双键之间的特殊键为大π键。
B．在共价键中，成键的两个相同原子之间存在非极性共价键。
C．烃类都难溶于水。
D．II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型均为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp。
E．元素的电负性：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小。
（4）根据原子最外层8电子饱和（H原子最外层2电子饱和）及物质结构中原子的成键情况进行分析。
（5）S、Se同主族，Se的含氧酸可类比S的含氧酸。分子或离子的立体构型可通过中心原子的价层电子对进行分析。
（6）①根据均摊法进行解答。
②根据n=和m=ρV进行分析，注意单位统一。
三、实验探究题
11．（2022·湖南）[选修3：物质结构与性质]
铁和硒（ ）都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题：
（1）乙烷硒啉（Ethaselen）是一种抗癌新药，其结构式如下：
①基态 原子的核外电子排布式为 　 　；
②该新药分子中有　 　种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态 分子　 　 离子（填“>”“<”或“=”），原因是　 　。
（2）富马酸亚铁 是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中 键与 键的数目比为　 　；
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为　 　。
（3）科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化 ，将 转化为 ，反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为　 　；
②与 互为等电子体的一种分子为　 　（填化学式）。
（4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为　 　；
② 原子的配位数为　 　；
③该晶胞参数 、 。阿伏加德罗常数的值为 ，则该晶体的密度为　 　 （列出计算式）。
【答案】（1）[Ar] 3d104s24p4；6；＞；SeO3的空间构型为平面三角形，SeO 的空间构型为三角锥形
（2）11：3；O＞C＞H＞Fe
（3）sp3杂化；H2O
（4）KFe2Se2；4；
【知识点】原子核外电子排布；键能、键长、键角及其应用；判断简单分子或离子的构型；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】（1）①Se为34号元素，核外有34个电子，基态Se原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，简化电子排布式为[Ar] 3d104s24p4，故答案为：[Ar] 3d104s24p4；
②乙烷硒啉的分子结构对称，如图，则乙烷硒啉分子中含有8种化学环境不同的碳原子，故答案为：8；
③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，键角小于120°，故答案为：＞；SeO3的空间构型为平面三角形，SeO 的空间构型为三角锥形；
（2）①由球棍模型可知，富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH，单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，则富马酸分子中含有11个σ键，3个π键，σ键和π键的数目比为11：3，故答案为：11：3；
②富马酸亚铁中含有的元素为C、H、O、Fe，元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：O＞C＞H＞Fe，则电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe，故答案为：O＞C＞H＞Fe；
（3）①由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp3杂化；
②的原子数为3，价电子数为8， 等电子体具有相同的原子数和价电子数，则与互为等电子体的分子为H2O，故答案为：H2O；
（4）①由平面投影图可知，钾原子位于顶点和体心，数目为8× +1=2，硒原子位于棱上和体内，数目为，铁原子位于晶胞面上，数目为，则超导材料最简化学式为KFe2Se2，故答案为：KFe2Se2；
②由平面投影图可知，距离铁原子最近且紧邻的硒原子有4个，所以铁原子的配位数为4，故答案为：4；
③设晶体的密度为dg/cm3，根据可得， =abc×10-21×d，解得d= ，故答案为： 。
【分析】（1）①Se为34号元素，根据构造原理书写核外电子排布式；
②该物质结构对称；
③孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力，孤电子对越多键角越小；
（2）①单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键中含有1个σ键和2个π键；
②元素的非金属性越强，电负性越大；
（3）①产物中N原子形成4个σ键；
②等电子体具有相同的原子数和价电子数；
（4）①根据均摊法计算；
②位于棱上的铁原子与位于面上的硒原子的距离最近；
③根据计算。
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高考化学真题重组卷 7+4专题冲刺 专题14 化学键与晶体结构
一、单选题
1．（2022·辽宁）理论化学模拟得到一种离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误的是（　　）
A．所有原子均满足8电子结构 B．N原子的杂化方式有2种
C．空间结构为四面体形 D．常温下不稳定
2．（2022·山东）、属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是（　　）
A．的熔点高于
B．晶体中所有化学键均为极性键
C．晶体中所有原子均采取杂化
D．晶体中所有原子的配位数均相同
3．（2021·湖北）下列有关N、P及其化合物的说法错误的是（　　）
A．N的电负性比P的大，可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
B．N与N的π键比P与P的强，可推断N≡N的稳定性比P≡P的高
C．NH3的成键电子对间排斥力较大，可推断NH3的键角比PH3的大
D．HNO3的分子间作用力较小，可推断HNO3的熔点比H3PO4的低
4．（2021·湖北）某立方晶系的锑钾(Sb—K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是（　　）
A．该晶胞的体积为a3×10-36cm-3 B．K和Sb原子数之比为3∶1
C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为 apm
5．（2021·湖北）甲烷单加氧酶(s—mmo)含有双核铁活性中心，是O2氧化CH4生成CH3OH的催化剂，反应过程如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2
B．步骤③有非极性键的断裂和极性键的形成
C．每一步骤都存在铁和氧元素之间的电子转移
D．图中的总过程可表示为：CH4+O2+2H++2e- CH3OH+H2O
6．（2021·天津）下列化学用语表达正确的是（　　）
A．F-的离子结构示意图：
B．基态碳原子的轨道表示式：
C．丙炔的键线式：
D．H2O分子的球棍模型：
7．（2021·天津）下列各组物质的晶体类型相同的是（　　）
A．SiO2和SO3 B．I2和NaCl C．Cu和Ag D．SiC和MgO
二、综合题
8．（2022·北京市）工业中可利用生产钛白的副产物和硫铁矿联合制备铁精粉和硫酸，实现能源及资源的有效利用。
（1）结构示意图如图1。
①的价层电子排布式为　 　。
②中O和中S均为杂化，比较中键角和中键角的大小并解释原因　 　。
③中与与的作用力类型分别是　 　。
（2）晶体的晶胞形状为立方体，边长为，结构如图2。
①距离最近的阴离子有　 　个。
②的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为。
该晶体的密度为　 　。
（3）加热脱水后生成，再与在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫酸。分解和在氧气中燃烧的能量示意图如图3。利用作为分解的燃料，从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点　 　。
9．（2022·山东）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：
（1）基态原子的价电子排布式为　 　，在元素周期表中位置为　 　。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键，与的配位数之比为　 　；　 　；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是　 　。
（3）吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据____(填标号)。
A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①　 　，②　 　。
（5）、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是　 　。
10．（2022·广东）硒（ ）是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光（ ）效应以来， 在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含 的新型 分子 的合成路线如下：
（1） 与S同族，基态硒原子价电子排布式为　 　。
（2） 的沸点低于 ，其原因是　 　。
（3）关于I~III三种反应物，下列说法正确的有_________。
A．I中仅有 键
B．I中的 键为非极性共价键
C．II易溶于水
D．II中原子的杂化轨道类型只有 与
E．I~III含有的元素中，O电负性最大
（4）IV中具有孤对电子的原子有　 　。
（5）硒的两种含氧酸的酸性强弱为 　 　 （填“>”或“<”）。
研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠（ ）可减轻重金属铊引起的中毒。 的立体构型为　 　。
（6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图a，沿x、y、z轴方向的投影均为图b。
①X的化学式为　 　。
②设X的最简式的式量为 ，晶体密度为 ，则X中相邻K之间的最短距离为　 　 （列出计算式， 为阿伏加德罗常数的值）。
三、实验探究题
11．（2022·湖南）[选修3：物质结构与性质]
铁和硒（ ）都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题：
（1）乙烷硒啉（Ethaselen）是一种抗癌新药，其结构式如下：
①基态 原子的核外电子排布式为 　 　；
②该新药分子中有　 　种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态 分子　 　 离子（填“>”“<”或“=”），原因是　 　。
（2）富马酸亚铁 是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中 键与 键的数目比为　 　；
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为　 　。
（3）科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化 ，将 转化为 ，反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为　 　；
②与 互为等电子体的一种分子为　 　（填化学式）。
（4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为　 　；
② 原子的配位数为　 　；
③该晶胞参数 、 。阿伏加德罗常数的值为 ，则该晶体的密度为　 　 （列出计算式）。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A．由的结构式可知，所有N原子均满足8电子稳定结构，A不符合题意；
B．中心N原子为杂化，与中心N原子直接相连的N原子为杂化，与端位N原子直接相连的N原子为杂化，端位N原子为杂化，则N原子的杂化方式有3种，B符合题意；
C．中心N原子为杂化，则其空间结构为四面体形，C不符合题意；
D．中含叠氮结构()，常温下不稳定，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.该离子中所有N原子均满足8电子稳定结构；
B.该离子中N原子的杂化方式有、、三种；
C.中心N原子为sp3杂化；
D.结构不稳定。
2．【答案】A
【知识点】原子晶体（共价晶体）；晶体熔沸点的比较；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A．AlN、GaN为结构相似的共价晶体，原子半径：AlN-Ga，键能越大熔点越高，因此GaN的熔点低于AlN，A符合题意；
B．不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，Ga-N和Al-N均为极性键，B不符合题意；
C．金刚石中每个C原子形成4个共价键（即C原子的价层电子对数为4），不含孤电子对，C原子均采取sp3杂化；AlN、GaN与金刚石结构相似，则AlN、GaN中所有原子均采取sp3杂化，C不符合题意；
D．金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，AlN、GaN与金刚石与金刚石结构相似，则AlN、GaN中所有原子的配位数也均为4，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A.共价晶体键能越大熔点越高；
B.不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键；
C.AlN和CaN的结构与金刚石相似，金刚石中碳原子均采用sp3杂化；
D.金刚石中C原子的配位数为4。
3．【答案】A
【知识点】键能、键长、键角及其应用；不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别
【解析】【解答】A．P和Cl的电负性差值比N和Cl的电负性差值大，因此PCl3分子的极性比NCl3分子极性大，A项符合题意；
B．N与N的 键比P与P的强，故 的稳定性比 的高，B项不符合题意；
C．N的电负性比P大，NH3中成键电子对距离N比PH3中成键电子对距离P近，NH3中成键电子对间的斥力大，因此NH3的键角比PH3的大，C项不符合题意；
D．相对分子质量：HNO3故答案为：A。
【分析】A．分子中原子间的电负性差值越大，分子的极性越大；
B．共价键越牢固，分子越稳定；
C．分子中成键电子对间的排斥力大，分子中的键角越大；
D．相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
4．【答案】B
【知识点】晶胞的计算
【解析】【解答】A．该晶胞的边长为 ，故晶胞的体积为 ，A项不符合题意；
B．该晶胞中K的个数为 ，Sb的个数为 ，故K和Sb原子数之比为3∶1，B项符合题意；
C．以面心处Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8，C项不符合题意；
D．K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的 ，即 ，D项不符合题意。
故答案为：B。
【分析】A．根据边长计算体积；
B．根据结构分析，注意棱上有12个K原子，晶胞内有9个K原子，顶点有8个Sb原子，面上有6个Sb原子；
C．观察图a，以面心处Sb为例，面上有四个最邻近的K原子，晶胞内还有4个；
D．由图b知，K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的 1/4。
5．【答案】C
【知识点】原子核外电子排布；化学键；氧化还原反应
【解析】【解答】A.基态Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为 ，A项不符合题意；
B.步骤③中断裂 非极性键，形成 (Ⅳ)极性键，B项不符合题意；
C.步骤④中电子转移发生在Fe和C元素之间，C项符合题意；
D.根据图示，总过程的反应为： ，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.Fe是26号元素，依据构造原理写出其核外电子排布；
B.同种元素组成的共价键为非极性键，不同种元素组成的共价键为极性键；
C.电子转移伴随着化合价的变化；
D.该反应的反应物为氧气，甲烷和氢离子，得到电子，生成甲醇和水。
6．【答案】D
【知识点】原子核外电子的运动状态；原子结构示意图；球棍模型与比例模型
【解析】【解答】A．F-最外层有8个电子，离子结构示意图： ，故A不符合题意；
B．基态碳原子的轨道表示式： ，故B不符合题意；
C．丙炔的三个碳原子在一条线上，故C不符合题意；
D．H2O分子的空间构型为V型，所以球棍模型为： ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．F 的最外层电子数为8；
B．洪特规则指出电子排布进入简并轨道时优先分占不同的轨道，且自旋平行；
C．丙炔分子中3个C原子位于同一直线上；
D．H2O分子的空间构型是V形，并且中心原子O的半径大于H。
7．【答案】C
【知识点】离子晶体；原子晶体（共价晶体）；分子晶体；金属晶体
【解析】【解答】A．SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A不符合题意；
B．I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B不符合题意；
C．Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C符合题意；
D．SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】阴阳离子间通过离子键形成的晶体为离子晶体；
分子间通过分子间作用力形成的晶体为分子晶体；
相邻原子间通过共价键结合而成的立体网状的晶体为共价晶体；
由金属阳离子和自由电子间相互作用形成的晶体为金属晶体。
8．【答案】（1）；孤电子对有较大斥力，使键角小于键角；配位键、氢键
（2）6；
（3）燃烧放热为分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料
【知识点】原子核外电子排布；化学键；键能、键长、键角及其应用；晶胞的计算
【解析】【解答】（1）①Fe的价层电子排布为3d64s2，形成Fe2+时失去4s上的2个电子，于是Fe2+的价层电子排布为3d6。
②H2O中O 和中S都是sp3杂化，H2O中O杂化形成的4个杂化轨道中2个被孤电子对占据，2个被键合电子对占据，而中S杂化形成的4个杂化轨道均被键合电子对占据。孤电子对与键合电子对间的斥力大于键合电子对与键合电子对间的斥力，使得键角与键角相比被压缩减小。
③H2O中O有孤电子对，Fe2+有空轨道，二者可以形成配位键，中有电负性较大的O元素可以与H2O中H元素形成氢键。
答案为：3d6；孤电子对有较大斥力，使键角小于键角；配位键、氢键。
（2）①以位于面心Fe2+为例，与其距离最近的阴离子所处位置如图所示（圆中）：
。
4个阴离子位于棱上，2个位于体心位置上，共6个。
②依据分摊法可知晶胞中Fe2+离子个数为，个数为。一个晶胞中相当于含有4个FeS2，因此一个晶胞的质量。所以晶体密度。
答案为：6；
（3）燃烧为放热反应，分解为吸热反应，燃烧放出的热量恰好为分解提供能量。另外，燃烧和分解的产物如Fe2O3、SO2、SO3可以作为制备铁精粉或硫酸的原料。
答案为：燃烧放热为分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料。
【分析】（1）①Fe为26号元素，核外共26个电子，Fe原子失去2个电子形成Fe2+；
②孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力，孤电子对越多键角越小；
③H2O中O有孤电子对，Fe2+有空轨道，中有电负性较大的O元素可以与H2O中H元素形成氢键；
（2）①以位于面心Fe2+为例， 距离Fe2+最近的阴离子为了棱上和体心；
②根据均摊法和计算；
（3）燃烧均为放热反应。
9．【答案】（1）3d84s2；第4周期第VIII族
（2）2：3；2：1：1；Zn2+
（3）D
（4）吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子
（5）
【知识点】原子核外电子排布；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】(1)已知Ni是28号元素，故基态Ni原子的价电子排布式为：3d84s2；位于元素周期表的第4周期第VIII族，故答案为：3d84s2；第4周期第VIII族；
(2)由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为：=1，Zn2+个数为：=1，含有CN-为：=4，NH3个数为：=2，苯环个数为：=2，则该晶胞的化学式为：，且晶胞中每个N原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为4，Zn2+周围形成的配位键数目为6，则与的配位数之比为4：6=2：3；4：2：2=2：1：1；Ni2+的配位数为4，则Ni2+采用sp3杂化，而Zn2+的配位数为6，Zn2+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是Zn2+，故答案为：2：3；2：1：1；Zn2+；
(3)吡啶中含有与苯类似的大π键，则说明吡啶中N原子采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，故答案为：D；
(4)已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯，故答案为：吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子；
(5)已知-CH3为推电子基团，-Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为：＞＞，碱性随N原子电子云密度的增大而增强，则其中碱性最弱的为：，故答案为：。
【分析】（1）Ni为28号元素，根据构造原理书写价电子排布式；位于第4周期第VIII族；
（2）根据均摊法计算确定该晶胞的化学式，进而确定与的配位数之比和；Zn2+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是Zn2+；
（3）吡啶中N原子采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对；
（4） 吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；根据相似相溶原理判断；
（5）-CH3为推电子基团，-Cl是吸电子基团。
10．【答案】（1）4s24p4
（2）两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高
（3）B；D；E
（4）O、Se
（5）＞；正四面体形
（6）K2SeBr6；
【知识点】原子核外电子排布；化学键；判断简单分子或离子的构型；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】（1）Se为第四周期元素，Se与S同族，最外层电子数都为6，则基态硒原子价电子排布式为4s24p4。
（2）H2Se和H2O都是分子晶体，由于水分子之间存在氢键，所以H2O的沸点较高。
（3）A．I中有碳碳单键（σ键）和介于单键、双键之间的特殊键（大π键），A不符合题意；
B．Se与Se为同种原子，则I中的Se-Se键为非极性共价键，B符合题意；
C．II属于烃类，难溶于水，C不符合题意；
D．II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型均为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp，D符合题意；
E．元素的电负性：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小。则I~III含有的元素中，O电负性最大，E符合题意；
故答案为：BDE。
（4）根据IV的结构简式可知，O、Se都有孤对电子，C、H、S都没有孤对电子。
（5）S、Se同主族，Se的含氧酸可类比S的含氧酸，H2SO4酸性比H2SO3强，则H2SeO4的酸性比H2SeO3强。SO42-中Se价层电子对数为4+=4，其立体构型为正四面体形。
（6）①根据晶胞结构可知，有8个K原子，另外的原子团个数为，而1个原子团为SeBr62-
，经简化可得X的化学式为K2SeBr6。
②由①可知，晶胞中含有4个K2SeBr6，且X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半。设晶胞参数为a nm，则，解得，所以X中相邻K之间的最短距离为nm。
【分析】（1）同主族元素原子的最外层电子数相等，价电子是指最外层电子。
（2）分子间含有氢键，能使物质的熔沸点升高。
（3）A．σ键为单键，介于单键、双键之间的特殊键为大π键。
B．在共价键中，成键的两个相同原子之间存在非极性共价键。
C．烃类都难溶于水。
D．II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型均为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp。
E．元素的电负性：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小。
（4）根据原子最外层8电子饱和（H原子最外层2电子饱和）及物质结构中原子的成键情况进行分析。
（5）S、Se同主族，Se的含氧酸可类比S的含氧酸。分子或离子的立体构型可通过中心原子的价层电子对进行分析。
（6）①根据均摊法进行解答。
②根据n=和m=ρV进行分析，注意单位统一。
11．【答案】（1）[Ar] 3d104s24p4；6；＞；SeO3的空间构型为平面三角形，SeO 的空间构型为三角锥形
（2）11：3；O＞C＞H＞Fe
（3）sp3杂化；H2O
（4）KFe2Se2；4；
【知识点】原子核外电子排布；键能、键长、键角及其应用；判断简单分子或离子的构型；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】（1）①Se为34号元素，核外有34个电子，基态Se原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，简化电子排布式为[Ar] 3d104s24p4，故答案为：[Ar] 3d104s24p4；
②乙烷硒啉的分子结构对称，如图，则乙烷硒啉分子中含有8种化学环境不同的碳原子，故答案为：8；
③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，键角小于120°，故答案为：＞；SeO3的空间构型为平面三角形，SeO 的空间构型为三角锥形；
（2）①由球棍模型可知，富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH，单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，则富马酸分子中含有11个σ键，3个π键，σ键和π键的数目比为11：3，故答案为：11：3；
②富马酸亚铁中含有的元素为C、H、O、Fe，元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：O＞C＞H＞Fe，则电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe，故答案为：O＞C＞H＞Fe；
（3）①由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化，故答案为：sp3杂化；
②的原子数为3，价电子数为8， 等电子体具有相同的原子数和价电子数，则与互为等电子体的分子为H2O，故答案为：H2O；
（4）①由平面投影图可知，钾原子位于顶点和体心，数目为8× +1=2，硒原子位于棱上和体内，数目为，铁原子位于晶胞面上，数目为，则超导材料最简化学式为KFe2Se2，故答案为：KFe2Se2；
②由平面投影图可知，距离铁原子最近且紧邻的硒原子有4个，所以铁原子的配位数为4，故答案为：4；
③设晶体的密度为dg/cm3，根据可得， =abc×10-21×d，解得d= ，故答案为： 。
【分析】（1）①Se为34号元素，根据构造原理书写核外电子排布式；
②该物质结构对称；
③孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力，孤电子对越多键角越小；
（2）①单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键中含有1个σ键和2个π键；
②元素的非金属性越强，电负性越大；
（3）①产物中N原子形成4个σ键；
②等电子体具有相同的原子数和价电子数；
（4）①根据均摊法计算；
②位于棱上的铁原子与位于面上的硒原子的距离最近；
③根据计算。
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