2015-2024年十年高考化学真题分类汇编专题31 物质结构综合-以金属和非金属为主体（配合物）(原卷版)

2013-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题31物质结构综合——以金属和非金属为主体(配合物)考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1不含晶胞结构2024·全国新课标卷、2024·上海卷配合物陌生程度高，是考查能力的重要素材，用于物质与性质综合题中将获得一箭双雕之效。从题型上看，一般给出一定的知识背景，然后设置3～4个小问题，每一个小题考查相应的知识要点仍是今后命题的基本模式。原子核外电子排布式(价电子排布式)、杂化方式、化学键类型、晶体结构、配合物、电负性、电离能大小的比较、等电子体知识是高考的热点。考点2含晶胞结构2023•海南卷、2022•重庆卷、2021•天津卷、2021•海南选择性考试、2020•山东卷考点1不含晶胞结构1．(2024·全国新课标卷，10，14分)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题：(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为_______。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为，镍原子半径为_______。(2)Ni(CO)4结构如图甲所示，其中含有σ键数目为_______，Ni(CO)4晶体的类型为_______。(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图乙所示。反应Ni(s)＋4CO(g)==Ni(CO)4(s)的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，_______有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。、100℃时CO的平衡转化率α=_______，该温度下平衡常数KP=_______(MPa)-3。(4)对于同位素交换反应，20℃时反应物浓度随时间的变化关系为(k为反应速率常数)，则反应一半所需时间_______(用k表示)。2．(2024·上海卷)已知可二聚为下图的二聚体：(1)该二聚体中存在的化学键类型为_______。A．极性键 B．非极性键 C．离子键 D．金属键(2)将该二聚体溶于生成(结构如图所示)，已知其配离子为四面体形，中心原子杂化方式为，其中配体是，该配合物中有键。【答案】(1)A(2)sp3CH3CN14【解析】(1)从图中可知，该二聚体中Br和Al之间以极性键相连，该二聚体中存在的化学键类型为极性键，故选A。(2)该配离子中，中心原子Al形成4条单键，杂化方式为sp3杂化，其中N原子提供一对孤电子对，配体为CH3CN，1个该配合物中含有12条单键，2条碳氮三键，其中碳氮三键中有1条σ键，因此1mol该配合物中σ键数量为14mol。考点2含晶胞结构1．(2023•海南卷，19)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。(代表单键、双键或叁键)回答问题：(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种，它们是_______。(2)配合物Ⅰ中，R′代表芳基，V-O-R′空间结构呈角形，原因是_______。(3)配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是_______。(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为+4和+3，配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中，两个氮原子间键长最长的是_______。(5)近年来，研究人员发现含钒的锑化物CsV3Sb5在超导方面表现出潜在的应用前景。CsV3Sb5晶胞如图1所示，晶体中包含由V和Sb组成的二维平面(见图2)。①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为_______。锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为_______。②晶体中少部分钒原子被其它元素(包括Ti、Nb、Cr、Sn)原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是_______。a．有或价态形式b．均属于第四周期元素c．均属于过渡元素d．替代原子与原离子的离子半径相近2．(2022•重庆卷，18)(15分)配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。(1)基态Zn2+的电子排布式为______。(2)L2-所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为______形；每个L2-中采取sp2杂化的C原子数目为______个，C与O之间形成σ键的数目为______个。(3)X晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X与H2O的吸附作用，可在L2-上引入______。(假设X晶胞形状不变)。A．－Cl B．－OH C．－NH2 D．－CH3(4)X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6+的不同之处在于______。②X晶体中Zn2+的配位数为______。③已知ZnO键长为dnm，理论上图中A、B两个Zn2+之间的最短距离的计算式为_____nm。④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为NA，L2-与[Zn4O]6+的相对分子质量分别为M1和M2，则X的晶体密度为_____g•cm-3(列出化简的计算式)。3．(2021•天津卷，13)铁单质及其化合物的应用非常广泛。(1)基态Fe原子的价层电子排布式为___________。(2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为___________。每个晶胞B中含Fe原子数为___________。(3)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式___________。从能量角度分析，铁触媒的作用是___________。(4)Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子，如[Fe(H2O)6]3+、[Fe(SCN)6]3-、[FeF6]3-。某同学按如下步骤完成实验：①[Fe(H2O)6]3+为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是___________，为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3+的浅紫色，可采取的方法是___________。②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡：Fe3++6SCN-[Fe(SCN)6]3-K1；Fe3++6F-[FeF6]3-K2向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为___________，平衡常数为___________(用K1和K2表示)。4．(2021•海南选择性考试，19)(14分)金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物，其结构示意图如下。回答问题：(1)基态锰原子的价层电子排布式为___________。(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(CO)5中锰原子的配位数为___________。(3)第一电离能的大小：C___________O(填“大于”或“小于”)。(4)CO32-中碳原子的杂化轨道类型是___________，写出一种与具有相同空间结构的-1价无机酸根离子的化学式___________。(5)CH3Mn(CO)5可看作是HMn(CO)5中的氢原子被甲基取代的产物。CH3Mn(CO)5与I2反应可用于制备CH3I，反应前后锰的配位数不变，CH3Mn(CO)5与I2反应的化学方程式为___________。(6)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型，如图所示。前者的熔点明显高于后者，其主要原因是___________。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。在晶胞坐标系中，a点硫原子坐标为，b点锰原子坐标为，则c点锰原子坐标为___________。5．(2020•山东卷，16)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(1)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为_____________，其固体的晶体类型为_____________。(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为_____________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为____________，键角由大到小的顺序为_____________。(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_________mol，该螯合物中N的杂化方式有__________种。(4)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，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有_________个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn_________(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有___________个。专题31物质结构综合——以金属和非金属为主体(配合物)考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1不含晶胞结构2024·全国新课标卷、2024·上海卷配合物陌生程度高，是考查能力的重要素材，用于物质与性质综合题中将获得一箭双雕之效。从题型上看，一般给出一定的知识背景，然后设置3～4个小问题，每一个小题考查相应的知识要点仍是今后命题的基本模式。原子核外电子排布式(价电子排布式)、杂化方式、化学键类型、晶体结构、配合物、电负性、电离能大小的比较、等电子体知识是高考的热点。考点2含晶胞结构2023•海南卷、2022•重庆卷、2021•天津卷、2021•海南选择性考试、2020•山东卷考点1不含晶胞结构1．(2024·全国新课标卷，10，14分)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题：(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为_______。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为，镍原子半径为_______。(2)Ni(CO)4结构如图甲所示，其中含有σ键数目为_______，Ni(CO)4晶体的类型为_______。(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图乙所示。反应Ni(s)＋4CO(g)==Ni(CO)4(s)的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，_______有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。、100℃时CO的平衡转化率α=_______，该温度下平衡常数KP=_______(MPa)-3。(4)对于同位素交换反应，20℃时反应物浓度随时间的变化关系为(k为反应速率常数)，则反应一半所需时间_______(用k表示)。2．(2024·上海卷)已知可二聚为下图的二聚体：(1)该二聚体中存在的化学键类型为_______。A．极性键 B．非极性键 C．离子键 D．金属键(2)将该二聚体溶于生成(结构如图所示)，已知其配离子为四面体形，中心原子杂化方式为，其中配体是，该配合物中有键。【答案】(1)A(2)sp3CH3CN14【解析】(1)从图中可知，该二聚体中Br和Al之间以极性键相连，该二聚体中存在的化学键类型为极性键，故选A。(2)该配离子中，中心原子Al形成4条单键，杂化方式为sp3杂化，其中N原子提供一对孤电子对，配体为CH3CN，1个该配合物中含有12条单键，2条碳氮三键，其中碳氮三键中有1条σ键，因此1mol该配合物中σ键数量为14mol。考点2含晶胞结构1．(2023•海南卷，19)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。(代表单键、双键或叁键)回答问题：(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种，它们是_______。(2)配合物Ⅰ中，R′代表芳基，V-O-R′空间结构呈角形，原因是_______。(3)配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是_______。(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为+4和+3，配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中，两个氮原子间键长最长的是_______。(5)近年来，研究人员发现含钒的锑化物CsV3Sb5在超导方面表现出潜在的应用前景。CsV3Sb5晶胞如图1所示，晶体中包含由V和Sb组成的二维平面(见图2)。①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为_______。锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为_______。②晶体中少部分钒原子被其它元素(包括Ti、Nb、Cr、Sn)原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是_______。a．有或价态形式b．均属于第四周期元素c．均属于过渡元素d．替代原子与原离子的离子半径相近2．(2022•重庆卷，18)(15分)配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。(1)基态Zn2+的电子排布式为______。(2)L2-所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为______形；每个L2-中采取sp2杂化的C原子数目为______个，C与O之间形成σ键的数目为______个。(3)X晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X与H2O的吸附作用，可在L2-上引入______。(假设X晶胞形状不变)。A．－Cl B．－OH C．－NH2 D．－CH3(4)X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6+的不同之处在于______。②X晶体中Zn2+的配位数为______。③已知ZnO键长为dnm，理论上图中A、B两个Zn2+之间的最短距离的计算式为_____nm。④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为NA，L2-与[Zn4O]6+的相对分子质量分别为M1和M2，则X的晶体密度为_____g•cm-3(列出化简的计算式)。3．(2021•天津卷，13)铁单质及其化合物的应用非常广泛。(1)基态Fe原子的价层电子排布式为___________。(2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为___________。每个晶胞B中含Fe原子数为___________。(3)合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式___________。从能量角度分析，铁触媒的作用是___________。(4)Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子，如[Fe(H2O)6]3+、[Fe(SCN)6]3-、[FeF6]3-。某同学按如下步骤完成实验：①[Fe(H2O)6]3+为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是___________，为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3+的浅紫色，可采取的方法是___________。②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡：Fe3++6SCN-[Fe(SCN)6]3-K1；Fe3++6F-[FeF6]3-K2向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为___________，平衡常数为___________(用K1和K2表示)。4．(2021•海南选择性考试，19)(14分)金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物，其结构示意图如下。回答问题：(1)基态锰原子的价层电子排布式为___________。(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(CO)5中锰原子的配位数为___________。(3)第一电离能的大小：C___________O(填“大于”或“小于”)。(4)CO32-中碳原子的杂化轨道类型是___________，写出一种与具有相同空间结构的-1价无机酸根离子的化学式___________。(5)CH3Mn(CO)5可看作是HMn(CO)5中的氢原子被甲基取代的产物。CH3Mn(CO)5与I2反应可用于