2020届高考化学大题精做13以给定元素为背景的物质结构与性质

以给定元素为背景的物质结构与性质大题精做十三精选大题例：近日，自然通讯发表了我国复旦大学魏大程团队开发的一种共形六方氮化硼修饰技术，可直接在二氧化硅表面生长高质量六方氮化硼薄膜。回答下列问题：(1)下列N原子的电子排布图表示的状态中，能量由低到高的顺序是_(用字母表示)。A BCD(2)与硼元素处于同周期且相邻的两种元素和硼元素的第一电离能由大到小的顺序是_(用元素符号表示)。(3)的立体构型为_，中心原子Si的轨道杂化类型为_。(4)与六元环状物质互为等电子体的有机分子为_(填结构简式)。(5)自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作，实际上它的结构单元是由两个和两个缩合而成的双六元环，应该写成。其阴离子的结构如图所示，它的阴离子可形成链状结构。该晶体中不存在的作用力是_(填选项字母)。A离子键 B共价键 C金属键 D范德华力 E.氢键阴离子通过_(填作用力的名称)相互结合形成链状结构。(6)硬度大、熔点高，常作结构陶瓷材料。与结构相似，请比较二者熔点高低，并说明理由：_。(7)立方氮化硼属于原子晶体，其晶胞结构如图所示。其中硼原子的配位数为_，已知立方氮化硼的密度为，B原子半径为x pm，N原子半径为ypm，阿伏加德罗常数的值为，则该晶胞中原子的空间利用率为_(用含d、x、y、的代数式表示)。【答案】（1）（2）（3）正四面体形（4）（5）C 氢键（6）的熔点高于的熔点，因为C的原子半径小于Si原子半径，C-N键的键长小于Si-N键的键长，C-N键的键能大于Si-N键的键能（7）4 【解析】(1)原子核外电子排布中，电子所占的轨道能级越高，该原子的能量越高，轨道能量：，根据占据2p轨道电子的数目可知，A能量最低，D能量最高，根据占据2s轨道电子的数目可知，能量：，故能量由低到高的顺序是，故答案为：；(2)同周期元素从左至右，第一电离能呈增大趋势，但是Be原子的2p能级为全空的稳定状态，因此Be的第一电离能比B的大，则第一电离能：，故答案为：；(3)的中心原子Si的孤电子对数，价层电子对数，故的立体构型为正四面体形，Si原子的轨道杂化类型为，故答案为：正四面体形；(4)原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子互为等电子体，与互为等电子体的有机物的结构简式为，故答案为：；(5)钠离子和酸根离子之间存在离子键，BO和OH原子之间存在共价键，B和O原子之间还存在配位键，水分子之间存在范德华力和氢键，所以该物质中不含金属键，故答案为：C；该分子中羟基上的氢原子和另一个羟基上的O原子形成氢键，所以该阴离子通过氢键相互结合形成链状结构，故答案为：氢键；(6)、都是原子晶体，C的原子半径小于Si的原子半径，C-N键的键长小于Si-N键的键长，则C-N键的键能大于Si-N键的键能，导致的熔点高于的熔点，故答案为：的熔点高于的熔点，因为C的原子半径小于Si原子半径，C-N键的键长小于Si-N键的键长，C-N键的键能大于Si-N键的键能；(7)由图可知，立方氮化硼晶胞中每个N原子连接4个B原子，化学式为，故晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即B原子的配位数为4，晶胞的质量为，晶胞的体积为，原子的总体积为，则晶胞中原子的空间利用率为，故答案为：4；。模拟精做1磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。请回答下列问题：（1）基态Fe原子的价电子轨道表示式（电子排布图）为_，O2核外电子有_种运动状态。（2）锂的紫红色焰色是一种_光谱，LiFePO4中阴离子VSEPR模型名称为_，中心原子的杂化轨道类型为_。（3）一般情况下，同种物质固态时密度比液态大，但普通冰的密度比水小，原因是_；H2O2难溶于CS2，简要说明理由：_。（4）Li2O是离子晶体，其晶体能可通过如图a的Born-Haber循环计算得到。可知，Li2O晶格能为_kJ/mol。（5）磷化钛熔点高、硬度大，其晶胞如图b所示。磷化钛晶体中Ti原子周围最邻近的Ti数目为_；设晶体中Ti原子与最邻近的P原子之间的距离为r，则Ti原子与跟它次邻近的P原子之间的距离为_。21830年，瑞典化学家塞弗斯托姆从一种铁矿石中得到了一种新元素，并以凡娜迪丝女神（）之名命名为“钒”。钒（V）的用途很广，在冶金行业有“第一金属”的美誉。（1）基态钒原子能量最高的电子占据的能级符号为_。（2）依据价电子互斥理论推测的立体构型是_。（3）化合物中，中心原子V的价电子与配体提供的电子数之和为18，配体不带电荷，且其提供的是大键的电子，则配体“”中的大键可表示为_。（例如苯中大键可表示为）从电负性角度解释作配体时，配位原子是C而不是O的原因是_。（4）2-巯基烟酸氧钒配合物（如图甲）是有效调节血糖的新型药物的主要成分。2-巯基烟酸氧钒配合物中键长_（填“大于”“等于”或“小于”）VO键长，该物质中氮原子的杂化方式是_。相同条件下，2-巯基烟酸（如图乙）在水中溶解性好于2-巯基烟酸氧钒配合物的原因是_。（5）某钒的氧化物的晶胞如图。氧的配位数为_。已知上述晶胞为立方晶胞，距离最近的钒原子和氧原子间的核间距为，晶体密度为，则晶胞中底面上的两个氧原子的核间距为_cm。3铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。(1)基态Fe3+的电子排布式为_。(2)实验室用KSCN溶液、苯酚()检验Fe3+。N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为_。(3)FeCl3的熔点为306，沸点为315。FeCl3的晶体类型是_。FeSO4常作补铁剂，SO的立体构型是_。(4)羰基铁Fe(CO)5可用作催化剂、汽油抗暴剂等。1mol Fe(CO)5分子中含_mol键，与CO互为等电子体的离子是_(填化学式，写一种)。(5)氮化铁晶体的晶体结构示意图如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为_。(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为gcm3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_；Fe2+与O2的最短核间距为_pm。4氧化亚铜(Cu2O)可用于陶瓷、固体整流器，可用下列反应制备：2(CuSO4H2O) Cu2O+SO2+SO3+O2+10H2O。回答下列问题：(1)Cu2O中基态铜的离子的价层电子排布图为_。上述反应中，电负性最大的元素是_（填元素符号)。(2)元素Cu和Ni相邻，其第一、二电离能数据如表所示：I1/(kJ/mol)I2/(kJ/mol)Ni737.11753.0Cu745.51957.9铜的第一、二电离能都比镍对应的高，其原因除了铜的核电荷数比多，对外电子的吸外力大外，还有一个原因是_。(3)已知H2SO4的结构式如图所示，上述反应中：在上述产物中，VSEPR模型与SO相同的是_(填化学式)SO3分子的立体构型是_，写出一种与SO3互为等电子体的离子：_（填离子符号)(4)Cu2+、Cu+与CN、OH、NH3、H2O等组成多种配离子。Cu(NH3)42+中的Cu2+配位数为_。(5)铜元素和氯元组成一种晶体M，M的晶胞如图所示。已知：NA是阿伏加德罗常数的值，M晶体密度为dgcm3。M的晶胞中Cu+、Cl个数比为_，晶胞参数为_pm(用含d和NA的代数式表示)。(用含d和NA的代数式表示)5碳和硫是高中化学学习的两种重要非金属元素(1)下列C原子的电子排布式表达的状态中能量最高的是_。A1s22s22p2 B1s22s22px12py1 C1s22s22px12pz1 D1s22s12px12py12pz1(2)硫有一种结构为的分子(灰球代表硫原子)。其中硫原子杂化方式为_。(3)Fe(CO)5可用作催化剂、汽油抗爆剂等，其分子中键和键的数目之比为_。(4)已知CS2晶体结构类似于干冰。CS2晶体中与每个CS2分子距离最近且等距的CS2分子有_个。推测CS2晶体密度与冰的晶体密度较大的为_。可能的原因是_。又知CS2晶体中晶胞参数是apm，NA表示阿佛加德罗常数的值，晶体密度为_g/cm3(用含a、NA等符号的表达式表示)。(5)Na2S是高子晶体，其晶格能可通过图的BornHaber循环计算得到。由此可知，Na原子的第一电离能为_kJ/mol，Na2S的晶格能为_kJ/mol。(用图中给出的符号作答)答案与解析模拟精做1.【答案】（1） 10 （2）发射正四面体 sp3（3）液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，分子间距离增大，密度减小 H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据相似相溶原理，H2O2难溶于CS2（4）2908 （5）12 r 【解析】(1)Fe的电子排布式是Ar3d64s2，价电子轨道表示式（电子排布图）为，故答案为：；O2核外电子总数为10，其原子核外有10种运动状态不同的电子，故答案为10；(2)紫红色波长介于380-435nm之间，是一种发射光谱，故答案为：发射；PO中P原子价层电子对个数=，且不含孤电子对，据价层电子对互斥理论判断该微粒VSEPR模型为正四面体形、P原子的杂化形式为sp3；故答案为正四面体、sp3；(3)液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，使水分子之间间隙增大，密度变小，导致固态H2O的密度比其液态时小，故答案为：液态水中分子间相对自由，冰中每个水分子中的氢原子和氧原子共参与形成4个氢键，水分子形成正四面体，分子间距离增大，密度减小；H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律可知，H2O2难溶于CS2，故答案为：H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据相似相溶原理，H2O2难溶于CS2；(4)图中：2Li（晶体）+1/2O2(g)=Li2O（晶体）的H=-598KJmol1，Li原子的第一电离能为Li原子失去1个电子所需要的能量，所以其第一电离能为1040/2kJmol1=520kJmol1；O=O键键能为氧气分子变为氧原子所需能量，其键能=2249kJmol1=498kJmol1；晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，所以其晶格能为2908kJmol1，故答案为：2908；(5)根据磷化钛晶体可知，有一个Ti原子位于体心，在三维坐标中，体心Ti原子可以形成3个面，每一个形成的面上有4个Ti原子，则该Ti原子最邻近的Ti的数目为34=12个；由晶胞的截图可知，顶点Ti原子与小立方体顶点P原子最邻近，与体对角线的P原子次近邻，Ti原子与跟它最邻近的P原子之间的距离为r，则跟它次邻近的P原子之间的距离为=r，故答案为：12；r。2.【答案】（1）3d （2）直线型（3） O的电负性大于C，对电子的吸引能力强（4）小于 sp2形成分子间氢键（5）3 【解析】（1）钒是23号原子，核外电子排布式为：，核外电子排布遵循能量最低原理，先排4s，再排3d，故最高能级是3d；故答案为：3d；（2）依据公式计算的杂化方式为：，为sp杂化，推测的立体构型是直线型；故答案为：直线型；（3）化合物中，中心原子V的价电子与配体提供的电子数之和为18，由于钒的价电子数是5个，每个CO的C给钒提供2个电子，则配体提供个电子，又该配体是由5个原子构成的，故该配体的大键可表示为：；当作配体时，由于O的电负性大于C，对电子的吸引能力更强，所以配位原子是C而不是O；故答案为：；O的电负性大于C，对电子的吸引能力强；（4）2-巯基烟酸氧钒配合物中VO单键是键，采取头碰头的方式，键长长，键双键有键，采取肩并肩的方式，键长短，故键长小于VO键长，再该物质中，形成了碳氮双键，氮的杂化方式是sp2杂化；故答案为：小于；sp2；（5）找氧的配位数，根据钒的氧化物的晶胞可知，与氧直接相连的钒原子有3个，故氧的配位数是3；根据结构可知，晶体边长（a）的倍=2d+（晶胞底面上的两个氧原子的核间距），则=晶体边长（a）的倍-2d，；故答案为：3；。3.【答案】（1）1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5（2）NOS sp2（3）分子晶体正四面体形（4）10 CN或C（5）31 （6）12 1010【解析】（1）铁原子失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子后形成Fe3+，因此基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5；（2）同主族从上到下第一电离能逐渐减小，即第一电离能OS，同周期从左向右第一电离能逐渐增大，但氮元素2p能级处于半满的稳定状态，能量低，因此第一电离能NO，所以第一电离能NOS；苯酚可看成分子中的一个氢原子被羟基取代，苯和苯酚均为平面结构，碳原子均为sp2杂化；（3）FeCl3的熔点为306，沸点为315，熔沸点较低，属于分子晶体；SO中心S原子的键电子对数为4，中心原子孤电子对数为0，价层电子对数为4，立体构型为正四面体形；（4）配合物中碳原子不存在孤电子对，键由2个，即1个Fe(CO)5中含有10个键，那么1mol Fe(CO)5分子中含10mol键；原子数目相等，价电子总数相等的微粒为等电子体，与CO互为等电子体的离子有CN或者C；（5）氮化铁晶体为六棱柱，顶点为6个晶胞共有，面心的点为2个晶胞共有，晶胞中12个铁原子位于顶点，2个铁原子位于面心，3个铁原子位于内部，2个氮原子位于内部，因此晶胞中含有铁微粒12+2+3=6，氮微粒的个数为2，所以铁、氮的微粒个数之比为62=31；（6）以Fe2+顶点研究，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，因此与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为=12个；晶胞中Fe2+共8+6=4，O2的数目为1+12=4，晶胞的质量为，Fe2+与O2的最短核间距等于晶胞棱长的，设最短距离为xpm，则晶胞的棱长为2xpm，那么=(2x1010)3，解得x=1010pm。4.【答案】（1） O （2）基态铜的价层电子排布式为3d104s1，Cu+价层电子排布式为3d10，价电子处于充满、半充满的稳定状态，比镍的第一、二电离能高（3）H2O 平面三角形 NO、CO（4）4 （5）11 【解析】(1)基态铜的价层电子排布式为3d104s1，Cu2O中基态铜的离子为Cu+价层电子排布式为3d10，其价层电子排布图为；上述反应中，含有Cu、S、O、H，则电负性最强的为O； (2)Cu比镍含有的电荷数多，对电子的吸引力强，且基态铜的价层电子排布式为3d104s1，Cu+价层电子排布式为3d10，价电子处于充满、半充满的稳定状态，比镍的第一、二电离能高；(3)根据硫酸的结构，SO根离子4根键，无孤电子对，VSEPR模型为正四面体，SO2孤电子对=(6-22)=1，2根键，为sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，同理，SO3的VSEPR模型为平面三角形，H2O的VSEPR模型为正四面体；SO3分子无孤电子对，3根键，立体构型为平面三角形；与SO3互为等电子体的离子为NO、CO；(4)Cu(NH3)42+中的Cu2+提供空轨道，而4个NH3中的N原子提供孤电子对，形成4个配位键，则配位数为4；(5)根据晶胞的结构图，Cu+在晶胞内，个数=4，Cl在顶点和面心，个数=8+6=4，Cu+、Cl个数比为11；d=，则l3=，l=。5.【答案】（1）D （2）sp3（3）11 （4）12 CS2晶体冰晶体中水分子之间形成的氢键具有方向性与饱和性，空间利用率低，密度下，而CS2晶体中分子之间为范德华力，没有