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专题突破练七　物质结构与性质(B)
一、选择题
1.(2025浙江1月选考)根据元素周期律,下列说法不正确的是(　　)。
A.第一电离能:N>O>S
B.化合物中键的极性:SiCl4>PCl3
C.碱性:LiOH>KOH
D.化合物中离子键百分数:MgO>Al2O3
2.(2024河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如:NH4ClO4+2CNH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是(　　)。
A.HCl的形成过程可表示为H·+·H+]-
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
3.(2025广西部分学校三模联考)传统的有机溶剂大多易挥发,它们的蒸气大多有毒,而离子液体却有难挥发的优点。某离子液体的结构简式如图所示。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y的最简单氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应,X、Y和Z的原子序数之和为30,下列说法正确的是(　　)。
A.氢化物的沸点:Y>X
B.已知阳离子环与苯环的结构相似,则环上Y原子与X原子的杂化方式不同
C.该物质的熔点高于NaZ
D.离子液体难挥发是由于离子液体的粒子全部是带电荷的离子
4.下列有关物质结构与性质的说法错误的是 (　　)。
A.H2O比H2S稳定,是由于H2O分子间存在氢键,而H2S分子间不存在氢键
B.Zn的第一电离能大于Ga,是由于Zn的价层电子排布是全充满的,比较稳定
C.Cu(OH)2溶于氨水,是由于Cu(OH)2与NH3反应生成了可溶性配合物[Cu(NH3)4](OH)2
D.金刚石可用作地质钻探钻头,是由于金刚石具有很高的硬度
5.一种无机-有机杂化物为[A]·[HGeMo12O40],其中A含X、Y、Z、W、M五种原子序数依次增大的短周期主族元素,且在每个周期均有分布。基态Y原子的价电子排布式可表示为nsnnpn,W是地壳中含量最多的元素,M的最外层电子数大于W。下列说法正确的是(　　)。
A.Ge和Mo都属于过渡元素
B.元素的第一电离能:YC.简单氢化物的沸点:ZD.X与Y、Z、W或M均能形成电子总数为18电子的分子
6.(2024湖南卷)通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构,P和Q呈平面六元并环结构,原子的连接方式如图所示,下列说法错误的是(　　)。
A.P为非极性分子,Q为极性分子
B.第一电离能:BC.1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等
D.P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化
7.(2025黑吉辽卷)NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异,当0.44≤x≤0.95时,其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)。
A.与W最近且等距的O有6个
B.x增大时,W的平均价态升高
C.密度为 g·cm-3时,x=0.5
D.空位数不同,吸收的可见光波长不同
8.有机化合物Ⅰ利用脱羧反应原理制备有机化合物Ⅲ的过程如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.电负性:S>O>N
B.CO2的空间填充模型为
C.分子中有3个手性碳原子
D.分子中,C有3种杂化方式
9.(2025广西贵港模拟)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示。当MnOx晶体有O原子脱出时,出现O空位,使晶体具有半导体性质。下列说法错误的是(　　)。
A.x=2
B.每个Mn原子与6个O原子配位
C.CaO晶体难以通过该方式获有半导体性质
D.当MnOx晶体有O原子脱出时,出现O空位,Mn的化合价升高
10.物质的结构决定物质的性质,下列性质差异与结构因素匹配正确的是(　　)。
选项 性质差异 结构因素
A 溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(9 g) 阴离子电荷数
B 酸性:CH3COOH>C2H5OH 羟基的极性
C 键角:CH4(109°28')大于NH3(107°) 中心原子的杂化方式
D 熔点:B低于NaBF4 晶体类型
11.LiZnAs是首个被发现的电荷与自旋掺杂分离的新型稀磁半导体材料,其立方晶胞结构如图所示,a点(As原子)的原子分数坐标为(),晶胞密度为ρ g·cm-3。
下列说法错误的是(　　)。
A.30Zn位于元素周期表的ds区
B.每个Zn周围距离最近的As原子个数为4
C.b点(As原子)的原子分数坐标为()
D.两个Li原子之间的最短距离为 cm
12.(2024安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3),其立方晶胞和导电时Li+迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为+4价、La为+3价。下列说法错误的是(　　)。
A.导电时,Ti和La的价态不变
B.若x=,Li+与空位的数目相等
C.与体心最邻近的O原子数为12
D.导电时,空位移动方向与电流方向相反
二、非选择题
13.某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料,以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物(结构片段如图所示)作固态电解质,其电池总反应为MnO2+Zn+(1+)H2O+ZnSO4MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3·xH2O,电池结构如图所示。
有机高聚物的结构片段
电池结构
回答下列问题。
(1)如图所示的几种含碳物质中,不与碳纳米管互为同素异形体的是　　　　　(填名称,下同),存在分子间作用力的是　　　　　;属于共价晶体的是　　　　　。
(2)MnOOH中Mn的化合价是　　　　价,有机高聚物中C的杂化方式为　　　　　　　　。
(3)Zn—N中离子键成分的百分数小于Zn—O,原因是　　　　　　　　　　　　　　。O的第二电离能　　　　　(填“大于”或“小于”)N。
(4)一种新型稀磁半导体LiZnmMnnAs的立方晶胞结构如图所示。
①m=　　　　　,n=　　　　　。
②已知NA为阿伏加德罗常数的值,LiZnmMnnAs的摩尔质量为M g·mol-1,晶体密度为d g·cm-3。该晶体中As原子与Mn原子之间的最短距离为　　　　　　　 nm(列出计算式)。
14.(2024北京卷)锡(Sn)是现代“五金”之一,广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整。
(2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是　　　　　　　。
②SnCl4的Sn—Cl是由锡的　　　　　　　轨道与氯的3p轨道重叠形成的σ键。
(3)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。两者晶胞如图:白锡具有体心四方结构;灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有　　　　　个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1 nm3和V2 nm3,则白锡和灰锡晶体的密度之比是　　　　　　　(用V1、V2表示)。
(4)单质Sn的制备:将SnO2与焦炭充分混合后,于惰性气氛中加热至800 ℃,由于固体之间反应慢,未明显发生反应。若在800 ℃下通入空气,SnO2能迅速被还原为单质Sn,通入空气的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
15.工业上以纯碱、水、二氧化硫为原料,利用“干法”工艺制备食品抗氧化剂焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。请回答下列问题。
(1)原料涉及的元素中,电负性最大的是　　　　(填元素符号);纯碱中阴离子的中心原子杂化方式为　　　　。
(2)二氧化硫易溶于水的原因除与水反应外,还有　　　　　　　　。
(3)焦亚硫酸根的结构图为[]2-,标有“*”的硫的化合价为　　　　价。
(4)Na2S2O5加热至一定温度时分解为Na2O和SO2,Na2O晶胞为立方晶胞,结构如图,图中黑球代表阳离子,白球代表阴离子(NA为阿伏加德罗常数的值)。
①阴离子的配位数为　　　　。
②若晶胞参数为a nm,则晶胞的密度为　　　　　　 g·cm-3。(用含a、NA的式子表示)
16.砷是生命的第七元素,可形成多种重要的化合物。请回答下列问题。
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为　　　　　　。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是　　　　　　　　　　　　。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生,是提取砷的主要矿物原料,其结构如图所示,1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,则另一种产物为　　　　　　　　。雌黄中As的杂化方式为　　　　　　　　。
(3)亚砷酸(H3AsO3)可以用来治疗白血病,为三元弱酸,试推测As的空间结构为　　　　　。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料。其晶胞结构如图1所示,若沿体对角线方向进行投影则得到图2所示结构,请在图中将As原子的位置涂黑。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为　　　　　　　,若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则最近的两个As原子的距离为　　　　　 pm。
图1
图2
17.铜及其化合物在生产、生活中有广泛应用。科学家开发新型单原子铜催化剂电化学还原CO2制备CH4取得新进展。反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。回答下列问题。
(1)铜的焰色呈　　　　　色。基态铜原子的价层电子排布式为　　　　　,Cu位于元素周期表　　　区。
(2)上述反应涉及的物质中:
①既含σ键又含π键的非极性分子是　　　　　(填分子式,下同)。
②中心原子采取sp3杂化的分子有　　　　　,VSEPR模型和空间结构相同的分子有　　　　　　　　　　　　。
(3)Cu1催化剂的结构如图所示。铜的配位数为　　　　　,配位原子是　　　(填元素符号)。
(4)我国科学家开发出一种高效储存、分离、提纯H2的新材料,晶胞结构如图所示。该晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(不需化简),已知:图(a)中边长为x pm,图(c)中高为y pm,设NA为阿伏加德罗常数的值。
参考答案
1.C　解析:根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势,ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常,故第一电离能:N>O>S,A项正确;电负性:SiPCl3,B项正确;同一主族从上往下元素的金属性依次增大,金属性:LiAl2O3,D项正确。
2.B　解析:HCl是共价化合物,其电子式为,A项错误。NH4ClO4中N、Cl的中心原子N、Cl的孤电子对数均为0,价层电子对数均为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,B项正确。C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3,共有2种杂化方式,C项错误。NH3易液化,因为氨分子间可以形成氢键,汽化时克服分子间作用力和氢键,吸收热量,NH3可作制冷剂;干冰易升华,升华时吸收热量,克服分子间作用力,D项错误。
3.D　解析:W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,且W只形成1个共价键,W为氢元素。X形成4个共价键,Y形成3个共价键,且Y的最简单氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应,故X为碳元素,Y为氮元素。X、Y和Z的原子序数之和为30,Z带1个负电荷,则Z为氯元素。X为碳元素,Y为氮元素,最简单氢化物的沸点:Y>X,但碳元素氢化物很多,未指明最简单氢化物,A项错误;阳离子环与苯环的结构相似,苯环上的碳原子为sp2杂化,则该环上的5个原子均为sp2杂化,B项错误;该物质为离子液体,而NaZ(氯化钠)常温下是固体,C项错误;离子液体具有难挥发性的优点,是由于离子液体的粒子全部是带电荷的离子,存在较强的相互作用力,D项正确。
4.A　解析:稳定性是物质的化学性质,氢键只影响物质的物理性质,H2O分子中的O—H键能大于H2S分子中的S—H键能,因此H2O比H2S稳定,A项错误;Zn的第一电离能大于Ga,是由于Zn的价层电子排布为3d104s2,是全充满的,比较稳定,B项正确;Cu(OH)2溶于氨水,是由于Cu(OH)2与NH3反应生成了可溶性配合物[Cu(NH3)4](OH)2,C项正确;金刚石为共价晶体,具有很高的硬度,可用作地质钻探钻头,D项正确。
5.D　解析:五种元素在每个周期均有分布,则X为H;基态Y原子的价电子排布式可表示为nsnnpn,则为2s22p2,Y为C;W是地壳中含量最多的元素,W为O;Z为N;M的最外层电子数大于W,M为Cl。Ge与C同族,属于主族元素,A项错误。同周期从左往右第一电离能增大,N的2p能级半满,第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:C6.A　解析:由所给分子结构图可知,P和Q分子都是对称结构,正、负电荷中心重合,都是非极性分子,A项错误;同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为半充满结构,能量较低,较稳定,第一电离能大于相邻元素,则第一电离能由小到大的顺序为B7.B　解析:在晶胞中,W位于顶角,O位于棱心,则与W最近且等距的O有6个,A项正确;晶体化学式为NaxWO3,当x增大时,钠元素所带正电荷增多,则在氧原子数目不变的情况下,W的平均价态降低,B项错误;晶胞中W数目为8×=1,O数目为12×=3,根据化学式可知,Na数目为x,晶体密度为 g·cm-3时,184+3×16+23x=243.5,则x=0.5,C项正确;空位数不同时,x不同,显示的颜色不同,则吸收的可见光波长不同,D项正确。
8.D　解析:同主族元素从上到下电负性逐渐减弱,则电负性O>S,A项错误;CO2的结构式为OCO,但是碳原子半径大于O原子半径,应该是中间的原子大,两侧的原子小,B项错误;该物质中与—CN相连的碳原子为手性碳原子,因此含有2个手性碳原子,C项错误;该物质中,部分C原子形成4个单键,采用sp3杂化,羧基中的碳原子形成2个单键和1个双键,采用sp2杂化,—CN中的碳原子形成1个单键和1个碳氮三键,采用sp杂化,因此C有3种杂化方式,D项正确。
9.D　解析:由均摊法得,晶胞中Mn的数目为1+8×=2,O的数目为2+4×=4,该氧化物的化学式为MnO2,x=2,A项正确;由晶胞结构可推知O的配位数为3,Mn的配位数为6,B项正确;CaO中Ca的化合价为+2,Ca的化合价下降只能为0,说明CaO难以通过这种方式获得半导体性质,C项正确;MnOx晶体有O原子脱出时,出现O空位,即x减小,Mn的化合价为+2x,即Mn的化合价降低,D项错误。
10.B　解析:碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠小的原因是碳酸氢钠晶体中HC间存在氢键,与阴离子电荷数无关,A项不正确;乙酸中羟基与羰基相连,乙醇中羟基与乙基相连,羰基的吸电子能力强于乙基,因此乙酸中的羟基极性更强,更易电离,B项正确;甲烷和氨的中心原子的杂化方式均为sp3,其键角差异是:氨的中心原子N原子上有孤电子对,根据价层电子对互斥模型,孤电子对与σ键之间的斥力大于σ键之间的斥力,因此氨的键角略小,C项不正确;B与NaBF4均为离子化合物,均为离子晶体,B与NaBF4中离子所带电荷相同,但B的阳离子半径大于Na+,因此其熔点低,D项不正确。
11.D　解析:30Zn的核外价电子排布为3d104s2,位于元素周期表的ds区,A项正确;由图可知,每个Zn周围距离最近的As原子个数为4,Zn的配位数为4,B项正确;a点(As原子)的原子分数坐标为(),由晶胞结构可知,b点原子分数坐标为(),C项正确;晶胞中Zn位于顶角和面心,个数为×8+×6=4,故1个晶胞中含4个LiZnAs,设晶胞参数为a cm,则g·cm-3=ρ g·cm-3,a cm= cm= cm,Li原子与Li原子的最短距离为面对角线长度的一半,即 cm,D项错误。
12.B　解析:该晶体导电的基本原理是Li+的定向迁移,Ti和La的化合价不发生变化,A正确。根据LixLayTiO3的化学式,结合其立方晶胞中La或Li或空位位于体心,可知若x=,则Li+带的正电荷为+,由电荷守恒可知La3+带的正电荷应为(+2)-(+)=+,La3+的个数为,则空位的个数应为1-,所以Li+与空位的数目不相等,B错误。与体心最邻近的O原子为棱上的O原子,共12个,C正确。导电时,空位移动方向与Li+移动方向相反,Li+带正电,其移动方向与电流方向相同,故空位移动方向与电流方向相反,D正确。
13.答案 (1)碳化硅　石墨炔、C60　金刚石、碳化硅
(2)+3　sp2、sp3
(3)N的电负性小于O　大于
(4)①0.75　0.25　②×107
解析:(1)同素异形体是指同种元素形成的结构不同的单质,碳纳米管、石墨炔、金刚石、C60互为同素异形体;石墨炔、C60是分子晶体,存在分子间作用力;金刚石、碳化硅是共价晶体,粒子间作用力是共价键。
(2)MnOOH中,O为-2价,H为+1价,根据化合物中各元素化合价代数和为0可知,Mn的化合价是+3价;有机高聚物中含有碳氧双键和碳碳单键,C的杂化方式为sp2、sp3。
(3)N的电负性小于O,故Zn—N中离子键成分的百分数小于Zn—O。基态O原子的价电子排布式为2s22p4,失去1个电子后2p轨道处于半充满状态,较稳定,不易再失去1个电子;而基态N原子的价电子排布式为2s22p3,失去1个电子后2p轨道有2个电子,相对容易再失去1个电子,故O的第二电离能大于N的第二电离能。
(4)①根据均摊法,每个晶胞中含有的Li原子数为1+12×=4,Zn原子数为4×+5×=3,Mn原子数为4×+1×=1,As原子数为4,化简即可得LiZnmMnnAs中m=0.75,n=0.25。
②As原子与Mn原子之间的最短距离为晶胞体对角线长的,为晶胞棱长的。设晶胞棱长为a,1个晶胞中含有4个“LiZnmMnnAs”,所以a3= cm3,a= cm=×107 nm。As原子与Mn原子之间的最短距离为×107 nm。
14.答案 (1)
(2)①平面三角形　②sp3杂化
(3)①4　②
(4)与焦炭在高温下反应生成CO,CO将SnO2还原为单质Sn
解析:(1)Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族,基态Sn原子的最外层电子排布式为5s25p2,Sn的基态原子最外层轨道表示式为。
(2)①SnCl2中Sn的价层电子对数为2+×(4-2×1)=3,故SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形。
②SnCl4中Sn的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4,有4个σ键,无孤电子对,故Sn采取sp3杂化,则SnCl4的Sn—Cl是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成的σ键。
(3)①灰锡具有立方金刚石结构,金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连,这5个碳原子在空间构成正四面体,所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个。
②设Sn的摩尔质量为M g·mol-1,根据均摊法,白锡晶胞中含Sn原子数为8×+1=2,灰锡晶胞中含Sn原子数为8×+6×+4=8,所以白锡与灰锡的密度之比为。
(4)将SnO2与焦炭充分混合后,于惰性气氛中加热至800 ℃,由于固体之间反应慢,未发生明显反应;若在800 ℃下通入空气,SnO2能迅速被还原为单质Sn,通入空气的作用是与焦炭在高温下反应生成CO,CO将SnO2还原为单质Sn,有关反应的化学方程式为2C+O22CO、2CO+SnO2Sn+2CO2。
15.答案 (1)O　sp2
(2)SO2与H2O 极性相同(或 SO2与 H2O 均为极性分子)
(3)+5
(4)①8　②
解析:(1)纯碱、水、二氧化硫所含元素有H、C、O、Na、S,同周期元素从左到右电负性增强,同主族元素从上到下电负性减弱,则电负性最大的为O,纯碱中阴离子为C,中心碳原子的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化。
(2)二氧化硫中中心原子的价层电子对数为3,有一个孤电子对,为V形结构,正、负电中心不重合,为极性分子,根据“相似相溶”规律可知其易溶于极性溶剂水。
(3)由结构式可知,标有“*”的硫原子与三个氧原子形成5个共价键,化合价为+5价。
(4)①由晶胞结构可知,以面心白球为观察对象可知其在一个晶胞中连接的黑球有4个,由此可知阴离子周围等距的阳离子有8个,配位数为8。
②Na2O晶胞中,Na位于体内的个数为8,O有8个在顶角,6个在面心,个数为8×+6×=4,晶胞的质量为 g,晶胞的体积为(a×10-7)3 cm3,则晶胞的密度= g·cm-3= g·cm-3。
16.答案 (1)2∶3　As的4p轨道半充满,稳定,I1较大
(2)SO2　sp3
(3)三角锥形
(4)或　12　
(r1+r2)
解析:(1)As是33号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3,由于As的4p轨道为4p3,为半充满,而Se为4p4,既不是半充满也不是全充满,故As更稳定,I1较大。
(2)1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,即1 mol As4S4与7 mol O2反应,根据质量守恒可知,该反应的化学方程式为As4S4+7O22As2O3+4SO2。由题图可知,雌黄中As与在周围的3个S原子形成了3个σ键,As的孤电子对数为1,故As的价层电子对数为3+1=4,故雌黄中As的杂化方式为sp3。
(3) As中As与在周围的3个O原子形成了3个σ键,孤电子对数为×(5+3-3×2)=1,故As的价层电子对数为3+1=4,故推测As的空间结构为三角锥形。
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知,若沿体对角线方向进行投影则得到如图,则在图中将As原子的位置涂黑为或,由砷化镓的晶胞结构示意图可知,晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12,而GaAs中Ga和As原子个数比为1∶1,故两原子的配位数相等,故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12。若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则晶胞的边长为a= pm,而最近的两个As原子的距离为面对角线的一半,故为a=(r1+r2) pm。
17.答案 (1)绿　3d104s1　ds
(2)①CO2　②CH4、H2O　CH4、CO2
(3)4　N
(4)×1030
解析:(1)铜的焰色呈绿色,基态铜原子的价层电子排布式为3d104s1,Cu元素位于周期表的ds区。
(2)①二氧化碳的结构式为OCO,是既含σ键又含π键的非极性分子;氢气、甲烷是只含σ键的非极性分子,水是只含σ键的极性分子。
②中心原子采取sp3杂化的分子有CH4、H2O;CO2、CH4、H2O中,H2O中存在孤电子对,VSEPR模型和空间结构不相同,而CO2、CH4的VSEPR模型和空间结构相同。
(3)由图可知,Cu原子周围有四个氮原子直接相连,故配位数为4,配位原子是N。
(4)晶胞中Ca的数目为12×+2×=3,Cu的数目为18×+6=15,则该晶体的密度为 g·cm-3=×1030 g·cm-3。专题突破练七　物质结构与性质(A)
一、选择题
1.氨硼烷(BH3NH3)是一种重要的储氢材料。1955年,Shore和Parry首次合成出氨硼烷。其反应如下:LiBH4+NH4ClNH3BH3+LiCl+H2。下列说法错误的是(　　)。
A.BH3NH3和NH4Cl中均含有配位键
B.基态N原子核外价层电子排布图:
C.上述反应涉及的第二周期元素中,电负性最大的是N
D.LiBH4和NH4Cl中,B与N具有相似的空间结构
2.(2024河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是(　　)。
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位,而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大
D 逐个断开CH4中的C—H,每步所需能量不同 各步中的C—H所处化学环境不同
3.(2025浙江1月选考)某化合物Fe(NH3)2Cl2的晶胞如图所示,下列说法不正确的是 (　　)。
A.晶体类型为混合型晶体
B.NH3与二价铁形成配位键
C.该化合物与水反应有难溶物生成
D.该化合物热稳定性比FeCl2高
4.(2025湖北卷)N和P为同主族相邻元素。下列关于物质性质或现象的解释错误的是 (　　)。
A.KNO3的熔点比K3PO4的低,因为KNO3的离子键更强
B.磷单质通常不以P2形式存在,因为磷磷之间难以形成三键
C.次磷酸比硝酸　的酸性弱,因为前者的H—O键极性小
D.P形成PF5而N形成NF3,因为P的价层电子轨道更多且半径更大
5.一种新型电池的电解质是由短周期主族元素组成的化合物,结构如图所示。其中元素W、X、Y、Z位于元素周期表的同一周期,Y的最外层电子数是X次外层电子数的3倍。下列叙述错误的是(　　)。
A.原子半径:r(W)B.简单气态氢化物的热稳定性:WC.W和X组成的XW3分子为含极性键的非极性分子
D.Y和Z组成的ZY2分子中σ键和π键数目之比为1∶1
6.硅与镁能够形成二元半导体材料,其晶胞如图所示,已知晶胞参数为r pm。下列说法错误的是(　　)。
A.该晶体的化学式为Mg2Si
B.晶胞中硅原子的配位数为8
C.晶胞中两个硅原子间的最短距离为r pm
D.镁原子位于硅原子所构成的正八面体空隙中
二、非选择题
7.过渡元素在材料、化工生产和生活中均占有重要地位。研究相关元素及它们所衍生出的化合物对科学和社会发展有重要意义。回答下列问题。
(1)具有高能量密度的LiNix(Mn,Co,Al)1-xO2是值得深入研究的电池正极材料。基态Co原子的核外电子排布式是　　　　　　。
(2)Mn的一种配合物的化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)],CH3CN与Mn原子配位时,提供孤电子对的是　　　　　原子,配体CH3CN中,所含元素电负性由小到大的顺序为　　　　　　;两个C原子的杂化类型为　　　 　　,σ键与π键数目之比为　　　　　。
(3)Zn和Cu,第二电离能与第一电离能之差较小的是　　　　　(填“Zn”或“Cu”),判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)铁硫簇是普遍存在于生物体内的最古老的生命物质之一。一种铁硫原子簇的结构如图所示:
该化合物的化学式为　　　　　　,中心原子Fe的配位数为　　　　　　。
(5)氧化铈(CeO2)常用作玻璃工业添加剂,在其立方晶胞中掺杂Y2O3,Y3+占据原来Ce4+的位置,可以得到更稳定的结构,这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性质和应用。假设CeO2晶胞边长为a pm。晶胞结构如下图:
CeO2晶胞中,与Ce4+相邻且最近的Ce4+有　　　　　　个。若掺杂Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)=0.8∶0.1的晶体,则此晶体中O2-的空缺率为　　　。
8.硫磷的化合物在农药、石油工业、矿物开采、萃取及有机合成等领域的应用广泛,如O,O'取代基二硫代磷酸在萃取金属中有如下应用。
请回答下列问题。
(1)P、S、O三种元素中,电负性由大到小的顺序是　　　　　　。
(2)基态硫原子的价层电子排布式为　　　　　　。
(3)物质(A)中的S原子的杂化方式为　　　　　　　　　　。
(4)将物质(A)在N2气氛中加热至730 ℃不再失重,得到金属硫化物的无定形粉末,其六方晶胞如下图所示。已知该晶胞参数α=120°,β=γ=90°,X的相对原子质量用W表示,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该晶体的密度为　　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。
9.B2H6与NH3反应生成离子化合物
[H2B(NH3)2]+[BH4]-(简记为X+M-)结构如图所示,已知B、H、N的电负性分别为2.0、2.1、3.0。回答下列问题。
(1)X+M-熔点比B2H6的　　　　(填“高”或“低”),理由是　　　　　　　　　　　　。
(2)B原子的价层电子排布式为　　　　。B和N相比,第一电离能较大的原子是　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)X+中B与N之间的电子对由　　　　提供,M-中B原子的杂化类型为　　　　。
(4)BH3分子的空间结构为　　　　　　,B的化合价为　　　　价。
(5)如图为一种B、Ca化合物晶体的一部分,晶体中B原子通过B—B连成正八面体,八面体间也通过B—B连接,所有B—B键长都为b pm。该晶体的化学式为　　　　　　。若该晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,晶胞体积为V pm3,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体密度为　　　　　　　g·cm-3。
参考答案
1.B　解析:BH3NH3中B提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键,NH4Cl中氢离子提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键,A项正确;基态N原子核外价层电子排布图为,B项错误;同周期从左向右元素的电负性增大,所以电负性为N>B>Li,C项正确;LiBH4和NH4Cl中,B中B的价层电子对数为4,B采取sp3杂化,B为正四面体结构,N中N的价层电子对数为4,N采取sp3杂化,N为正四面体结构,B与N具有相似的空间结构,D项正确。
2.B　解析:原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,A项正确;CO2的中心C原子为sp杂化,键角为180°,CH2O的中心C原子为sp2杂化,键角大约为120°,CCl4的中心C原子为sp3杂化,键角为109°28',三种物质的中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小是碳原子的杂化方式不同引起的,B项错误;离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,阳离子与阴离子半径比越大,阳离子的配位数越大,Cs+周围最多能排布8个Cl-,Na+周围最多能排布6个Cl-,C项正确;断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较少,断开C—H越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越大,需要的能量变大,所以各步中的C—H所处化学环境不同,每步所需能量不同,D项正确。
3.D　解析:由图可知,Fe(NH3)2Cl2晶体中存在离子键、配位键、分子间作用力,属于混合型晶体,A项正确;NH3与二价铁通过配位键形成[Fe(NH3)2]2+,B项正确;Fe(NH3)2Cl2与水反应可以生成Fe(OH)2沉淀,方程式为Fe(NH3)2Cl2+2H2OFe(OH)2↓+2NH4Cl,C项正确;Fe(NH3)2Cl2中[Fe(NH3)2]2+的半径大于Fe2+,[Fe(NH3)2]2+与Cl-之间的键能小于Fe2+与Cl-之间的键能,Fe(NH3)2Cl2热稳定性小于FeCl2,D项错误。
4.A　解析:KNO3中硝酸根离子带1个单位负电荷,K3PO4中磷酸根离子带3个单位负电荷,K3PO4的离子键更强,熔点更高,A项错误;磷原子半径较大,原子间形成三键时,原子轨道重叠程度较小,键能较小,不稳定,所以磷单质通常不以P2形式存在,B项正确;次磷酸结构中,H—O键极性小,H原子不容易电离出来,酸性弱,硝酸中H—O键极性相对较大,H原子易电离,所以次磷酸比硝酸的酸性弱,C项正确;P的原子半径比N大,价层电子轨道更多,有更多的空间和轨道来容纳电子,所以P可以形成PF5,而N由于半径小,价层电子轨道少,只能形成NF3,D项正确。
5.B　解析:Y的最外层电子数是X次外层电子数的3倍,Y是O元素;W、X、Y、Z位于元素周期表的同一周期,根据可知,Z能形成4个共价键,Z是C元素;W能形成1个共价键,W是F元素;X能形成4个共价键,其中有1个是X提供空轨道形成的配位键,说明X最外层有3个电子,X是B元素。
原子半径r(F)6.D　解析:Mg原子位于晶胞内部,Si原子位于顶角和面心,1个晶胞中含有Mg的个数为8,含有Si的个数为8×+6×=4,则该晶体的化学式为Mg2Si,A项正确;与硅原子等距且最近的镁原子数为8,故晶体中硅原子的配位数为8,B项正确;最近的硅原子之间的距离为晶胞面对角线的一半,其距离为r pm,C项正确;观察给出的晶胞可知,镁原子位于硅原子所构成的正四面体空隙中,D项错误。
7.答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(2)N　H(3)Zn　基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2,处于全满状态,比较稳定,而基态Cu原子价电子排布式为3d104s1,易失去1个电子,形成稳定的3d10结构,故Cu的第一电离能小于Zn的;基态Zn+价层电子排布式为3d104s1,易失去1个电子形成3d10结构,基态Cu+价层电子排布式为3d10,比较稳定,故Cu的第二电离能比Zn的大
(4)KFeS2　4　(5)12　5%
解析:(1)Co是27号元素,位于第四周期第Ⅷ族,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。
(2)CH3CN与Mn原子配位时,N含有孤电子对,能提供孤电子对的是N原子;同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,CH3CN所含元素电负性由小到大的顺序为H(3)基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2,处于全满状态,比较稳定,而基态Cu原子价电子排布式为3d104s1,易失去1个电子,形成稳定的3d10结构,故Cu的第一电离能小于Zn的;基态Zn+价层电子排布式为3d104s1,易失去1个电子形成3d10结构,基态Cu+价层电子排布式为3d10,比较稳定,故Cu的第二电离能比Zn的大,则第二电离能与第一电离能之差较小的是Zn。
(4)由图可知,结构中每两个四元环构成一个重复单元,结构中含有两个K原子、两个Fe原子、4个S原子,则其化学式为KFeS2,在该结构中,中心原子Fe附近有4个S原子,故其配位数为4。
(5)与顶角处Ce4+相邻且最近的Ce4+位于相邻的面心,共=12个;由CeO2晶胞可知,1 mol晶胞中含有4 mol Ce4+和8 mol O2-,掺杂Y2O3后,设有x mol Ce4+被Y3+取代,根据n(CeO2)∶n(Y2O3)=0.8∶0.1可得,,x=0.8,即掺杂Y2O3后,晶胞中含有3.2 mol Ce4+和0.8 mol Y3+,根据电荷规则可知,3.2 mol×4+0.8 mol×3=n(O2-)×2,n(O2-)=7.6 mol,晶体中O2-的空缺率为×100%=5%。
8.答案 (1)O>S>P　(2)3s23p4
(3)sp2、sp3　(4)
解析:(1)P、S、O三种元素的电负性由大到小的顺序为O>S>P。
(2)基态硫原子的价层电子排布式为3s23p4。
(3)物质(A)中,与X原子以单键连接的S原子的杂化方式为sp3,与X原子以配位键连接的S原子的杂化方式为sp2。
(4)由晶胞结构可知1个晶胞中含有2个“XS”,故晶胞质量为 g,该晶体的密度= g·cm-3。
9.答案 (1)高　X+M-为离子晶体,B2H6为分子晶体
(2)2s22p1　N　B和N失去的都是2p能级上的电子,但N原子半径更小,核对该能级的电子吸引力更大,故更难失去(或B和N失去的都是2p能级上的电子,但N的电子排布是半充满,较稳定,更难失去电子)
(3)N　sp3
(4)平面三角形　+3
(5)CaB6　
解析:(1)从X+M-结构可知其为离子晶体,B2H6为分子晶体,因此X+M-的熔点高于B2H6。
(2)B原子序数为5,价层电子排布式为2s22p1,B和N失去的都是2p能级上的电子,但N原子半径更小,原子核对该能级的电子吸引力更大,故更难失去。
(3)N原子有一个孤电子对,B与N之间的电子对由N原子提供,M-中B原子形成4条单键,无孤电子对,采用sp3杂化。
(4)BH3中B形成3条单键,无孤电子对,采用sp2杂化,空间结构为平面三角形。从B、H元素的电负性数据可知,B的化合价为+3价。
(5)该晶胞中Ca2+的个数为1,B原子通过B—B连成正八面体,且正八面体位于晶胞的顶角,每一个八面体有6个B,因此晶胞中B6个数为×8=1,该晶体的化学式为CaB6。该晶胞摩尔质量为M g·mol-1,晶胞体积为V pm3,则该晶体的密度ρ= g·cm-3= g·cm-3。

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