2023-2025北京高三一模化学汇编：物质的聚集状态与晶体的常识

第1页/共1页2023-2025北京高三一模化学汇编物质的聚集状态与晶体的常识一、单选题1．（2025北京门头沟高三一模）三星堆考古挖掘中，二号祭祀坑出土的商代铜人铜像填补了我国考古学、青铜文化、青铜艺术史上的诸多空白。下列说法不正确的是（）A．测定出土文物年代的原子核内有14个质子B．X射线衍射实验可以对青铜器微观晶体结构进行分析C．铜像表面的铜绿能在空气中稳定存在D．青铜是铜、锡等金属的合金，属于金属材料2．（2025北京石景山高三一模）一种以轻烧粉（主要成分MgO，含少量和）为镁源，在水溶液中制备的物质转化关系如下，其中代表或中的一种。下列说法正确的是（）A．的空间结构是平面三角形 B．属于分子晶体C．a、b分别是 D．c是3．（2024北京西城高三一模）中国科学家对量子材料的研究处于国际领先水平，近年来对石墨烯、硅烯、锗烯等低维量子材料的研究发展迅速。下列说法不正确的是（）A．碳、硅、锗属于同主族元素B．第一电离能：C．红外光谱法可直接确定石墨烯的晶体结构D．硅和锗常用作半导体材料4．（2024北京高三一模）下列化学用语或图示表达正确的是（）A．HClO的电子式：B．NaCl的晶胞：C．基态N原子的价层电子轨道表示式：D．NH3和NH的VSEPR模型和空间结构均一致5．（2024北京顺义高三一模）我国科研人员发现g-C3N4非金属半导体可以在光照下催化水产生氢气。g-C3N4是一种平面二维片层结构，其基本结构如图，基本单元无限延伸，形成网状结构。下列说法正确的是（）A．基态碳原子的轨道表示式是B．g-C3N4中每个氮原子均与3个碳原子成键C．g-C3N4中的碳原子均以sp杂化轨道成键D．g-C3N4属于离子晶体二、填空题6．（2024北京丰台高三一模）寻找安全高效、低成本的储氢材料对于实现氢能经济具有重要意义，以下列举了三种常见的储氢材料。I．氰基配合物Cu3[Co(CN)6]2·xH2O(1)基态Cu原子的价层电子排布式为。(2)H2O能参与配位的原因是。(3)CN-中C为正价，从原子结构的角度说明理由。II．三维多孔金属有机骨架材料MOFsMOF-5的低温储氢性能非常优异，其晶体结构如下图所示。对苯二甲酸(BDC)作为有机配体，与无机基团[Zn4O]6+连接，化学式为Zn4O(BDC)3。(4)[Zn4O]6+中O原子的杂化轨道类型为。(5)下列也可以作为有机配体与[Zn4O]6+连接形成三维多孔骨架的是。A．

B．

C．III．金属氢化物Mg2FeH6是非常有潜力的储氢材料。其晶胞形状为立方体，边长为anm，如下图所示。(6)Mg2FeH6晶胞中H原子个数为。(7)已知Mg2FeH6的摩尔质量是M，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为。(1nm=cm)三、解答题7．（2025北京石景山高三一模）金属间化合物是金属元素与金属元素之间形成的化合物，和是两种金属间化合物。(1)基态Fe原子价层电子排布式是。(2)第一电离能，从原子结构的角度解释原因。(3)的晶胞形状为正方体，边长为anm，一个晶胞中含有58个原子，其中有个。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为。(4)（结构）转化为结构。①写出结构的铁铝金属间化合物转化为结构的化学方程式。②将放入十四烷酸的乙醇溶液中，中的Al被溶解于乙醇中的氧化，生成的盐吸附在金属基体表面形成许多均匀分布的微突起，使材料表面具有了类荷叶状结构，表现出超疏水现象（液滴难以浸润表面并易滚动脱离），写出反应的化学方程式。设计实验证明中的Al被氧化（填实验操作和现象）。8．（2025北京西城高三一模）硼元素在医药、陶瓷、新型电池等领域具有重要应用。(1)基态B原子的电子排布式是。(2)Be、B均为第二周期的元素，基态原子的第一电离能BeB(填“>”“<”或“”)。(3)硼酸是一元弱酸，具有抑菌消炎作用。硼酸显酸性的原理：。①反应中B原子的杂化轨道类型的变化为。②生成的过程中形成了配位键，原因是。(4)硼化钙是制高纯度硼合金的原料，其晶胞形状为立方体，结构示意图如图1所示，原子全部组合为正八面体，各顶点通过键连接成三维骨架，位于晶胞的中心。①硼化钙的化学式是。②已知硼化钙晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则相邻两个间的最短距离为。(5)咪唑基-四氟硼酸盐型离子液体具有难挥发、高离子传导性等优点，可作为新型电池的电解液，其结构如图2所示。若将咪唑基中的烃基(-R)替换为原子，该离子液体的黏稠度将增加，不利于离子传导，从粒子间相互作用的角度解释原因：(写一点)。9．（2025北京通州高三一模）氮、磷、砷在自然界中分布广泛，其化合物有重要用途。(1)As位于元素周期表的第4周期，第VA族。将As的基态原子最外层轨道表示式补充完整：。(2)比较N原子和As原子的第一电离能大小，从原子结构角度说明理由：。(3)可用作锅炉用水软水剂，的空间结构为。(4)工业上常用改性季铵盐从炼铜烟灰碱性溶液中萃取砷，其工艺流程短、成本低。萃取反应机理如下：①物质Ⅳ为(填化学式)。②关于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质，下列说法正确的有(填序号)。a．Ⅰ中的化学键均为σ键b．Ⅱ中As的化合价为+5c．Ⅲ中C原子的杂化轨道类型均为杂化(5)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料，其晶胞为立方体，边长为anm，结构如图所示。①晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子个数为。②该结构中存在配位键，提供空轨道的原子是。③已知阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为。()④如果把晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高，原因为。10．（2025北京房山高三一模）磷酸亚铁锂(LiFePO4)是一种电极材料，广泛应用于新能源等领域。(1)基态Fe原子价层电子排布式是。(2)Fe元素的各级电离能数据(用I1、I2∙∙∙∙∙∙表示)如下表所示，从原子结构角度解释I3-I2<I4-I3的原因。元素电离能/(kJ•mol-1)I1I2I3I4……Fe762.51561.929575290……(3)LiFePO4的制备流程：FeSO4FeC2O4∙2H2OLiFePO4①FeSO4晶体中存在的作用力类型有。②FeC2O4·2H2O的结构如下图所示，中C原子的杂化方式是。(4)锂离子电池充、放电过程中，正极材料晶胞的组成变化如下图所示。①由于的空间构型为，且磷氧键键能较大，锂离子嵌入和脱出时，磷酸亚铁锂的空间骨架不易发生形变，具有良好的循环稳定性。②若LiFePO4全部转化为FePO4，则平均每个晶胞脱出个Li+。11．（2024北京通州高三一模）水系质子电池是一种安全环保的电池技术，它采用水系电解质（通常为硫酸），通过氢离子的移动来进行充放电。(1)对苯醌（）可作为水系质子电池的负极材料。①依据电子云重叠方式分析对苯醌中存在的共价键类型有。②下列说法正确的是。a．对苯醌所有原子共平面b．硫酸根中硫原子的杂化方式是c．对苯醌中元素的电负性由大到小的顺序：③负极材料需结合质子储能后才能实现放电，对苯醌的储能发生如图转化。邻苯醌（）也可作为负极材料，邻苯醌储能后放电发生的电极反应式是。④对苯醌储能过程中在电解液中发生部分溶解导致负极材料损耗，从结构角度分析其原因是。(2)二水合铁氰化铁可用于质子电池的正极材料，其晶胞形状为立方体，边长为anm，结构如图。①距离最近的有个。②已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为。12．（2024北京东城高三一模）柠檬酸铁铵和铁氰化钾在紫外线照射下产生普鲁士蓝(PB)，可用于染色和能源行业。(1)制备柠檬酸铁铵的原料有铁盐、氨水和柠檬酸。①基态的价层电子轨道表示式是。②的VSEPR模型名称是。(2)避光条件下，柠檬酸铁铵与铁氰化钾反应得到普鲁士黄(PY)，其晶胞形状为立方体，结构如图所示。①PY中所有均与形成配位键。结合电子式，解释在PY中作配体的原因：。②已知PY中相邻之间的距离为anm，表示阿伏加德罗常数的值，PY的密度为(用代数式表示，)。(3)在紫外线照射下，PY中部分转化为，同时嵌入，PY转变为PB．PB晶胞结构如图所示，其中周围最近且等距的有12个。图中“”位置被或占据，用“”补全PB晶胞结构中Ⅰ和Ⅱ两个小立方体中的。[PB晶胞(未画出)](4)由于PB中的能很容易地嵌入和脱嵌，因此PB可作为钾离子电池的正极材料。充电过程中，推测会从PB中脱嵌出来，理由是。13．（2024北京石景山高三一模）PdFe3N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。(1)NH3的空间结构是。(2)基态Fe原子的价层电子轨道表示式为。(3)原子的第一电离能N>O，从原子结构的角度说明理由。(4)PdFe3N的晶胞形状为正方体，结构如上图所示。①图中“”代表。②已知PdFe3N的摩尔质量是M，晶胞的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，该晶胞的边长为nm。(1nm=10−7cm)③Pd和PdFe3N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*标注。分析PdFe3N优于Pd的原因。14．（2024北京顺义高三一模）钛酸钡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BaCl2溶液、TiCl4溶液、H2C2O4溶液为原料制备前驱体草酸氧钛钡晶体[BaTiO(C2O4)2·4H2O]，再经高温煅烧制得钛酸钡粉体。(1)Ti位于元素周期表中的区。(2)补全制备前驱体草酸氧钛钡晶体的化学反应方程式。。BaCl2+TiCl4+2H2C2O4+H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+___________(3)煅烧过程中有无水草酸氧钛钡晶体生成，其结构如图所示。①中的C原子采取杂化轨道成键。②理论研究表明：中四个碳氧键完全相同，所有原子共面的平面型结构[图(a)]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)[图(b)]稳定。非平面型结构更稳定的原因是。③H2C2O4的Ka1大于CH3COOH的Ka，从结构角度解释原因。(4)立方钛酸钡晶体的结构如图所示。①O2-周围与它最近且距离相等的O2-有个。②该晶体晶胞的边长为anm，晶体密度为g·cm-3。(列出计算式，已知阿伏伽德罗常数为NA，1nm=10-7cm)15．（2023北京顺义高三一模）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，下列物质都是具有广阔应用前景的储氢材料。按要求回答下列问题：(1)氢化钠(NaH)是一种常用的储氢剂，遇水后放出氢气并生成一种碱，该反应的还原剂为。(2)钛系贮氢合金中的钛锰合金具成本低，吸氢量大，室温下易活化等优点，基态锰的价层电子排布式为。(3)(氨硼烷)具有很高的储氢容量及相对低的放氢温度(<350℃)而成为颇具潜力的化学储氢材料之一，它可通过环硼氮烷、与进行合成。①上述涉及的元素H、B、C、N、O电负性最大的是。②键角：(填“>”或“<”)，原因是。(4)咔唑()是一种新型新型有机液体储氢材料，它的沸点比()的高，其主要原因是。(5)氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键，铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。①距离Mg原子最近的Fe原子个数是。②铁镁合金的化学式为。③若该晶胞的晶胞边长为dnm，阿伏加德罗常数为，则该合金的密度为()。④若该晶体储氢时，分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg48g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为L。

参考答案1．A【详解】A．原子核内有6个质子，A错误；B．晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法，X射线衍射法研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段，可对青铜器微观晶体结构进行分析，B正确；C．铜像表面的铜绿不会与空气中成分反应，能在空气中稳定存在，C正确；

D．合金为金属材料，青铜是铜、锡等金属的合金，属于金属材料，D正确；故选A。2．D【分析】MgO是碱性氧化物，能和酸性溶液反应，NH3为碱性气体，其水溶液呈碱性，NH4Cl为强酸弱碱盐，其水溶液呈酸性，MgO能和a反应生成c和b，则a为NH4Cl，b为NH3，MgO和NH4Cl反应生成NH3和MgCl2；【详解】A．NH3中N原子的价层电子对个数为3+=4且含有1个孤电子对，NH3的空间结构为三角锥形，故A错误；B．SiO2晶体是由Si、O原子构成的，则SiO2为共价晶体，故B错误；C．根据以上分析知，a为NH4Cl，b为NH3，故C错误；D．根据以上分析知，c为MgCl2，故D正确；故选：D。3．C【详解】A．碳、硅、锗均为第IVA元素，A正确；B．同主族从上到下第一电离能减小，故第一电离能：，B正确；C．红外光谱能测定化学键、官能团等，不能直接测定石墨烯的结构，C错误；D．硅、锗在元素周期表中位于金属和非金属的交界线处，可用作半导体材料，D正确；答案选C。4．C【详解】A．HClO的电子式：，故A错误；B．NaCl的晶胞为：，故B错误；C．N原子价层电子数为5，价层电子轨道表示式：，故C正确；D．NH3空间构型为三角锥形、NH空间构型为正四面体形，故D错误；故选：C。5．A【详解】A．碳是6号元素，基态碳原子的轨道表示式是，A正确；B．由图可知，g-C3N4中每个氮原子均与2个碳原子成键，B错误；C．由图可知，g-C3N4中的碳原子均形成双键，以sp2杂化轨道成键，C错误；D．g-C3N4是一种平面二维片层结构，基本单元无限延伸，形成网状结构，原子之间以共价键相连，不属于离子晶体，D错误；故选A。6．(1)3d104s1(2)H2O中的O原子能提供孤电子对(3)C和N电子层数相同，核电荷数C<N，原子半径C>N，原子核对最外层电子的吸引力C<N，电负性C<N(4)sp3(5)BC(6)24(7)【详解】（1）铜是29号元素，在第四周期，基态铜原子的价电子排布式是3d104s1；（2）形成配位键需要给予的一方能够提供孤电子对，H2O中的O原子能提供孤电子对，因此能够参与配位键的形成。（3）C和N电子层数相同，核电荷数C<N，原子半径C>N，原子核对最外层电子的吸引力C<N，电负性C<N，因此CN-中C为正价；（4）由图可知氧原子与四个Zn连接，因此形成sp3杂化；（5）由图可知若与有机配体与[Zn4O]6+连接形成三维多孔骨架需要分子中含有两个或两个以上的羧基，故BC正确；（6）由图可知Fe位于晶胞的顶点和面心，个数为：，Mg位于体心，为8个，根据化学式Mg2FeH6可知该晶胞中含有Mg2FeH6的个数为4，因此含有的H原子个数是24；（7）由上题分析可知该晶胞含有Mg2FeH6的个数为4，因此该晶胞的质量是，晶体的密度为7．(1)(2)Mg失去的是3s能级上的电子，Al失去的是3p能级上的电子，3p能级电子的能量比3s能级电子的能量高，所以第一电离能(3)24(4)将金属Fe和Al分别放入十四烷酸的乙醇溶液中，反应相同时间，Fe表面观察不到超疏水现象，Al表面观察到超疏水现象【详解】（1）Fe是26号元素，处于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，其价层电子排布式为3d64s2；（2）Mg失去的是3s能级上的电子，Al失去的是3p能级上的电子，3p能级电子的能量比3s能级电子的能量高，所以第一电离能Mg＞Al；（3）一个晶胞中含有58个原子，由化学式Mg17Al12可知，晶胞中Al原子数目为58×=24；晶胞相当于有2个“Mg17Al12”，晶胞质量=，则晶体密度==；（4）①DO3结构化学式为Fe3Al，B2结构晶胞中Fe原子数目=8×=1，Al原子数目为1，其化学式为FeAl，DO3结构的铁铝金属间化合物转化为B2结构的化学方程式为；②Fe3Al中的Al被溶解于乙醇中的O2氧化生成氧化铝，氧化铝再与C13H27COOH反应生成盐(C13H27COO)3Al和水，化学方程式为4Al+3O2+12C13H27COOH═6H2O+4(C13H27COO)3Al；利用铝反应生成的盐表现出超疏水现象设计，实验证明Fe3Al中的Al被氧化的具体方案：将金属Fe和Al分别放入十四烷酸的乙醇溶液中，反应相同时间，Fe表面观察不到超疏水现象，Al表面观察到超疏水现象。8．(1)(2)>(3)由杂化变为杂化中的原子提供空轨道，中的原子提供孤电子对(4)(5)将烃基替换为原子，阳离子体积减小，离子键增强，同时咪唑基中的键可与中的原子形成氢键【详解】（1）B是5号元素，根据构造原理，可知基态B原子的核外电子排布式是，故答案为：。（2）根据同一周期从左往右元素第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA和第ⅤA反常，则第一电离能由大到小的顺序为Be＞B，故答案为：＞。（3）①硼酸中B原子价层对数是，则B原子的杂化方式为杂化，中B原子价层对数为4，则B原子的杂化方式为杂化，故答案为：由杂化变为杂化。②因为中的原子提供空轨道，中的原子提供孤电子对，所以生成的过程中形成了配位键，故答案为：中的原子提供空轨道，中的原子提供孤电子对。（4）①由晶胞结构可知，立方体晶胞的顶点均为，则顶点均摊有，Ca位于体心，个数为1，则硼化钙的化学式为，故答案为：。②设晶胞为acm，因为Ca位于体心，则相邻两个间的最短距离为acm，已知硼化钙晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为，解得a=，故答案为：。（5）将烃基替换为原子，阳离子体积减小，离子键增强，同时咪唑基中的键可与中的原子形成氢键，将该离子液体的黏稠度将增加，不利于离子传导，故答案为：将烃基替换为原子，阳离子体积减小，离子键增强，同时咪唑基中的键可与中的原子形成氢键。9．(1)(2)第一电离能。N和As为同主族元素，电子层数，原子半径，原子核对最外层电子的吸引作用(3)正四面体形(4)c(5)12B氮化硼与砷化硼晶体类型相同，N原子半径小于As，即B—N键的键长比B—As的键长短，B—N键的键能比B—As的键能大【详解】（1）As位于元素周期表的第4周期第VA族，其基态原子最外层轨道为：；（2）N和As为同主族元素，电子层数，原子半径，原子核对最外层电子的吸引作用，导致第一电离能：；（3）在中P原子的价层电子对数为，P为sp3杂化，离子的空间构型为正四面体形；（4）①根据方程式的元素守恒可知，物质Ⅳ为；②a．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，Ⅰ中的碳氧双键中含有π键，a错误；b．结合Ⅲ的结构可知，Ⅱ中As的化合价为+3，b错误；c．根据Ⅲ的结构可知，Ⅲ中C原子均为饱和碳原子，其杂化轨道类型均为杂化，d正确；故选c；（5）①由图，晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子位于面心位置，每个面心B被2个晶胞共用，顶点B周围有8个晶胞，则其个数为；②该结构中存在配位键，B提供空轨道、As提供孤电子对形成配位键，故为B；③根据“均摊法”，晶胞中含个As、4个B，则晶体密度为；④氮化硼与砷化硼晶体类型相同，N原子半径小于As，即B—N键的键长比B—As的键长短，B—N键的键能比B—As的键能大，导致晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高。10．(1)3d64s2(2)Fe原子失去两个电子后价层电子排布式为3d6，容易失去一个电子，形成3d5半充满结构，体系能量较低，相对稳定不容易失电子，所以I3-I2<I4-I3(3)共价键、离子键sp2(4)正四面体4【详解】（1）铁为26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2；（2）Fe原子失去两个电子后价层电子排布式为3d6，容易失去一个电子，形成3d5半充满结构，体系能量较低，相对稳定不容易失电子，所以I3-I2<I4-I3；（3）①和间的作用力为离子键，中S和O之间的作用力为共价键；②的结构为，碳原子成3条σ键，没有孤电子对，则为sp2杂化；（4）①中，中心P原子价层电子对数为，没有孤电子对，构型为正四面体形；②根据晶胞结构，LiFePO4晶胞中Li+位于顶点、面心和棱上，个数为，即每个晶胞中有4个Li+，LiFePO4全部转化为FePO4，晶胞中的Li+全部脱出，故脱出4个Li+。11．(1)键、键ac储能过程中产生的对苯酚是极性分子，溶于电解液造成损耗(2)6【详解】（1）①对苯醌中含有C-C、C=O、C=C等共价键，单键为σ键，双键为1个σ键和1个π键，故依据电子云重叠方式分析对苯醌中存在的共价键类型有σ键、π键，故答案为：σ键、π键；②a.对苯醌中所有C原子都为sp2杂化，所有原子可共平面，故a正确；b.硫酸根中硫原子价层电子对数为4+=4，为sp3杂化，故b错误；c.非金属性：O＞C＞H，非金属性越强其电负性越大，电负性：O＞C＞H，故c正确；故答案为：ac；③由题意知，对苯醌结合质子储能后生成对苯二酚，则邻苯醌结合质子储能后生成邻苯二酚，邻苯二酚失电子生成邻苯醌和质子，电极反应式为：；④对苯醌结合质子储能后生成对苯二酚，对苯二酚中含有2个亲水基团羟基，可溶于水，可进入电解质溶液，造成负极损耗，故答案为：储能过程中产生的对苯酚是极性分子，溶于电解液造成损耗；（2）①距离顶点的Fe3+最近的Fe3+位于相邻的棱心，共6个，故答案为：6；②Fe位于顶点、面心、棱心和体心，个数为8×+6×+12×+1=8，则晶胞中相当于含有4个“Fe[Fe(CN)6]•2H2O”，晶胞质量为g，晶胞体积为(a×10-7)3cm3，晶体密度ρ=，故答案为：。12．(1)正四面体形(2)电子式为，C和N均能提供孤电子对(3)(4)充电过程中失去电子转化成，正电荷增多，从PB中脱嵌【详解】（1）①铁是26号元素，基态Fe3+的价层电子排布式为3d5，价层电子轨道表示式是；②的中心原子为N，价层电子对为4对，VSEPR模型名称正四面体形结构；（2）①CN-的电子式为，其中C和N均有孤对电子存在，能提供孤电子对；②在PY的晶胞结构中最小的一个立方体中，8个Fe3+位于立方体的顶角，属于一个小立方体的Fe3+有8×=1，CN-位于小立方体的棱心，属于一个小立方体的CN-有12×=3，一个小立方体的质量为=g，一个小立方体的体积为(a×10-7)3=a3×10-21cm3，PY的密度为：g/cm3；（3）根据PB晶胞结构，其中周围最近且等距的有12个，用“”补全PB晶胞结构中Ⅰ和Ⅱ两个小立方体中的，结果如下：；（4）充电过程中阳极上发生失去电子转化成，正电荷增多，从PB中脱嵌。13．(1)三角锥(2)(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×107Pd作催化剂时，吸附OH*需要克服较高的能垒，较难实现；PdFe3N作催化剂时，Fe容易吸附OH*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