2022年高考化学试题17物质结构与性质综合题.pdf

专题物质结构与性质综合题1.(2 0 2 2 全国甲卷)2 0 0 8年北京奥运会的“水立方”，在 2 0 2 2 年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(C H 2=C H 2)与四氟乙烯(C F 2=C F 2)的共聚物(E T F E)制成。回答下列问题：(1)基态F原 子 的 价 电 子 排 布 图(轨 道 表 示 式)为。(2)图 a、b、c 分别表示C、N、O和 F的逐级电离能I 变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是(4)C F 2=C F 2 和 E T F E 分子中C的杂化轨道类型分别为 和:聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因 o(5)萤石(C aF 2)是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代 表 的 离 子 是；若该立方晶胞参数为a p m,正负离子的核间距最小为 p m。2s 2P(2)图 a 同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2 P 能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高 图 b/H、H、/H F(4)s p2 s p 3 C-F 键的键能大于聚乙烯中C-H 的键能，键能越大，化学性质越稳定(5)C a2+a p m4【解析】根据基态原子的电子表示式书写价电子排布式；根据电离能的排布规律分析电离能趋势和原因；根据氢键的表示方法书写(H F)3 的结构；根据键能影响物质稳定性的规律分析两种物质的稳定性差异；根据均摊法计算晶胞中各粒子的个数，判断粒子种类。(1)F 为第9号元素其电子排布为I s 2 2 s 2 2 P 5,则其价电子排布图为:一二一p 故答案为2s 2p(2)C、N、0、F四种元素在同一周期，同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2 P能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、0两种元素高，因此C、N、0、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C 0 正四面体形/八 1 丽 7 I A7(6)K 2S e B r 6 x|x l O2【解析】(1)基态硫原子价电子排布式为3s 23P 久 S e 与 S同族，S e 为第四周期元素，因此基态硒原子价电子排布式为4s 24P 4。(2)H?S e 的沸点低于H g,其原因是两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高。(3)A.I 中有。键，还有大兀键，故 A错误；B.S e-S e 是同种元素，因此I 中的S e-S e 键为非极性共价键，故 B正确；C.煌都是难溶于水，因此I I 难溶于水，故 B错误；D.I I 中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为s p 2,碳碳三键上的碳原子杂化类型为s p,故 D正确；E.根据同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，因此上山含有的元素中，0电负性最大，故 E正确；综上所述，答案为：B D E。(4)根据题中信息I V 中 0、S e 都有孤对电子，碳、氢、硫都没有孤对电子。(5)根据非羟基氧越多，酸性越强，因此硒的两种含氧酸的酸性强弱为H z S e O.A H z S e O,。S e O：中 S e 价层电子对数为4 +；(6+2-2X4)=4,其立体构型为正四面体形。(6)根据晶胞结构得到K有 8个,有8 x：+6x4 =4,则 X 的化学式为K?S e B r6。8 2设X 的最简式的式量为M 1，晶体密度为0 g-c m-3,设晶胞参数为a n m,得到Mrg m o rm A .m o r1p-V (a x I O )3=p g -c m-3X 中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半即儿/M x l O 7 n m24.(20 22 湖南卷)铁和硒(S e)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)乙烷硒咻(E t h a s e le n)是一种抗癌新药，其结构式如下：基 态Se原子的核外电子排布式为Ar该新药分子中有种 不 同 化 学 环 境 的C原子;比较键角大小：气 态Se。,分子.SeO：离子(填“或=)，原因是(2)富马酸亚铁(FeC4H是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:富马酸分子中。键与兀键的数目比为.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H?,将N?转化为NH?,反应过程如图所示:产 物 中N原子的杂化轨道类型为 与NH-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:该 超 导 材 料 的 最 简 化 学 式 为:Fe原 子 的 配 位 数 为；该晶胞参数a=b=0.4nm、c=1.4nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g-cnT1(列出计算式)。【答案】(1)Ar 3d。4s24P4 6 SeCh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 0 C H F e sp3杂化 H202x(39+56x2+79x2)(4)K F e2 S e2 4 NAabcxlO-【解析】(1)硒元素的原子序数为3 4,基态原子的电子排布式为Ar 3d”4s24Pt由结构简式可知，乙烷硒咻的分子结构对称，分子中含有6 种化学环境不同的碳原子；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；(2)由球棍模型可知，富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH,分子中的单键为 键，双键中含有1 个。键和 1个7 1 键，则分子中 键和兀键的数目比为11：3；金属元素的电负性小于非金属元素，则铁元素的电负性最小，非金属元素的非金属性越强，电负性越大,氢碳氧的非金属性依次增强，则电负性依次增大，所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为O C H F e；(3)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;水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8,互为等电子体；(4)由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为8 x 1+l=2,均位于棱上和面上的铁原子和硒原子的个数为12x1+2x；=4,则超导材料最简化学式为KFezSez;4 2由平面投影图可知，位于棱上的铁原子与位于面上的硒原子的距离最近，所以铁原子的配位数为4；_ 2x(39+56x2+79x2)设晶体的密度为dg/cm 3,由晶胞的质量公式可得：-=abcxl0-2,x d,解得NA2x(39+56x2+79x2)d=-NAabcxlO_21 2()22年高考模拟试题1.(2 0 2 2 陕西西安二模)硒(S e)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。(1)基态硒原子的价层电子排布式为 o(2)H 2 S e 0 3 的中心原子杂化类型是：,S e O；的 立 体 构 型 是。与S e O；互为等电子体的分子有(写 一 种 物 质 的 化 学 式 即 可)。(3)H z S e 属于(填“极性”或“非极性”)分子；比较H z S e 与 H 2 0 沸点高低，并说明原因：。(4)硒化锌(Z n S e)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，该 晶 胞 中 硒 原 子 的 配 位 数 为；若该晶胞密度为p g-c m。，硒化锌的摩尔质量为M g-m o H,NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数a为O Zn O Se【答案】(l)4 s 2 4 P 4(2)s p3 三角锥形 P C h(3)极性 F h S e 比 H 2 O 沸点低；因为H 2 O 中存在分子间氢键，沸点较高，不 H z S e 存在氢键I 4 M(4)4 3-x l O1 0【解析】硒 为 3 4 号元素，基态S e 原子核外电子排布式为 Ar 3 d”4 s 2 4 P、价层电子排布式为4 s 2 4 P、故答案为：4 s 2 4 P%(2)H 2 S e C 3的中心原子的价层电子对数为3+1 6-2-2 x(2-l)=4,所以S e 杂化方式为s p?杂化，S e O；的中心原子 S e 的价层电子对数为3+；(6+2-3、2)=4,离子中有一对孤电子对，所以S e O；的立体构型是三角锥形，等电子体是指价电子总数和原子总数都相等的微粒，与S e O；互为等电体的分子有PC b，故答案为：s p?；三角锥形；PC h；(3)H z S e 分子中有孤电子对，立体构型为V形，正、负电荷中心不重合，所以H z S e 属于极性分子；H2S e比 H 2 O 沸点低；因为H z O 中存在分子间氢键，沸点较高，E h S e 不存在氢键；(4)根据硒化锌晶胞结构图可知，每个锌原子周围有4个硒原子，每个硒原子周围也有4个锌原子，所以硒4 M原子的配位数为4；该晶胞中含有硒原子数为8 x g+6 x g=4,含有锌原子数为4,根据p=丛，所以4 M则晶胞参数a 为2.(2 02 2 陕西汉中二模)主族元素N、F、S i、A s、S e、C l 等的某些化合物对工农业生产意义重大，回答下列问题：(l)S i 3N4 陶瓷是世界上最坚硬的物质之一，具有高强度、低密度、耐高温等性质，其属于 晶体；S i C U中 S i 采 取 的 杂 化 类 型 为。(2)0、F、C 1电 负 性 由 大 到 小 的 顺 序 为；OF 2 分 子 的 空 间 构 型 为;OF 2 的熔、沸点低于C L O,原因是。(3)S e 元 素 基 态 原 子 的 原 子 核 外 电 子 排 布 式 为；A s 的第一电离能比S e 的第一电离能大的原因为(4)X e F 2 晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为9 0。，该晶胞中有 个 X e F 2 分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如 A点原子的分数坐标为(g,g，g)。已知X e-F 键长为r p m,则 B点 原 子 的 分 数 坐 标 为；晶胞中A、B间距离d=p m。【答案】(1)原子 S p 3(2)F O C 1 V形 OF 2 和 C 12 O是结构相似的分子晶体，CLO 的相对分子量大于OF 2,分子间作用力大于OF 2(3)A r 3d104 s24 p4 A s 原子的4 P轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素(4)2 (0,0,-).+(-r)2c V 2 2【解析】(1)由物理性质可知，四氮化三硅为熔沸点高、硬度大的原子晶体；四氯化硅中硅原子的价层电子对数为4,硅原子的杂化方式为s p 3杂化，故答案为：原子；s p 3;(2)元素的非金属性越强，电负性越大，氟、氧、氯三种元素的非金属性强弱顺序为FOC L则电负性的大小顺序为F O C 1；O F 2 分子中氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为2,则分子的空间构型为V形；结构相似的分子晶体，相对分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，0 F 2 和 C bO是结构相似的分子晶体，C LO的相对分子量大于0 F 2,分子间作用力大于0 F 2,所以0 F 2 的熔、沸点低于C L O,故答案为：F O C 1；V形；0 F 2 和 C L O 是结构相似的分子晶体，C LO的相对分子量大于0 F 2，分子间作用力大于 O F 2；(3)硒元素的原子序数为3 4,位于元素周期表第四周期V I A 族，基态原子的原子核外电子排布式为Ar 3 d )4s 2 4P 4碑原子的4P 轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，所以碑的第一电离能比硒的第一电离能大，故答案为：Ar 3 d1 04s24p N H4B(O C H)4+3 H2 T请回答下列问题：(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为 o(2)已知几种元素的电负性如下表所示。元素HBCN0电负性2.12.02.53.03.5上述制氢反应中，有 种元素的原子采取s p 3 杂化。NHj中键角/HNH(填“大于”、“小于”或“等于”)H3NB%中键角NHNH。B、C、N、0 的电负性依次增大，其主要原因是在氨硼烷中，HB 键中H 带部分.(填“正”或 负)电荷。(3)某有机硼化合物的结构简式如图1所示，Imol该有机物中含.mol。键。组成该有机物的第二周期元素第一电离能由大到小的顺序为(填元素符号)。(4)化硼是一种新型无机非金属材料，晶胞结构如图2 所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。a 点磷原子的坐标为(0,0,0),b 点磷原子的坐标为(1,1,0),则 c 点硼原子的坐标为(5)四氢铝钠(NaAlH。是有机合成中重要的还原剂，晶胞结构如图3 所示。anon m 02a nm 0-Q.QO OA。.AaOA1H4ONa+图3 A1H；的 空 间 构 型 为,A1H；的配位数为 o已知M 为阿伏加德罗常数的值，晶 体 的 密 度 为(用 含 a、NA的代数式表示)g-c m,【答案】6：7(2)4 小 于 原 子 半 径 依 次 减 小，得电子能力依次增强负(3)42 NOCB(5)正四面体形 8 -1 a【解析】(1)铝元素的原子序数为1 3,基态原子的电子排布式为I s 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 py 则原子中球形的s 能级与哑铃形的p 能级上电子数之比为6：7,故答案为：6：7；(2)由方程式可知，制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种原子的价层电子对数都为4,杂化方式均为s p3 杂化，故答案为：4；氨分子中氮原子含有1 对孤对电子，&N B H 3 中氨分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角/HNH小于H 3 N BH 3 中键角/HNH,故答案为：小于;同周期元素，从左到右原子半径依次减小，得电子能力依次增强，元素的非金属性依次增强，元素的电负性依次增大，则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大，故答案为：原子半径依次减小，得电子能力依次增强；由电负性的大小可知，氢元素的电负性大于硼元素，则在氨硼烷中，H B 键中共用电子对偏向氢原子，氢原子带部分负电荷，故答案为：负；(3)有机物分子中单键为c 键，双键中含有I 个。键 和 1 个兀键，由有机硼化合物的结构简式可知，I mol 有机物中含有4 2 moic 键；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2 P 轨道为稳定的半充满结构,第一电离能大于相邻元素，则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的顺序为N O C B,故答案为：4 2：N O C B；(4)由位于顶点a点磷原子的坐标为(0,0,0)、顶点b点磷原子的坐标为(1,1,0)可知，晶胞的边长为1,则位于体对角线1;处的c点硼原子的坐标为(；1，43 ，43 ),故答案为：(；1，43 ，43)；(5)四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0,则离子的空间构型为正四面体形;由晶胞结构可知，位于体心的四氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近，则四氢合铝酸根离子的配位数为8,故答案为：正四面体形,8；由晶胞结构可知，位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8X：+4X；=4,位于棱上、面上的钠离子个数为4 x 1+6 x g=4,设晶体的密度为d g/c n?,由晶胞的质量公式可得：4 x 5 4 1 0 8 x1()2 1-=(a x 1 0 7)2x2 a x 1 0 7x d,解得 d=y-1，故答案为:NA NA x a1 0 8 xl Q2 1NAxa34.(2 0 2 2 山西太原二模)我国科学家研究了具有高稳定性的二维硼烯氧化物(B m O n)的超导电性。回答下列问题：(1)第一电离能介于B、N之间的第二周期元 素 为(填 元 素 符 号)。(2)已知二维硼烯氧化物的部分结构如图所示，则 该 氧 化 物 的 化 学 式 为,其中硼原子的杂化轨道类型为。键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。经过该实验测定，二维硼烯氧化物中B-B键的键长大于B-0键的键长，其原因是。(3)硼烷又称硼氢化合物，随着硼原子数的增加，硼烷由气态经液态至固态，其原因 o(4)L iB H4-L iI复合材料在低温下表现出较高的离子电导率。BH 离子中H的化合价为-1,其原因可能是,BH”可以被P S；离子部分取代，P S 7离子的空间结构为 o(5)F e 3 C 4是电子导体，其导电率显著高于F e z C h，这归因于F e?+和F e 3+中心之间的电子交换。如图甲所示，F e 3 O 4晶体中,C P-围成正四面体空隙(如：1、3、6、7围成)和正八面体空隙(如：3、6、7、8,9、1 2围成),F e 3 O 4中有一半的F e 3+填充在正四面体空隙中，F e?+和另一半F e 3+填充在正八面体空隙中。则没有填充阳离子的正四面体空隙数与没有填充阳离子的正八面体空隙数之比为。FeO、F e z C h都具有与F e 3 O 4相似的立方堆积结构，氧化亚铁晶体的晶胞如图乙所示，已知：氧化亚铁晶体的密度为p g p m。，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶体中，与F e 2+紧邻且等距离的F e 2+数目为；F e?+与0?-的最短核间距为c m(列出计算式)。Oo*2O F e2 10 2的排列方式(白球表示O*)图甲 图乙【答案】B e、C、0(2)B20 s p2。的原子半径小于B的原子半径，二维硼烯氧化物中B-B键的键长大于B-0键的键长(3)随着B原子数增多，硼烷相对分子质量增大，范德华力增强，沸点升高(4)电负性HB 正四面体(5)7：2 1236函(解析(1)同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，Be元素原子2s轨道为全充满稳定状态,N元素原子2P轨道为半充满稳定状态，其第一电离能均高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N O C B e B,故答案为：Be、C、0；(2)在每个环中，有氧原子个数2x；=l,B 原子数6x=2,该氧化物的化学式为B2O；1 个硼原子周围连接三个6键，没有孤对电子，杂化轨道类型为Sp?杂化；一般来说，原子半径越大，键长越长；0 的原子半径小于B 的原子半径，二维硼烯氧化物中B-B键的键长大于B-0键的键长；(3)硼烷属于分子晶体，随着B 原子数增多，硼烷相对分子质量增大，范德华力增强，沸点升高；(4)由于电负性HB,BH；中 B 显正价，故 H 的化合价为-1价，故答案为：电负性HB；PS；中 P 原子价层电子数=4+二 当 一=4,所以为sp3杂化，且不含孤电子对，是正四面体构型；(5)Fe3O4 r|l n(Fe3+)：n(Fe2+)：n(02-)=2：1：4,晶胞含有 8 个正四面体空隙，即有 2 个 Fe3+和 1 个F e,1个三价铁离子放入正四面体空隙；晶胞中由3、6、7,9、8、12处的原子形成一个正八面体空隙，剩余的空间以每条棱分析：如4、7、9、13或1、3、4、7等处的原子形成的四面体空隙为正八面体空隙的共12条棱，则正八面体空隙有1 +12x9=4 个，其中己经有一个放F e ,另外一个Fe?+占据一个正八面体空隙，所以有2 个正八面体空隙没有被填充，故答案为：7：2；晶胞中0 占据顶点和面心，所以有8xJ+6x：=4 个，F e有12个在棱上，1个在晶胞内，所以Fe?+有8 21 2 x！+l x l =4个，与Fe?+紧邻且等距离的Fe?+数目为1 2,得到1个晶胞有4 个 FeO,I个晶胞的质量为P=-1T Fe?+与O?-的最短核间距为d=W =氏rw5.(2022山西临汾三模)总订单数已经超过1000架的国产大飞机C919预定在今年交付，其制造使用了较多含硼材料(如硼纤维、氮化硼等)，多项技术打破了外国垄断。(1)原子的能量由核电荷数、电子数、三个因素共同决定；基态B 原子的核外电子填充在 个轨道中。(2)耐高温材料立方BN制备流程中用到NH3、BCh和触媒剂Ca3B2N4Ca、B、N 三种元素电负性从大到小的顺序为 oBCb中 B 原子的 轨道与C1原子的 轨道形成。键；形成BCb过程中基态B 原子价电子层电子先激发，再杂化，激发后B 原 子 的 价 电 子 排 布 图 为 BCb在四氯化碳中的溶解度远大于NH.3,原因是。(3)硼砂是非常重要的含硼矿物。一种硼砂阴离子的结构如图1所示，则 Imol该阴离子存在的配位键物质的量为,n=oHOIOI BIOH图1(4)制造硼合金的原料硼化钙(CaB(,)晶胞结构如图2 所示，硼原子全部组成B6正八面体，各个顶点通过B-B键互相连接成三维骨架。已知该晶体晶胞参数为apm,B6八面体中B-B键的键长为dpm,M 点原子的坐标参数为(5，3，3)，则 N 点原子的坐标参数为(_,1,0)。图2【答案】(1)电子(运动)状态(2)NBCa sp2 杂化 3p田I T”2s 2pBCb和四氯化碳均为非极性分子，而氨气属于极性分子，相似相溶(3)2mol 2(4科2a【解析】(1)整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子(运动)状态三个因素共同决定；基态B 原子的电子排布式为：I s 2 2 s?2 p i,故其核外电子填充在I s,2 s,2 P 三个轨道中；(2)金属的电负性较小，另外，同周期元素电负性从左向右在增大，故 C a、B、N三种元素电负性从大到小的顺序为：N B C a；B C b 中 B原子的价层电子对数为3,其杂化方式为s p 2,故 B C b 中 B原子的s p 2 杂化轨道与C l 原子的3 P轨道形成G键；基态B原子价电子层上的电子先进行激发，再进行杂化，说明B原子激发后的三个轨道能量PF相同，故激发时B原子的价电子排布图为：L _ L2s极性相似的物质溶解度较大，B C b 和四氯化碳为非极性分子，氨气为极性分子，故原因是：B C b 和四氯化碳均为非极性分子，而氨气属于极性分子，相似相溶；(3)由图1 可知，图中连有羟基的B原子含有配位键，故 I m o l 该阴离子存在的配位键物质的量为2 m o l,在该阴离子中B显+3 价，O显-2 价，H显+1 价，根据化合价的关系可知，n=2；(4)将 8 个正八面体的中心连接呈晶胞的立方晶系图，由 M 点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单位长度都记为1,已知B 6 八面体中B-B 键的键长为d pm,晶胞参数为a pm,则八面体中心到顶点的距离为：且 d,则 N点 在 棱 的 回 处，其坐标为(叵，1,0)。2 2 a 2 a6.(2 0 2 2 河南郑州三模)2 0 2 2 年以来，全球化石能源价格一路飙升，对全球经济复苏产生巨大影响。氢能源是一种不依赖化石燃料的储量丰富的清洁能源。(1)电解水产氢是目前较为理想的制氢技术，这项技术的广泛应用一直被高价的贵金属催化剂所制约。我国科学家开发了-种负载氧化镁纳米晶粒的聚合物氮化碳二维纳米材料，大幅提高了催化效率。基 态 N i 原 子 的 价 电 子 排 布 式 为,该 元 素 在 元 素 周 期 表 中 的 位 置 是。C、N、O的 电 负 性 的 由 大 到 小 的 顺 序 是。为寻找更多的金属催化剂，科学家从众多金属元素中选取C o、F e、C u 进行了相关研究，并取得了成功。选 取 这 三 种 金 属 进 行 相 关 研 究 的 原 因 可 能 是。(2)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。氨硼烷(N H 3 B H 3)是一种潜在的储氢材料，可由(H B=N H)3(结构为平面六元环状)通过如下反应制得：3 C H 4+2(H B=N H)3+6 H 2O=3 C O 2+6 N H3B H3。请解释C H 4、H 2O、C O 2的键角大小顺序 o(H B=N H)3 中 B、N原 子 的 杂 化 轨 道 类 型 分 别 为。氨硼烷(N H 3 B H 3)中 N、B都达到稳定结构，用化学键表示出(N H 3 B H 3)分 子 的 结 构 式。(3)有储氢功能的铜银合金晶体具有立方堆积结构，晶胞中C u 原子位于面心，Ag原子位于顶点，氢原子可进到由C u 原子与A g 原子构成的全部四面体空隙中。该 晶 体 储 氢 后 的 化 学 式 为。储氢材料的储氢能力=标 髓 黑 案 黑 度,若晶胞参数为a p m,忽略吸氢前后晶胞的体积变化，标准状况下氢气的密度为b g c m-3,则 该 储 氢 材 料 的 储 氢 能 力 为。(NA表示阿伏加德罗常数，写出表达式即可)【答案】(1)3 d 8 4 s 2 第四周期第V IH 族 0 N C 这三种元素都是过渡元素，在元素周期表中位置和N i 相近，可能具有相似的性质(2)C C h 中心原子为s p 杂化，键角为18 0 度；C H 4 和 H z O 中心原子均为s p?杂化。中孤对电子与成键电子对之间的斥力大于C H 4 中成键电子对之间的斥力，故键角：C O 2 C H 4 H2O s p?、H Hs p2 H-N-B-HI IH H8 C u3A g H s b N A(a x lO 。)【解析】(1)基 态 N i 原子的价电子排布式为3 d M s 2；该元素在元素周期表中的位置是第四周期第V IH 族；C、N、O位于同周期，同周期从左往右电负性呈增大趋势，故电负性由大到小的顺序是0 N C；寻找更多的金属催化剂，在过渡金属区域进行寻找，原因是这三种元素都是过渡元素，在元素周期表中位置和Ni相近,可能具有相似的性质：(2)CC)2 中心原子为s p 杂化，键角为1 8 0 度；CH4 和 H z O 中心原子均为s p 3 杂化。氏0中孤对电子与成键电子对之间的斥力大于C H4 中成键电子对之间的斥力，故键角：CO 2 CH4 H2O；(HB=NH)3 中 B、N 原子均形成双键，共有3个G 键，杂化轨道类型分别为s p 2、s p 2：氨硼烷(NH3 BH3)中 N、B 都达到稳定结构，即最外层均为8电子结构，氮原子提供孤电子对，与硼原子之间形成配位键，NH3 BH3 分子的结构式：H HH-H；I IH H(3)铜银合金晶体具有立方堆积结构，晶胞中C u 原子位于面心，根据均摊法铜原子个数为3,Ag原子位于顶点，银原子个数为1,氢原子可进到由C u 原子与Ag原子构成的全部四面体空隙中，四面体空隙共8个,8故晶体的化学式为：Cu j A g Hs;储氢后氢气的密度为：P=N 丁.10 )8储氢材料的储氢能力=储氢后氢气的密度标准状况下氨气的密度N K a x l O*8-b-bNJ ax l O-1 0)7.(2 0 2 2 河南开封三模)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:(1)基态F原 子 的 外 围 电 子 排 布 式 为。(2)N2 F 2(二氟氮烯)分子中，氮原子的杂化类型为s p 2,则 N2 F 2 的结构式为 o(3)NaHF 2 熔点为1 6 0 y(分解)，电解可制得氟气，推测NaHF z 中 所 含 作 用 力 的 类 型 有。(4)(汨 主要用于火箭工程液体助燃剂，其 分 子 的 空 间 构 型 为;O F 2 的熔、沸点 CbO(填“高于”或“低于)，原 因 是 一。(5)X e F 2 在无机氟化物制备中有广泛的应用，其晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为9 0。,该晶胞中有 个 X e F?分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标，如图中A 点原子的分数坐标为(；，1)o 已知X e-F键长为r p m,则 B点原子的 分 数 坐 标 为:晶胞中0、C间距离d=p m。【答案】(l)2 s 2 2 P5(2)F-N=N-F(3)离子键、共价键、氢键(4)角(V)形 低于 0 F2 和 C b O 都是分子晶体，结构相似，CL O 的相对分子质量大，CL O 的熔、沸点高(5)2 (0,0,-)卜+(”)2c V2 2【解析】基态F 原子的外围电子排布式为：2 s 2 2 P5；(2)氮原子的杂化类型为s p2,可以确定N 与 N 之间应为双键，N 与 F 之间应存在1 条。键，每个N 还有一对孤对电子，故 N2 F2 的结构式为：F-N=N-F；(3)Na H F2 可电解说明其为离子化合物，存在离子键，H与 F 之间为共价键，F 电负性较强，还存在氢键；(4)OF2 孤对电子数为2,价层电子数为4,故其分子的空间构型为角(V)形：OF2 和 C L O 都是分子晶体，结构相似，相对分子质量0 F2 C L0,故范德华力：0 F2 C L0,熔、沸点：0 F2 FN(2)BC(3)2XeFPtF6+2H2O=2Xef+02T+2HF+2HPtF6(4)HNO3中的非羟基氧多，吸引羟基氧原子的能力强，能有效降低氧原子上的电子密度，使 OH 键极性增强，易发生电离(5)s p 兀：S 元素的电负性小，离子中S 原子易给出孤对电子（8申 记）标（2-（6）4 ;-xiOO%或-L_xlOO%；化+5 3 4 匕+写）3V3【解析】(1)第二周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，稀有气体氯原子的2P轨道为稳定的全充满结构，第一电离能最大，氮原子的2P轨道为稳定的半充满结构，元素第一电离能大于相邻元素，则第一电离能从大到小排前三位的是氟、氟、氮，故答案为：N e F N：(2)A.由化学式可知，稀有气体化合物是离子化合物，熔化状态下能电离出自由移动的离子，能导电，故错误;B.XeF-离子中氟原子和敬原子都满足8 电子稳定结构，故正确;C.由 P tF 中的键角有9 0。和 1 8 0。两种可知，离子的空间构型为正八面体形，伯原子位于八面体的体心，氟原子位于八面体的顶点，则用两个氯替换氟后，所得P tF 4 c L 有两种结构，故正确：D.由化学式可知，稀有气体化合物是离子化合物，化合物中含有离子键、极性键、和配位键，不含有非极性键，故错误；故选B C；(3)由题意可知，X e P P tF e 与水反应生成流、氧气、氢氟酸和六氟合伯酸，反应的化学方程式为2 X e F P tF；+2 H 2 O =2 X e f +0 2 T +2 H F +2 H P tF 6，故答案为：2 X e F P tF；+2 H2O =2 X e f +O2t+2 H F +2 H P tF6；(4)硝酸是强酸，亚硝酸是弱酸，原因是硝酸中的非羟基氧多于亚硝酸，非羟基氧吸引羟基氧原子的能力强于亚硝酸，能有效降低氧原子上的电子密度，使氢氧键极性增强，易发生电离，故答案为：H N C h 中的非羟基氧多，吸引羟基氧原子的能力强，能有效降低氧原子上的电子密度，使 O H键极性增强，易发生电离;(5)硫氟酸根离子与二氧化碳的原子个数都为3、价电子数目都为16,互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，则硫氨酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为s p 杂化：离子中碳原子未参与杂化的2 个 p电子与硫原子和氮原子的p电子形成大n 键，其形式为M；硫甄酸根离子中硫元素的电负性小于氮元素，相对于氮原子，硫原子易给出孤对电子，所以检验铁离子时，离子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案为：s p；兀：；S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子;(6)由题意可知，银钛合金形成的晶胞中，位于体内的钛原子个数为8,位于顶点和面心的银原子个数为1 14 4 c 48X-+6X-=4,体对角线的长度为4(门+践)，则晶胞中钛原子和银原子的体积为彳兀 r；乂 8+彳 兀 1*卜4=彳 兀(8 ：+48 /3 3 3/+X 4(+)n(8r；+4r；)r；),晶胞的边长为体积为 7-3,则 晶 体 的 空 间 利 用 率 为x 100%=力 4(r+r2)3V 3与警 I。故答案为:-Ji（8r：+4r；）7-x l O O%或6“（2r：+W）4（4+球311.(2022甘肃兰州一模)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划，太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。(1)与硅同主族的错元素的价层电子排布式为。(2)N C b、S i C 14、S C 12的 键 角 由 大 到 小 的 顺 序 为,其中S C L 的分子构型为.(3)环戊基二乙基硅基乙烘分子结构为 S i 、,分子中 键和兀键的个数比为.(4)碳与硅元素同主族，但形成的晶体性质却有不同。单晶硅不导电，但石墨能导电，石墨能够导电的原因是 o(5)S i C和单晶硅具有相似的晶体结构，但S i C熔点更高，其 原 因 是。(6)晶胞中原子的位置通常可用原子分数坐标表示(原子分数坐标：将原子位置的坐标表示为晶胞棱长的分数)。复杂结构的三维表示往往难以在二维图上绘制和解释，可以从晶胞的一个方向(通常选择晶胞的一个轴的方向)往下看，某面心立方晶胞的投影图如图1所示。某种硫化硅晶体的晶胞结构的投影图如图2所示。-一 (。，1)%图1面心立方晶胞的投影 图2某硫化硅晶胞的投影该硫化硅晶体的化学式为。在该晶胞中与S距离最近的S i的 数 目 为。若距离最近的S i和S的核间距为dn m,阿伏加德罗常数的值为NA,则该硫化硅晶体的密度为 g y m穴列出算式即可)。【答案】(l)4 s 2 4 P 2 S i C L)、N C b、S C h V形或折角形(3)1 6：1(4)石墨中每个碳原子均为s p2杂化，剩 余I个p电子可在层间自由移动(5)同为原子晶体，r(C)v r(S i),S i C键比S i S i键更短，键能更大，S i C熔点更高2 8 x 2+3 2 x 4 S i S2 2 (J Ldx l O-7)3NA【解析】(1)错位于第四周期，与硅同主族，硅的价层电子排布式为3 s 2 3 P 2,故铭的价层电子4 s 2 4 P 2。(2)NC b为s p3杂化，三角锥构型，存在一对孤对电子，故键角小于1 0 9。281S i C L为s p3杂化正四面体构型,键角为1 0 9。2 8 1 S C L为s p3杂化，V形，存在两对孤对电子，在上述分子中键角最小。故键角由大到小的顺序为S i C L、N C b、S C 12;其中S C I 2 的分子构型为V形(或折角形)。(3)根据环戊基二乙基硅基乙焕分子结构，分子中键数为3 2,n 键数为2,故G键和兀键的个数比为1 6：1。(4)石墨能够导电的原因是石墨中每个碳原子均为s p2 杂化，剩 余 1 个 p 电子可在层间自由移动。(5)S i C 和单晶硅同为原子晶体，r(C)r(S i),S i C键比S i S i 键更短，键能更大，不易断裂，故 S i C 熔点更高。(6)根据题干描述同时结合面心立方晶胞结构可知，硫化硅晶体中的S原子8个处于顶点，6个处于面心，故 S原子个数为8 x(+6 x g=4,S i 原子处于晶胞内，个数为2,故硫化硅晶体的化学式为S i S z;观察硫化硅晶体投影图，可知晶胞中S i 连接的4个 S原 子 1 个位于顶点，3个位于面心，整体呈四面体构型，1 个晶胞中只有两个S i 位于晶胞内，故面心上的S只能连接2个 S i 原子，则与S距离最近的S i 的数目为2；根据题意可知晶胞棱长的号倍为d n m,晶胞棱长为丧d n m,则该硫化硅晶体的密度为(x l O p N 人 g-c m30【点睛】此类晶胞计算题一定要熟悉晶体结构模型，如本题中将投影图与面心立方晶胞对比可知，标有“(0,1)”的原子实际表示2个原子的位置，1 个位于投影图观察面上，另 1 个位于后方等于棱长距离的面上。同理，标有(g)”的原子实际表示1 个原子的位置，位于投影面后方棱长距离g 处。