1_7.十年高考题分类.docx

北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版 专题八　化学键分子和晶体的结构与性质 考点一　化学键 分子间作用力 1.(2022北京,7,3分)已知:H2+Cl2 2HCl。下列说法不正确的是(　　) A.H2分子的共价键是s-s σ键,Cl2分子的共价键是s-p σ键 　H2在Cl2 　中燃烧 B.燃烧生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合呈雾状 C.停止反应后,用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟 D.可通过原电池将H2与Cl2反应的化学能 转化为电能 答案　A　Cl2分子的共价键是p-p σ键,A不正确;HCl气体与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,呈雾状,B正确;HCl与浓氨水挥发产生的NH3反应生成NH4Cl固体,产生白烟,C正确;H2与Cl2的反应为自发进行的氧化还原反应,可设计成原电池,D正确。 2.(2022北京,9,3分)由键能数据大小,不能解释下列事实的是(　　) 化学键 C—H Si—H C—O Si—O C—C Si—Si 键能/ kJ·mol-1 411 318 799 358 452 346 222 A.稳定性:CH4>SiH4 B.键长:<C—O C.熔点:CO2<SiO2 D.硬度:金刚石>晶体硅 答案　C　C—H键键能大于Si—H键键能,CH4更稳定;CO键键能大于C—O键键能,键键长更短;金刚石和晶体硅均属共价晶体,C—C键键能大于Si—Si键键能,金刚石硬度更大;CO2属于分子晶体,SiO2属于共价晶体,CO2熔点较低,与键能大小无关,故选C。 3.(2022海南,10,4分)(双选)已知CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl,ClCH2COOH的酸性比CH3COOH强。下列有关说法正确的是　(　　) A.HCl的电子式为H+[··Cl······]- B.Cl—Cl键的键长比I—I键短 C.CH3COOH分子中只有σ键 D.ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH强 答案　BD　HCl为共价化合物,A不正确;氯原子半径小于碘原子半径,则键长:Cl—Cl<I—I,B正确;CH3COOH分子中含有碳氧双键,双键中含有π键,C不正确;Cl的电负性大于H,由题中信息可知ClCH2COOH的酸性比CH3COOH强,而Cl的电负性大于I,则ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH强,D正确。 易错警示　书写化合物的电子式时,先要判断化合物为离子化合物还是共价化合物。 4.(2022湖南,2,3分)下列说法错误的是(　　) A.氢键、离子键和共价键都属于化学键 B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表 C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识 D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 答案　A　氢键为分子间作用力,不属于化学键,A项错误;制造玻璃的主要原料为石灰石、纯碱、石英砂,制造水泥的主要原料为石灰石、黏土,D项正确。 5.(2022浙江1月选考,5,2分)下列表示不正确的是(　　) A.乙炔的结构简式: B.KOH的电子式:K+[··O······H]̄ C.乙烷的球棍模型: D.氯离子的结构示意图: 答案　C　C项中所示模型是CH3CH3的比例(空间填充)模型,CH3CH3的球棍模型是。 6.(2013课标Ⅰ,37,15分)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题: (1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为　　　 　,该能层具有的原子轨道数为　　　　,电子数为　　　　。  (2)硅主要以硅酸盐、　　　　等化合物的形式存在于地壳中。  (3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以　　　　相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献　　　　个原子。  (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。  (5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实: 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol-1) 356 413 336 226 318 452 ①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)在硅酸盐中,SiO44-四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为　　　　,Si与O的原子数之比为　　　 　,化学式为　　　　。  答案　(1)M　9　4 (2)二氧化硅 (3)共价键　3 (4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2 (5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成 ②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键 (6)sp3　1∶3　[SiO3]n2n-(或SiO32-) 解析　(1)基态Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,电子占据的最高能层为第三层,符号为M,该能层原子轨道总数=1(3s轨道)+3(3p轨道)+5(3d轨道)=9,电子数为4。(3)6个面心位置贡献的Si原子数=6×12=3。(4)由题给信息可写出制备SiH4的化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl 2MgCl2+4NH3+SiH4。(5)可根据相关键能的数据解释相关的两个事实,详见答案。(6)在SiO44-四面体结构中,处于四面体中心的硅原子的杂化方式为sp3;单链结构的多硅酸根中,重复出现的最小结构单元为,其中Si原子数目为2,1、4号氧原子为两个单元所共有,2、3、5、6、7号氧原子完全属于该单元,故每个最小单元的氧原子数目为5+2×12=6,Si与O原子数之比为2∶6=1∶3,故单链结构的多硅酸根的化学式为[SiO3]n2n-。 思路分析　根据单质硅的结构和性质回答(1)、(2)、(3);由题目信息回答(4);通过比较碳和硅的有关化学键键能回答(5);分析题给图像来回答(6)。 7.(2013福建理综,31,13分)(1)依据第2周期元素第一电离能的变化规律,参照下图中B、F元素的位置,用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。 (2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到: 4NH3+3F2 NF3+3NH4F ①上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有　　　　(填序号)。  　　　　　 　　　　　 　　　　　 a.离子晶体　b.分子晶体　c.原子晶体　d.金属晶体 ②基态铜原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　。  (3)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q,Q在一定条件下可转化为R: [H3O]+ 　　　　　Q　　　　　　　　　　　　　　　R ①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及　　　(填序号)。  a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.范德华力 ②R中阳离子的空间构型为　　　　,阴离子的中心原子轨道采用　　　　杂化。  (4)已知苯酚()具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)　　　　Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因是　  　。  答案　(1) (2)①a、b、d　②1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (3)①a、d　②三角锥形　sp3 (4)<　中形成分子内氢键,使其更难电离出H+ 解析　(1)同一周期,从左到右,元素第一电离能的变化趋势是增大的。但是,由于N(1s22s22p3)的p轨道为半满状态,所以N的第一电离能大于O(1s22s22p4)的第一电离能。 (2)NH3、F2和NF3为分子晶体,NH4F为离子晶体,Cu为金属晶体。 (3)①水分子和分子间存在氢键和范德华力,水分子和分子内均存在共价键,B和O之间存在配位键。 ②在[H3O]+中,O原子采取sp3杂化,空间构型为三角锥形;由的结构知B原子与O、F原子形成4个σ键,需4个杂化轨道,故B原子为sp3杂化。 考点二　分子结构与性质 1.(2022湖北,11,3分)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为。下列关于该分子的说法正确的是(　　) A.为非极性分子 B.立体构型为正四面体形 C.加热条件下会分解并放出N2 D.分解产物NPO的电子式为N︙︙P··O······ 答案　C　A项,磷酰三叠氮分子中的正、负电荷中心不重合,不是对称结构,是极性分子,错误;B项,磷酰三叠氮分子中含有三个P—N键及一个P O键,则立体构型(空间结构)为四面体形,错误;C项,叠氮化物一般不稳定,加热条件下会分解并放出N2,正确;D项,分解产物NPO为共价化合物,则电子式为··N︙︙P··O······,错误。 2.(2022江苏,2,3分)少量Na2O2与H2O反应生成H2O2和NaOH。下列说法正确的是(　　) A.Na2O2的电子式为Na+[··O······]2-Na+ B.H2O的空间构型为直线形 C.H2O2中O元素的化合价为-1 D.NaOH仅含离子键 答案　C　Na2O2的电子式为Na+[··O······O······]2-Na+,A错误;H2O分子中氧原子为sp3杂化,孤电子对数为2,则H2O的空间构型为V形,B错误;H2O2中氢、氧元素的化合价分别为+1、-1,C正确;NaOH中Na+与OH-之间为离子键,OH-中氧原子与氢原子之间为共价键,D错误。 3.(2022浙江6月选考,26,4分)(1)乙醇的挥发性比水的强,原因是 　。  (2)金属氢化物是应用广泛的还原剂。KH的还原性比NaH的强,原因是 　。  答案　答案　(1)乙醇分子间形成氢键的数量比水分子间形成氢键的数量少,分子间作用力小 (2)Na+半径小于K+,Na+与H-的离子键作用强,H-更难失电子,还原性更弱 解析　(1)分子间作用力越强,分子挥发性越弱。1 mol CH3CH2OH分子间形成1 mol氢键,1 mol H2O分子间形成2 mol氢键,分子间作用力:CH3CH2OH<H2O,故挥发性:CH3CH2OH>H2O。 (2) KH和NaH均为离子化合物,成键离子的半径越小、带电荷数越多,形成的离子键越强,则H-的还原性越弱。 4.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-,NOx也可在其他条件下被还原为N2。 (1)SO42-中心原子轨道的杂化类型为　　　　;NO3-的空间构型为　　　　　　　(用文字描述)。  (2)Fe2+基态核外电子排布式为　　　　　　　　　。  (3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为　　　　(填化学式)。  (4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=　　　　。  (5)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 [Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图 答案　(1)sp3　平面(正)三角形 (2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 (3)NO2- (4)1∶2 (5) 解析　本题考查原子轨道杂化类型、微粒的立体构型、核外电子排布式、等电子体、σ键与π键、配位键等知识。 (1)SO42-中心原子的价层电子对数为4,则中心原子的杂化类型为sp3;NO3-的中心原子杂化类型为sp2,且σ键数与杂化轨道数相等,故NO3-的空间构型为平面(正)三角形。 (2)Fe2+基态核外电子排布式为[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6。 (3)等电子体具有相同的原子数和价电子数,与O3分子互为等电子体的一种阴离子为NO2-。 (4)N2的结构式为,故N2分子中n(σ)∶n(π)=1∶2。 (5)H2O中的O原子、NO中的N原子与Fe2+形成配位键,故结构示意图为 。 知识归纳　对于ABm型分子或ABmn+型离子立体构型的判断 价层电子对数 中心原子A杂化类型 配位原子数 空间构型 4 sp3 4 正四面体 3 三角锥形 2 V形 3 sp2 3 平面三角形 2 V形 2 sp 2 直线形 5.(2016江苏单科,21A,12分)[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应: 4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O [Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN HOCH2CN的结构简式 (1)Zn2+基态核外电子排布式为　　　　　　　　　　　。  (2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为　　　　mol。  (3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为　　 　　。  (5)[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)3　(3)sp3和sp　(4)NH2- (5)或 解析　(1)基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2,Zn原子失去4s轨道上的2个电子形成Zn2+,由此可写出Zn2+基态核外电子排布式。 (2)HCHO的结构式为,则1 mol HCHO分子中含有3 mol σ键。 (3)HOCH2CN的结构式为,中的C原子采取sp3杂化,—CN中的C原子采取sp杂化。 (4)等电子体具有相同的原子数和相同的价电子数,与H2O分子互为等电子体的阴离子为NH2-。 6.(2014天津理综,7,14分)元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题: (1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是　　　　。  a.原子半径和离子半径均减小 b.金属性减弱,非金属性增强 c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强 d.单质的熔点降低 (2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为　　　　,氧化性最弱的简单阳离子是　　 　　。  (3)已知: 化合物 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3 类型 离子化合物 离子化合物 离子化合物 共价化合物 熔点/℃ 2 800 2 050 714 191 工业制镁时,电解MgCl2而不电解MgO的原因是  　;  制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下: Si(粗) SiCl4 SiCl4(纯) Si(纯) 写出SiCl4的电子式:　　　　　　;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是　　 　　。  a.NH3　　　b.HI　　　c.SO2　　　d.CO2 (6)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式:　 　。  答案　(1)b (2)氩　Na+(或钠离子) (3)MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本 AlCl3是共价化合物,熔融态难导电 (4)··Cl······Si········Cl······Cl····Cl······ SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)　ΔH=+0.025a kJ·mol-1 (5)b (6)4KClO3 KCl+3KClO4 解析　(1)a项,S2-、Cl-的半径大于Na+、Mg2+、Al3+的半径;c项,最高价氧化物对应的水化物才是按原子序数的递增碱性减弱,酸性增强;d项,第三周期主族元素的单质的熔点是中间高、两头低。 (2)第三周期中,原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素为氩;金属越活泼,其阳离子氧化性越弱。 (3)MgO的熔点高,加热时不易熔化;制铝时是不能电解AlCl3的,因AlCl3是共价化合物,熔融态难导电。 (4)1.12 kg纯硅的物质的量为40 mol,故每生成1 mol Si吸收的热量为140×a kJ=0.025a kJ。 (5) P2O5、H2SO4(浓)都是酸性干燥剂,所以NH3既不能用浓H2SO4干燥,也不能用P2O5干燥。SO2虽然有还原性,但它不能被浓H2SO4氧化,故SO2既可以用浓H2SO4干燥,也可以用P2O5干燥。CO2是一种酸性氧化物,两种干燥剂都能用来干燥它。HI气体是能被浓H2SO4氧化的酸性气体,可用P2O5干燥。 7.(2014四川理综,8,13分)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。 请回答下列问题: (1)Y基态原子的电子排布式是　　　　;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是　　　　。  (2)XY2-离子的立体构型是　　　　;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是　　　　。  (3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是　　　　。  (4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(13分)(1)1s22s22p4　Cl　(2)V形　O　(3)2∶1 (4)2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O 解析　由题干信息可推出X、Y、Z、R分别为N、O、Mg、Cu。(1)氧元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4;Mg所在第三周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。(2)NO2-离子呈V形结构,Cu2+的水合离子中提供孤电子对的原子是O。(3)由晶胞示意图可知,阳离子位于8个顶点和体心,N(阳离子)=1+8×18=2;阴离子在上、下两个面共有4个,内部有2个,N(阴离子)=4×12+2=4,阴离子和阳离子个数比为2∶1。(4)由已知信息可知生成物中有[Cu(NH3)4]2+,则离子方程式为2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。 8.(2013山东理综,32,8分)卤族元素包括F、Cl、Br等。 (1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是　　　　。  (2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为　　　　,该功能陶瓷的化学式为　　 　　。  (3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为　　　　　　和　　　　。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有　　　　种。  (4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是　　　　。  答案　(1)a (2)2　BN (3)sp2　sp3　3 (4)X 解析　(1)b项,氟元素无最高正价;c项,HF分子间存在氢键,导致沸点升高;d项,F2、Cl2、Br2的熔点随相对分子质量增大而升高。 (2)根据题给晶胞,可以判断大球代表B原子。则晶胞中B原子个数为8×18+1=2,N原子个数为4×14+1=2,则化学式为BN。 (3)判断第一电离能时要注意洪特规则,其中O原子第一电离能小于N原子但大于B原子,Be原子第一电离能大于B原子,但小于N原子,故共有Be、C、O三种元素。 (4)硼原子是缺电子体,故需要外界原子提供孤对电子。 9.(2012山东理综,32,8分)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。 (1)下列关于金属及金属键的说法正确的是　　　　　　。  a.金属键具有方向性与饱和性 b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用 c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子 d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 (2)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是　　　　　　。  (3)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=　　　　　。CO与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为　　　　　　。  (4)甲醛(H2CO)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为　　　　　　,甲醇分子内的O—C—H键角　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。  答案　(1)b (2)C(碳) (3)4　1∶2 (4)sp3　小于 解析　(1)a项,金属键是金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用,自由电子属于整个晶体,所以金属键无方向性和饱和性;d项,金属能反射照射到其表面的光,所以金属具有光泽。 (2)Ni的价电子排布式为3d84s2,3d轨道上有两个未成对电子。第二周期有两个未成对电子的元素有C、O,同周期主族元素从左到右电负性增强,故C的电负性小于O。 (3)Ni有10个价电子,即配体CO提供8个电子(或4对孤对电子),故n=4。CO与N2互为等电子体,故CO中存在三键,包括一个σ键、两个π键。 (4)甲醇中碳原子形成四个σ键,为sp3杂化。甲醇分子内O—C—H键角接近109°28',甲醛分子的空间构型为平面形,键角接近120°。 考点三　晶体结构与性质 1.(2022湖北,7,3分)C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是(　　) A.具有自范性 B.与C60互为同素异形体 C.含有sp3杂化的碳原子 D.化学性质与金刚石有差异 答案　A　A项,自范性是晶体的性质,碳玻璃为非晶态,没有自范性,错误;B项,碳玻璃和C60是由碳元素形成的不同的单质,二者互为同素异形体,正确;C项,碳玻璃的硬度高,与金刚石类似,结构也应有一定的相似性,所以含有sp3杂化的碳原子,正确;D项,同素异形体性质差异主要表现在物理性质上,但化学性质也存在差异,正确。 2.(2022湖北,9,3分)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A.Ca2+的配位数为6 B.与F-距离最近的是K+ C.该物质的化学式为KCaF3 D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变 答案　B　A项,由题图可知,Ca2+位于体心,F-位于面心,所以Ca2+的配位数为6,正确;B项,F-与K+的最近距离为棱长的22,F-与Ca2+的最近距离为棱长的12,与F-距离最近的是Ca2+,错误;C项,一个该晶胞中含K+个数为18×8=1,F-个数为12×6=3,Ca2+个数为1,故该物质的化学式为KCaF3,正确;D项,F-的半径小于K+,它位于四个K+围成的空隙中,Cl-的半径比K+大,Cl-替换F-后K+不再相切,晶胞棱长变长,正确。 知识拓展　离子晶体的“堆积—填隙”模型:按照金属晶体中金属原子的空间堆积方式,把金属原子换成大的离子(通常是阴离子),然后把电性相反的小离子(通常是阳离子)填入堆积球的空隙中,就得到离子晶体的“堆积—填隙”模型。 (1)离子晶体中的大离子先在空间尽可能密地堆积起来——球是相切的。 (2)小离子填入堆积球之间的空隙——球不一定是相切的。 3.(2022湖北,10,3分)Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近,导致两元素性质相似。下列说法错误的是(　　) A.Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物 B.BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低 C.Be(OH)2和Al(OH)3均可表现出弱酸性 D.Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在 答案　A　A项,Al3+与氨水反应生成Al(OH)3沉淀而不是配合物,错误;B项,BeCl2和AlCl3属于分子晶体,MgCl2属于离子晶体,正确;C项,Al(OH)3为两性氢氧化物,可表现出弱酸性,则Be(OH)2也可表现出弱酸性,正确;D项,Be和Al的氢化物中H元素显-1价,与酸反应生成氢气和盐,都不能在酸中稳定存在,正确。 知识拓展 对角线规则 对角线规则是指某些主族元素与其相邻右下方的主族元素的有些性质相似的现象。在第二、三周期中,比较明显地表现在Li和Mg、Be和Al、B和Si这三对元素之间。 4.(2022山东,5,2分)AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是(　　) A.GaN的熔点高于AlN B.晶体中所有化学键均为极性键 C.晶体中所有原子均采取sp3杂化 D.晶体中所有原子的配位数均相同 答案　A　AlN、GaN均为共价晶体,原子半径:Al<Ga,则N—Al键键长短,键能大,故GaN的熔点低于AlN,A项错误;晶体中只存在N—Al键、N—Ga键,故两种晶体中所有化学键均为极性键,B项正确;金刚石中C原子采取sp3杂化,AlN、GaN与金刚石成键结构相似,故晶体中每个原子周围形成四个共价键,配位数是4,所有原子均采取sp3杂化,C、D项正确。 5.(2022山东,15,4分)(双选)Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料,充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是(　　) A.每个Cu2-xSe晶胞中Cu2+个数为x B.每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2-xSe晶胞,转移电子数为8 C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-x D.当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时,每转移(1-y)mol电子,产生(1-x)mol Cu原子 答案　BD　由题给Cu2-xSe晶胞的结构可知,位于顶点和面心的Se2-的个数为8×18+6×12=4,设晶胞中Cu2+和Cu+的个数分别为a和b,得a+b=4×(2-x),由化合物中各元素正、负化合价代数和为0可得2a+b=4×2,解得a=4x,A项错误;Na2Se转化为Cu2-xSe的电极反应式为Na2Se-2e-+(2-x)Cu Cu2-xSe+2Na+,由Na2Se晶胞结构可知,位于顶点和面心的Se2-个数为8×18+6×12=4,Na+个数为8,则每个晶胞中含有4个Na2Se,转移电子数为8,B项正确;Cu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2-xSe+e-+Na+ NaCuSe+(1-x)Cu,由晶胞结构可知,每个晶胞中含有4个NaCuSe,则晶胞中0价Cu原子个数为4-4x,C项错误;NayCu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2-xSe+(1-y)e-+(1-y)Na+ NaCuSe+(1-x)Cu,所以每转移(1-y) mol电子,产生(1-x) mol Cu原子,D项正确。 疑难点拨　(1)利用均摊法分析不同的晶胞结构;(2)利用电荷守恒和原子守恒配平充放电过程的总反应,注意带有字母化学式的物质的化学计量数。 6.(2022江苏,5,3分)下列说法正确的是(　　) A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120° B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子 C.锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2 D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同 答案　B　金刚石呈正四面体形结构,键角为109°28',石墨烯为平面形结构,键角为120°,A错误;SiH4、SiCl4分子中均为极性键,空间结构均为正四面体形,均为非极性分子,B正确;Ge原子基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C错误;金刚石、Si为共价晶体,Pb为金属晶体,D错误。 易混易错　要注意原子基态核外电子排布式和价电子排布式的区别。 7.(2022湖南,18,15分)铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素,且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题: (1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式如下: ①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]　　　　;  ②该新药分子中有　　　　种不同化学环境的C原子;  ③比较键角大小:气态SeO3分子　　　　SeO32-离子(填“>”“<”或“=”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示: ①富马酸分子中σ键与π键的数目比为　　　　;  ②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　。  (3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物质可以在温和条件下直接活化H2,将N3-转化为NH2-,反应过程如图所示: ①产物中N原子的杂化轨道类型为　　　;  ②与NH2-互为等电子体的一种分子为　　　(填化学式)。  (4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示: ①该超导材料的最简化学式为　;  ②Fe原子的配位数为　　　　;  ③该晶胞参数a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为　　　　　　g·cm-3(列出计算式)。  答案　(1)①3d104s24p4　②8　③>　SeO3中Se采取sp2杂化,SeO32-中Se采取sp3杂化 (2)①11∶3　②O>C>H>Fe (3)①sp3　②H2O或H2S (4)①KFe2Se2　②4　 ③(39+56×2+79×2)×20.4×0.4×1.4×10-21×NA 解析　(1)①Se位于元素周期表第四周期第ⅥA族,其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4。②乙烷硒啉结构对称,共有8种不同化学环境的C原子,如图:。③气态SeO3分子中Se的价层电子对数为3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,键角为120°;SeO32-中Se的价层电子对数为4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,键角小于120°。(2)①由富马酸的结构模型可知,白球代表H原子、黑球代表O原子、灰球代表C原子,故其结构可表示为,σ键与π键的数目比为11∶3。②元素的非金属性越强,电负性越大,故电负性由大到小的顺序为O>C>H>Fe。(3)①产物中N原子形成4条价键,故N原子的杂化方式为sp3。②与NH2-互为等电子体的分子有H2O、H2S等。(4)①由平面投影图可得晶胞的结构为。利用“均摊法”,晶胞所含K原子个数为8×18+1=2,所含Fe原子个数为8×12=4,所含Se原子个数为8×14+2=4,故该超导材料的最简化学式为KFe2Se2。②由晶胞可知,与铁原子最近且等距离的Se有4个,故Fe原子的配位数为4。③1个晶胞中含有2个KFe2Se2,故1 mol KFe2Se2的体积为0.4×0.4×1.4×10-21cm32×NA,1 mol KFe2Se2的质量为(39+56×2+79×2) g,故该晶体的密度为(39+56×2+79×2)×20.4×0.4×1.4×10-21×NA g·cm-3。 8.(2022全国甲,35,15分)2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2 CH2)与四氟乙烯(CF2 CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题: (1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为　　　　　　　　　　　　　。  (2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是　　　　(填标号),判断的根据是　　　　　　　　　　　　　　　　;第三电离能的变化图是　　　　(填标号)。  (3)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构　　　　　　。  (4)CF2 CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为　　　　和　　　　;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯,从化学键的角度解释原因　　　　　　　　　　　　　　。  (5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是　　　　;若该立方晶胞参数为a pm,正负离子的核间距最小为　　　　pm。  答案　(1) ↑↓ 2s　 ↑↓ ↑↓ ↑ 2p (2)a　同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大　b (3)H—F…H—F…H—F (4)sp2　sp3　F的电负性比H大,C—F键的键能比C—H键的大 (5)Ca2+　34a 解析　(1)基态F原子的价电子排布式为2s22p5,故其价电子排布图(轨道表示式)为 ↑↓ 2s　 ↑↓ ↑↓ ↑ 2p。 (2)C、N、O、F均位于第二周期,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引能力增强,第一电离能逐渐增大,但N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大,故选a;C原子失去2个电子后达到2s2全满稳定结构,再失去1个电子较难,故第三电离能比N原子大,故选b。 (3)固态氟化氢分子间存在氢键,故(HF)3的链状结构为H—F…H—F…H—F。 (4)CF2 CF2分子中C原子形成碳碳双键,故C原子为sp2杂化;ETFE是乙烯与四氟乙烯的共聚物,可表示为􀰷CH2—CH2—CF2—CF2􀰻,故在ETFE分子中碳原子为sp3杂化;由于F的电负性比H大,C—F键的键能比C—H键的大,故聚四氟乙烯比聚乙烯稳定。 (5)X离子位于顶点和面心,根据均摊法知,X离子数目为8×18+6×12=4,Y离子位于体内,故Y离子数目为8,结合CaF2的化学式知,X代表的离子是Ca2+;根据晶胞结构图知,Ca2+与F-的最小核间距为正方体体对角线长度的14,即正负离