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文档简介

题型21物质结构与性质综合

目录

第一部分题型解码高屋建瓴,掌握全局

第二部分考向破译微观解剖,精细教学

典例引领方法透视变式演练

考向01轨道表示式、空间结构与晶胞计算【重难】

考向02电离能、电负性与晶胞计算【重难】

考向03轨道表示式、能量变化与晶胞计算【重难】

考向04杂化方式、键的极性与晶胞计算【重难】

考向05原子结构、晶胞计算与化学实验【重难】

第三部分综合巩固整合应用,模拟实战

“物质结构与性质”以其理论深度强、逻辑严谨、计算要求高而著称。它从微观层面揭示物质的性质本源,要

求学生具备出色的空间想象能力、信息加工能力和定量计算能力。预测2026年高考命题背景更加前沿与真

实:试题将更多取材于新能源材料、超导材料、半导体材料、高端催化剂等国家战略科技领域,透过陌生

的晶胞结构或分子,考查学生的知识迁移和类比能力。查更加综合与深度化,一道题可能要求从电子排布

→杂化与构型→堆积方式与晶胞计算进行完整分析,构建“原子-分子-晶体”的完整认知链条。对电离能、

电负性的反常现象解释要求更高,对氢键、配位键对物质性质(如溶解度、稳定性)的影响考查更为细致。

引入新概念与图像:可能提供原子分数坐标、晶胞投影图等较新的信息呈现方式,要求学生进行三维与二

维的转换。晶胞形状可能更不规则,计算粒子间距时涉及的几何关系更复杂。复习时,注意理论联系实际,

在掌握坚实理论的基础上,通过高强度的思维训练,将微观世界的图景具象化、模型化、定量化。

考向01轨道表示式、空间结构与晶胞计算

【例1】(2025·天津卷)硫是一种重要的非金属元素。

(1)基态S原子的价层电子的轨道表示式为。H2S的VSEPR模型名称为,其空间结

构为。

(2)H2O、H2S、H2Se的沸点由高到低的顺序为。

(3)NH4HS的电子式为。在25℃和101kPa下,NH3与H2S两种气体反应生成1molNH4HS固

体时,放出90.4kJ的热量,该反应的热化学方程式为。

-7-13-5

(4)25℃时,H2S的Ka1和Ka2分别为1.1×10、1.3×10,NH3·H2O的Kb为1.8×10,则NH4HS水溶液显

(填“酸性”“中性”“碱性”)。

(5)硫化锂晶体的晶胞如图,晶胞中含有硫离子的数目为;与硫离子最近且距离相等的锂离子的

数目为。

(6)将1.0g硫粉和2.0g铁粉均匀混合,放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端引发

反应,反应剧烈。实验中可能发生的反应为(用化学方程式表示)。

【变式1-1】(2025·山东德州·三模)某二代钠离子电池以的碳酸丙烯酯()溶液作电解质溶液,

锰基高锰普鲁士白作正极材料,嵌钠硬N碳a(ClO4)作负极材料。

(1)基态的价电N子a排2M布n图M为n(CN)6。NaxCy

2+

(2)下列MOn原子所处的状态,能量由高到低的顺序为(用字母代号表示)。

A.B.C.

(3)碳酸丙烯酯可以由1,2—丙二醇与尿素在催化剂存在的条件下生成。该反应另一种反应产物为,

其分子的VSEPR构型为。

(4)碳酸丙烯酯也可由与环氧丙烷()在催化剂条件下生成。1mol环氧丙烷中含有共价键数目

为,环氧丙烷C的O2沸点1,2-丙二醇(填“大于”、“小于”或“等于”),其原因是。

(5)下图中为充电过程中正极材料某时刻晶胞的化学式为,若最近的两个Mn间的距离为anm,则该

晶体的密度为(用含a、的代数式表示)。

−3

g⋅cmNA

【变式1-2】(2025·天津宝坻·二模)铜氨溶液含有,具有溶解纤维素的性能,在溶解纤维素

2+

后所得溶液中再加酸时纤维素又可以沉淀析出,利用C这u种NH性3质4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。

(1)溶液呈蓝色是因为含有水合铜离子中含共价键个数为;基态

2+2+

CuC原uS子O核4外电子排布式为。CuH2O4,1molCuH2O4

(2)制备铜氨溶液。

向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CuSO4的铜氨溶液。

2+

①比较Cu键N角H:34(填“大于”“小于”或“等于”)。

+

②该实验中,NH3与N结H4合能力(填“大于”“小于”或“等于”)与结合能力,解释原因:。

2+2+

③经实验发现C:u金属铜NH与3氨水和过氧化氢的混合溶液反应也可得到CuH2O。金属铜单独与氨水或单独

2+

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,反Cu应N的H离34子方应程式为。

(3)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,阿伏加德罗常数为。

−3

则该晶胞的边长为cm(列出计算式)。�g⋅cm�A

考向02电离能、电负性与晶胞计算

【例2】(2025·山东卷)单质及其化合物应用广泛。回答下列问题:

(1)在元素周期表中,位F于e第周期族。基态原子与基态离子未成对电子数之比

3+

为。FeFeFe

(2)尿素分子与形成配离子的硝酸盐俗称尿素铁,既可作铁肥,又

3+

可作缓释氮肥H。2NCONH2FeFeH2NCONH26NO33

①元素C、N、O中,第一电离能最大的是,电负性最大的是。

②尿素分子中,C原子采取的轨道杂化方式为。

③八面体配离子中的配位数为6,碳氮键的键长均相等,则与配位的原子是

3+3+3+

(填元素符号)。FeH2NCONH26FeFe

(3)可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为)。

α−Feapm

①晶胞中原子的半径为。

②α研−究F发e现,Fe晶胞中阴影所示m,npm两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有原子个数越多,

催化活性越低α。m−,Fne截面中,催化活性较低的是,该截面单位面积含有的原子为Fe个。

−2

Fe⋅pm

【变式2-1】(2025·山东青岛·三模)铁、钛、镍等过渡元素在工业生产和科学研究中具有重要作用,请回

答下列问题。

3+

(1)①有机铁肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称叫三硝酸六尿素合铁,是一种配合物,它的中心离子Fe的价

电子排布图为;它所含非金属元素原子除H外的第一电离能Ⅰ1由小到大的顺序是。

2-

②南开大学某课题组成功合成无机二茂铁的配离(子[FeP8)],其中环状配体P以Π电子参与配位,结构如

2-

图所示。该配离子中与Fe2+形成配位键的电子有个,P原子的价层孤电4子对占据(填标

号)。

A.3s轨道B.3p轨道C.sp2杂化轨道D.sp3杂化轨道

(2)钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”,也叫“未来金属”。

钛在元素周期表中的位置是。

工业上可用常温下呈液态与高温下反应制备钛单质,同时生成,详细解释熔点比

②低很多的T原iC因l4(。)MgMgCl2TiCl4

M(3g)镍Cl2钛记忆合金用于飞机和宇宙飞船。已知一种镍钛合金的晶胞结构如图所示,其中原子采用面心立方

-3

最密堆积方式,该合金中与原子距离最近且相等的原子个数为;若合金的Ti密度为g·cm,NA

代表阿伏加德罗常数的值,则Ti晶胞中两个钛原子间的最N近i距离是用含和的计算式ρ表示,不

必化简。pm(ρ�A

)

【变式2-2】(2025·山东东营·三模)2020年7月中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星

上存在大量橄榄石矿物。回答下列问题:

(1)橄榄石中,各元素电负M性gx大Fe小2-x顺SiO序4为,铁的化合价为。基态氧原子的2p能级的

未成对电子具有不同的(填选项)。

A.能量B.电子云的形状C.自旋状态D.电子云的伸展方向

(2)已知一些物质的熔点数据如下表:

物质NaCl

SiCl4GeCl4SnCl4

熔点/℃800.7-68.8-51.5-34.1

与均为第三周期元素,熔点明显高于,原因是。分析同族元素的氯化物、

Na、Si熔点变化趋势及其Na原Cl因S。iCl4的空间结构为,其中Si的轨道杂Si化Cl形4

G式e为Cl4SnCl4。SiCl4

(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,

晶胞中含有个Mg。该物质化学式为,B-B最近距离为。

考向03轨道表示式、能量变化与晶胞计算

【例3】(2025·北京卷)通过和的相互转化可实现的高效存储和利用。

(1)将的基态原子最外层轨道Mg表Cl示2式补Mg充N完H整36:Cl2。NH3

Mg

(2)分子中键角小于,从结构角度解释原因:。

(3)NH3H—的N晶—胞H是立方体结10构9°,28边'长为,结构示意图如下。

MgNH36Cl2anm

①的配体中,配位原子是。

②已M知gNH36Cl2的摩尔质量为,阿伏加德罗常数为,该晶体的密度为。

-1-3

(MgNH)36Cl2Mg⋅molNAg⋅cm

-7

(41)nm=10和cm反应过程中能量变化示意图如下。

MgCl2NH3

①室温下,和反应生成而不生成。分析原因:。

②从平衡的角Mg度Cl推2断N利H3于MgNH脱3除6Cl2生成M的g条NH件3并C说l2明理由:。

MgNH36Cl2NH3MgCl2

【变式3-1】(2025·北京·三模)硫元素的含氧酸盐结构和性质多样。

(1)亚硫酸盐。

①S元素位于元素周期表中的区。

②中,基态Fe,S和O原子中成对电子数由少到多的排序是。

③FeSO3与过量盐酸反应产生大量气体。键角比较:得到的气体分子(填“>”、“<”或“=”)。

2-

(2)N硫a代2SO硫3酸盐。SO3

①(S分别是0价与+4价)可被氧化为,离子方程式是。

2−2−

S2O3I2S4O6

②的结构可能是如下的两种。

2−

S4O6

i.结构(a)中S的杂化轨道类型是。

ii.结构(b)中O的化合价有。

iii.原子半径与其化学键的键能关系如下表所示。

22222222

原子的共价半O−OHOS−SHSSe−SeHSeTe−TeHTe

71.04102.61116.68134.94

键能/pm

225.48279.95214.68155.14

/kJ⋅

−1

m下o列l说法正确的是。

a.原子半径过小,原子间孤电子对间斥力对键能影响大于键长对其的影响

b.OS原子失电子能力强于O,氧化了中的S原子而不是O原子

2-

c.的结构更可能为(a)I2S2O3

2-

(3)硫S4酸O6盐:的晶体为层状结构,如下图。

HH2O2FeH2O2SO42

①阳离子层内的相互作用有,层间的相互作用有。

②已知阿伏加德罗常数为,晶胞的体积为,晶体的密度为。

33

【变式3-2】(2025·北京丰NA台·二模)氮元素a及cm其化合物在各领域中应用广g泛c。m

(1)基态N原子核外电子轨道表示式是。

(2)丁二酮肟可用于检验溶液中的,原理如图。

2+

Ni

①丁二酮肟中N原子的杂化轨道类型是。

②二(丁二酮肟)合镍为非极性分子,结构稳定,含有共价键、配位键、氢键等作用力,请在图中方框内补全

其结构。

(3)乙二胺(用“en”表示)可用于电镀镍工艺。向电解液中加入乙二胺,可将转化为,使

2+2+

得电解时放电速率缓慢且平稳,得到的镀N层iS更O4加致密、细腻,原因是Ni。Nien3

2+

(4)氮化钛N(TiiN)是一种优良的高温结构材料,晶胞结构如图所示。

①与每个Ti原子等距且紧邻的Ti原子数目是。

②已知,晶体密度为,阿伏加德罗常数为。该晶胞边长为cm(列出计算式)。

−3

③碳化钛(TiC)与TiN�晶g胞⋅c结m构类似,且均为过渡晶体�,A其中所含离子键百分数更大的是(填“TiC”

或“TiN”)。

考向04杂化方式、键的极性与晶胞计算

【例4】(2025·海南卷)过渡金属钌(Ru)的配合物A可用于多种化学键的活化。和代表两种不同

2

的烷基。水分子参与反应(第①步),经由配合物B,得到C,实现氧氢键断开。R'−R−

回答问题:

(1)同位素氘(或D),是一种常用的追踪标记原子,氘的质量数是。

2

1H

(2)分子中键的极性大于分子中键,主要原因是。

(3)H第2②O步反应前O后−,H杂化方式改变的NH碳3原子是N−H(填碳原子标号)。

(4)某溶剂中,用醇钾()处理前体配合物E,可将其转化为A。转化反应方程式为:。

(5)若第①步参与反应R的'O小K分子为(即氨中所有氢原子皆被氘取代),经第②步反应E,+得R'到OK→。A将+答题卡中

的结构图补充完整(须标出全部氘ND原3子)。C'

C一'种可用作强氧化剂的含钌多氟化物的晶体晶胞,如图1所示,完成(6)、(7)题。

(6)Ag与Cu是同族相邻周期元素。已知该晶体中Ag阳离子有1个未成对电子,此Ag阳离子的基态价电子

排布式为。

(7)每个Ag原子周围的紧邻氟原子围成规则配位结构,与该晶胞中氟原子的配位关系均已在图1呈现。

1

沿c方向投影,见图2(已放大处理)。b方向紧邻晶胞中A与g配位的氟原子标号是。(紧邻晶胞中相

1

应氟原子标号与图示晶胞相同)。Ag

【变式4-1】(2025·山东·二模)钛和钛的化合物在航天、化工、建筑、医疗等领域都有广泛的应用。

回答下列问题:

(1)基态钛原子核外有种不同运动状态的电子;Ti3+具有强还原性,从结构角度解释原因:。

(2)TiCl4的分子结构与CCl4相同,二者在常温下都是液体。

①TiCl4分子的空间结构为,其中Ti的杂化方式为。

②CCl4难水解,而TiCl4极易水解,原因是。

③TiCl4能形成[Ti(NH3)6]Cl4,[Ti(NH3)6]Cl4中H—N—H的键角(填“大于”“小于”或“等于”)NH3中

H—N—H的键角。

(3)TiO2可通过氮掺杂反应使其对可见光具有活性,晶胞结构如图所示。

该晶胞中O原子的数目为;1、2原子间的距离为pm;设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶

胞的密度为。

−3

【变式4-2】(2025g·海⋅c南m儋州·模拟预测)氮、磷是生命活动中不可或缺的元素。。请回答下列问题:

(1)关于ⅤA族元素原子结构的描述,下列说法正确的是_____。

A.基态P原子3p轨道上的电子自旋方向相同

B.As3+的最外层电子数为18

C.P3+的半径小于P5+的半径

D.电子排布为[Ne]3s13p4的P原子处于激发态

(2)某化合物的晶胞如图。

①化学式是;

②将0.01mol该化合物加入到含少量石蕊的10mLH2O中,实验现象是(从酸碱性和溶解性角度推测)。

(3)Lewis酸碱理论认为,凡是能接受电子对的物质称为酸,凡是能给出电子对的物质称为碱。已知

2+2+

Cu+4NH3=[Cu(NH3)4]可看作是酸碱反应,其中属于Lewis碱的物质是,从物质结构角度说明判断

的依据。

(4)NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有个。

若“焙烧”温度为700℃,n(Na2CO3):n(Fe3O4)=9:8时,生成纯相Na1-xFeO2,则x=,其可能的结构示

意图为(选填“乙”或“丙”)。

考向05原子结构、晶胞计算与化学实验

【例5-1】(2025·浙江卷)铜在自然界大多以硫化物形式成矿。请回答:

(1)有关铜和硫的说法正确的是_______。

A.基态硫原子有7对成对电子

B.铜焰色试验呈绿色,与铜原子核外电子跃迁释放能量有关

C.基态铜原子失去2个电子,轨道形成全充满结构

D.配位键强度:3d

2++

(2)一种铜化合物的C晶u胞N如H3图,写>出C由u配NH离3子表示的该化合物的化学式。

(3)化合物A[化学式:]和B[化学式:]具有相似的结构,如图。

H2N3PSH2N3PO

①化合物B给出趋势相对更大,请从结构角度分析原因。

+

②将化合物A与H足量稀硫酸混合,在加热条件下充分反应,得到气体C和含的溶液,写出发生反应

的化学方程式。H3PO4

③设计实验检验气体C(要求利用气体C的氧化性或还原性)。

(4)有同学以为原料,设计如下转化方案:

Cu3FeS4

①步骤I的化学方程式。

②步骤Ⅱ中,溶液E中铜元素全部转化为难溶性。气体X为(要求不引入其他新的元素);溶液

F中除、、外,浓度最高的两种离子CuBr(按浓度由高到低顺序)。

++−

【例5-K2】(H2025B·r浙江卷)磷是生命活动中不可或缺的元素。请回答:

(1)关于ⅤA族元素原子结构的描述,下列说法正确的是_______。

A.基态P原子轨道上的电子自旋方向相同B.的最外层电子数为18

3+

C.的半径小3于p的半径D.电子排As布为的P原子处于激发态

3+5+14

(2)某P化合物的晶胞如P图。[Ne]3s3p

①化学式是;

②将该化合物加入到含少量石蕊的中,实验现象是(从酸碱性和溶解性角度推测)。

(3)两分0.0子1mol脱水聚合1得0m到L一H2分O子,从、的结

−13−73−3−

构角度分析H3PO差4K异a3的=原4因.8×10。H4P2O7Ka3=2.0×10PO4HP2O7

(4)兴趣小组K对a3某磷灰石[主要成分为、、和少量]进行探究,设计了

两种制备的方法:Ca5PO43OHCa5PO43FCa5PO43ClSiO2

Ⅰ.用稍过量H的3P浓O4与磷灰石反应,得到溶液、少量气体、渣(主要成分为)。

Ⅱ.将磷灰石脱水H、2S还O4原,得到的白磷燃H烧3P后O4与水反应制得SiF4溶液。CaSO4

①方法I,所得溶液中含有的杂P质4酸是。H3PO4

②以方法Ⅰ中所得H3渣PO为4硫源,设计实验制备无水,流程如下:

Na2SO4

溶液A是,系列操作B是,操作C是。

③方法Ⅱ中,脱水得到的(足量)与炭(C)、高温下反应,生成白磷和另一种可燃性气体,

该反应的化学方程式是Ca10PO。46OSiO2P4

【变式5-1】(2025·浙江·一模)Ⅰ.LiCoO2、LiC6是重要的电极材料,回答下列问题

(1)①已知Co(NH3)5BrSO4中Co(Ⅲ)的配位数为6,向该配合物的溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象,滴加

AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成,则该配合物可表示为。

3+3+

②[Co(NH3)6]结构如图所示,Co位于正八面体中心,若其中两个NH3被取代,[Co(NH3)4Cl2]的空间结

Cl

构有种。

(2)LiCH3、LiC(CH3)3在合成化学上应用广泛。的空间结构为,、、

的稳定性随中心C原子上电子云密度增大而减−C小C,H其3中3稳定性最强的是−C。CH33−CH3−CF3

(3)①正极材料LiCoO2的晶胞结构如图(a)(部分0位于晶胞之外),每个晶胞中含有个O。晶胞

底面为菱形,晶胞高度为cnm,Co和O组成八面体层高度为hnm,计算每两个八面体层的层间距d=

nm。(列出计算式)

+3+

②Li在充电过程中会从八面体层间脱出,形成Li1-xCoO2,结构如图(b),则Li1-xCoO2中n(Co):

n(Co4+)=。该过程会导致晶胞高度c变大,解释原因。

(4)负极材料LiC6晶胞结构如图(c),Li原子插入石墨层中间,若该晶胞中碳碳键键长为mpm,石墨层与石墨

层之间的距离为npm。该晶体的密度为g·cm-3。

Ⅱ.钯(Pd)是一种不活泼金属,含钯催化剂在工业、科研上用量较大。某废钯催化剂(钯碳)中含钯(5%~6%)、

碳(93%~94%)、铁(1%~2%)以及其他杂质,如图是一种利用钯碳制备氯化钯(PdCl2)和Pd的流程:

已知:室温下,,。回答下列问题:

−39−17

(5)王水是按体积�比sp3F:e1O将H浓3盐=酸2和.8浓×1硝0酸混合�而sp得Fe到O的H强2氧=化4.性9×溶1液0,加热条件下钯在王水中发生反应生

成H2[PdCl4]和一种有毒的红棕色气体。请写出Pd和王水反应的化学方程式:。

2+

(6)向H2[PdCl4]溶液中加入足量浓氨水,调节溶液的PH=8,并控制温度在70~75℃,Pd元素以[Pd(NH3)4]

的形式存在于溶液中。若室温下加入足量浓氨水后,调节溶液的pH=8,此时溶液中c(Fe3+)=

mol·L-1。温度过高或者过低都不利于除铁,原因是。

(7)往“合并液”中加入盐酸后,过滤所得黄色晶体的成分为[Pd(NH3)2]Cl2,加入盐酸的目的是。

将[Pd(NH3)2]Cl2沉淀烘干、在空气中550℃下灼烧(氧气不参与反应)可以直接得到Pd,同时得到无色刺激性

混合气体,在温度下降时“冒白烟”。上述反应产物除Pd外,还有(写化学式)。

【变式5-2】(2025·浙江·一模)硼族元素(B、Al、Ga、In、Tl)广泛应用于工业、农业及新材料领域。

(1)下列有关硼族元素的描述正确的是___________(填序号)。

A.基态B原子的核外电子轨道表示式:

B.基态原子的价层电子排布式为

1021

C.晶体中Ga的离子键百分数大小:3d4s4p

D.三氟化硼与三氯化硼Al2的O3键<角G大a2小O3:

(2)某类金刚石B结F构3的硼碳氮化合BC物l3晶胞如图。BF3<BCl3

①该化合物的化学式为。

②距离氮原子等距最近的硼原子个数为。

(3)和均为有机合成中的重要还原剂,常用于将醛酮还原为醇。

①请Na将BH下4列还LiA原lH过4程中最后一步的产物补充完整。

②、具有相似的结构,如下图。

−−

BH4AlH4

请比较两者的还原性:(填“>”“<”或“=”),请从结构角度分析原因。

−−

(4)富硼渣中含有镁硼酸A盐lH(4)、B镁H硅4酸盐()及少量、等杂质。由富硼渣湿法

制备硫酸镁晶体和硼酸晶体2的Mg一O种⋅B工2O艺3流程如下:2MgO⋅SiO2Al2O3FeO

①酸浸时选用的试剂为;的作用是。

②写出镁硼酸盐()溶于酸的H离2O子2方程式。

③已知两种物质的2M溶g解O度⋅B曲2O线3如下图,请将以下“从滤液中获得硫酸镁晶体”的操作方法补充完整。(已知:

硼酸在高温下会随水蒸气挥发,操作需要在高压釜中进行)

将滤液转移至高压釜中,。

1.(2025·浙江杭州·一模)VA族元素氮、磷、砷(As)及其化合物应用广泛。请回答:

(1)下列说法不.正.确.的是______。

A.硝酸酸性强于亚硝酸

B.电负性大小:

C.基态砷原子的价N<层Pp轨道处于半满状态,故第一电离能高于第二电离能

D.是极性分子

(2)某A化sH合3物的晶胞如图1

①用配离子表示其化学式。

②该物质溶于水时,阴离子不反应、阳离子彻底发生水解反应(其中一种产物是),对反应后溶液

中浓度最大的两种离子排序(由大到小顺序)。H3AsO4

(3)焦磷酸的结构如图2,各级电离平衡常数,,,

−1−3−7

H4P2O7。�a1=1.2×10�a2=7.9×10�a3=2.0×10

−10

�请a画4=出4.5×10的结构,解释该结构合理的原因是。

2−

(4)砷在H自2P然2O界7中存在的化合物有雄黄()、雌黄()、砒霜()等,一定条件下可

实现如下转化,已知:气体、含有一As种相4S同4的元素。As2S3As2O3

A B

①写出A的化学式。

②写出步骤III的化学方程式。

③设计实验证明气体具有氧化性。

2.(2025·浙江金华·一B模)氮族元素和卤族元素的化合物具有巨大的应用价值。请回答:

(1)下列关于氮族元素的说法正确的是______(选填序号)。

A.锑的价层电子排布式为

1023

B.与互为等电子体4(原d子5总s5数p和价电子总数均相同的分子、离子或原子团)

C.NO2与O3反应生成,变小

D.NH3BF中3阴、阳离H子3N的−中B心F3原子∠H均−为N−杂H化

3

(2)某P含H4卤Al素Cl4的正五价砷化物的立方晶胞如图sp1,晶胞沿轴方向的投影如图2,写出由配离子表示的该化合

物的化学式,该晶体的密度为(列出z计算式即可)。

−3

g⋅cm

(3)①羧基的酸性:(填“>”或“<”)。

+

②请从原子结构角度H2解NC释H2C可OO形H成而H3N只C能H形2C成OOH的原因。

(4)从废印刷电路板冶炼的副P产品—P—F粗5溴N盐中回收NNaFB3r晶体的工艺流程如图:

①“操作2”后可循环利用的物质X为。

②“还原”步骤先在室温下反应一段时间后煮沸。室温时发生的离子方程式,煮沸时

。CONH22+

−Δ2−

2③O“H操作→C3O”3的步+骤2N包H3括↑,再蒸发结晶,得到纯度较高的NaBr晶体。

3.(2025·山东·一模)立方金刚石和六方金刚石的结构是一系列重要结构的模板,具有极高的应用价值。

(1)立方金刚石晶胞的边长为,阴影所在的截面单位面积含有的C原子为个。

−2

(2)上述晶胞中的碳原子经过替� p换m可以得到2种的晶胞结构。1个立方晶胞与1个p六m方晶胞所含

配位键的个数比为。含B化合物缺电子B的N特征在硼烷中也有体现,BN分子中存在2个BN

中心2电子的特殊共价键,根据价层电子互斥理论推测,分子中B原子B2的H6价层电子对构型为B−H−B3,

资料显示,B的另一种化合物中的键键能略大于理B2论H6值,可能的原因是。

(3)晶胞结构如图所示,其B中F3(B铊-F的负一价离子)形成立方金刚石结构的骨架,填充在形成

−+−

的所Na有Tl八面体空隙和剩余的四面体T空l隙中,晶胞中的分数坐标共有种,N价a层电子的T电l子排

+−

布式为。NaTl

4.(2025·浙江·一模)锌和硫在工业中都有重要作用,也是人体必需元素。回答下列问题:

(1)下列说法正确的是___________。

A.基态锌原子的价电子排布式为:

2

B.碱性:<4s

2+

C.基态硫原Zn子N核H外3电4子占N据H的3原子轨道数为8

D.同周期元素中第一电离能大于硫元素的有三种

(2)硫化锌是优良的半导体锂离子电池负极材料,在充电过程中,负极材料晶胞的组成变化如图所示。

晶胞中。LixZnyS

x:y=

(3)硫代硫酸根()可看作是中的一个原子被原子取代的产物。

2-2−

①硫代硫酸盐可S作2O浸3金试剂。浸SO金4时,作O为配体与S形成。判断中的中心原子

2-+3-2-

和端基原子哪一个作配位原子S2O3(填“端基”A或u“中心A”u),S2说O明32理由S2O3。S

②碘量法S滴定常用到反应:。推S测连四硫酸S根()的结构式为。

2--2-2-

(4)闪锌矿的利用有多种方法I,2+其2 中S2有O3如=下2I转+化S4,O6请回答问题:S4O6

已知:①M中阴离子空间构型为平面三角形。M具有强还原性。

②浓溶液俗称“焊药水”,因水解产生,能除去金属表面的氧化膜。请回答下列问题:

①Z写n出Cl2与反应Zn的Cl化2学方程式H:ZnCl2OH。

②写出HMZ的nC化l2学O式H:Fe2O3。

③设计实验方案,检验M中的S元素:。

5.(2025·海南海口·一模)尖晶石型铁氧体作为重要的功能材料,在电磁屏蔽、信息贮存等领域应用广泛。

尖晶石的单位晶胞含有4个A型结构与4个B型结构,其分布位置如图甲所示(图中球体无大小关系,仅表

示相对位置)。回答问题:

(1)Fe的基态原子的电子排布式为。

(2)该铁氧体的化学式为。

(3)Fe在该尖晶石中的配位数为。

(4)铁氧体晶胞有空位时,可作丁烯制备1,3-丁二烯反应的催化剂,在空位上的反应过程如图乙所示。

①该制备反应的总方程式为。1,3-丁二烯分子中在同一个平面上的原子数最多,该分子(填

“存在”或“不存在”)顺反异构。

②催化过程中产生了中间体配合物,使甲基更容易与原子态的氧发生反应,使催化更具

有选择性。从结构与性质的角度分析甲基更容易被氧化的原因。

③晶胞中Co2+的空缺会使O2-有相应变化,当该催化剂含氧化铁的质量分数为80%时,Co2+的空缺率为。

6.(2025·山东·二模)氮、磷是重要的生命元素,广泛存在于蛋白质、骨骼和遗传物质中。

回答下列问题:

(1)血红蛋白(Hb)是血液中运输氧及二氧化碳的蛋白质,由球蛋白与血红素结合而成。血红素是由中心Fe2+

与配体卟啉衍生物结合成的大环配位化合物,其结构如图所示。

①血红素的组成元素中第一电离能最大的是(填元素符号);Fe2+的价电子排布式为。

②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。1mol血

红素中通过螯合作用形成mol配位键。

③血红蛋白运输O2的原理为(氧合血红蛋白),氧分压高时Hb与O2疏松结合形成HbO2,

2+

氧分压低时HbO2释放O2,携带H和b+释O放2O⇌2的Hb过O2程并不影响Fe。人体一氧化碳中毒的原理为,

,Hb中的Fe2+与CO、卟啉的4个N结合形成八面体较稳定结构。HbH+bC对OC=OH的bC亲O

H和b力O2比+对COO2=的H亲bC和O力+大O2数百倍,所以血液中侵入CO时,Hb即使已与O2结合,CO也会把O2置换掉而使

血红蛋白失去运输氧的能力。

由此可见HbCO中Fe原子的杂化轨道类型可能是(填标号,下同)。

A.sp2B.sp3C.d2sp3D.sp3d

HbCO中Fe2+与CO之间的相互作用为。

A.氢键B.配位键C.范德华力D.离子键

(2)羟磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]是人体骨骼组织的主要无机组成成分。其熔点为1650℃,可以被、

−−−

取代,形成氟磷灰石或氯磷灰石。OHFCl

①羟磷灰石属于(填晶体类型)。

②氮原子之间可以形成双键,而磷原子之间很难形成双键,原因是。

(3)氮化铝熔点高、硬度大,其结构与金刚石类似,AlN晶胞结构如图所示,晶胞中Al和N紧密相连。晶胞

中氮原子相连接形成的几何图形为;若Al原子半径为a、N原子半径为b,该晶胞的原子空间利用

率为(用含a、b、π的式子表示,列出计算式即可)。

7.(2025·山东·二模)卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题:

(1)基态溴原子结构示意图为,溴单质在中的溶解度比在水中的大,原因是。

(2)HI主要用于药物合成,通常用反应生成C,S2再水解制备HI,的空间结构是,水解生成

HI的化学方程式是。I2PI3PI3PI3PI3

(3)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。

Li2OHCl

其两种晶型中,一种取长方体形晶胞(图1,长方体棱长为a、b、c),另一种取立方体形晶胞(图2,Cl

居于立方体中心,立方体棱长为d)。图中氢原子皆已隐去。

①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●Li)位置上存在缺位现象,锂离子的总缺位率为;该

晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为。

②两种晶型的密度近似相等,则(以含a、b和d的代数式表达)。

8.(2025·天津·二模)工业上利用c钛=与铁可以制造多种新型合金材料,广泛用于航空、船舶、医疗、储能领

域。

(1)基态核外价电子排布式为。

3+

(2)F亚e铁氰化钾是食盐中常用的抗结剂,其化学式为。

①的电子式是;中含σK键4数Fe目C为N6(用表示阿伏加德罗常数的值)。

−4−

②C该N配合物中存在的作用力类1m型o有lFe(CN)6(填字母)。NA

A.金属键B.离子键C.共价键

D.配位键E.氢键F.范德华力

(3)研究表明用作光催化剂可将HCN、CO、等氧化为、。下列说法正确的是______(选填序

号)。TiO2C2H4N2CO2

A.HCN、均为直线型分子,但分子极性不同

B.C、N、COO的2第一电离能依次增大

C.沸点比低得多,主要是因为分子间作用力较小。

D.C2、H4N、O的N电2H负4性依次增大C2H4

(4)某含结晶水的亚铁盐的结构片段如图所示(球与球之间的短线代表单键或双键)。该结晶水合物的化学

式为。

(5)Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示。该晶体中,和周围个

4+2−

相紧邻;若该晶胞的边长为apm,则晶胞的密度为(设为阿伏加德Ti罗常数)。O

3

gcmNA

9.(2025·山东烟台·三模)硼元素在医药、储氢材料、超导材料等领域具有重要应用。回答下列问题:

(1)基态B原子的电子排布式是,Be、B均为第二周期的元素,基态原子的第一电离能Be

B(填“>”“<”或“=”)。

(2)硼酸具有抑菌消炎作用,为一元弱酸,可由乙硼烷水解

−+

制得。(H3BO3)(H3BO3+H2O⇌[B(OH)4]

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