1、物质结构与性质1(1)火箭使用的推进剂燃料由N、H两种元素组成，且原子个数NH12，其水溶液显碱性，则该物质中N原子的杂化方式为_。(2)笑气(N2O)曾被用作麻醉剂，但过度吸食会导致身体机能紊乱。预测N2O的结构式为_。(3)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态1价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E)，1价阴离子再获得一个电子的能量变化叫作第二电子亲和能，部分元素或离子的电子亲和能数据如下表所示。元素ClBrIOO电子亲和能/ (kJmol1)349343295141780下列说法正确的是_。A电子亲和能越大，说明越难得到电子B一个基态的气态氧原子得到一个电子成为O时放出141 kJ
2、的能量C氧元素的第二电子亲和能是780 kJmol1D基态的气态氧原子得到两个电子成为O2需要吸收能量(4)在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为：2Al(OH)312HF3Na2CO3=2A3CO29H2O。根据题意完成下列填空：冰晶石的化学式为_。冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图甲所示，位于大立方体的顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处所代表的微粒是_(填微粒符号)。冰晶石溶液中不存在的微粒间作用力有_(填字母)。A离子键B共价键C配位键D金属键E范德华力F氢键Al单质的晶体中原
3、子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示：若已知Al的原子半径为d cm，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，则晶胞中Al原子的配位数为_；Al晶体的密度为_gcm3(用字母表示)。(5)配合物Fe(CO)5的熔点为20 ，沸点为103 ，可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图所示。Fe(CO)5晶体类型属于_晶体。关于Fe(CO)5，下列说法正确的是_。AFe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子BFe(CO)5中Fe原子以sp3杂化方式与CO成键C1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键D反应Fe(CO)5=Fe5CO没有新
4、化学键生成答案(1)sp3(2)N=N=O(3)CD(4)Na3AlF6NaAD12(5)分子AC解析(3)结合表中数据分析，氯、溴、碘得到一个电子的能量变化，得出元素的电子亲和能越大，说明越容易得到电子，故A错误；由题中数据可知，1 mol基态的气态氧原子得到电子成为O时放出141 kJ的能量，故B错误；基态的气态氧原子得到一个电子成为O，O再得到一个电子成为O2，此时的能量变化为第二电子亲和能，故氧元素的第二电子亲和能是780 kJmol1，故C正确；根据表中数据，1 mol基态的气态氧原子得到电子成为O放热141 kJmol1,1 mol O再得到电子成为O2吸热780 kJmol1，根
5、据盖斯定律分析，氧原子得到两个电子时应吸收热量，故D正确。(4)根据质量守恒定律分析，冰晶石的化学式为Na3AlF6；位于大立方体的顶点和面心，个数为864，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，个数为12811，要使两种离子的个数比为13，所以大立方体体心代表的为钠离子。冰晶石溶液中存在钠离子、AlF、水，还有水电离出的氢氧根离子和氢离子，AlF中存在共价键和配位键，水分子中存在共价键，水分子间存在范德华力和氢键，所以不存在离子键和金属键。在晶胞中以面心的铝原子为中心，与其距离最近的等距离的铝原子有12个，即三个维度上的12个原子，所以铝的配位数为12，该晶胞中铝原子个数为864
6、，该晶胞的棱长为2d，所以晶胞的体积为(2d)3，。(5)配合物Fe(CO)5的熔点为20 ，沸点为103 ，说明其为分子晶体。Fe(CO)5为对称结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子，一氧化氮为极性分子，故A正确；Fe(CO)5中Fe原子与一氧化碳形成配位键，铁原子提供空轨道，故B错误；铁与一氧化碳形成5个配位键，一氧化碳分子中氧原子提供1对电子与1个碳原子形成1个配位键，所以1 mol Fe(CO)5中含有10 mol配位键，故C正确；反应Fe(CO)5=Fe5CO，反应中得到铁单质，形成金属键，故D错误。2复合氢化物可作为储氢和固体电解质材料，在能源与材料领域得到了深入的研究。如
7、：Mg(NH2)2；NaNH2；H3NBH3；NaAlH4；Li3AlH6 。(1)复合氢化物升温加热可逐步分解放出氢气，理论上单位质量的上述复合氢化物其储氢能力最低的是_(填序号)。(2)在Mg(NH2)2和NaNH2中均存在NH，NH的立体构型为_，中心原子的杂化方式为_。(3)写出H3NBH3与水反应生成一种盐和H2的化学方程式：_。写出基态B原子的价电子排布图：_。(4)Li3AlH6晶体的晶胞参数为ab801.7 pm，c945.5 pm，90 、120 ，结构如图所示： 已知AlH的分数坐标为(0,0,0)、(0,0，)，(，)，(，)，(，)和(，)，晶胞中Li的个数为_。如图是
8、上述Li3AlH6晶胞的某个截面，共含有10个AlH，其中6个已经画出(图中的)，请在图中用将剩余的AlH画出。此晶体的密度为_gcm3(列出计算式，已知阿伏加德罗常数约为6.021023 mol1)。答案(1)(2)V形sp3杂化(3)H3NBH32H2O=NH4BO2 3H2(4)18或107解析(1)理论上单位质量复合氢化物其储氢能力即为复合氢化物中氢元素的质量分数：Mg(NH2)2中H%为、NaNH2中H%为、 H3NBH3中H%为、NaAlH4中H%为、Li3AlH6中H%为，所以储氢能力最低的是。(3)根据电负性数值，H3NBH3中氮原子上的氢原子带正电荷，硼原子上的氢原子带负电荷
9、，所以H3NBH3与水反应时，BH3中的氢原子与水发生归中反应生成氢气，BH3转化为B(OH)(可简写为BO)，所以反应的化学方程式为H3NBH32H2O=NH4BO2 3H2。(4)根据AlH的分数坐标可以判断其在晶胞中的位置：8个在顶点、4个在侧棱棱心、4个在晶胞体内，由均摊法可得一个晶胞中含有6个AlH，所以一个晶胞中所含有Li的个数为18；由截面的边长(801.7 pm和945.5 pm)可知这是过晶胞底面长轴的横截面，题目表明了这个截面中一共含有10个AlH ，又画出4个位于顶点、2个位于棱心的AlH，所以需要画出的是4个位于晶胞体内的AlH，结合AlH的分数坐标，即可将缺失的AlH
10、补充完整，得到下图：或根据晶胞密度公式：，晶胞中M54 gmol1、Z6、V801.72945.5sin 60 pm3，所以该晶体的密度为107 gcm3。3目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图1：(1)锆(Zr)原子序数为40，价电子排布式为_。图1中属于非极性的气体分子是_。(2)氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化剂。BF3中BF比BF中BF的键长短，原因是_。乙硼烷(B2H6)是用作火箭和导弹的高能燃料，氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储氢材料之一。B2H6的分子结构如图2所示，其中B原子的杂化方式为_。H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大，但是H3NBH3的沸
11、点却比B2H6高得多，原因是_。硼酸盐是重要的防火材料。图3是硼酸钠晶体中阴离子(含B、O、H三种元素)的结构，该晶体中含有的化学键有_。A离子键B极性键C非极性键D配位键E金属键(3)CO与Ni可生成羰基镍Ni(CO)4，已知其中镍的化合价为0，Ni(CO)4的配体中配位原子是_。(4)为了节省贵金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物作为催化剂。一种复合氧化物结构如图4所示，则与每个Sr2紧邻的O2有_个。(5)与Zr相邻的41号元素铌(Nb)金属的晶格类型如图5所示，原子半径为apm，相对原子质量为b，阿伏加德罗常数为NA，试计算晶体铌的密度为_gcm3(用a、b、NA表示计算结果)。答
12、案(1)4d25s2O2、N2、CO2(2)BF3中B采用sp2杂化，BF中B采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短(或BF3中除了键，还有大键)sp3H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大ABD(3)C(4)12(5)解析(1)Zr原子序数为40，原子核外有40个电子，根据核外电子排布规律可得其基态原子的核外电子排布式为Kr4d25s2，价电子排布式为4d25s2；O2、N2均为双原子分子构成的气体，属于非极性分子，CO2分子为直线形，正负电荷中心重合，属于非极性分子。(2)硼酸钠晶体中有硼酸根和钠离子之间的离子键，阴离子中O原子和B原子、O原子和H原子之间存在极
13、性键；B的最外层电子数为3，据图3可知部分B原子形成4个共价键，所以其中有配位键，综上所述存在离子键、极性键、配位键，所以选ABD。(3)Ni(CO)4的配体为CO，C原子和O原子均含有孤电子对，但C的电负性较小，更容易给出电子，所以配位原子为C。(4)Sr2在晶胞的体心，与之紧邻的O2在晶胞的棱上，所以每个Sr2紧邻的O2有12个。(5)位于体对角线上的3个Nb原子相切，设晶胞的棱长为r，则有r4a，解得ra pm，则晶胞的体积V(a)3pm3；根据均摊法晶胞中Nb原子个数为182，所以晶胞的质量为g，所以晶胞密度为pm3gcm3。4.铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。(1)铁元素位于元
14、素周期表的_区，其基态原子有_种能量不同的电子。(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素CO(NH)22、醋酸钠等碱性物质，尿素分子中四种不同元素的电负性由大到小的顺序是_，醋酸钠中碳原子的杂化类型是_。(3)纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解，NH的结构式为_(标出配位键)，铵盐大多不稳定，NH4F、NH4I中，较易分解的是_。(4)晶体Fe3O4的晶胞如图所示，该晶体是一种磁性材料，能导电。晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的_(填空间结构)空隙。解释Fe3O4晶体能导电的原因：_；若晶胞的体对角线长为a nm，则Fe3O4晶体的密度为_gcm3(阿伏加德罗常数用NA表示)
15、。答案(1)d7(2)ONCHsp3杂化、sp2杂化(3)NH4F(4)正四面体电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移解析(3)NH中N原子形成3个NH键，N原子提供1对电子给氢离子形成1个配位键，其结构式为，其立体构型为正四面体形；F原子半径比I原子小，HF键比HI键强，HF更易形成，易夺取NH中的H，所以NH4F、NH4I中，较易分解的是NH4F。(4)根据图示，晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙。含有自由移动电子的物质能导电，该晶体中含有亚铁离子和铁离子，电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，所以Fe3O4晶体能导电；该晶胞中氧离子个数为1124，Fe元素的微粒个数为1
16、433，晶胞的质量为 g；晶胞的体对角线长度为a nm，则晶胞棱长为nmnm，晶胞体积为(107cm)3，则Fe3O4晶体的密度为gcm3。6 (2020淄博高三第一次模拟考)2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2、LiCoO2、LiFePO4、LiMnO2、Cu与磷的化合物等都是研究电池的常用材料。请回答下列问题。(1)Co4中存在_种不同能量的电子。(2)你预测第一电离能：Cu_(填“”或“”)Zn。请说出你的理由：_。(3)已知下列化合物的熔点：化合物AlF3GaF3AlCl3熔点/1 0401 000194表格中卤化物的熔点产生差异的原因是：_。(4)直链多磷酸
17、盐的阴离子有复杂的结构，焦磷酸根离子、三磷酸根离子结构如图：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为_(用n代表P原子数)。(5)钴蓝晶胞结构如图1所示，该立方晶胞由4个型和4个型小立方体构成如图2，则钴蓝晶体的化学式为_。在晶体中，某些原子位于其他原子围成的空隙中，如图3中原子就位于最近的4个原子围成的正四面体空隙中。在钴蓝晶体中，Al3位于O2形成的_空隙中。若阿伏加德罗常数用NA表示，则钴蓝晶体的密度为_gcm3(列计算式即可，不必化简)。答案(1)6(2)GaF3AlCl3(4)(PnO3n1)(n2)或PnO3n1(n2)(5)CoAl2O4八面体解析(2)Cu核外电子排布式是1s22s
18、2sp63s23p63d104s1，Zn核外电子排布式是1s22s2sp63s23p63d104s2，由于铜的核电荷数比锌小，原子半径比锌大，并且最外层是不稳定的4s1结构，而锌是相对稳定的4s2结构，所以气态铜易失去一个电子，即第一电离能较低。(3)AlF3与GaF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体，又由于Al3半径小于Ga3，离子键较强，所以有熔点：AlF3GaF3AlCl3。(4)根据焦磷酸根离子、三磷酸根离子结构，重复单元为，所以氧原子数是磷原子数的3倍加1，电荷数是磷原子数加2；所以这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n1)(n2)。(5)型立体
19、结构含有Co原子数是41、O原子数是4，型小立方体含有Co原子数是4、O原子数是4、Al原子数是4，该立方晶胞由4个型和4个型小立方体构成，所以1个晶胞含有Co原子数是8、O原子数是32、Al原子数是16，钴蓝晶体化学式为CoAl2O4；根据图示，在钴蓝晶体中，Al3位于O2形成的八面体空隙中；晶胞中含有Co原子数是8、O原子数是32、Al原子数是16，晶胞的体积是(2a107)3 cm3，所以密度是 gcm3。7(2020德州市高三第一次模拟考)Fe、Co、Ni均为第族元素，它们的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。(1)基态Fe原子中，电子填充的能量最高的能级符号为_。(2)在空气中FeO
20、稳定性小于Fe2O3，从电子排布的角度分析，其主要原因是_。(3)铁氰化钾K3Fe(CN)6溶液是检验Fe2常用的试剂。1 mol Fe(CN)63含键的数目为_。(4)Co3的一种配离子Co(N3)(NH3)52中，Co3的配位数是_。配体N中心原子的杂化类型为_。CoO的熔点是1 935 ，CoS的熔点是1 135 ，试分析CoO的熔点较高的原因_。(5)NiO的晶胞结构如图所示，其中原子坐标参数A为(0，0，0)，B为(1，1，0)，则C原子坐标参数为_。答案(1)3d(2)Fe2中3d轨道没有达到半充满的稳定结构，而Fe3中3d轨道达到半充满的稳定结构(3)12NA(4)6sp两者均为
21、离子晶体，但S2半径大于O2半径，CoO的离子键强度大于CoS，因此CoO的熔点较高(5)(1，)解析(2)氧化亚铁中亚铁离子的价电子排布式为3d6，3d轨道没有达到半充满的稳定结构，氧化铁中铁离子的价电子排布式为3d5，3d轨道达到半充满的稳定结构，所以在空气中FeO稳定性小于Fe2O3。(3)在配合物Fe(CN)中，CN与铁离子之间有6个配位键，在每个CN内部有一个共价键，所以1 mol该配合物中含有键的数目为12NA。(4)Co(N3)(NH3)52中，Co3为中心离子，N和NH3为配位体，配位数为6；配体N与二氧化碳的原子个数和价电子数相同，具有相同的空间结构，二氧化碳的立体构型为直线
22、形，则N的立体构型也为直线形，由立体构型可知N原子的杂化方式为sp杂化；CoO和CoS均为离子晶体，但S2半径大于O2半径，CoO的离子键强度大于CoS，因此CoO的熔点较高。(5)已知晶胞中原子坐标参数A为(0，0，0)，B的原子坐标分别为(1，1，0)，则以A为晶胞坐标原点，晶胞的边长为1，C原子在晶胞立方体的面心上，则C原子坐标参数为(1，)。8镧系为元素周期表中第B族、原子序数为5771的元素。(1)镝(Dy)的基态原子电子排布式为Xe4f106s2，画出镝(Dy)原子外围电子排布图：_。(2)高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3，基态时Cu3的电子排布式为_。(3)观察下面四种镧系元
23、素的电离能数据，判断最有可能显示3价的元素是_(填元素名称)。几种镧系元素的电离能(单位：kJmol1)元素I1I2I3I4Yb(镱)6041 2174 4945 014Lu(镥)5321 3904 1114 987La(镧)5381 0671 8505 419Ce(铈)5271 0471 9493 547(4)元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2Ce(NO3)6。组成配合物的四种元素，电负性由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。写出氨的最简单气态氢化物水溶液中存在的氢键：_(任写一种)。元素Al也有类似成键情况，气态氯化铝分子表示为(AlCl3)2，分子中Al原子杂化方式为_，分子中所含
24、化学键类型有_(填字母)。a离子键 b极性键c非极性键 d配位键(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似，晶胞中镨原子位于面心和顶点，则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有_个氧原子；已知晶胞参数为apm，密度为 gcm3，NA_(用含a、的代数式表示，镨的相对原子质量为141)。答案(1)(2)Ar3d8(或1s22s22p63s23p63d8)(3)镧(4)ONHCeNHO(或NHN或OHN或OHO)sp3bd(5)8(或)解析(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似，晶胞中镨原子位于面心和顶点，所以晶胞中镨原子的个数为684，则氧原子个数为428；根据上述分析可知，一个二氧
25、化镨晶胞中含有4个PrO2，则，则NA(或)。9. (2020临沂高三4月一模考试)锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料的电池。研究锂离子电池的电极材料、电解液具有重要的现实意义。(1)锂离子电池的正极材料大多采用橄榄石型的LiMPO4(MFe、Co等元素)。Li能量最低的激发态的电子排布图为_。第四电离能I4(Co)比I4(Fe)小，原因是_。(2)锂离子电池的电解液有LiBF4等，碳酸亚乙酯()用作该电解液的添加剂。LiBF4中阴离子的立体构型为_。碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式为_；碳酸亚乙酯能溶于水的原因是_。(3)硫化锂是目前正在研发的锂离子电池的新型固体电解质，为立方晶系晶
26、体，其晶胞参数为a pm。该晶胞中离子的分数坐标为：硫离子：(0，0，0)；(，0)，(，0，)；(0，)；锂离子：(，)；(，)；(，)；(，)；在图上画出硫化锂晶胞沿x轴投影的俯视图。硫离子的配位数为_。设NA为阿伏加德罗常数的值，硫化锂的晶体密度为_gcm3(列出计算表达式)。答案(1)Co失去3d6上的一个电子，而Fe失去3d5上的一个电子，3d轨道半充满时稳定性强，故I4(Co)比I4(Fe)小(2)正四面体形sp3、sp2碳酸亚乙酯分子与水分子之间形成氢键(3)8解析(2)对于BF，根据VSEPR理论，B原子的孤电子对数为0，键电子对数为4，则其立体构型为正四面体形；该分子中CH2
27、中C原子价层电子对数是4且不含孤电子对，CH2中碳原子为sp3杂化，C=O中C原子价层电子对数是3且不含孤电子对，C=O中C原子杂化方式为sp2；碳酸亚乙酯能溶于水的原因是碳酸亚乙酯分子与水分子之间形成氢键。(3)根据硫离子的坐标参数，硫离子位于晶胞的面心、顶点；根据锂离子的分数坐标参数，锂离子位于晶胞的内部，结合坐标位置，则硫化锂晶胞沿x轴投影的俯视图为：；根据中的分析，结合俯视图，从面心的S2看，周围与之等距且最近的Li有8个，所以S2的配位数为8；1个晶胞中有S2的数目为864个，含有Li数目为8个，晶胞参数为a pm，一个晶胞体积为Va3 pm3a31030cm3，1 mol晶胞的体积为a31030NA cm3，1 mol晶胞质量为m446 g，所以晶体密度为 gcm3。
