2021结构期末试题

19.昌平（11分）钛酸钢具有优良的介电、压电特性，主要用于电容器、自动温控等领域。

（1）钛元素在周期表中的位置;基态钛原子的电子排布式为。

（2）钢元素在自然界中主要以重晶石形式存在，其成分为BaSCM,其中所含三种元素的电

负性从大到小的顺序为（用元素符号表示）；SCU2-的空间构型为,其中S

原子的杂化方式为。

（3）卤化钠（NaX）和四卤化钛（TiX4）的熔点如图所示，已知TiF4的晶体类型与TiCLt、

TiBn、TiL不同，下列判断不正确的是（选填字母序号）。

234

a.NaX均为离子晶体

b.随X半径的增大，NaX的离子键减弱，熔点逐渐降低

c.TiF4的熔点反常升高是由于氢键的作用

d.TiCl4>TiBr4>TiL的相对分子质量依次增大，分子间作用力增大，

（4）钛酸钢的晶胞结构如图所示，在该晶胞结构中，钛离子、根离子、

氧离子的个数比为.;该物质的化学式为.晶体中每

个领离子周围与其距离最近且相等的氧离子的数量是其晶胞参

数约为apm,钛酸钢晶体的密度p=g.cm-3（设阿伏加德罗常数的

值为NA，用含a、NA的代数式表示）

15.朝阳（10分）N%具有易液化、含氢密度高、应用广泛等优点，NH?的合成及应用一

直是科学研究的重要课题。

（1）以H2、N2合成NH3,Fe是常用的催化剂。

①基态Fe原子的电子排布式为。

②实际生产中采用铁的氧化物FezCh、FeO,使用前用H2和N2的混合气体将它们

还原为具有活性的金属铁。铁的两种晶胞（所示图形为正方体）结构示意如下：

i.两种晶胞所含铁原子个数比为。

ii.图1晶胞的棱长为apm（1pm=1x101。cm）,则其密度°=g-cm-3.,

③我国科学家开发出Fe—LiH等双中心催化剂,在合成N%中显示出高催化活性。

第一电离能(/i)：/1(H)>7i(Li)>A(Na),原因是.

15.(10分)

过渡元索铝(Pt>的单质是一种近要的催化剂•其化合物可用于医药领域.

<I)基态Pt的价层电子排布式是3d"6该元素在元素周期表中位于第周

期.

(2)Pl的品胞示意图如下.

①该品胞中含有的铀原子数目为。

②该丛体中.何个柏原F周围与它最近且等距离的铀原子有个.

(3)PtCl:<NH);是钠的重要出位化合物.它有甲、乙两种同分异构体.其中甲为锻性分

子.乙为非极性分子，甲.乙的水解产物化学式均为PUOH)：(NH..但只有甲的水

解产物能与草酸(HO()C-C()OH〉反应生成

①根据相似相溶的娓律.可推断(填“甲”或“乙”)在水中的溶解度较大，

②依据上述信息；.可推断PtCI(NHJ不是四面体结构。

③PtCL(NH)发生水斛反应的化学方程式是.

®PtCl.(NH),和Pt(C()J<NH»,中用的配体效不同.但配位数均为4.是由于每

个C式上中有个原子与钠配位.

⑤查阅资料可知.甲、乙均为平面结构.画出乙的水解产物的空间结构并推测其不能

与草酸反应生成PKC-O.XNll).的原因：.

房山(3)神化钱(GaAs)是一种重要的半导体材料。

①GaAs与GaN都是由原子之间以共价键的成键方式结合而成的晶体。GaAs熔点为

1238℃,GaN熔点为1500℃,GaAs熔点低于GaN的原因为。

②神化钱晶胞结构如下图图所示。平均每个晶胞所含Ga的原子个数为。

③晶体密度0可以用晶胞的质量除以体积来求算。已知GaAs晶胞棱长为apm(lpm=

lxl0-'°cm),阿伏加德罗常数为NA

则该晶体的密度"=gcrr5(歹1J出计

算式即可，GaAs的摩尔质量为O一As

O-Ga

145gmor1)o

17.丰台(12分)卤族元素相关物质在生产、生活中应用广泛。回答下列问题:

元素HNFC1BrI

电负性2.13.04.03.02.82.5

(1)卤族元素在周期表中处于________区。

(2)卤族元素化合物的性质有相似性和递变性，下列说法不无顿的是。

A.HF、HC1、HBr的沸点依次升高

B.Cb、ICI、IBr沸点依次升高

C.NaF、NaChNaBr熔点依次降低

D.H-O-X(X代表Cl、Br,I)的酸性随着X的原子序数递增逐渐增强

(3)NF3的结构与NH3类似，但是性质差异较大。

①NF3的空间结构名称为oN原子的轨道杂化类型为。

②NH3具有碱性(可与H+结合)而NF?没有碱性，原因是o

(4)某晶体含有K、I、0三种元素，是一种性能良好的非线性光学材料，其晶胞结构

如下图所示。晶胞中K、I、。分别处于顶角、体心、面心位置，边长为anm。

oi

•0

OK

②与钾原子紧邻的氧原子个数为。

③已知阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为g-cm-3(列式表示)。

0

X

15.海淀(9分)碳酸二甲酯(HSoCpCH，)是一种绿色化工原料。用于汽车、医疗器械

等领域。以甲醇为原料生产碳酸二甲酯的反应过程如下。

i.4CuCl+4cH30H+02=4CU(OCH3)C1+2H2。

ii.2CU(OCH3)C1+CO=(CH3O)2CO+2CuCl

(1)碳酸二甲酯分子中段基碳原子的杂化类型是o

(2)CuCl中，基态Cu+的价电子排布式为,CuCl在生产碳酸二甲酯的反应

过程中所起的作用是o

(3)上述方法中，甲醇单位时间内的转化率较低。为分析原因，查阅如下资料。

i.甲醇单位时间内的转化率主要受Cu(I)(+1价铜元素)浓度的影响。

kCuCl在甲醇中溶解度较小，且其中的CiT易被氧化为难溶的CuOo

2«本

iii.加入4•■甲基咪喳(N)可与c『形成配合物，可提高甲醇的转化

率。4-甲基咪喳中，1号N原子的孤电子对因参与形成大兀键，电子云密度降

低。

请结合信息回答以下问题。

①4-甲基咪建中，1-4号原子(填“在”或“不在”)同一平面

上，(填“1”或“3")号N原子更容易与Cu+形成配位键。

②加入4-甲基咪噗后，甲醇转化率提高，可能的原因是(填序号)。

a.Cu(I)配合物中的-NH结构可增大其在甲醇中的溶解度

b.通过形成配合物，避免Cu+被氧化为难溶的CuO

c,形成的Cu(I)配合物能增大反应的限度

(4)配位原子提供孤电子对的能力是影响配体与Cu+之间配位键强度的一个重要因

素。若用某结构相似的含O配体与Cu-配位，所得配合物的稳定性比含N配体

低，可能的原因是0

16.门头沟(11分)

铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁(FexNQ是其中一种，某FeJW的制备需铁、

氮气、丙酮和乙醇参与。

(1)Fe在元素周期表中的位置,

0

(2)丙酮(H3C-C“CH3)分子中碳原子轨道的杂化类型是，

1mol丙酮分子中含有a键的数目为mol»

(3)乙醇的晶体类型为,乙醇分子中C、0、H三种元素中电负性最大的元素

是。

(4)乙醇的沸点(78.3℃)高于丙酮的沸点(56.5℃),原因是。

(5)某Fe*Ny的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,

形成Cu替代型产物Fe(x-n)Cu.Ny。由Fe,Ny转化为两种Cu替代型产物的能量变化如

图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为，

基态Cu原子的价电子轨道表示式为o

Cu替代b位置Fe型

能

量

Cu替代a位置Fe型

转化过程

图2

18.（9分）d区金属元素钛有“太空金属”“未来金属”等美誉，在航空航天、海洋产业等

行业有重要作用。回答下列问题:

（1）基态钛原子的核外电子排布式为

（2）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自

旋状态用+；表示，与之相反的则用T表示，称为电

子的自旋磁量子数。对于基态钛原子，其价电子自旋

磁量子数的代数和为。

（3）右图所示的晶体结构是一种基础无机介电材料的最小

结构单元（晶胞），这种晶体材料的化学式为

（4）我国科学家用Mg3Nz和TiCL制备超导材料TiN,理论分析可能的反应为:

个

Mg3N2+2TiCI4=2TiN+3MgeL+CLI

个

4Mg3N2+6TiCI4=6TiN+12MgCI2+N2II

已知：i.部分物质的熔沸点

Mg3N2TiCI4MgCI2TiN

熔点/℃800（分解）-257142950

沸点/℃700（升华）136.41412（略）

ii.TiCU能和NaOH溶液反应。

制备TiN的关键步骤如下：600℃时，，将TiCL按0.2L/min的速率通入盛有MgsW的刚

玉用埸内，当TiCl4适当过量后停止通入，在此中冷却至室温。

科学家通过测定不同时间段尾气处理装置中钛和氯的质量百分含量,进而确定生成

TiN反应的化学方程式。

ArTiCk/N2

NaOH溶液

刚玉塔蜗

Mg3N2

1.6

①TiCL,属于晶体。

②结合上图，判断制备TiN的反应是“1”还是“II”，并说明判断依据

15.顺义（9分）北京时间2021年10月16日，神舟十三号教人飞船发射成功。飞船材料由

金

属材料（镁合金、钛合金、铝合金等）和非金属材料加工而成。

（1）钛具有较强抗腐蚀性及强度。

①钛在元素周期表中的位置是,基态钛原子的价层电子排布为,从

结构角度解释TiCb中Ti还原性较强的原因。

②钛与卤素形成的化合物的熔沸点如下表所示：

熔点/℃沸点/℃

TiCU-25136.5

TiBr439230

Til4150377

TiCU.TiBn、TiL的熔点和沸点逐渐增大的原因是。

（2）氧化错基陶瓷热障涂层是航天发动机的关键技术。下图为立方氧化错晶胞结构示意图

①氧化错的化学式是od4

②每个Zr周围等距且紧邻的Zr有个。□逑）口oo

③若晶胞中距离最近的两个Zr原子间的距离为anm,

则立方氧化错的密度P=g・cm-3（列出计算式）（lnm=10-9m,阿伏伽德罗常

数用NA代表）。

15.（9分）硅烷SiE可用于制造高纯硅。采用硅化镁法制备SiH4的化学方程式如下：

Mg2Si+4NH4cl+8NH3=SiH4+2MgCh•6NH3

（1）硅在元素周期表中的位置是,基态硅原子占据的最高能级的符号是

（2）①SiH4的电子式是。

②SiH4的沸点比CH4的（填“高”或“低”），原因是o

（3）MgzSi可由Mg和SiCh反应制得。晶体SiCh属于晶体（填晶体类型），一

种SiCh晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链（如下图）。

其中Si原子的杂化轨道类型是。

（4）Mg?Si晶体的晶胞示意图如下。每个Mg原子位于Si原子组成的四面体的中心。

则1个Si原子周围有个紧邻的Mg原子。

已知Mg2Si的晶胞边长为acm,阿伏加德罗常数的值为NA，则Mg2Si晶体的密度

为g,cmT。

OSi

OMg

19.(11分)

(1)第四周期第WB族；Is22s22P63s23P63d24s2或[Ar]3d24s2

(2)0>S>Ba正四面体形sp'

(3)c

233

（4）1:1:3；BaTiCh;12；(axl°

15（1）①Is22s22P63s23P63d64s2或[Ar]3d64s2

②i.1:2

112

ii.T

NA(QX10一10)

③H、Li、Na位于同一主族，价电子数相同，自上而下，原子半径逐渐增大，原子核对外

层电子的有效吸引作用逐渐减弱，第一电离能逐渐减小。

15.（10分）

⑴六

⑵①4

©12

⑶①甲

②PtCIM'H"存在同分异构体

③Pt（（）H>（NH）；+2HCl

④2

/OH

⑤乙分子水解产物的结构为.（）一1”一（）德用为18。“两个配位辄原子的

距离较远）.甲酸的两个竣基无法与句同时形成配位推

16.（10分）

（1）4s24P3（1分）

（2）①I、II（1分）

②1：1（1分）

③As4s4+7。2=2As2O3+4SO2（2分）

（3）①二者均为共价晶体，半径N〈As，犍长Ga-NvGa-As,键能Ga-N>Ga-As（2

分）

②4（2分）

17.（12分）

（1）P（1分）（2）AD（2分）

（3）①三角锥形（1分）sp3（l分）

②NF3中F元素电负性强，使得N原子呈正电性（6+）,难与H+结合（2分）

（4）①KK）3（1分）②12（2分）③214/（NAXa3Xlg）（2分）

15（9分）

（1）Spz（1分）

（2）3d10（1分），催化剂（1分）

（3）①在（1分），3（1分）②ab

（4）电负性0>N,0对孤电子对的吸引力更强，故0作配体时，提供孤电子对与Cu+形

成配位键的能力弱

16.（11