2021年高考题和模拟题化学分类汇编 17 物质结构与性质（选修）

2021年高考题和模拟题分类汇编

专题17物质结构与性质

1.（2021.全国高考真题）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”

计戈上该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问

题：

（1）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排式为；单晶硅的晶体类型

为。SiCb是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为。SiCh可发生水解反应，机

理如下：

含s、p、d轨道的杂化

含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiCL（H2O）中Si采取的杂化类型为

（填标号）。

（2）CCh分子中存在______个©键和个兀键。

（3）甲醉的沸点（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醺（CHsSH,7.6℃）之间，其原因是。

（4）我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醉的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2

晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中的配位数是,晶胞参数为apm、apm,cpm,该晶体密度为

gym"（写出表达式）.在ZK）2中掺杂少量ZQ后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr-Oy,则

y=（用x表达）。

4x91+8x16

甲醇均能，且水比甲醇的氢键多8-~~-——2-x

acx/V人x1u

【解析】

⑴基态Si原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23P2,因此Si的价电子层的电子排式为3s23P2；晶体硅中Si

原子与Si原子之间通过共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，因此晶体硅为原子晶体;

4-4x1

SiCU中Si原子价层电子对数为4+---=4,因此Si原子采取sp3杂化；由图可知，SiC14(H2O)中Si原子

的6键数为5,说明Si原子的杂化轨道数为5,由此可知Si原子的杂化类型为sp'd,故答案为：3s23p5原

子晶体(共价晶体)；sp3；②:

(2)CO2的结构式为O=C=O,1个双键中含有1个3键和1个兀键，因此1个CO2分子中含有2个3键和2

个兀键，故答案为：2；2；

(3)甲醉分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，甲醇分子之间氢键的

总强度低于水分子之间氢键的总强度，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间，故答案为：甲硫醇不能形成

分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多；

(4)以晶胞中右侧面心的Z"为例，同一晶胞中与Zr4+连接最近且等距的-数为4,同理可知右侧晶胞中有

4个02-与zd+相连，因此Zr4+离子在晶胞中的配位数是4+4=8；I个晶胞中含有4个ZrCh微粒，1个晶胞的

4molx9lg/mol+8molx16g/mol

质量优=--------------------------——，1个晶胞的体积为

(ax1Oiocm)x(ax1Oiocm)x(cx10-,°cm)=a2cx10-30cm3,因此该晶体密度

4x91+8x16

m4x91+8x16

aiNXig，cm%在ZrO中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示

V。-。2

a2cxlO_3Ocm3

为ZnxZn-xOy,其中Zn元素为+2价,Zr为+4价，0元素为-2价，根据化合物化合价为0可知2x+4x(l-x)=2y,

4x91+8x16

解得y=2-X,故答案为：a2cx0-30；2-X。

2.(2021.全国高考乙卷)过渡金属元素铭(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛

应用。回答下列问题：

(1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是(填标号)。

A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54sl

B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动

C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

(2)三价铭离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl『中提供电子对形成配位键的原子是

,中心离子的配位数为o

(3)[Cr(NH3)4H2O),Cl『中配体分子NHQH2。以及分子PH,的空间结构和相应的键角如图所示。

PH,中P的杂化类型是。NH,的沸点比PH,的,原因是,H20的键角小于NH3的,

分析原因_______.

(4)在金属材料中添加A1C「2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr?具有体心四方结构,

如图所示，处于顶角位置的是原子。设Cr和A1原子半径分别为％和5,则金属原子空间占有率

为%(列出计算表达式)。

【答案】ACN、O、Cl6sp'高NH,存在分子间氢键NH3含有一对孤对电子,

而H20含有两对孤对电子，H2。中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大A1

8兀（24+舄）

xlOO

3a2c

【解析】

(1)A,基态原子满足能量最低原理，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布

应为[Ar]3d54slA正确:

B.Cr核外电子排布为［A门3d54sl,由于能级交错，3d轨道能量高于4s轨道的能量，即3d电子能量较高，

B错误；

C.电负性为原子对键合电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电负性越强，钾与铭位于同周期，铭原

子序数大于钾，故铭电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，c正确；

故答案为：AC；

（2）［Cr（NH3）3（H2O）2Cl『中三价铭离子提供空轨道，N、O、C1提供孤对电子与三价铭离子形成配位

键，中心离子的配位数为N、O、C1三种原子的个数和即3+2+1=6,故答案为：N、O、C1：6；

（3）PH3的价层电子对为3+1H,故PH3中P的杂化类型是sp'；N原子电负性较强，NH3分子之间存在

分子间疑键，因此N&的沸点比PH?的高；H?O的键角小于NH?的，原因是：NH3含有一对孤对电子,

3

而H2O含有两对孤对电子，H2。中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大，故答案为：sp；高；NH3

存在分子间氢键；NH3含有一对孤对电子，而H2。含有两对孤对电子，H2。中的孤对电子对成键电子对

的排斥作用较大；

（4）已知AlCr2具有体心四方结构，如图所示，黑球个数为8xg+l=2,白球个数为8x1+2=4,结合化学

84

式AlCq可知，白球为Cr,黑球为AL即处于顶角位置的是Al原子。设Cr和Al原子半径分别为力和5,

则金属原子的体积为史以x4+蟠X2=+T）,故金属原子空间占有率

333

二8兀（2r+1）现产）*］00%,故答案为：A1；8兀（2色+初100

---------r-------X1004-3a2c3a2c

dc

3.（2021.广东高考真题）很多含疏基（-SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物

I可与氧化汞生成化合物IK

o

H

CIL—SHCH—S、CH—SH

CHS

11'〉Hg1厂H

CH—SHCH—S/CH—SHO

1

CH2—OHCH2—OHCH—SO3Na

IIImIV

(1)基态硫原子价电子排布式为O

(2)H2S.CH4、H2O的沸点由高到低顺序为。

(3)汞的原子序数为80,位于元素周期表第周期第HB族。

(4)化合物III也是一种汞解毒剂。化合物IV是一种强酸.下列说法正确的有。

A.在I中S原子采取sp3杂化

B.在【I中S元素的电负性最大

C.在HI中C-C-C键角是180。

D.在m中存在离子键与共价键

E.在IV中硫氧键的键能均相等

(5)汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物I与化合物川相比，水溶性较好的是

(6)理论计算预测，由汞(Hg)、倍(Ge)、睇(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X

的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图9a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。

①图9b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是

②图9c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为；该晶胞中粒子个数比Hg：

Ge：Sb=o

③设x的最简式的式量为Mr,则X晶体的密度为g/cm3(列出算式)。

【答案】3s23P4H2O>H2S>CH4六AD化合物HI由图9c可知，图9b中Sb、Hg原子取

2xM

代位置除图9b外还有其它形式41：1：2—~Fr

301xxy

【解析】

(1)基态硫原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P4,因此基态硫原子价电子排布式为3s23P4,故答案为：3s23P4。

(2)H?S、CHhH2O均为分子晶体，Hq分子间存在氢键，沸点较高，&S、CH4的分子间范德华力随相对

分子质量增大而增加，因此沸点由高到低顺序为：H2O>H2S>CH4,故答案为：H2O>H2S>CH4O

(3)第六周期0族元素的原子序数为86,因此第80号元素Hg位于第六周期第UB族，故答案为：六。

CH2-SH

(4)A.CH—SH中S原子的价层电子对数=2十二=4,因此S原子采取sp3杂化，故A正确；

I2

CH2-OH

CH-S.

「2)g

B.CH—S中含有的元素为H、C、0、S、Hg,同周期元素从左至右元素的电负性逐渐增大，同

I

CH2-OH

主族元素从上至下元素的电负性逐渐减小，因此5种元素中电负性最大的为O元素，故B错误；

CH2-SH

C.CH—SH中C原子成键均为单键，因此C原子采取sp3杂化，所以C-CC键角接近109°2夕，故C

I

CH2-SO3Na

错误：

CH2-SHCH2-SH

D.CH—SH中存在C-H、C-C、C-S、S=O、S-O、S-H共价键和!H——SH与Na*之间的离子键,

1H2-SO；

CH2-SO3Na

故D正确;

FHA}

OH中硫氧键分为硫氧单键和硫氧双键，共价键种类不同，因此二者的键能不同，故E错

误;

综上所述，说法正确的是AD项，故答案为AD。

CHSH

2-CH2-SH

(5)CH—SH中羟基能与水分子之间形成分子间氢键，CH—SH为易溶于水的钠盐，溶于水后电离

CH-SONa

CH2-OH23

CHj-SHCH2-SH

出的—SH中O原子均能与水分子之间形成氢键，相同物质的量两种物质溶于水后,CH—SH形成

一SOj一

的纸键更多，因此化合物in更易溶于水，故答案为：化合物HL

(6)①对比图9b和图9c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞晶胞是晶

体的最小重复单位要求，故答案为：由图9c可知，图9b中Sb、Hg原子取代位置除图9b外还有其它形式。

②以晶胞上方立方体中右侧面心中Hg原子为例，同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2,右侧晶胞中

有2个Sb原子与Hg原子距离最近，因此X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4；该晶胞中Sb原子

均位于晶胞内，因此1个晶胞中含有Sb原子数为8,Ge原子位于晶胞顶点、面心、体心，因此I个晶胞中

含有Ge原子数为l+8x：+4x；=4,Hg原子位于棱边、面心，因此1个晶胞中含有Hg原子数为

82

6x—+4x—=4,则该晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb=4：4：8=1：1：2,故答案为：4；1：1：2O

4xM

③1个晶胞的质量------/g，1个晶胞的体积V=(xx10-7cm)2x(yx107cm)=x2yx102'em3,则X晶体的

6.02x10

4xM

密度为9=6.02x1023g3,故答案为：.

V不而5301xxy301xxy

4.(2021•河北高考真题)KH2P04晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2P04晶

体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：

⑴在KH2PCh的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是_(填离子符号)。

(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+工表示，与之相反的用表示，称为电

22

子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为一。

(3)已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ・moH)如表：

N—NN三NP—PP三P

193946197489

从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为PP)形式存在的原因是一。

P

⑷已知KH2P04是次磷酸的正盐，H3P02的结构式为一，其中P采取一杂化方式。

⑸与P0；电子总数相同的等电子体的分子式为一。

(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如:

OOOo>Oo

UH==H

2O"HH

P"

-P-P-H2P-P-P-

—

—I-—-

OHOHOHOHOHOH

如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为一。

(7)分别用。、•表示H2PO；和K+,KH2P04晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是H2PO；、

K+在晶胞xz面、yz面上的位置:

①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度_g・cm-3(写出表达式)。

H4x136

有更低的能量，能量越低越稳定H-O-P=Osp3SiR、SO2F2等PnO；nIO-Na2c

H

B

【解析】

(I)在KH,PC)4的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为H+(或H)、0"、K+和P"，其中核外

电子排布相同的是K+和p3j

(2)对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23P3,其中3s轨道的2个电子自旋状态相反，自旋磁量子数的

代数和为0；根据洪特规则可知，其3P轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自

33

旋磁量子数的代数和为+—或-一。

22

(3)根据表中的相关共价键的键能可知，若6molN形成类似白磷分子结构的N4分子，可以释放出的能量为

193kJx6=1158kJ；若6m。1N形成N2分子，则可释放的能量为946kJx2=1892kJ,显然，形成N2分子放出的

能量更多，故在N数目相同的条件卜;N2具有更低的能量，能量越低越稳定。同理，若6molP形成P4分

子，可以释放出的能量为197kJx6=1182kJ；若6molP形成P2分子，则可释放的能量为489kJx2=978kJ,显

然，形成巳分子放出的能量更多，故在P数目相同的条件下，P4具有更低的能量，能量越低越稳定。

(4)含氧酸分子中只有羟基上的H可以电离；由陋2「。2是次磷酸的正盐可知，113尸。2为一元酸，其分子

H

中只有一个羟基，另外2个H与P成键，还有一个O与P形成双键，故其结构式为H-O—，=0，其中p

H

共形成4个。键、没有孤电子对，故其价层电子对数为4,其采取sp3杂化。

(5)等电子体之间的原子总数和价电子总数都相同，根据前加后减、前减后加、总数不变的原则，可以找到

与尸。;电子总数相同的等电子体分子为SiF4、SO2F2等。

(6)由题中信息可知，n个磷酸分子间脱去(n-l)个水分子形成链状的多磷酸，因此，如果有n个磷酸分子

间脱水形成环状的多磷酸，则可脱去n个水分子得到(HP。6，其失去H+后得到相应的酸根，故该酸根可写

为P0〉

(7)①由晶胞结构可知，H2PO；位于晶胞的顶点、面上和体心，顶点上有8个、面上有4个，体心有1个，

故晶胞中HzPO：的数目为8x：+4x〈+l=4；K?位于面上和棱上，面上有6个，棱上4个，故晶胞中K卡

的数II为6X』+4XL=4。因此，平均每个晶胞中占有的H2PO；和K+的数口均为%若晶胞底边的边长

24

均为，卯帆、高为印加，则晶胞的体积为lO,OaZccn?,阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为

4x1363

302SCm

10-/VAac'°

②由图（a）、（b）、（c）可知，晶胞在x轴方向的投影图为

5.（2021・湖南高考真题）硅、错（Ge）及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:

（1）基态硅原子最外层的电子排布图为,晶体硅和碳化硅熔点较高的是（填化学式）;

（2）硅和卤素单质反应可以得到SiX&,SiX4的熔沸点如下表:

Si月SiCl4SiBr4Sil4

熔点/K183.0203.2278.6393.7

沸点/K187.2330.8427.2560.7

①0七时，SiR、SiCl4.SiBr4,Sil,呈液态的是一（填化学式），沸点依次升高的原因是,气态SiX,

分子的空间构型是

②SiJ与N-甲基咪喋（HJC-NQ）反应可以得到M2+，其结构如图所示:

14CZ'CI

&C-NJ占

N-甲基咪嚏分子中碳原子的杂化轨道类型为,H、C、N的电负性由大到小的顺序为,1个M?+

中含有个b键;

（3）下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。

①已知化合物中Ge和。的原子个数比为1：4,图中Z表示原子（填元素符号），该化合物的化学式

为_______

②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,a=0=y=90°,则该晶体的密度?=g-cm3（设

阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示).

【答案】SiCSiC14SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大,

也।Eun]

3

分子间作用力依次增大正四面体形sp2、sp；；N>C>H54OMg2GeO4

【解析】

(1)硅元素的原子序数为14,价电子排布式为3s23P2,则价电子排布图为晨,：原子晶体的熔点取

tH]Itl"I

决于共价键的强弱，晶体硅和碳化硅都是原子晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，非金属性强于硅原子,

碳硅键的键能大于硅硅键、键长小于硅硅键，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高于晶体硅，故答案为:

3S3P

n0-nnrmSiC;

(2)①由题给熔沸点数据可知，时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四漠化硅、四碘化硅为固态；

分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX」都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分

子间作用力依次增大，则SiX4的沸点依次升高；SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,

则分子的空间构型为正四面体形，故答案为：SiCh；SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分了-质量依次增

大，分子间作用力依次增大；正四面体形；

②由M?+离子的结构可知，离子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp?杂化的双键碳原子：元素的

非金属性越强，其电负性越大，元素的非极性强弱顺序为N>C>H,则元素电负性的大小顺序为N>C>H；

M2+离子的结构中含有单键、双键和配位键，单键和配位键都是。键，双键中含有1个。键，则离子中含有

54个G键,故答案为：sp?、sp3；N>C>H；54；

(3)①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点、面心、棱上和体内的X原子为8x£+6x|+4x)+3=8,位于体内

824

的Y原子和Z原子分别为4和16,由Ge和。原子的个数比为1：4可知，X为Mg原子、Y为Ge原子、

Z为O原子，则晶胞的化学式为Mg2GeCh,故答案为：O；Mg2GeO4；

4x185740740

②由晶胞的质量公式可得：下「a-,解得。=薪了炉g/cnP,故答案为：而「X呼。

2021年模拟题

1.(2021.河南.高三模拟)氨、磷、碑、铁、钛等元素及其化合物在现代农业、科技和国防建设中有着许多

独特的用途。

I.如LiFePO」是新型锂离子电池的电极材料，可采用FeCl,、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制

备。

(1)基态铁原子的价电子排布式为，NH4H2Po&中，除氢元素外，其余三种元素第一电离能最大

的是(填元素符号)。

(2)FeCL,的熔点为306℃,沸点为315℃,FeCL,的晶体类型是。

(3)苯胺(QpNHz)和NH4H2P中的N原子杂化方式分别为。

(4)苯胺和甲苯相对分子质量接近，但苯胺熔点比甲苯的高，原因是

II.氨、磷、碑、睇等第VA族元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。

(5)白磷在氯气中燃烧可以得到PC］和PCL，其中气态PCL,分子的立体构型为

(6)研究发现固态PCL和PB*均为离子晶体，但其结构分别为［PC1J［PCk「和［PBj］+Br-,分析PJ

和PBr5结构存在差异的原因是

(7)睇酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,«=/?=/=90°,则:

②晶体的密度为g-cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。

【答案】3d64s2N分子晶体sp\sp3苯胺和甲苯都是分子晶体，苯胺中N原子容易形成

分子间氢键，其熔点偏高三角锥B「半径较大，无法形成［PB%］-Fe(SbO3)2

792

abcxlN队

【详解】

I.(1)铁原子序数为26,按构造规律知，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。同周期元素第一电离能

从左到右有增大的趋势，但当电子排布有半充满结构，第一电离能较高，则N的第一电离能高于O元素，

同主族元素第一电离能从上到下依次减小，则N的第一电离能高于P元素，贝IJNH4H2PO,中，除氢元素外,

其余三种元素N、0和P的第一电离能最大的是N（填元素符号）。

（2）FeCL）的熔点为306C,沸点为315℃,氯化铁的熔沸点较低，则FeCl,的晶体类型是分子晶体。

（3）苯胺（中N含有1对孤电子对、价层电子对数为4,则苯胺中N原子杂化方式为sp3、

NH4H2Po4中的N原子没有孤电子对、价层电子对数为4,杂化方式为sp3。

（4）苯胺和甲苯可构成分子晶体，苯胺和甲苯相对分子质量接近，但苯胺熔点比甲苯的高，则苯胺分子

间的作用力更强，从苯胺的结构可知，苯胺中N原子容易形成分子间氢键，使其熔点偏高、甲苯分子间则

不存在氢键，甲苯熔点比苯胺低。

5-3x1

II.（5）PCh分子内中心原子P孤电子对数=-------=1、价层电子对数=3+1=4,故为sp3杂化、空间构

型为三角锥形。

（6）固态PC§和PB/均为离子晶体,但其结构分别为［PClJlPCk「和［PBrjBC原因是：Br半

径较大，而CI半径较小，所以P周围可以容纳6个C1,能形成［PC%］，而无法容纳6个Br、即无法形

成伊8打。

（7）①锦酸亚铁晶胞如图所示，据图可知一个晶胞中含有Sb原子的个数为8x』+2=4,O原子的个数

4

为4x'+10=12,Fe2+的个数为8xl+l=2,则睇酸亚铁的化学式为Fe（SbC）3）,。

28

122x4+16x12+56x2792

②晶胞的质量为--------------------g=R—g,其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,

3_2,3»792

a=，=7=90。，则晶体的体积为abcnm=abcxlOcm晶体的密度为而CX1（T2RAgo

2.（2021・河南•高三模拟）金属钛被誉为“二H■•一世纪金属“，有”生物金属，海洋金属，太空金属''的美称，

具有广泛的应用前景。回答下列问题：

（1）钛在周期表中的位置___________,钛原子核外有种空间运动状态不同的电子，Ti2+电子

占据的最高能层的电子排布式为。

（2）磷酸钛铝锂可用作锂离子电池的正极材料•，PO：的空间构型是,第一电离能介于Al、P

之间的第三周期元素为（填元素符号）。

（3）Ti（BH4）2是一种储氢材料，其中所含元素的电负性由小到大排列顺序为,B原子的杂化方

式是,其中的BH4可由BH3和H-结合而成。BH4含有（填序号）

①。键②兀键③氢键④配位健⑤离子键

（4）TiCh的一种晶胞具有典型的四方晶系结构（如图所示），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，称作原子分数坐标。晶胞中A、B的原子坐标为（0.31,0,31,0）,（0.81,0.19,0.5）»

已知晶胞含对称中心，则C、D原子坐标为、。该晶胞中B、C两个氧原子之间的

核间距d=pm。

【答案】第四周期NB族123s23P63d2正四面体Mg、Si、STi<B<Hsp3①@

(0.19,0.81,0.5)(0.69,0.69,1)0.62x0a

【分析】

钛为22号元素，核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d24s2,据此分析解答；磷酸根的价层电子对数为4,并

且中心原子P不含有孤电子对，结合同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但第HA族、第

VA族元素的第一电离能大于相邻元素分析解答；BH；,中H表现-1价，H元素对键合电子吸引力更大，结合

价层电子对个数=◎键个数+!（a-xb）分析解答；根据晶胞含对称中心分析解答。

2

【详解】

（1）钛为22号元素，在周期表中位于第四周期NB族；钛原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d24s2,

核外有12种空间运动状态不同的电子，失去最外层的2个电子形成Ti2+,TV+电子占据的最高能层的电子排

布式为3s23P63d2,故答案为：第四周期IVB族;12；3s23P63d2；

（2）磷酸根的价层电子对数为4,并且中心原子P不含有孤电子对，磷酸根的空间构型为正四面体；同周

期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但第HA族由于s能级全满，处于稳定状态，第VA由于p能

级半满，较稳定，故第三周期元素第一电离能介于Al、P之间的元素有Mg、Si、S三种，故答案为：正四

面体;Mg、Si、S；

(3)BH；中H表现-1价，H元素对键合电子吸引力更大，同周期自左而右电负性增大，故电负性：H>B

>Li；BH：中B原子孤电子对数=---------=0,价层电子对数=4+0=4,B原子采用sp3杂化；BH；可由

BH3和H•结合而成，BH：含有B-H单键和配位键，故选①④，故答案为：H>B>Li；sp，杂化；①④；

(4)根据晶胞中A、B的原子坐标为(0.31,0.31,0),(0.81,0.19,0.5)和晶胞含对称中心，根据对称关系

0.31+0.69=1,0.81+0.19=1,0.5+0.5=1,则C、D原子坐标为(0.19,0.81,0.5),(0.69,0.69,1)；B、C两个

氧原子之间的核间距d2=(0.81-0.19)2a2+(0.81-0.19)2a2,则d=0.62x&a,故答案为：(0.19,0.81,0.5)；(0.69,

0.69,1)；0.62x0a。

3.(2021•河南郑州市•高三模拟)吴梦昊研究团队设计了一系列稳定的由超碱PnH；和超卤素MX；组成的

PnH4Mx4(Pn=N,P;M=B,Al,Fe；X=C1,Br)超盐晶体。

(1)基态铁原子价电子排布中未成对电子数成对电子对数之比。

(2)第二周期元素中，第一电离能介于元素B和N之间的元素有种。

(3)超碱PnH：离子中PH：与PH3键角PH：PH3(填“大于”或“小于”)，请分析原因。

(4)写出与超卤素A1C"等电子体的两种分子的化学式：o

(5)六方相氮化硼晶体结构与石墨相似(如图)，晶体中氮原子的杂化方式为o氮化硼晶体不导电的

(6)磷化硼晶胞结构如图甲所示，晶胞中P原子空间堆积方式为；已知晶体中硼和磷原子半径分别

为“pm和npm,距离最近的硼和磷原子核间距为二者原子半径之和。则磷化硼晶胞中原子的体积占晶胞体

积的百分率为(写出计算式)。

【答案】2：13大于PH3分子中磷原子上孤对电子对共价键的排斥作用大于共价键之间的斥力

CO4、SiCL（或SiF4等）sp2层状结构中没有自由移动的电子面心立方最密堆积（或Al堆积）

3

^n（r/+r2）x4

-“上、——xlOO%

[4（彳+叫3

石

【详解】

（1）基态铁原子价电子排布是3d64s2,,则未成对电子数成对电子对数之为4:2=2:1；

（2）同一周期从左到右第一电离能逐渐增大，但第二主族，第五主族反常，则第二周期元素中，第一电离

能介于元素B和N之间的元素有Be,C,0共3种元素；

（3）超碱PnH：离子中PH：与PH3键角PH：大于PH3,请分析原因Ph分子中磷原子上孤对电子对共价键

的排斥作用大于共价键之间的斥力；

（4）原子总数相等、价电子总数相等的微粒互称为等电子体，则与超卤素A1C1；等电子体的两种分子的化

学式：CCL、SiCk（或SE等）;

（5）六方相氮化硼晶体结构与石墨相似（如图），石墨中碳原子的杂化方式是sp2,则晶体中氮原子的杂化方

式为sp2,氮化硼晶体不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子；

（6）磷化硼晶胞中P原子在正六面体的面心，则其空间堆积方式为面心立方最密堆积（或Ai堆积），P原子

个数是8x』+6x1=4,B原子个数是4,设晶胞的边长为a,体对角线是6a,B原了P原了最近距离

82

4（r,4-r）

等于体对角线的四分之一，即a=f且0，则磷化硼晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为

V3

33

^n(r1+r2)x4

xlOO%„

「43+4)3

［百］

4.（2021.广西•高三模拟）金云母｛K2Mg6[A12Si602o]（OH）4｝是一种含镁和钾的铝硅酸盐，化学成分中替代钾

的有钠、钙、钢；替代镁的有钛、铁、锦、铭。

（1）基态钾原子的核外电子排布式为。

（2）钢元素在周期表中位于（填“s”“d”或“p”）区。

（3）Mg、Al、K的第一电离能由小到大的顺序是。

（4）镁、钙、银均为第IIA族元素。

①MgO、CaO、BaO中硬度最小的是。

②CaO的晶体结构与氯化钠的晶体结构类型相同，则与一距离最近的Ca?+数目为

(5)双(B—二酮)钛(IV)配合物具有抗肿瘤作用。为了寻求生物活性更好的P-二酮配体，设计如下合成过程:

①物质甲中碳原子的杂化方式为o

②K2c03中阴离子的空间构型为。

③物质乙中含O键和7T键的数目之比为

(6)镁与硅形成的晶体的晶胞属于面心立方结构，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为anm。

①C点的Mg原子坐标参数为。

②设Na为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的密度为g-cm-\

【答案】Is22s22P63s23P64slsK<Al<MgBaO6sp，sp3平面三角形22：3

]_l_l_304

(屋屋丁^10)?73

【解析】

(1)K是19号元素，根据能量最低原理，可知核外电子排布式为Is22s22P63s23P64s1

(2)领处于第六周期第HA族，属于s区元素：

(3)一般金属性越强，笫一电离能越小，Mg元素原子3s轨道为全充满稳定结构，第一电离能高于于A1的，

故第一电离能由小到大的顺序为：K<Al<Mg；

(4)①MgO、CaO,BaO均属于离子晶体,离子电荷数相同，由于r(Mg2+)<r(Ca2+)<r(Ba?+),故晶格能

MgO>CaO>BaO,故BaO的硬度最小：

②CaO的晶体结构与氯化钠的晶体结构类型相同，离子的配位数为6,则与CP-距离最近的Ca2+数目为6；

(5)①物质甲叛基中碳原子形成3个。键，其它碳原子形成4个。键，杂化轨道数目分别为3、4,碳原子分

3+2-2?

别采取sp2、sp3杂化②CCV-中C原子孤电子对数=—―=0,价层电子对数=3+0=3,故其空间构型为

平面三角形：③单键为。键，双键含有1个。键、1个兀键，物质乙中含。键和兀键的数目之比为22：3；

（6）①C点的Mg原子与坐标原点Si原子连线处于晶胞体对角线上,且二者距离等于晶胞体对角线长度的一，

4

可知其参数x=y=z=-,即C点Mg原子坐标参数为（工,！,工）：②晶胞中Mg原子数目为8,Si原子数

4444

1184+28?84+28?

目为8x-+6x—=4晶胞质量=----------晶胞体积=（ax10。）3.晶胞密度=----------

82NANA

（aX17）3=73

^°NAx（axlO-）?

5.（2021.山东•高三模拟）铁及其化合物具有广泛的应用。回答下列问题：

（1）铁元素在元素周期表中的位置为,其形成的离子常见的有Fe2+和Fe3+,基态Fe?+的价电子

的排布式为,相同条件下，Fe3+比Fe2+稳定，原因是。

（2）一种二茂铁为骨架的新型手性麟氮配合物结构示意图如下，其中Ph为苯基，Ir为钵元素。该结构中电

负性最大的元素为（填元素符号，下同），分子中第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为

。P原子的杂化方式为,分子中不含有的化学键类型是（填标号）。

A.离子键B.配位键C.极性共价键D.非极性共价键E.G键F.兀键

（3）铁酸钮是一种典型的单相多铁性材料其正交相晶胞结构如图所示。

其中铁酸忆的化学式为,已知1号O原子空间坐标为（0,0,；）,2号。原子空间坐标为（；