2023高考化学探究物质结构与性质.pdf

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1、情 境 素 材 1高 能 炸 药 BNCP的 结 构问 题 设 置 11.基 态 Co原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为 Ar3d74s2,基 态 C(?+的 价 电 子 轨 道 表 示 式 O2.元 素 H、N、O 第 一 电 离 能 的 大 小 顺 序 为 N H。3,在 高 能 炸 药 B N C P 分 子 中，N 的 杂 化 类 型 为 sp3和 sp、c i 的 杂 化 类 型 为 P3O4.CIO 中 的 价 层 电 子 对 数 为 4,其 空 间 结 构 为 正 四 面 体 5.B N C P 中 阳 离 子 的 中 心 原 子 为 C03+,其 配 体 是 什 么？配

2、 位 数 是 多 少？配 位 原 子 是 什 么？提 示：配 体 是 NH3和 I V NO2；配 位 数 是 6；配 位 原 子 是 N。N、N6.1 mol 中。键 数 目 为 多 少?提 示：8 2 VA7.BNCP分 子 中，微 粒 间 存 在 离 子 键、共 价 键、配 位 键、氢 键 等 相 互 作 用。8.C03+在 某 溶 液 中 捕 捉 N：离 子，成 功 制 得 全 氮 阴 离 子 金 属 盐 CO(N5)2(H2O)4-4H2O,已 知 其 结 构 式 为:此 盐 中 存 在 的 作 用 力 有 哪 些？Co的 配 位 数 是 多 少?提 示：共 价 键、配 位 键、氢

3、键 6情 境 素 材 2全 氮 阴 离 子 盐 网 5)6($0)34114)4。的 结 构 单 元 HONQ00问 题 设 置 21.上 述 结 构 中 两 种 阳 离 子 是 什 么？它 们 中 心 原 子 杂 化，空 间 结 构 有 什 么 区 别？请 分 析。提 示：氏 0+和 NH；NH；和 H3O+的 中 心 原 子 N 和 0 的 杂 化 轨 道 类 型 均 为 sp3杂 化，即 价 层 电 子 对 数 为 4,共 价 键 类 型 均 为 o 键，呈 现 出 来 的 空 间 结 构 不 同，NH；为 正 四 面 体 形，氏。+为 三 角 锥 形。2.阴 离 子 N 中。键 的 数

4、 目 为 多 少？电 子 总 数 为 多 少?提 示：N5为 五 元 环，有 5个。键，电 子 总 数 为 36。3.上 述 结 构 中 含 有 氢 键，用 A-H B表 示 其 中 的 氢 键。提 示：O-H-N,N-H N4.已 知 全 氮 阴 离 子 盐 的 晶 体 密 度 为 d g-c m-3,其 立 方 晶 胞 参 数 为 q r n n,晶 胞 中 含 有 V个（N5）6（H3O）3（NH4）4。单 元，该 单 元 的 摩 尔 质 量 为 M，晶 胞 体 积 为 多 少？晶 胞 质 量 为 多 少？则 密 度 计 算 式 是 什 么？写 出 分 析 步 骤。yM提 不：厂 晶 胞

5、=/x i O 21 cm3 m 晶 晶=NA g加 晶 胞 jzA/P=/晶 胞=必。X 1021 gemI 迁 移 应 用 I1.2021年，自 修 复 材 料、自 适 应 材 料、新 型 传 感 材 料 等 智 能 材 料 技 术 将 大 量 涌 现,为 生 物 医 疗、国 防 军 事 以 及 航 空 航 天 等 领 域 发 展 提 供 支 撑。(1)我 国 科 研 工 作 者 基 于 丁 二 酮 月 亏 氨 酯 基 团 的 多 重 反 应 性，研 制 了 一 种 强 韧、自 愈 的 超 级 防 护 材 料，其 中 的 分 子 机 制 如 图 所 示。Cu在 元 素 周 期 表 中 位

6、于 区，M层 中 核 外 电 子 能 量 最 高 的 电 子 云 在 空 间 有 个 伸 展 方 向。C、N、O第 一 电 离 能 由 大 到 小 的 顺 序 为(2)氧 化 石 墨 烯 基 水 凝 胶 是 一 类 新 型 复 合 材 料，对 氧 化 石 墨 烯 进 行 还 原 可 得 到 还 原 氧 化 石 墨 烯，二 者 的 结 构 如 图 所 示：HOOC氧 化 石 墨 烯 HOOC还 原 石 墨 烯 中 碳 原 子 的 杂 化 形 式 是，上 图 中 氧 化 石 墨 烯 转 化 为 还 原 石 墨 烯 时，1号 C与 其 相 邻 C原 子 间 键 能 的 变 化 是（填“变 大”“变

7、小”或“不 变”），二 者 当 中 在 水 溶 液 中 溶 解 度 更 大 的 是 _（填 物 质 名 称），原 因 为（3）碑 化 硼 是 近 期 受 到 广 泛 关 注 一 种 niv 半 导 体 材 料。础 化 硼 为 立 方 晶 系 晶 体，该 晶 胞 中 原 子 的 分 数 坐 标 为:O cut-2114J14X1一 2AsB4 99也 12a4 9OO B49 9n也 4请 在 图 中 画 出 碑 化 硼 晶 胞 的 俯 视 图，已 知 晶 体 密 度 为 d g/cn?,A s半 径 为。p m,假 设 As、B 原 子 相 切，则 B 原 子 的 半 径 为 pm（写 计 算

8、 表 达 式）。解 析：(l)C u原 子 核 外 有 2 9个 电 子，基 态 C u原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为 Ar3di4slC u在 元 素 周 期 表 中 位 于 d s区，M 层 中 核 外 电 子 能 量 最 高 的 电 子 云 为 3 d能 级 电 子 云，在 空 间 有 5 个 伸 展 方 向；C、0、N 元 素 都 是 第 2 周 期 非 金 属 元 素，同 一 周 期 元 素 自 左 而 右 第 一 电 离 能 呈 增 大 趋 势，但 N 元 素 原 子 2 P能 级 是 半 满 稳 定 状 态，能 量 较 低，第 一 电 离 能 高 于 同 周 期 相

9、邻 元 素，故 第 一 电 离 能 N 0 C；(2)根 据 还 原 石 墨 烯 的 结 构 可 知 该 物 质 中 碳 原 子 有 形 成 碳 碳 双 键 的 不 饱 和 碳 原 子 还 有 只 形 成 单 键 的 饱 和 碳 原 子，所 以 碳 原 子 的 杂 化 方 式 为 Sp3和 Sp?；氧 化 石 墨 烯 中 1号 C 连接 的。原 子 吸 引 电 子 能 力 较 强，导 致 与 1 号 C 原 子 相 邻 C 原 子 对 电 子 的 吸 引 力 减 小，所 以 氧 化 石 墨 烯 转 化 为 还 原 石 墨 烯 时，1 号 C 与 其 相 邻 C 原 子 间 键 能 变 大；氧

10、化 石 墨 烯 中 含 有 的 羟 基 更 多，与 水 分 子 间 形 成 的 氢 键 更 多，所 以 氧 化 石 墨 烯 溶 解 度 更 大；（3）由 各 原 子 坐 标，可 知 晶 胞 中 B 原 子 处 于 晶 胞 的 顶 点、面 心 位 置，而 As原 子 处 于 晶 胞 内 部，处 于 B 原 子 形 成 的 正 四 面 体 体 心 位 置，晶 胞 三 维 结 构 如 图 所 示：哈 戈（注：小 球 大 小 不 代 表 原 子 半 径 大 小），投 影 时 顶 点 原 子 形 成 正 方 形 的 顶 点，左、右 侧 面 及 前、后 面 的 面 心 原子 投 影 处 于 正 方 形 棱

11、 心，而 上、下 底 面 面 心 原 子 投 影 重 合 处 于 正 方 形 的 中 心，A s原 子 投 影 处 于 原 子 处 于 正 方 形 内 部 且 处 于 正 方 形 对 角 线 上（A s原 子 投 影、上 下 底 面 面 心 B 原 子 投 Q：O Q、/影 将 对 角 线 4 等 分），故 碑 化 硼 晶 胞 的 俯 视 图 为：0 A 根 据 晶 胞 三 维 结 构 示 意 图/、可 知，位 于 体 对 角 线 上 的 原 子 相 切，即 A s原 子 和 B 原 子 的 半 径 之 和 的 四 倍 即 体 对 角 线 的 1 1长 度；根 据 均 摊 法，一 个 晶 胞

12、中 A s原 子 个 数 为 4,B 原 子 个 数 为 8X*+6 X=4,所 以 晶75X 4+11X4 344 344胞 的 质 量 为 麻 g=M g，晶 胞 密 度 为 d g/c n?,则 晶 胞 的 体 积 为 国 c n?,则 3/344 3/344 3/344晶 胞 的 边 长 为 板 cm=A J X I O10 p m,则 晶 胞 的 体 积 对 角 线 的 长 度 为 由*/丽 C _ in H P”o A/3 3/344X 1 0，所 以 B 原 子 的 半 径 为 方 x A/X 1 01 0-Pm答 案：(l)ds 5 N O C(2)sp3和 s p 2 变 大

13、 氧 化 石 墨 烯 氧 化 石 墨 烯 中 含 有 的 羟 基 更 多，与 水 分 子 间 形 成 的 氢 键 更 多，溶 解 度 更 大 Q-O-O(!Ao 小 3/3444 X瓯 X10】。2.近 期 我 国 学 者 研 制 出 低 成 本 的 电 解“水 制 氢”催 化 剂 银 掺 杂 的 磷 化 钻 三 元 纳 米 片 电 催 化 剂(N10.1C00.9P)。回 答 下 列 问 题：(l)C o在 元 素 周 期 表 中 的 位 置 为,C02+价 层 电 子 排 布 式 为。Co、Ni 可 形 成 CO(NH3)6C12、K3CO(NO3)6 Ni(CO)4 NI(NH3)6 S

14、C)4 等 多 种 配 合 物。SO厂 的 空 间 结 构 为,NO中 N 原 子 的 杂 化 轨 道 类 型 为。C、N、0、S 四 种 元 素 中，第 一 电 离 能 最 大 的 是 o 1 mol CO(NH3)6C12中 含 有 o 键 的 数 目 为；已 知 NF3比 NH3的 沸 点 小 得 多，试 解 释 原 因。(3)常 用 丁 二 酮 月 亏 来 检 验 N i2+,反 应 如 下：H()N/C H 3Ni2+(aq)+2 C(a q)CH()N XC H3丁 二 酮 月 亏 O HOOH()二(丁 二 酮 月 亏)合 银(n)1个 二（丁 二 酮 月 亏）合 银（II）中

15、含 有 个 配 位 键。上 述 反 应 的 适 宜 pH为（填 字 母 序 号）A.12 B.5 10 C.1（4）磷 化 硼 是 一 种 备 受 关 注 的 耐 磨 涂 料，其 晶 体 中 磷 原 子 作 面 心 立 方 最 密 堆 积，硼 原 子 填 入 四 面 体 空 隙 中（如 图）。已 知 磷 化 硼 晶 体 密 度 为 g-c m-3,计 算 晶 体 中 硼 原 子 和 磷 原 子 的 最 近 核 间 距 为 cm。解 析：(1)C。为 27号 元 素，位 于 元 素 周 期 表 第 4 周 期 VDI族；基 态 C。原 子 价 层 电 子 排 布 式 为 3d74s2,失 去 最

16、 外 层 2 个 电 子 形 成 Co2+,所 以 C02+的 价 层 电 子 排 布 式 为 3d7；(2)6+2-4X2硫 酸 根 离 子 中 心 原 子 的 价 层 电 子 对 数 为 4+2=4,无 孤 对 电 子，所 以 空 间 结 构 5+1-3X2为 正 四 面 体 结 构；N03中 心 原 子 的 价 层 电 子 对 数 为 3+2=3,所 以 为 sp?杂 化；同 主 族 元 素 自 上 而 下 第 一 电 离 能 逐 渐 减 小，同 周 期 元 素 自 左 向 右 第 一 电 离 能 呈 增 大 趋 势，但 IIA族、V A 族 元 素 第 一 电 离 能 大 于 其 相

17、邻 元 素，所 以 4 中 元 素 中 第 一 电 离 能 最 大 的 为 N 元 素；6 个 NH3与 Co?*之 间 形 成 6 个 配 位 键，属 于 o 键，每 个 氨 气 分 子 中 的 氮 氢 键 也 为。键，共 6+3X6=24,所 以 111101匹。网 113)6。2含 有 的。键 个 数 为 24刈；N 元素 电 负 性 较 大，所 以 NH3分 子 间 存 在 氢 键，沸 点 较 高；(3)根 据 N 原 子 的 成 键 特 点 可 知,在 二(丁 二 酮 的)合 锲 中 N 原 子 和 Ni?+形 成 的 化 学 键 均 为 配 位 键，所 以 1个 二(丁 二 酮 肪

18、)合 锲(II)中 含 有 4 个 配 位 键；碱 性 太 强 容 易 生 成 Ni(0H)2沉 淀，酸 性 太 强 大 量 的 氢 离 子 存 在 不 利 于 二(丁 二 酮 肪)合 蝶(II)的 生 成，所 以 适 宜 的 p H 应 为 B：5 1 0；(4)由 图 可 知，14X(11+31)个 晶 胞 中 含 有 4 个 B 原 子 和 4 个 P 原 子，故 晶 胞 质 量 机=瓦 g,设 边 长 为 a cm,m 4X(11+31)3 I 21则 晶 胞 的 体 积 展。力!?,故 晶 胞 密 度=7=NAXa3 gem-3,解 得 a=2X、0 X NA1cm；晶 体 中 硼 原 子 和 磷 原 子 的 最 近 核 间 距 为 晶 胞 体 对 角 线 的 4,体 对 角 线 长 度 为 晶 胞 边 长 广 m 3 I 21 也 3 I 21的 小 倍,所 以 晶 体 中 硼 原 子 和 磷 原 子 的 最 近 核 间 距 4 X2X 乃 阮=2 义 JXN 2cm。答 案：(1)第 4 周 期 V I D 族 3d7(2)正 四 面 体 形 sp2 N 24%NH3分 子 间 存 在 氢 键 3 I 21(3)4 B(4)2 X jpXN；