2023-2025北京高三二模化学汇编：物质的聚集状态与晶体的常识

2023-2025北京高三二模化学汇编

物质的聚集状态与晶体的常识

一、单选题

1.(2024北京顺义高三二模)我国科研人员以全卤化意(图a)为原料，在一定条件下首次成功合成了由14

个碳原子组成的累积烯燃型环形碳分子C"(图b)。环形C.有望发展成为新型半导体材料。下列说法不正碰

的是

C14C11O环形C14

ab

A.GWL。的空间结构为平面形B.环形Ci,与石墨互为同位素

c.GW%与环形C14均属于分子晶体D,该合成过程中会有极性共价键的断裂

二、填空题

2.(2023北京西城高三二模)我国科学家发现催化剂a-FeQ3可高效活化口2。，实现物质的高选择性氧

化，为污染物的去除提供了新策略。污染物X去除的催化反应过程示意思如下。

负载

“abIT

X\||光仁出

Hz/agOsPtR

XO+2H+…即2H+

电解质溶液

(l)Fe元素在元素周期表中的位置是o

(2)污染物X在电极a上的反应式是。

(3)科研团队研究了X分别为NO］、HPOj和H3ASO3［也可以写作As(OH)3］的反应能力，发现中心原子含

有孤电子对的物质易被氧化。

①基态As原子的价层电子排布式是o

②NO；中的键角(填“或"=")NO］中的键角。

-O-

H2-

P

③HPOj的结构是\

—O，P原子的杂化轨道类型是

HzO

.

(4)比较反应能力：HPOjH3AsC>3(填原因是

(5)c-Fe2C)3晶胞的体积为%n?,晶体密度为pg/cn?,阿伏加德罗常数的值为刈，一个晶胞中Fe原子的

个数为（FezOs的摩尔质量：160g/mol）。

三、解答题

3.（2025北京东城高三二模）硼氢化钠（NaBH4）具有高理论氢含量，是优秀的储氢材料。

⑴制取NaBH4的反应为4NaH+BF,=NaBH4+3NaF。该反应不是氧化还原反应。

①从原子结构角度解释BF,中B显正价的原因：o

②比较BF,中键角F-B-F和NaBH4中键角HB-H的大小并解释原因：。

③下列说法正确的是（填序号）。

a.NaH的电子式：Na+[：H]-

b.离子半径：Na+>F-

c.BF,为极性分子

（2）NaBH4晶体的一种晶胞形状为立方体，结构如图所示。

①与Na+最近且距离相等的BH；有个。

②已知该晶胞的体积为acm3,/为阿伏加德罗常数的值。则Icn?晶体中，氢元素的质量为g

（用含NA的代数式表示）。

（3）科学家设计如下图所示装置，实现发电和制氢一体化，总反应为：NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2To

H2sO4溶液双极膜KOH和NaBH4溶液

已知：在电场作用下，双极膜可将H?。解离为H+和OH1H+和OT分别向两极迁移。

①H?只在电极a产生，则b极的电极反应式是。

②当电极产生ImolH?时，双极膜解离水的物质的量为moL

4.（2024北京顺义高三二模）高端合金是指由多种元素（如闵、Fe、Cu、Co、Cr、Mn、Ni、Zn等）形成的

合金，因其独特的元素组成、微观结构和性能，被认为是极具应用潜力的新型结构材料。

（1）AlCrFeNi是目前采用最多的高燧合金元素组合。

①A1元素与同周期相邻的元素比较，第一电离能由大到小的顺序是（用元素符号表示）。

②基态Fe原子的价层电子的轨道表示式为o

③Ni元素位于元素周期表的_____区。

（2）研究人员发现，在离子液体中可制备均一粒径分布的高焙合金纳米颗粒。离子液体是在室温和接近室温

时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。一种离子液体的结构如图所示。

[BFJ

①BF1的空间结构为

②研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点。A、B两种离子液体的结构如图所示。熔点

A>B的原因是.

N、N+、

\—/明

B

其晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90。

①Te原子与邻近的Cu、In原子构成的空间结构为

3

②已知阿伏伽德罗常数的值为NA，该晶体的密度为gcm-（inm=10”加卜列出计算式）。

5.（2024北京东城高三二模）硒（Qe）是一种应用广泛的元素。

I.检测细胞体内的HC10

风湿性关节炎与细胞体内产生的HC10有关。一种含Se的荧光探针分子（FP）检测HC1O及再生的转化如

图。

⑴①Se位于元素周期表中__________区（填“spds”或“d”）。

②HC10的结构式是o

⑵在FPOfFP中，GSH转化为GSSG。

①用“*”在GSH中标出所有的手性碳原子o

②FPOfFP中，FPO与GSH的物质的量之比为

II.应用于光电领域

Cu2Se可作为新型镁电池的正极材料，其晶胞结构如图所示。

(3)①该晶体中阳离子的基态价层电子排布式是。

②晶胞中“•”表示(填离子符号)。

(4)新型镁电池放电时，图1晶胞中Se?-位置不变，Mg?+嵌入的同时Cu+被挤出。生成的MgSe晶体结构与

NaCl晶体相似，其中Mg?+位于图1晶胞的(填序号)。

a.棱心b.面心J体心d.顶点

6.(2024北京朝阳高三二模)氢的有效储存与释放是氢能应用的关键问题之一。

I,有机储氢材料

(1)N—乙基咔陛是具有应用前景的储氢材料，其储氢、释氢原理如图1所示。

释氢

图1

①基态N原子价层电子轨道表示式为

②AI2O3晶体中离子键的百分数为41%。分析Na?。、MgO、SiO2,PA中离子键的百分数小于41%的

有O

③比较在水中的溶解性：12H-N-乙基咔噗____乙胺(CR5NH2)(填“>”或

(2)HCOOH是安全方便的具有应用前景的液态储氢材料。HCOOH催化释氢的可能机理如图2所示。

图2图3

①依据VSEPR模型，C02中心原子上的价层电子对数是。

②为证实上述机理，用HCOOD代替HCOOH进行实验。在图3中补充HCOOD催化释氢部分过程的相应

内容o

II.复合储氢材料

(3)一种新型储氢材料的晶胞形状为正方体如图4。

图4

①该物质的化学式为。(电负性：B元素为2.0,H元素为2.1)

②已知阿伏加德罗常数为NA，该物质的摩尔质量为Mg该晶体的密度为pg-cm-3,则晶胞边长为_

7

nmo(lcm=10nm)

7.(2024北京西城高三二模)NaJC^F作牙膏的添加剂可预防龈齿，通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸钠

(Na3P3O9)在熔融条件下反应制得。

(1)基态F原子的价层电子排布式为。

(2)基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是,处于最高能级的电子的运动状态共有

个。

(3)两个H3PO,分子间可以通过脱水缩合生成焦磷酸：

oooo

II,IIIIII

HO—P^OH+HO—P—0H->HO—P—O—P—OH+H.O

I:...........-|II2

OHOHOHOH

三偏磷酸(H3P3。9)可由H3PO4分子间脱水生成，H3PQ9分子中3个P原子的化学环境相同，H3P3。9的

结构式是。

(4)Na2PO3F溶于水时与水反应，P-F键断裂，生成FZ

①PO3F2-中磷元素的化合价是价。

②该反应会形成(填“P-O”或“P-H”)键。

③反应后，溶液中粒子浓度的关系：2c")c(Na+)(填或“=")。

(5)牙膏中可添加Si。?作摩擦剂，其晶胞结构如下图所示，晶胞的边长为apm。

3

已知阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为g-cm-o(1pm=107°cm)

8.(2023北京东城高三二模)氨基锂(LiNH?)为白色固体，广泛用于有机合成。

(1)金属锂与液氨反应生成LiNH?和一种气体。该气体是。

(2)液氨中也存在类似水的微弱电离：2NH3NH2+NH；o

①NH2的空间结构为o

②已知键角NH：>NH3>NH2。从结构角度解释其原因：。

(3)LiNH2的晶胞如图所示(晶胞体积为acrr?)。

①该晶体的密度为gym,用含字母的代数式表示)。

②LiNH2与NaNH2结构相似。从结构角度解释LiNH2熔点(373C)高于NaNH2熔点(21(TC)的原

因：O

(4)测定LiNH2产品的纯度(主要杂质为LiOH),实验步骤如下。

i.准确称量wgLiNH?产品，与过量稀盐酸充分反应，将N%全部转化为NH；。

ii.向i所得溶液中滴加NaOH溶液至pH=6.2。再加入甲醛溶液，发生反应:

4NH4C1+6HCHO=(CH2)6N4+4HC1+6H2O

iii.以酚酬为指示剂，用bmolZNaOH溶液滴定ii中生成的HC1,消耗vmLNaOH溶液。

①步骤i反应的化学方程式为。

②样品中LiNH2的质量分数为(用含字母的代数式表示)。

③若i中未用NaOH溶液调节pH,则测定结果(填“偏低”或“偏高”)。

9.(2023北京丰台高三二模)随着科学的发展，氟及其化合物的用途日益广泛。

I、离子液体具有电导率高、化学稳定性高等优点，在电化学领域用途广泛。某离子液体的结构简式如下

图。

4-

BF；

H3cH2C/NyN、cH3

1-乙基-3-甲基咪噗四氟硼酸盐([Emin]B耳)

(1)写出基态铜原子的价电子排布式

(2)NaB且是制备此离子液体的原料。

①微粒中F-B—F键角：BF,BF；(填“>”、“<”或"=")。

②B月可以与NaF反应生成NaB目的原因是。

⑶以Cu(B月入和[Emin]B耳的混合体系做电解质溶液，可以实现在不锈钢上镀铜。镀铜时，阳极材料

为,电解质溶液中Cu2+向极移动(填“阴”或“阳”)。

II、NaF等氟化物可以做光导纤维材料，一定条件下，某NaF的晶体结构如下图。

ONa'

(4)与F-距离最近且相等的Na+有个。

(5)NA表示阿伏伽德罗常数的值。NaF晶胞为正方体，边长为anm,则晶体的摩尔体积匕=

m3-mol1。(Inm=10*m)

参考答案

1.B

【详解】A.苯环是平面结构，与苯环相连的原子也在一个平面上，故C14CI10的空间结构为平面形，故A

正确；

B.环形C14与石墨是同种元素组成的不同单质，是同素异形体，故B错误；

C.C14C110与环形C14均只存在分子间作用力，是分子晶体，故C正确；

D.该合成过程发生消去反应，C-C1键发生断裂，该合成过程中会有极性共价键的断裂，故D正确；

故选：B„

2.(1)第四周期第而族

光

+

(2)X+H2O-2e-=XO+2H

a-Fe2O3

(3)4s24P3<sp3

(4)<HPO：中磷原子无孤电子对，H3ASO3中碑有孤电子对

【详解】(1)铁元素在第四周期第而族。

光

(2)污染物X在电极a上的反应式是X+H2O-2e-=X0+2H+。

a-Fe2O3

(3)基态碑为33号元素，其价层电子排布式为4s24P3。

②亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为2+2万出=3,为V形结构，硝酸根离子的价层电子对数

为3+5+1]X2=3,为平面三角形，亚硝酸根离子中孤电子对，有较大的排斥力，故亚硝酸根的键角小

于硝酸根中的键角。

磷原子无孤电子对，也形成4个0键，故杂化类型为sp3。

(4)HPO,中磷原子无孤电子对，H3ASO,中碑有孤电子对，故反应能力HPOjvH3As

(5)晶胞的质量为pVg,故一个晶胞中氧化铁的物质的量为兽mol,铁原子的物质的量为暮mol,

lol)80

个晶胞中Fe原子的个数为整丫0

OU

3.(1)B、F电子层数相同，核电荷数B<F,原子半径B>F,吸引电子能力B<F前者大，BF3中B为

sp,杂化，键角为120。；NaBH”中B为sp3杂化，键角为109。28'a

16

(2)6

⑶BH；+8OH--8e-=BO-+6H2O2

【详解】(1)①B、F电子层数相同，核电荷数B<F,原子半径B>F,吸引电子能力B〈F,使得BF3中B

显正价、F显负价。

②BF3中B为sp2杂化，键角为120。；NaBH”中B为sd杂化，键角为109。28"故BF3中键角F—B—F大

于NaBH”中键角H-B-H；

③a.NaH为钠离子和氢负离子形成的，电子式：Na+［：H］-)正确；

b.电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；离子半径：Na+<"，错误；

C.BFJ为平面三角形结构，分子中正负电荷重心重合，为非极性分子，错误；

故选a；

(2)①与Na+最近且距离相等的BH：同层有4个，上下层各1个，共有6个。

②根据“均摊法”，晶胞中含12x；+l=4个BHJ已知该晶胞的体积为acn?,则len?晶体中，氢元素的质

1cm3

里为“cmx4x4x1g/mol=建g；

/molaNA

+

(3)①H?只在电极a产生，由图，a极氢离子发生还原反应：2H+2e=H2T,为正极，则b为负极，结

合总反应，正极BH］在碱性条件下，失去电子发生氧化反应生成BO。和水，反应为

BH4+8OH-8e=BO/6H2。；

②在电场作用下，双极膜可将HZ。解离为H+和OIT,H+和OIT分别向两极迁移，当电极产生ImolH2

时，电路中转移2moi电子，消耗2moi氢离子，则双极膜解离水的物质的量为2mol。

4.(l)Si>Mg>Altlt__t_E3ESd

3d4s

(2正四面体形A、B均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷量也相同。当阳离子侧链从乙基增

长到丙基，阳离子的体积(或半径/尺寸)增大，离子键的强度减弱，熔点也随之降低

四面体形卬64+4『")”

/'ab

【详解】(1)①同周期元素从左到右，第一电离能有增大的趋势，Mg原子2s能级全充满，Mg的第一电

离能大于同周期相邻元素，所以A1元素与同周期相邻的元素比较，第一电离能由大到小的顺序是

Si>Mg>Alo

②Fe是26号元素，基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,轨道表示式为

惴111111FI回。

3d4s

③Ni元素是vm族元素，位于元素周期表的d区。

(2)①BF；中B价电子对数为4,无孤电子对，空间结构为正四面体形。

②A、B均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷量也相同。当阳离子侧链从乙基增长到丙基，阳离

子的体积(或半径/尺寸)增大，离子键的强度减弱，熔点也随之降低；

(3)①根据图示，Te原子与邻近的Cu、In原子构成的空间结构为正四面体

②根据均摊原则，晶胞中CU原子数为8x1W+l=4、m原子数4x”q+2=4、Te原子数为8,

已知阿伏伽德罗常数的值为治，该晶体的密度为（4X64+4X；5；；X128）X10g.cm-3。

（4）ac

【详解】（1）①Se位于元素周期表中第四周期第VIA族，属于p区；

②HC10中，。和H、C1分别共用一对电子，0、C1都达到8电子饱和结构，结构式为H-0-C1；

（2）①手性碳原子是连接4个不同基团的碳原子，GSH中一共有2个，标记如图

②FP0—FP中，Se元素化合价降低了2,FPO中两个Se共得4个电子，GSH中S化合价升高1,失一个

电子，故根据电子得失守恒，FPO与GSH的物质的量之比为1:4；

（3）①CuzSe晶体中阳离子为Cu+,基态价层电子排布为3史。；

②晶胞中，白色球处于晶胞顶点和面心，个数为6XG+8X：=4,黑球处于晶胞内，个数为8,根据CuzSe

2o

中的原子个数比，表示Cu+；

（4）根据氯化钠的晶胞特点，Se?-处于晶胞顶点和面心，则Mg2+位于晶胞的体心和棱心，故选ac。

6.⑴S3川tItISiO2,P2O5<

2s2p

【详解】（1）

①基态N为7号元素，其原子价层电子轨道表示式为E3PHTFI

2s2p

②硅磷电负性大于铝，则硅氧、磷氧键的离子成分小于铝氧键，故Na?。、MgO、SiO2,P2O5中离子键的

百分数小于41%的有Si。?、P2O5o

③C2H5NH2能和水形成氢键，而12H-N-乙基咔嗖不能形成氢键，则在水中的溶解性：12H-N-乙基咔

陛小于乙胺;

4—9x9

(2)①CO2分子中C原子的价层电子对数为2+1—=2。

②由反应历程可知，HCOOD中D原子和氮结合、HCOOD中H原子和Pd结合，然后在③反应中H和D

画

结合生成氢气，故图示为：[51/画];

HCMC凡

3\1/3

+

N]___

(3)

①电负性：B元素为2.0,H元素为2.1,则0代表《用8表示3%,据“均摊法”，晶胞中含8个

2+

B%、8x1+6xl=4^[Fe(NH3)6],该物质的化学式为[FelNHj\KBHj；

02

4M

②设晶胞边长为anm,结合①分析，晶体密度为必如。21g,em一、2也xlO^g.cm-Mpg.cmV

a3a3N.',一

a=3------xlO7nm

VPNAo

7.(l)2s22P5

⑵L4

0-H

,P

(3)?

H-0^'

彳、。

(4)+5P-0<

8x60

⑸S("10*

【详解】(1)F是9号元素，基态F原子的价层电子排布式为2s22P5。

(2)0是8号元素，基态O原子的价层电子排布式为2s22P)基态。原子中，电子占据的最高能层的符

号是L,处于最高能级2P的电子的运动状态共有4个。

（3）

H,PO4中含有3个-OH,三偏磷酸（H3P3。9）可由H3P分子间脱水生成，H3P3O9分子中3个P原子的化

°QPH

/P、

学环境相同，是对称的结构，则H3P3。9的结构式是99oO

O°O-H

（4）①O为-2价，F为-1价，由化合价代数和为零可知，P。下"中磷元素的化合价是+5价；

O

II

②Na,PO、F溶于水时与水反应，P-F键断裂，生成F1结合H3P0,的结构简式HO—P—OH可知，

一I

OH

OO

IIII

Na2Po,F的结构为NaO—P-F，则Na2PO3F和水反应生成HO—j—OH，形成P-0键；

ONaOH

+

③NazPC^F和水反应后，F一会发生水解，则溶液中粒子浓度的关系：2c（F）＜C（Na）o

（5）由晶胞结构可知，该晶胞中含有8x：+6x：+4=8个Si原子，含有16个O原子，晶胞的边长为

o2

8x60

®m,已知阿伏加德罗常数为NA,则该晶体的密度为7（4x10-°：g，cm-3。

8.⑴氢气

（2）V形N均为sp3杂化，孤电子对数NH：＜NH3＜NH；,孤电子对有较大斥力

184

（3）『二者均为离子晶体，锂离子半径小于钠离子半径，离子键更强

azA

⑷LiNH2+2HC1=NH4C1+LiCl也”%偏高

10w

【详解】（1）金属锂与液氨反应生成LiNHZ和一种气体，氨气中氮原子和氢原子个数比为1：3,LiNH?中

氮原子和氢原子个数比为1：2,则另一种产物气体为氢气；

（2）液氨中也存在类似水的微弱电离：2NH31NH2+NH；。

①NH：的价层电子对数为包尹=4,孤电子对数为2,空间结构为V形；

②N均为sp3杂化，孤电子对数NH；＜NH3〈NH2,孤电子对有较大斥力；

（3）①该晶胞Li个数为8X：+8X9+8X：+1=8,N个数为8,H个数为8x2=16,含有八个LiNH?