2023屆高考化學(xué)復(fù)習(xí)-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 練習(xí)（解析版）含解析2

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1.磷酸亞鐵鋰(LiFeP0?可用作鋰離子電池正極材料，具有熱穩(wěn)定性好、循

環(huán)性能優(yōu)良、安全性高等特點(diǎn)，文獻(xiàn)報(bào)道可采用FeCl3、NHBPO,、LiCl和苯胺等

作為原料制備?；卮鹣铝袉栴}：

(1)在周期表中，與Li的化學(xué)性質(zhì)最相似的鄰族元素是」蛆_，該元素基態(tài)

原子核外M層電子的自旋狀態(tài)相反(填“相同”或“相反”)o

(2)FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性，蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的

ClClCl

?Z?Z

FeFe

FeCL的結(jié)構(gòu)式為/'(/'cι,其中Fe的配位數(shù)為4。

(3)苯胺(ONH。的晶體類型是分子晶體。苯胺與甲苯(＞力的相對

分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(-5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4°C)分別高于甲苯的熔點(diǎn)

(-95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃),原因是苯胺分子之間存在氫鍵。

(4)NHHP04中，電負(fù)性最高的元素是0；P的s。雜化軌道與0的2D軌

道形成。鍵。

(5)NH4H2P(λ和KFePO4屬于簡單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復(fù)雜磷酸

鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示：

這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為示4巾)s+2)—(用77代表P原子

數(shù))。

［解析］(1)由元素周期表中的“對角線規(guī)則”可知，與Li的化學(xué)性質(zhì)相似

的鄰族元素是Mg；Mg為12號(hào)元素，M層只有2個(gè)電子，排布在3s軌道上，故M

層的2個(gè)電子自旋狀態(tài)相反。(2)Fe能夠提供空軌道，而CI能夠提供孤電子對,

故FeCL分子雙聚時(shí)可形成配位鍵。由常見AlCL的雙聚分子的結(jié)構(gòu)可知FeCl3

ClClCl

?/?/

FeFe

的雙聚分子的結(jié)構(gòu)式為c/xc<zxcι,其中Fe的配位數(shù)為4。(3)苯胺為有機(jī)物，

結(jié)合題給信息中苯胺的熔、沸點(diǎn)可知苯胺為分子晶體。苯胺中有一NB,分子間

可形成氫鍵，而甲苯分子間不能形成氫鍵，分子間氫鍵可明顯地提升分子晶體的

熔、沸點(diǎn)。(4)同周期從左到右，主族元素的電負(fù)性逐漸增強(qiáng)，故O的電負(fù)性大

于N,同主族從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小，故電負(fù)性N大于P,又H的電

負(fù)性小于0,因此NH4HzPCX中電負(fù)性最高的元素是0。POr中中心原子P的價(jià)層電

子對數(shù)為4,故P為sp3雜化，P為sp3雜化軌道的0與2p軌道形成。鍵。(5)由

三磷酸根離子的結(jié)構(gòu)可知，中間P原子連接的4個(gè)0原子中，2個(gè)0原子完全屬

于該P(yáng)原子，另外2個(gè)0原子分別屬于2個(gè)P原子，故屬于該P(yáng)原子的0原子數(shù)

為2+2xJ=3,屬于左、右兩邊的2個(gè)P原子的。原子數(shù)為3X2+:X2=7,故

若這類磷酸根離子中含A個(gè)P原子，則0原子個(gè)數(shù)為3〃+L又0元素的化合價(jià)

為-2,P元素的化合價(jià)為+5,故該離子所帶電荷為一2X(3Λ+1)+5Λ=-/7—2,

這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為(PG卅)(n+2)-o

2.銅、錢、碑等元素形成的化合物在現(xiàn)代工業(yè)中有廣泛的用途，回答下列

問題：

(1)基態(tài)銅原子的核外電子占有的能級(jí)數(shù)為_Z_，軌道數(shù)為15。

(2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga大于As,第一電離能Ga小于As。(填

“大于”或“小于”)

(3)AsCL分子的立體構(gòu)型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp'。

(4)銅與CN-可形成絡(luò)合離子[Cu(CM)],寫出一種與CN-等電子體的分子

化學(xué)式弗或CO；若將[Cu(CM)/2-中二個(gè)CN一換為Cl-,只有一種結(jié)構(gòu)，則

[Cu(CN-)J-中4個(gè)氮原子所處空間位置關(guān)系為正四面體。

(5)GaAS的熔點(diǎn)為1238℃,密度為Og?cm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該

晶體的類型為原子晶體，Ga與AS以共價(jià)鍵鍵合。Ga和AS的摩爾質(zhì)量分

-1

別為MGag?InoIT和MASg?mol,原子半徑分別為Eapm和rkspm,阿伏加德

羅常數(shù)值為“，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

4πXIoT。及。(溫+城)

3(Mθa+MAs)×100%

22626101

［解析］⑴基態(tài)銅的電子排布為ls2s2p3s3p3d4s-所以有7個(gè)能級(jí)，

軌道數(shù)為15；(2)Ga和AS位于第四周期，前者核電荷數(shù)小，所以根據(jù)元素周期

律分析，同周期元素，隨著核電荷數(shù)增大，半徑減小，第一電離能增大；(3)AsCl3

分子中As原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)為3+一產(chǎn)=4且含有一個(gè)孤電子對，根據(jù)價(jià)

層電子對互斥理論判斷該分子的立體構(gòu)型為三角錐形，As原子雜化類型為sp3;

(4)等電子體是指原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)也相同的微粒，根據(jù)CN-分析，可

以是弗或CO；若將［Cu(CM)］-中二個(gè)CN-換為Cl,只有一種結(jié)構(gòu)，說明［Cu(CN

一)4了一中CN-處于相同的位置，即4個(gè)氮原子所處空間位置關(guān)系為正四面體；

(5)GaAS的熔點(diǎn)為1238℃,熔點(diǎn)較高，以共價(jià)鍵結(jié)合形成的屬于原子晶體，密

度為Og?cm-3,根據(jù)均攤法計(jì)算，AS的個(gè)數(shù)為8X：+6X；=4,Ga的個(gè)數(shù)為4

oZ

44

3

×1=4,故其晶胞中原子所占的體積K=?πHs×4+-πΛ×4)×10-°,晶胞的

OO

/、,I?^Ls

4×———

體積%=5=——廣一，故GaAS晶胞中原子的體積的百分率為匕/七XlO0%,

將匕、小帶入計(jì)算得百分率4"義啜%(，+為100%。

3(MGa十MAS)

3.離子液體是一類具有很高應(yīng)用價(jià)值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM+

離子由H、C、N三種元素組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。回答下列問題:

OB

ON

圖2

2p

(1)碳原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為TlTT,基態(tài)碳原子中，核外

電子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖為—形。

(2)根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論，NH3、N0「、NO『中，中心原子價(jià)層電子對數(shù)不

同于其他兩種粒子的是小NH3?PH3的沸點(diǎn)高，原因是氨分子間存在氫鍵

(3)氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是基態(tài)氮原子電子

占據(jù)的最高能級(jí)為半充滿，較穩(wěn)定。

(4)EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為SP\sp2。分子中的大n鍵可

用符號(hào)n：表示，其中In代表參與形成的大n鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大n

鍵電子數(shù)(如苯分子中的大加鍵可表示為n；),則EMlM+離子中的大π鍵應(yīng)表示為

∏!Q

(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，其晶胞結(jié)構(gòu)

如圖2所示。立方氮化硼屬于原子晶體,其中硼原子的配位數(shù)為上。已知：

立方氮化硼密度為dg∕cm3,B原子半徑為Xpm,N原子半徑為ypm,阿伏加德

羅常數(shù)的值為%則該晶胞中原子的空間利用率為_4"院%%1世列

出化簡后的計(jì)算式)。

［解析］(1)碳原子價(jià)電子數(shù)為4,價(jià)電子排布式為2s22p%所以價(jià)層電子的

2s2p

軌道表達(dá)式為ElEnO；基態(tài)碳原子核外電子占據(jù)的最高能級(jí)為2p,p的電子

5—3

云輪廓圖為啞鈴形；(2)N∏3中N原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)=3+飛一=4,NOs中N原

5+1-O×Q

子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)=3+二^——=3,NO「中N原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)=2+

——不——=3,所以中心原子價(jià)層電子對數(shù)不同于其他兩種粒子的是NH3;NH3

比PA的沸點(diǎn)高是因?yàn)榘狈肿娱g存在氫鍵；(3)VA族比同周期相鄰元素都大，是

因?yàn)樽罡吣芗?jí)P軌道上電子數(shù)為特殊的半充滿狀態(tài)，能量低、較穩(wěn)定，所以氮元

素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的原因是基態(tài)氮原子電子占據(jù)的最高能

級(jí)為半充滿，較穩(wěn)定；(4)根據(jù)圖(b)NJ中鍵總數(shù)為5個(gè)，根據(jù)信息，NJ有6個(gè)電

子可形成大n鍵，可用符號(hào)ng表示；(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，晶體類

型類似于金剛石，是原子晶體；晶胞中每個(gè)N原子連接4個(gè)B原子，氮化硼化學(xué)

式BN,所以晶胞中每個(gè)B原子也連接4個(gè)N原子，即硼原子的配位數(shù)為4；晶胞

中N原子數(shù)為4,B原子數(shù)=8X〈+6X；=4,晶胞的質(zhì)量加=藥湃g,晶胞的

oZNh

100

體積cm，=黑cm3,B、N原子總體積Vt=4X［安吟”+

LUZ?aCUMko

4"C10X=等X(/+/)Xio-?θem3,晶胞中原子的空間利用率=3X

16」(￡+/)X1()7°

34π

ιoo%=----------而------Xιoo%=γ5xιy×100%o

前

4.(2019?江蘇單科，21A)CU2。廣泛應(yīng)用于太陽能電池領(lǐng)域。以CUSo4、NaOH

和抗壞血酸為原料，可制備CU2。。

(1)C/+基態(tài)核外電子排布式為［A核3』或Is22s22d3s23p63d9。

(2)S0廠的空間構(gòu)型為正四面體(用文字描述)：C/+與OH-反應(yīng)能生成

2

[Cu(OH)4]-,[Cu(OH)12-中的配位原子為(填元素符號(hào))。

(3)抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為

sp2；推測抗壞血酸在水中的溶解性：易溶于水(填“難溶于水”或“易溶

于水”)。

(4)一個(gè)CsO晶胞(如圖2)中，CU原子的數(shù)目為4。

[解析](I)CU為29號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理可知，CU的核外電子排布式為

[Ar]3d104s1,失去2個(gè)電子后變?yōu)镃/+,則Ci?+的核外電子排布式為[Ar]3d"

(2)SOT中S沒有孤對電子，價(jià)層電子對數(shù)為0+4=4,故S為sp'雜化，SOT的

空間構(gòu)型為正四面體形。該配離子中Cu提供空軌道，0提供孤對電子，故配位

2

原子為Oo(3)該分子中形成單鍵的碳原子為sp3雜化，形成雙鍵的碳原子為Sp

雜化。1個(gè)抗壞血酸分子中含有4個(gè)羥基，其可以與上0形成分子間氫鍵，所以

抗壞血酸易溶于水。(4)根據(jù)均攤法知，該晶胞中白球個(gè)數(shù)為8X：+1=2,黑球

O

個(gè)數(shù)為4,白球和黑球數(shù)目之比為1：2,所以CU為黑球，1個(gè)晶胞中含有4個(gè)

Cu原子。

2.(2019?全國∏,35)近年來我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超

導(dǎo)材料，其中一類為Fe-?Sm-As—F—。組成的化合物?；卮鹣铝袉栴}：

(1)元素AS與N同族。預(yù)測As的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形，其

沸點(diǎn)比N?的低(填“高”或"低”),其判斷理由是N?分子間存在氫鍵。

(2)Fe成為陽離子時(shí)首先失去公—軌道電子，Sm的價(jià)層電子排布式為

62

4f6s,Sm計(jì)價(jià)層電子排布式為4f5_o

(3)比較離子半徑：F-小于(f-填“大于”“等于”或“小于”)o

(4)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和AS原子的

投影位置如圖2所示。圖中F-和O?-共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比

例依次用X和I-X代表，則該化合物的化學(xué)式表示為SmFeA合LFf:通過測

定密度P和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的X值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：P=

~2'281?×19^1~g*cm^3°以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以

表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為(；,

?,?),則原子2和3的坐標(biāo)分別為/0)、(0,0,?)o

圖1圖2

［解析］(I)ASH3的中心原子As的價(jià)層電子對數(shù)為(5+3)/2=4,包括3對

成鍵電子和1對孤對電子，故其立體結(jié)構(gòu)為三角錐形。N?中N的電負(fù)性比AsH3

中AS的大得多，故NB易形成分子間氫鍵，從而使其沸點(diǎn)升高。(2)Fe的價(jià)層電

子排布式為3d64s2,其陽離子Fe2+>Fe'+的價(jià)層電子排布式分別是3d6>3d5,二

者均首先失去4s軌道上的電子；Sm失去3個(gè)電子成為Sm"時(shí)首先失去6s軌道

5

上的電子,然后失去1個(gè)4f軌道上的電子,故Sm?+的價(jià)層電子排布式為4f0(3)F

-和電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大，原子核對核外電子的吸引力越大，離子

半徑越小，故離子半徑FYCT。(4)由晶胞結(jié)構(gòu)中各原子所在位置可知，該晶胞

中SIn個(gè)數(shù)為4x1=2,Fe個(gè)數(shù)為1+4X；=2,AS個(gè)數(shù)為4x］=2,0或F個(gè)數(shù)

為8X<+2X<=2,即該晶胞中0和F的個(gè)數(shù)之和為2,F一的比例為X,(T的比

oZ

例為l—x,故該化合物的化學(xué)式為SmFeASO-XF-1個(gè)晶胞的質(zhì)量為

2X[150+56+75+16義(1一3+19打2[281+16(l-R+19x]

g=g,1個(gè)晶胞的

~iΓNk

2[281+16(1—力+19打

體積為a2cpm3=a2c×10-3°cm3,故密度。=Jc4XIo7。g?CnIT

原子2位于底面面心，其坐標(biāo)為(??0)；原子3位于棱上，其坐標(biāo)為(0,0,?)o

5.Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負(fù)極材料的電池具有小而輕、能量密

度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：

(1)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為D、

C(填標(biāo)號(hào))。

ElsE]□□□

A.2s2p,2pιz2pz

□E]E□□

B.k2s2p,2py2pz

、□EtS□□

ls2s222

C.PxPyPz

[∏]ffl□□□

D?k2s2p,2py2pz

(2)Li+與H一具有相同的電子構(gòu)型，r(Li+)小于r(IΓ),原因是Li+核電荷數(shù)

較大。

(3)LiAIH4是有機(jī)合成中常用的還原劑，LiAIH4中的陰離子空間構(gòu)型是

面體、中心原子的雜化形式為s3。LiAlH4中存在AB(填標(biāo)號(hào))。

A.離子鍵B.。鍵

C.n鍵D.氫鍵

(4)Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖(a)的Born-Haber循環(huán)計(jì)算得到。

,-2908kJ?moΓ1

∕^X2-1一\~.?.r?

2Lι(g)+0(g)*口2。(晶體)

∣1

11040kJ?moΓ,703kJ?mol-

2Li(g)0(g)

\318kJ-mol-1249kJ?moΓl

?n^___________-598kJ?ml

2Li(晶體)+

2

圖(a)

可知,Li原子的第一電離能為520klRolT,0=0鍵鍵能為498kJwl

^1,72。晶格能為2908kJ?mol，

(5)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665n?n,

8×7+4×16

阿伏加德羅常數(shù)的值為則LiO的密度為g?cm-3(列

2f(0.4665XIO-，)?一

出計(jì)算式)。

圖(b)

［解析］(I)D選項(xiàng)表示基態(tài)，為能量最低狀態(tài)；A、B、C選項(xiàng)均表示激發(fā)態(tài),

但C選項(xiàng)被激發(fā)的電子處于高能級(jí)的電子數(shù)多，為能量最高狀態(tài)。

(2)Li+與H-具有相同的電子構(gòu)型，Li的核電荷數(shù)大于H的核電荷數(shù)，因此

Li的原子核對電子的吸引能力強(qiáng)，即Li+半徑小于H一半徑。

4+3+1

(3)LiAIH4的陰離子為A1H1A1H；中AI的雜化軌道數(shù)為；=4,Al采

取sp3雜化，為正四面體構(gòu)型。LiAlH4是離子化合物，存在離子鍵，H和Al間形

成的是共價(jià)單鍵，為。鍵。

(4)由題給信息可知，2molLi(g)變?yōu)?molLi+(g)吸收1040kJ熱量，

因此Li原子的第一電離能為520kJ?mol-1；0.5mol氧氣生成1mol氧原子吸

收249kJ熱量，因此O=O鍵的鍵能為498kJ-InO1%Li2O的晶格能為2908

kJ?InOlT。

(5)由題給圖示可知，Li位于晶胞內(nèi)部，0位于頂點(diǎn)和面心，因此一個(gè)晶胞

有8個(gè)Li,0原子個(gè)數(shù)=6X1/2+8X1/8=4。因此一個(gè)Li2O晶胞的質(zhì)量=

8X7=4X16g,一個(gè)晶胞的體積為@4665X10-7)??,即該晶體密度=

8X7+4X16_3

”(0.4665X10-7)3g*cm°

6.在普通鋁中加入少量CU和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCU2微小晶

粒，其分散在AI中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅(jiān)鋁”，是

制造飛機(jī)的主要材料?；卮鹣铝袉栴}：

(1)下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是上_(填標(biāo)號(hào))。

A.[Ne](T)B.[Ne](∏)

3s3s

C?[Ne]。①[Ne]①

3s3p3p

(2)乙二胺(H2NCH2CH2NHj是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別

是sd、Sp30乙二胺能與Mg2+>Ci?+等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其原

因是乙二胺的兩個(gè)N提供孤對電子給金屬離子形成配位鍵，其中與乙二胺形

成的化合物穩(wěn)定性相對較高的是C/+(填“Mg?+”或ΛC