2024北京重点校高三一模化学汇编：结构与性质

2024北京重点校高三一模化学汇编

结构与性质

一、结构与性质

1.(2024北京顺义高三一模)钛酸铁粉体是电子陶瓷元器件的母体材料，广泛应用于多个领域。以BaCb

溶液、TiCL溶液、H2c2。4溶液为原料制备前驱体草酸氧钛根晶体|BaTiO(C2Oj)24H2O］,再经高温煨烧制得

钛酸钢粉体。

(l)Ti位于元素周期表中的区。

(2)补全制备前驱体草酸氯钛钢晶体的化学反应方程式。。

BaC12+TiC14+2H2C2O4+H2O=BaTiO(C2O4)24H2Ol+

⑶般烧过程中有无水草酸氧钛银晶体生成，其结构如图所示。

oO

、

c-oC

I

-

COC

夕

OO

①C?。：-中的C原子采取杂化轨道成键。

②理论研究表明：c?。；-中四个碳氧键完全相同，cq：-所有原子共面的平面型结构［图⑶］不如非平面型结

构(每个C原子与临近的3个原子形成的平面相互垂直)1图(b)］稳定。非平面型结构更稳定的原因

是o

|x(a)lIM(b)

③H2c2。4的Kal大于CHsCOOH的Ka，从结构角度解释原因_________。

(4)立方钛酸钢晶体的结构如图所示。

①02一周围与它最近且距离相等的-有个。

②该晶体晶胞的边长为anm,晶体密度为gem，（列出计算式，已知阿伏伽德罗常数为NA,

lnm=10'7cm）

2.（2024北京门头沟高三一模）桐氨溶液含有［CU（NH3）,「，具有溶解纤维素的性能，在溶解纤维素后

所得溶液中再加酸时纤维素又可以沉淀析出，利用这种性质来制造人造丝。用硫酸铜溶液和氨水反应可以

制得铜氨溶液。

（l）CuSO［溶液呈蓝色是因为含有水合铜离子［CU（H2O）.『，结构示意图如图所示：基态Cu原子核外电子

排布式为。

2+

［CU（H2O）J

⑵制备铜氨溶液.

向（2。04溶液中加入少量氨水，得到浅蓝色的碱式硫酸铜的沉淀：若继续加入氨水，沉淀溶解，得到深蓝

色的含［Cu（NHJ广的铜氨溶液。

①比较键角：NH3NH：（填“大于尔小于”或“等于”）。

②该实验中，Cu2+与N&结合能力_____（填“大于"小于”或“等于"）CM+与H,0结合能力，解释原

因：。

③经实验发现：金属铜与氨水和过氧化氢的混合溶液反应也可得到［Cu（NHj广。金属铜单独与氨水或单

独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是,反应的离子方应程

式为。

⑶某种铜的氯化物晶胞形状为立方体，结构如图所示。

已知该晶胞的密度为「gym”,阿伏加德罗常数为N、。则该晶胞的边长为cm（列出计算式）。

3.（2024北京石景山高三•模）PdFesN比纯金属Pd具有更优异的甲酸氧化电催化活性，其制备流程如

下。

。代表N

(DNH3的空间结构是o

(2)基态Fe原子的价层电子轨道表示式为o

(3)原子的第一电离能N>0,从原子结构的角度说明理由。

(4)PdFe?N的晶胞形状为正方体，结构如上图所示。

①图中代表。

②已知PdFe.N的摩尔质量是Mg-mof,晶胞的密度为pg.cm,阿伏加德罗常数为NA,该晶胞的边长

-7

为nmo(1nm=10cm)

③Pd和PdFc3N电催化甲酸间接氧化的反应历程如下图所示，吸附在催化剂表面的粒子用平标注。

1.6-1l.Oq

CQ*rOH*HCOOH*

5?1,45-O.K-

混12

0.6-

1.0HCOOH*HCOOH

08

0.6-

CO*

HCOOH0.0

0.4-

0.2--0.2

CO：

-0.4

(Pd催化剂)(PdFejN催化剂)

-0.2-0.6

反应历程反应历程

分析PdFcsN优于Pd的原因_________0

4.(2024北京四中高三一模)锂离子电池广泛用于电源领域。

(1)锂电子电池目前采用溶有六氨磷酸锂(LiPR)的碳酸酯作电解液。

①Li、P、F的电负性由大到小的排序是。

②PR中存在________(填序号)。

a.共价健b.离子键c.金属键

OO

③碳酸二乙酯JCI「)的沸点高于碳酸二甲酯JucH)，原因是,

C,HQ—C—OC,HsCH.O—C—UCH3

④采用高温处理废旧电解液，会诱发碳酸酯发生变化，增大回收难度。碳酸二甲酯发生如图转化。

H3Cx0A0/CH,—>Li2CO34-C2H6T

U%Li+

e,Li+

O

EQ。人0）发生类似转换的产物是Li2cO,和

.（答•种）。

⑵废旧锂电子电池含LiNiO?的正极材料经预处理后，可采用如图原理富集Ni元素。

DMGDMG-Ni配合物沉淀

①基态Ni?♦的价层电子的轨道表示式是

②DMG分步发生电离，DMG中、原子均与Ni2+配位，且Ni?+的配位数是4；DMG-Ni中两个配体之间

形成分子内氢键v写出DMG-Ni的结构简式（用“…”标出氢键）v

（3）LiFePOJ锂离子电池的正极材料，LiFePO,晶体中，FeC^八面体和P。,四面体组成空间链状结构，Li+

填充在链之间的孔道内，晶胞如图a所示，充放电时，LiFePO4中的Li+会不断脱嵌或嵌入，晶体结构变化

示意图如图所示。

<a）LiFcPO4（b）FcPO4

①i表示（填“充电”或“放电”）过程。

②已知：Li+的脱嵌率=「臂啰上黑,'I°0%。某时刻，若正极材料中〃伊"）：〃（F叫=3：1,则

LiFePO4TLi的总数\\,

Li+的脱嵌率为，平均每个晶胞脱嵌个Li，。

5.（2024北京人大附中高三一模）金属钛（”Ti）密度小，强度高，抗腐蚀性能好。含钛的矿石主要有金红

石和钛铁矿。

（1）基态Ti原子中含有的未成对电子数是。

（2）金红石主要成分是钛的氧化物，该氧化物的晶胞形状为长方体，边长分别为acm、acm和bcm,结构如

图所示。

•o

oTi

①该氧化物的化学式是，Ti位于距离最近的0构成的中心(填字母序号，下同)。

a.三角形b.四面体c.六面体d.八面体

②该氧化物的晶体熔点为1850C,其晶体类型最不可能是o

a.共价晶体b.离子晶体c.分子晶体

③若已知mg该氧化物晶体体积为Ven?,则阿伏加德罗常数N,\可表示为moP1。

(3)以钛铁矿(FeTiO,)为原料，用镁还原法冶炼金属钛的生产流程图如下：

①“高温氯化”时还得到一种可燃性气体，写出反应的化学方程式：

②结合流程及右表数据，“分离”时所需控制的最低温度应为℃o

TiMgMgCl,

熔点/℃1668651714

沸点/℃328711071412

③已知Mg和Ti的晶胞类型相同，Mg?♦和Ti<+的离子半径大小相近，解释Ti熔点高于Mg的原

因：0

6.(2024北京161中高三一模)氧族元索Se(硒)及其化合物有着广泛应用价值。

⑴NazSeSOM硒代硫酸钠，其中SeSO；可看作是SO：中的•个O原子被Se原子取代的产物)在某些肿瘤

治疗中能够提高治愈率。其制备和转化关系如下：

A

SO；--^^SeSOj-^°>Ag2Se-SOj-

①按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区。Se位于元素周期表区。

②SeSO1的空间结构是。

③过程ii中SeSO：一定断裂的化学键是

(2)非铅双钙钛矿材料［(NHRSeBE有望大规模应用于太阳能电池。•定压力下合成的［(NHSSeBi^晶体的

晶胞结构如下图，其中［SeBreF位于正方体的顶点和面心。

NH,+

①比较Se原子和Br原子的第一电离能大小，并从原子结构的角度说明理由o

②NH：中H—N—H键角（填“>”或"V”）NH3中H—N—H键角。

③一定压力卜形成的KNHRSeB%］晶胞形状为正方体，边长为anm。已知［（NHQzSeBrd的摩尔质量是M

gmolL阿伏伽德罗常数为NA,该晶体密度为gcm\（Inm=10-7cm）

（3）Cu2-xSe是一种钠离子电池的正极材料，充、放电过程中正极材料立方晶胞（示意图）的组成变化如下图所

示（晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子）。

Na2Se

Cu2.tSeNavCu2,tSeNaCuSe

。Se2-ONa\Cu\Cu2"可能占据的位置•Na，

每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2-xSe晶胞，转移电子数为。

参考答案

1.⑴d

(2)BaCh+TiC14+2H2C2O4+5H2O=BaTiO(C2O4)24H2Ol+6HCl

(3)sp2该结构中，不同C原子上的0原子间相互远离，不同0原子上孤电子对间的排斥作用较

小，结构更稳定CHCOOH中的-CH3为推电子基团，使峻基中的氧氢键极性减弱；H2c中的陵基

为吸电子基，使段基中的氧氢键极性增强

137+48+48

8-73

⑷NAx(axlO)

【详解】(1)Ti为22号元素，位于元素周期表中的d区。

(2)BaCb溶液、TiCL溶液、H2c2。4溶液反应前驱体草酸氧钛银晶体[BaTiO(C2O4)24H2O],根据质量守恒

可知，还生成了HC1,BaC12+TiC14+2H2C2O4+5H2O=BaTiO(C2O4)24H2Ol+6IICl；

(3)①CQ：中的C原子形成2个单键、1双键，采取sp?杂化轨道成键。

②孤电子对之间的斥力较大，非平面型结构中，不同C原子上的。原子间相互远离，不同O原子上孤电

子对间的排斥作用较小，使得结构更稳定；

(4)①02-周围与它最近且距离相等的U-在上下层各有4个，共8个。

②据“均摊法”，晶胞中含8xg=1个Ba?+、6x1=3个OK1个Ti”,则晶体密度为

82

M

N7137+16x3+48

----gcm=----------------g•cm

-73-73

(axIO)NAx(axlO)

2.(l)[Ar]3dl04s'

(2)小于>电负性：O>N,因此CM+与HQ形成的配位键极性比cM-与NH、形成的配位

键要强，更易断裂，即CY+与NH3的结合能力更强过氧化氢作氧化剂，氨与CP+形成配离子，两者

相互促进使反应进行CU+4NH3.H2O+H2O2=[CU(NHJ4『+4H2O+2OH-

J64g/molx4+35.5g/molx4

(V

【详解】(1)基态Cu原子核外电子排布式为：[Ar]3d04s1

(2)①NH3价层电子对数为4,有1个孤电子对，为$p3杂化，NH；价层电子对数为4,没有狐电子对，

为$p3杂化，由于孤电子对对键合电子对的排斥力比键合电子对之间的排斥力大，因此NH：的诞角更大；

②电负性：0>N,因此Cu?+与H?。形成的配位键极性比CM+与N&形成的配位键要强，更易断裂，即

Cu”与NH’的结合能力更强；

③过氧化氢作氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者相互促进使反应进行，反应的离子方程式为：

2-

CU+4NH3-H2O+H2O2=[CU(NH3)J'+4H2O+2OH；

(3)由均摊法可知，1个晶胞中Cu2+数目为8x：+6x4=4,。-数Fl为4,晶胞的质量为:

o2

64g/molx4+35.5g/molx4^，，一，64g/molx4+35.5g/molx4

-------------------，晶胞的边长为:

PNA

3.(1)三角锥

(3)N的电子排布是半充满的，比较稳定，第一电离能较高

(4)Pd居xlO?Pd作催化剂时，吸附OH41需要克服较高的能垒，较难实现；PdFesN作催

化剂时，Fe容易吸附0H”促进CO*的除去

【详解】(1)NH3的空间结构为三角锥形；

(2)Fe为26号元素，基态Fe原子的价层电子轨道表示式为

(3)N的电子排布是半充满的，比较稳定，第一电离能较高，原子的第一电离能N>O

(4)①灰球位于顶点，个数为8x：=l,黑球位于面心，个数为：6x1=3；结合化学式可知灰球O代表

o2

Pd；

②晶胞的质量为号g,则晶胞体积V=m=N；g_M加3,则晶胞的边长为：，■券cm二

A3

ppg-cmNAp'A'

JMxlO?nm；

③由图可知，Pd作催化剂时，吸附OW需要克服较高的能垒，较难实现；PdFesN作催化剂时，Fe容易吸

附0H*促进CO*的除去，因此PdFe3N优于Pd。

4.(1)F>P>Lia二者在固态均为分子晶体，碳酸二乙酯与碳酸二甲酯结构相似，前者的

相对分子质量大，范德华力大，沸点高CH2=CH2

【详解】(1)同周期从左往右元素电负性增大；同主族从上到下元素电负性减小，故Li、P、F的电负性由

o

大到小的排序是：F>P>Li；分圻可知p琮中存在P-F共价键；碳酸二乙酯（「口八II小厂刀）的沸点

C.H.O—C—OC-H..

高于碳酸二甲幅JucPC「口），原因是：二者在固态均为分子晶体，碳酸二乙酯与碳酸二甲酯结构相

C11;（J——c—UCH5

似，前者的相对分子质量大，范德华力大，沸点高；

由信息可知反应物中2个C-0断裂，形成碳碳键，则EC发生类似转化的产物是Li2co3和CHZ=CH2；

3d

（2）基态Ni?+的价层电子的轨道表示式是：川川山『

DMG分步发生电离，DMG中N原子均与N产配位，且N产的配位数是4；DMG-Ni中两个配体之间形

成分子内氢键。写出DMG-Ni的结构简式（用“

（3）结合题意LiFePO,锂离子电池的正极材料，若发生原电池反应，则正极得到电子后应当锂禽子嵌入,

过程i观察可知锂离子在脱嵌，因此发生的为充电过程；某时刻，若正极材料中〃（Fe”）：〃（Fe"）=3：l,

乂由充电过程为亚铁离子失去一个电子生成铁离子，同时伴随一个锂离子脱嵌，故由计量关系分析可知原

有四个亚铁离子，则有一个亚铁离子失去电子，脱嵌一个锂离子，同时由化学式LiFePO、可知，锂离子数

目与含铁微粒数目相等，故脱嵌率=，=25%,由均摊法计算每个晶胞一共含锂离子

4

8X1+4X7+4X7=4»平均每个晶胞脱嵌一个锂离子。

824

5.（1）2

⑵TGdc"

ma'b

（3）TiO2+2C+2Ch^TiC14+2CO1668Mg和Ti均为金属晶体，熔化时破坏金属键,

Mg2+和Ti，+的离子半径接近，但是Ti4+带四个单位正电荷，而Mg2+带两个单位正电荷，故金属钛中的金属

键强于金属镁中的金属键，因此钛的熔点更高

【详解】（1）基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2,3d轨道2个电子分别单独占有一个轨道，未成对电子

数为2。

（2）①根据均摊法，该晶胞中。的个数为gx4+2=4,Ti的个数为"x8+1=2,故该氧化物的化学式为

TiCh,从图中可以看出，中间的Ti周围有6个等距离的O,Ti位于距离最近的0构成的八面体中心，答

案选d.

②该氧化物晶体熔点为1850C,分子晶体分子间通过范德华力结合，熔点通常较小，因此晶体类型最不可

能是分子晶体，答案选c。

③一个晶胞中含有2个Ti原子和4个0原子，则mg该氧化物中含有该晶胞个数为三N,、，一个晶胞体

160

23233

积为abcm,则有工-Lxabcm=Vcm,NA=--X。

160ma_b

(3)钛铁矿与焦炭熔炼提纯，生成TiCh,TiCh与焦炭、CL高温下反应生成TiCL和一种可燃性气体，则

该气体为CO,精制TiCLi加Mg还原，生成MgCE和Ti,最后分离得到Ti。①高温氯化过程中，TiCh与

高温

C、Ch反应生成TiC14和CO,化学方程式为Ti(h+2C+2ch"”和CL+2CO。

②从表中可知，Ti的熔点为1668C,而Mg、MgCb的沸点分别为1107℃和1412C,分离过程最后生成的

Ti为液态，Mg和MgCb为气态，则最低温度应为1668℃。

③Mg和Ti均为金属晶体，熔化时破坏金属键，Mg2+和Ti，+的原子半径接近，但是Ti4+带四个单位正电

荷，而Mg2+带两个单位正电荷，故金属钛中的金属键强于金属镁中的金属键，因此钛的熔点更高。

6.(1)p