專題17-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題(原卷版)

專題17物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題1．（2022·全國甲卷）2008年北京奧運會的“水立方”，在2022年冬奧會上華麗轉(zhuǎn)身為“冰立方”，實現(xiàn)了奧運場館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯(CH2=CH2)與四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列問題：(1)基態(tài)F原子的價電子排布圖(軌道表示式)為_______。(2)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級電離能Ⅰ變化趨勢(縱坐標的標度不同)。第一電離能的變化圖是_______(填標號)，判斷的根據(jù)是_______；第三電離能的變化圖是_______(填標號)。(3)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式，畫出(HF)3的鏈狀結(jié)構(gòu)_______。(4)CF2=CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為_______和_______；聚四氟乙烯的化學穩(wěn)定性高于聚乙烯，從化學鍵的角度解釋原因_______。(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X代表的離子是_______；若該立方晶胞參數(shù)為apm，正負離子的核間距最小為_______pm。2．（2022·全國乙卷）鹵素單質(zhì)及其化合物在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。回答下列問題：(1)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有_______，其中能量較高的是_______。(填標號)a.

b.

c.

d.(2)①一氯乙烯分子中，C的一個_______雜化軌道與Cl的軌道形成_______鍵，并且Cl的軌道與C的軌道形成3中心4電子的大鍵。②一氯乙烷、一氯乙烯、一氯乙炔分子中，鍵長的順序是_______，理由：(ⅰ)C的雜化軌道中s成分越多，形成的鍵越強：(ⅱ)_______。(3)鹵化物受熱發(fā)生非氧化還原反應，生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為_______。解釋X的熔點比Y高的原因_______。(4)晶體中離子作體心立方堆積(如圖所示)，主要分布在由構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。在電場作用下，不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此，晶體在電池中可作為_______。已知阿伏加德羅常數(shù)為，則晶體的摩爾體積_______(列出算式)。4．（2022·廣東卷）硒()是人體必需微量元素之一，含硒化合物在材料和藥物領域具有重要應用。自我國科學家發(fā)現(xiàn)聚集誘導發(fā)光()效應以來，在發(fā)光材料、生物醫(yī)學等領域引起廣泛關注。一種含的新型分子的合成路線如下：(1)與S同族，基態(tài)硒原子價電子排布式為_______。(2)的沸點低于，其原因是_______。(3)關于I~III三種反應物，下列說法正確的有_______。A．I中僅有鍵B．I中的鍵為非極性共價鍵C．II易溶于水D．II中原子的雜化軌道類型只有與E．I~III含有的元素中，O電負性最大(4)IV中具有孤對電子的原子有_______。(5)硒的兩種含氧酸的酸性強弱為_______(填“>”或“<”)。研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠喂食適量硒酸鈉()可減輕重金屬鉈引起的中毒。的立體構(gòu)型為_______。(6)我國科學家發(fā)展了一種理論計算方法，可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預測其熱電性能，該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進程。化合物X是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。①X的化學式為_______。②設X的最簡式的式量為，晶體密度為，則X中相鄰K之間的最短距離為_______(列出計算式，為阿伏加德羅常數(shù)的值)。4．（2022·湖南卷）鐵和硒()都是人體所必需的微量元素，且在醫(yī)藥、催化、材料等領域有廣泛應用，回答下列問題：(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一種抗癌新藥，其結(jié)構(gòu)式如下：①基態(tài)原子的核外電子排布式為_______；②該新藥分子中有_______種不同化學環(huán)境的C原子；③比較鍵角大小：氣態(tài)分子_______離子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。(2)富馬酸亞鐵是一種補鐵劑。富馬酸分子的結(jié)構(gòu)模型如圖所示：①富馬酸分子中鍵與鍵的數(shù)目比為_______；②富馬酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為_______。(3)科學家近期合成了一種固氮酶模型配合物，該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化，將轉(zhuǎn)化為，反應過程如圖所示：①產(chǎn)物中N原子的雜化軌道類型為_______；②與互為等電子體的一種分子為_______(填化學式)。(4)鉀、鐵、硒可以形成一種超導材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：①該超導材料的最簡化學式為_______；②Fe原子的配位數(shù)為_______；③該晶胞參數(shù)、。阿伏加德羅常數(shù)的值為，則該晶體的密度為_______(列出計算式)。1．（2022·陜西西安·二模）硒(Se)是一種有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多種化合物。(1)基態(tài)硒原子的價層電子排布式為_______。(2)H2SeO3的中心原子雜化類型是：_______，的立體構(gòu)型是_______。與互為等電子體的分子有_______(寫一種物質(zhì)的化學式即可)。(3)H2Se屬于_______(填“極性”或“非極性”)分子；比較H2Se與H2O沸點高低，并說明原因：_______。(4)硒化鋅(ZnSe)是一種重要的半導體材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中硒原子的配位數(shù)為_______；若該晶胞密度為ρg·cm-3，硒化鋅的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞參數(shù)a為_______。2．（2022·陜西漢中·二模）主族元素N、F、Si、As、Se、Cl等的某些化合物對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大，回答下列問題：(1)Si3N4陶瓷是世界上最堅硬的物質(zhì)之一，具有高強度、低密度、耐高溫等性質(zhì)，其屬于_______晶體；SiCl4中Si采取的雜化類型為_______。(2)O、F、Cl電負性由大到小的順序為_______；OF2分子的空間構(gòu)型為_______；OF2的熔、沸點低于Cl2O，原因是_______。(3)Se元素基態(tài)原子的原子核外電子排布式為_______；As的第一電離能比Se的第一電離能大的原因為_______。(4)XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，該晶胞中有_______個XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分數(shù)坐標，如A點原子的分數(shù)坐標為(，，)。已知Xe-F鍵長為rpm，則B點原子的分數(shù)坐標為_______；晶胞中A、B間距離d=_______pm。3．（2022·陜西榆林·三模）我國科學家制備的催化劑能實現(xiàn)氨硼烷(H3NBH3)高效制備氫氣的目的，制氫原理：請回答下列問題：(1)基態(tài)Al原子核外電子云輪廓圖呈球形、啞鈴形的能級上電子數(shù)之比為_______。(2)已知幾種元素的電負性如下表所示。元素HBCNO電負性2.12.02.53.03.5①上述制氫反應中，有_______種元素的原子采取雜化。②中鍵角∠HNH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)中鍵角∠HNH。③B、C、N、O的電負性依次增大，其主要原因是_______。④在氨硼烷中，H—B鍵中H帶部分_______(填“正”或“負”)電荷。(3)某有機硼化合物的結(jié)構(gòu)簡式如圖1所示，1mol該有機物中含_______mol鍵。組成該有機物的第二周期元素第一電離能由大到小的順序為_______(填元素符號)。(4)化硼是一種新型無機非金屬材料，晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。以晶胞參數(shù)為單位長度建立坐標系，表示晶胞中各原子的位置，稱為原子坐標。a點磷原子的坐標為(0，0，0)，b點磷原子的坐標為(1，1，0)，則c點硼原子的坐標為_______。(5)四氫鋁鈉(NaAlH4)是有機合成中重要的還原劑，晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示。①的空間構(gòu)型為_______，的配位數(shù)為_______。②已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體的密度為_______(用含a、NA的代數(shù)式表示)。4．（2022·山西太原·二模）我國科學家研究了具有高穩(wěn)定性的二維硼烯氧化物(BmOn)的超導電性?；卮鹣铝袉栴}：(1)第一電離能介于B、N之間的第二周期元素為_______(填元素符號)。(2)①已知二維硼烯氧化物的部分結(jié)構(gòu)如圖所示，則該氧化物的化學式為_____，其中硼原子的雜化軌道類型為_____。②鍵長和鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。經(jīng)過該實驗測定，二維硼烯氧化物中B-B鍵的鍵長大于B-O鍵的鍵長，其原因是_______。(3)硼烷又稱硼氫化合物，隨著硼原子數(shù)的增加，硼烷由氣態(tài)經(jīng)液態(tài)至固態(tài)，其原因_______。(4)LiBH4-LiI復合材料在低溫下表現(xiàn)出較高的離子電導率。BH離子中H的化合價為-1，其原因可能是_______，BH可以被PS離子部分取代，PS離子的空間結(jié)構(gòu)為_______。(5)Fe3O4是電子導體，其導電率顯著高于Fe2O3，這歸因于Fe2+和Fe3+中心之間的電子交換。如圖甲所示，F(xiàn)e3O4晶體中，O2-圍成正四面體空隙(如：1、3、6、7圍成)和正八面體空隙(如：3、6、7、8、9、12圍成)，F(xiàn)e3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2+和另一半Fe3+填充在正八面體空隙中。則沒有填充陽離子的正四面體空隙數(shù)與沒有填充陽離子的正八面體空隙數(shù)之比為_______。FeO、Fe2O3都具有與Fe3O4相似的立方堆積結(jié)構(gòu)，氧化亞鐵晶體的晶胞如圖乙所示，已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶體中，與Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為_______；Fe2+與O2-的最短核間距為_______cm(列出計算式)。5．（2022·山西臨汾·三模）總訂單數(shù)已經(jīng)超過1000架的國產(chǎn)大飛機C919預定在今年交付，其制造使用了較多含硼材料(如硼纖維、氮化硼等)，多項技術打破了外國壟斷。(1)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)、_______三個因素共同決定；基態(tài)B原子的核外電子填充在_______個軌道中。(2)耐高溫材料立方BN制備流程中用到NH3、BCl3和觸媒劑Ca3B2N4。①Ca、B、N三種元素電負性從大到小的順序為_______。②BCl3中B原子的_______軌道與Cl原子的_______軌道形成σ鍵；形成BCl3過程中基態(tài)B原子價電子層電子先激發(fā)，再雜化，激發(fā)后B原子的價電子排布圖為_______。③BCl3在四氯化碳中的溶解度遠大于NH3，原因是_______。(3)硼砂是非常重要的含硼礦物。一種硼砂陰離子的結(jié)構(gòu)如圖1所示，則1mol該陰離子存在的配位鍵物質(zhì)的量為_______，n=_______。(4)制造硼合金的原料硼化鈣(CaB6)晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，硼原子全部組成B6正八面體，各個頂點通過B-B鍵互相連接成三維骨架。已知該晶體晶胞參數(shù)為apm，B6八面體中B-B鍵的鍵長為dpm，M點原子的坐標參數(shù)為(，，)，則N點原子的坐標參數(shù)為(___，1，0)。_______6．（2022·河南鄭州·三模）2022年以來，全球化石能源價格一路飆升，對全球經(jīng)濟復蘇產(chǎn)生巨大影響。氫能源是一種不依賴化石燃料的儲量豐富的清潔能源。(1)電解水產(chǎn)氫是目前較為理想的制氫技術，這項技術的廣泛應用一直被高價的貴金屬催化劑所制約。我國科學家開發(fā)了一種負載氧化鎳納米晶粒的聚合物氮化碳二維納米材料，大幅提高了催化效率。①基態(tài)Ni原子的價電子排布式為_______，該元素在元素周期表中的位置是_______。②C、N、O的電負性的由大到小的順序是_______。③為尋找更多的金屬催化劑，科學家從眾多金屬元素中選取Co、Fe、Cu進行了相關研究，并取得了成功。選取這三種金屬進行相關研究的原因可能是_______。(2)開發(fā)新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向。氨硼烷(NH3BH3)是一種潛在的儲氫材料，可由(HB=NH)3(結(jié)構(gòu)為平面六元環(huán)狀)通過如下反應制得：3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6NH3BH3。①請解釋CH4、H2O、CO2的鍵角大小順序_______。②(HB=NH)3中B、N原子的雜化軌道類型分別為_______。③氨硼烷(NH3BH3)中N、B都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，用化學鍵表示出(NH3BH3)分子的結(jié)構(gòu)式_______。(3)有儲氫功能的銅銀合金晶體具有立方堆積結(jié)構(gòu)，晶胞中Cu原子位于面心，Ag原子位于頂點，氫原子可進到由Cu原子與Ag原子構(gòu)成的全部四面體空隙中。①該晶體儲氫后的化學式為_______。②儲氫材料的儲氫能力=，若晶胞參數(shù)為apm，忽略吸氫前后晶胞的體積變化，標準狀況下氫氣的密度為bg·cm-3，則該儲氫材料的儲氫能力為_______。(NA表示阿伏加德羅常數(shù)，寫出表達式即可)7．（2022·河南開封·三模）非金屬氟化物在生產(chǎn)、生活和科研中應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)F原子的外圍電子排布式為___________。(2)N2F2(二氟氮烯)分子中，氮原子的雜化類型為sp2，則N2F2的結(jié)構(gòu)式為______。(3)NaHF2熔點為160°C(分解)，電解可制得氟氣，推測NaHF2中所含作用力的類型有_____。(4)OF2主要用于火箭工程液體助燃劑，其分子的空間構(gòu)型為_____；OF2的熔、沸點_____Cl2O(填“高于”或“低于”)，原因是____。(5)XeF2在無機氟化物制備中有廣泛的應用，其晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，該晶胞中有___________個XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分數(shù)坐標，如圖中A點原子的分數(shù)坐標為(，，)。已知Xe-F鍵長為rpm，則B點原子的分數(shù)坐標為_____；晶胞中O、C間距離d=_____pm。8．（2022·河南洛陽·二模）I.和均可以催化降解甲醛、苯等有害物質(zhì)，具有去除效率高，且無二次污染等優(yōu)點，廣泛應用于家居裝潢等領域，其中一種催化機理如圖所示。回答下列問題：(1)基態(tài)Ti和Mn原子中未成對電子數(shù)之比為_______。(2)CO2和·CHO中碳原子的雜化形式分別為_______、_______。(3)HCHO的空間構(gòu)型為_______。(4)金屬鈦和錳可導電、導熱，有金屬光澤和延展性，這些性質(zhì)都可以用理論解釋。已知金屬錳有多種晶型，y型錳的面心立方晶胞俯視圖符合下列_______(填編號)。II.2019年諾貝爾化學獎授予三位化學家，以表彰其對研究開發(fā)鋰離子電池作出的卓越貢獻。、聚乙二醇、、和LiCl等可作鋰離子聚合物電池的材料?；卮鹣铝袉栴}：(5)Fe的基態(tài)原子的價電子排布式為_______。(6)乙二醇(HOCH2CH2OH)的相對分子質(zhì)量與丙醇(CH3CH2CH2OH)相近，但沸點高出100℃，原因是_______。III.以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標。LiCl3?H2O屬正交晶系(長方體形)。晶胞參數(shù)為0.72nm、1.0nm、0.56nm。如圖為沿x軸投影的晶胞中所有C1原子的分布圖和原子分數(shù)坐標。LiCl3?H2O的摩爾質(zhì)量為，設為阿伏加德羅常數(shù)的值。(7)該晶胞中Cl原子的數(shù)目為_______，晶體的密度為_______(列出計算表達式)。9．（2022·云南昆明·一模）中子衍射實驗證實：trans-[CO(NH2CH2CH2NH2)Cl]Cl·HCl·2H2O晶體中僅存在3種離子：X+和含鈷的Y+和Cl—，不存在分子。Y+的結(jié)構(gòu)如圖所示。回答下列問題：(1)Co3+的價層電子排布式是_______，已知磁矩μB=(n表示未成對電子數(shù))，則Co3+的磁矩μB=_______。(2)Y+中的配體，提供孤電子對的原子是_______(填元素符號)，Co3+的配位數(shù)是_______，X+是_______(填離子符號)。(3)Y+中N原子的雜化方式是_______，乙二胺(NH2CH2CH2NH2)與正丁烷的相對分子質(zhì)量相近，比較兩者的沸點高低并解釋原因_______。(4)NO、NO、NO的鍵角由大到小的順序是_______。(5)鈷酸鋰(LiCoO2)的一種晶胞如圖所示(僅標出Li，Co與O未標出)。則晶胞中含有O2-的個數(shù)為_______，晶胞邊長為apm，Li+的離子半徑為rpm，Li+占有晶胞總體積的百分率=_______。10．（2022·安徽馬鞍山·三模）人類對第二周期的元素及化合物認識最早。(1)第二周期的元素中，I1(第一電離能)從大到小排前三位的是_______。(2)人類合成的第一個稀有氣體化合物是XeF+PtF，PtF中的鍵角有90°和180°兩種。下列關于該化合物的說法中正確的是_______。A．熔化狀態(tài)下不能導電B．XeF+中所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C．用兩個Cl替換F后，所得PtF4Cl2有兩種結(jié)構(gòu)D．含有離子鍵、極性鍵、非極性鍵和配位鍵(3)XeF+PtF溶于水可生成Xe和HPtF6，寫出反應的化學方程式。_______。(4)解釋HNO3和HNO2酸性強弱不同的原因_______。(5)SCN—中C原子的雜化類型為_______，其中含有兩個相同的大π鍵，其形式為_______。(用π表示，n為原子數(shù)，m為電子數(shù))，檢驗Fe3+時，SCN—以S原子配位不以N原子配位的原