高考化学压轴题12 结构与性质综合题（原卷版）

压轴题12结构与性质综合题稳定加创新是本专题的基本特点，命题采取结合新科技，新能源等社会热点为背景，命题的形式为填空题，原子的结构与性质、分子的结构与性质和晶体的结构与性质是命题的三大要点。从大题的构成来看，给出一定的知识背景，然后设置成4—5个小题，每个小题考查一个知识要点是主要的命题模式，内容主要考查基本概念，如电子排布式，轨道式，电离能，电负性，杂化方式以及空间构型等，也可联系有机考查有机物中C原子的杂化，联系数学几何知识考查晶体的计算等，一般利用均摊法考查晶胞中的原子个数，或者考查晶体的化学式的书写、晶体类型的判断等，考查的抽象思维能力、逻辑思维能力；同时培养学生的分析和推理能力。题型一核外电子排布的表示方法题型二原子结构与元素性质题型三电离能、电负性的应用题型四共价键的类别及判断题型五杂化轨道及空间构型题型六共价键的极性与分子极性的判断题型七氢键和分子间作用力题型八晶体类型判断题型九晶胞粒子数与晶体化学式判断题型十晶体密度及粒子间距的计算非选择题：本题共20小题。1．一种新型硫酸盐功能电解液由2molL-1Na2SO4和0.3molL-1MgSO4混合组成，电化学测试表明该电解液构建的Na2Ni[Fe(CN)6]、NaTi2(PO4)3/C电池可以稳定循环500次以上。请回答下列问题：(1)MgSO4中三种原子的半径由大到小的顺序是___________(用元素符号表示)，其中电负性最大的元素是___________(填名称)。(2)第一电离能N>O的原因是___________。(3)Na2Ni[Fe(CN)6]中，基态Fe2+核外电子的空间运动状态有___________种，[Fe(CN)6]4-中键和键的数目之比为___________。(4)NaTi2(PO4)3中，中磷原子的杂化类型是___________。(5)N、O两种元素形成的简单氢化物的熔点：NH3___________H2O(填“>”“<”或“=”)，其原因是___________。(6)NiaMgbFec的立方晶胞结构如图所示。已知晶胞的边长为npm，设NA为阿伏加德罗常数的值。a：b：c=___________。该晶体密度是___________gcm-3(用含n、NA的代数式表示)。2．乙二胺四乙酸铁钠可用于感光材料冲洗药品及漂白剂，化学式为；工业上可用EDTA与、NaOH溶液发生反应进行制备，合成路线如下：回答下列问题：(1)基态氯原子的价层电子排布图为___________。(2)下列氮原子能量最高的是___________(填标号)。A．B．C．D．(3)EDTA的组成元素中C、N、O的第一电离能由大到小顺序为___________(填元素符号)。碳原子的杂化轨道类型为___________。(4)NH3中N—H键的键角小于CH4中C—H键的键角，其原因为___________。(5)某种Fe、N组成的磁性化合物的结构如图1所示，N随机排列在Fe构成的正八面体的空隙中。该磁性化合物的化学式为___________。(6)在元素周期表中，铁元素位于___________区(填“s”“p”“d”或“ds”)。铁的某种晶胞沿面对角线的位置切下之后可以得到如图2所示的截面。假设铁的原子半径为anm，则该铁晶体的密度为___________(列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值)。3．石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图a所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成，则如图b所示，图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。回答下列问题：(1)石墨中碳原子的杂化方式为_______，基态碳原子中电子的空间运动状态有_______种，D、E原子的分数坐标分别为_______、_______(以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标)。(2)六方石墨晶体的密度为_______(写出计算表达式，要求化简)。(3)1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为_______。(4)石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时可由形成计按如图所示均匀分布的锂碳化合物，该物质中存在的化学键有_______，充电时该电极的电极反应式为_______。(5)锂离子电池的正极材料为层状结构的。锂离子完全脱嵌时的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分镍形成。可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，其原因是_______。4．2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家卡罗琳贝尔托齐、卡尔巴里沙普利斯和丹麦科学家莫滕梅尔达尔，以表彰他们在发展点击化学和生物正交化学方面的贡献。点击化学的代表反应为Cu催化的叠氮一炔基Husigen环加成反应，NaN、SOF、FSON等均是点击化学中常用的无机试剂。回答下列问题：(1)氮原子激发态的电子排布式有___________，其中能量最高的是___________(填标号)。a．1s2s2p3pb．1s2s2p4c．1s2s2p3sd．1s2s2p(2)N、O、F的第一电离能最小的是___________，SOF分子结构如图1所示，已知键角为124，为96，则>的原因主要是___________。(3)叠氮化物能与Fe、Cu及Co等形成配合物，如：[Co(N)(NH)]SO，该配合物中Co的配位数为___________。HN3分子的空间结构如图2所示(图中键长单位为1010m)。已知：典型N-N、N=N和NN的键长分别为1.401010m、1.201010m和1.091010m；甲酸根的两个碳氧键键长相同，处于典型碳氧单键键长和碳氧双键键长之间，其结构可以用两个极端电子式()的平均杂化体来表示。试画出HN3分子的两个极端电子式___________；“”中N原子的杂化方式为___________。(4)图3是MgCu的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。距离Mg原子最近的Mg原子有___________个。(5)图4是沿立方格子对角面取得的截面，Mg原子的半径为___________pm，该晶胞的空间利用率为___________。5．1962年首个稀有气体化合物问世，目前已知的稀有气体化合物中，含氙(54Xe)的最多，氪(36Kr)次之，氩(18Ar)化合物极少。是与分子形成的加合物，其晶胞如下图所示。回答下列问题：(1)基态原子的价电子排布式为_______。(2)原子的活泼性依序增强，原因是_______。(3)晶体熔点：_______(填“>”“<”或“=”)，判断依据是_______。(4)的中心原子的杂化轨道类型为_______。(5)加合物中_______，晶体中的微粒间作用力有_____(填标号)。a.氢键b.离子键c.极性共价键d.非极性共价键6．配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。(1)基态Zn2+的电子排布式为______。(2)L2-所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为______形；每个L2-中采取sp2杂化的C原子数目为______个，C与O之间形成键的数目为______个。(3)X晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X与H2O的吸附作用，可在L2-上引入______。(假设X晶胞形状不变)。A．ClB．OHC．NH2D．CH3(4)X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6+的不同之处在于______。X晶体中Zn2+的配位数为______。已知ZnO键长为dnm，理论上图中A、B两个Zn2+之间的最短距离的计算式为_____nm。已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为NA，L2-与[Zn4O]6+的相对分子质量分别为M1和M2，则X的晶体密度为_____gcm-3(列出化简的计算式)。7．硅材料在生活中占有重要地位。请回答：(1)分子的空间结构(以为中心)名称为________，分子中氮原子的杂化轨道类型是_______。受热分解生成和，其受热不稳定的原因是________。(2)由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：、、，有关这些微粒的叙述，正确的是___________。A．微粒半径：>>B．电子排布属于基态原子(或离子)的是：C．电离一个电子所需最低能量：>>D．得电子能力：>(3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是___________，该化合物的化学式为___________。8．含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：(1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为_____。(2)Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是____，原因是_____。(3)SnCl的几何构型为____，其中心离子杂化方式为____。(4)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列物质中，属于顺磁性物质的是____(填标号)。A．[Cu(NH3)2]ClB．[Cu(NH3)4]SO4C．[Zn(NH3)4]SO4D．Na2[Zn(OH)4](5)如图是硫的四种含氧酸根的结构：A．B．C．D．根据组成和结构推断，能在酸性溶液中将Mn2+转化为MnO的是____(填标号)，理由是____。(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。该物质的化学式为_____。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中A原子的坐标为(，，)，则B原子的坐标为_____。9．硫铁化合物(、等)应用广泛。(1)纳米可去除水中微量六价铬。在的水溶液中，纳米颗粒表面带正电荷，主要以、、等形式存在，纳米去除水中主要经过“吸附反应沉淀”的过程。已知：，；电离常数分别为、。在弱碱性溶液中，与反应生成、和单质S，其离子方程式为_______。在弱酸性溶液中，反应的平衡常数K的数值为_______。在溶液中，pH越大，去除水中的速率越慢，原因是_______。(2)具有良好半导体性能。的一种晶体与晶体的结构相似，该晶体的一个晶胞中的数目为_______，在晶体中，每个S原子与三个紧邻，且间距相等，如图给出了晶胞中的和位于晶胞体心的(中的键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他已省略)。如图中用“-”将其中一个S原子与紧邻的连接起来_______。(3)、在空气中易被氧化，将在空气中氧化，测得氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。时，氧化成含有两种元素的固体产物为_______(填化学式，写出计算过程)。10．工业中可利用生产钛白的副产物和硫铁矿联合制备铁精粉和硫酸，实现能源及资源的有效利用。(1)结构示意图如图1。的价层电子排布式为___________。中O和中S均为杂化，比较中键角和中键角的大小并解释原因___________。中与与的作用力类型分别是___________。(2)晶体的晶胞形状为立方体，边长为，结构如图2。距离最近的阴离子有___________个。的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为。该晶体的密度为___________。(3)加热脱水后生成，再与在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫酸。分解和在氧气中燃烧的能量示意图如图3。利用作为分解的燃料，从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点___________。11．以、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题：(1)基态O原子的电子排布式_______，其中未成对电子有_______个。(2)Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是_______。(3)酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图，分子中所有原子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取_______杂化。邻苯二甲酸酐()和邻苯二甲酰亚胺()都是合成酞菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是_______。(4)金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为_______。(5)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn-N键中离子键成分的百分数小于Zn-O键，原因是_______。(6)下图为某ZnO晶胞示意图，下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。为所取晶胞的下底面，为锐角等于60的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面_______、_______。12．研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：(1)基态原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_______。(2)晶胞中N原子均参与形成配位键，与的配位数之比为_______；_______；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是_______。(3)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。A．2s轨道B．2p轨道C．sp杂化轨道D．sp2杂化轨道(4)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是_______，_______。(5)、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是_______。13．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。(1)基态Ga原子的价电子排布式为___________，其同周期元素中未成对电子数最多的是___________(填元素符号)。(2)GaAs可用Ga(CH3)3(常温下为无色液体)和AsH3高温反应制得，同时生成另一种产物，写出反应方程式___________，另一种产物中心原子的杂化类型为___________。(3)沸点AsH3_________NH3(填“>”、“<”、“=”)，原因是_________。(4)GaAs的晶胞结构如图所示，As的配位数___________，若晶胞中距离最近的两个Ga原子距离为anm，阿伏加德罗常数的值为，则GaAs的密度为________。14．铁(26Fe)、镍(28Ni)的单质及其化合物在医药、材料等领域有广泛的应用。回答下列问题：(1)基态Fe原子核外电子排布式为_______，Ni位于元素周期表的_______区。(2)乳酸亚铁口服液是缺铁人群补铁保健品，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3+，从结构角度分析，Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是_______。(3)FeCl3常用作净水剂、刻蚀剂等。FeCl3的熔点(306)显著低于FeF3的熔点(1000)的原因是_______。FeCl3水溶液中Fe3+可水解生成双核阳离子[Fe2(H2O)8(OH)2]4+，结构如下图，解释能够形成双核阳离子的原因：_______。(4)镍白铜(铜镍合金)常用作海洋工程应用材料。某镍白铜合金的晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的原子个数比为_______。已知一定条件下晶胞的棱长为acm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，在该条件下该晶体的摩尔体积为_______m3mol-1(用含a，NA的代数式表示)。15．卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。请回答：(1)和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。(2)卤化物受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为____(写化学式)。解释X的熔点比Y高的原因_____。(3)一种铜的溴化物立方晶胞如图所示。该化合物的化学式为______，在晶体中与Cu距离最近且相等的Cu有___个，若该晶体密度为，化合物式量为M，则该晶体中Cu原子与Br原子的最小核间距为______pm(写出表达式，阿伏加德罗常数为)。16．三氯甲烷为无色油状液体，不溶于水，密度比水大，是良好的有机溶剂。但对光敏感，遇光照会与空气中的氧作用，产生剧毒的光气：2CHCl3O2=2HCl2COCl2。(1)氯的原子结构示意图为_______，氯所在周期的元素中，最高价氧化物所对应水化物碱性最强的是_______(填化学式)。O、S等都是氧族元素，该族元素最外层电子的轨道表示式为_______；(2)中子数为8的碳原子的符号可表示为_______；三氯甲烷的空间构型是_______；(3)光气的结构式为，下列关于光气分子的说法正确的是_______；A．比例模型为B．电子式是C．具有极性键和非极性键D．所有原子都达到了最外层8电子稳定结构(4)标准状况下，该反应每消耗11.2L空气(氧气的体积分数为21%)，则发生转移的电子有_______mol。(5)若保管不当，三氯甲烷会被空气氧化而变质。实验室欲检验某试剂瓶内存放的三氯甲烷是否因氧化而变质，可用_______(填试剂名称)进行检验。选用该试剂的理由是_______。17．Co元素的某些化合物在电池、光电材料、催化剂等方面有广泛应用。回答下列问题：(1)一种具有光催化作用的配合物A结构简式如图所示：与Co同周期，基态原子有1个未成对电子的元素有___________种。配离子的空间构型为___________，钴元素价态为___________，通过整合作用形成的配位键有___________个。配合物A无顺磁性，则中心离子的杂化方式为___________(填标号)。(若中心离子具有单电子，则配合物为顺磁性物质。)A．B．C．D．咪唑()具有类似苯环的芳香性，号N比号N更易与钴形成配位键的原因是________。(2)Co的一种化合物为六方晶系晶体，晶胞结构如图所。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数体标。已知晶胞含对称中心，其中1号氧原子的分数坐标为(0.6667，0.6667，0.6077)，则2号氧原子的分数坐标为___________。为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为___________(用计算式表示)。18．磷、碳、氢等非金属及其化合物用途广泛。试回答下列问题。(1)白磷(P4)在氯气中燃烧可生成PCl3和PCl5。形成PCl5时，P原子的一个3s电子激发入3d轨道后参与成键，该激发态的价电子排布式为___________。研究表明，在加压条件下PCl5于148液化时能发生与水类似的自耦电离，形成一种能导电的熔体，其电离方程式为___________，产生的阳离子的空间结构为___________；N和P都有+5价，但NCl5不存在，从原子结构的角度分析其原因：___________。(2)分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)。一种观点认为，苯酚羟基中的O原子是sp2杂化则苯酚中的大键可表示为___________，一定在同一平面上的原子有___________个；乙醇显中性而苯酚显酸性的原因是：在大键中氧的p电子云向苯环转移，___________。(3)镍镧合金(LaNin)具有很强的储氢能力，其晶胞结构如图所示，其中n=___________。已知晶胞体积为9.010-29m3，若储氢后形成LaNinH5.5(氢进入晶胞空隙，晶胞体积不变)，则氢在合金中的密度为___________gcm-3(保留1位小数)。19．氯化钠是一种典型且极具魅力的晶体，我们通过学习氯化钠可以更好地了解其他类似物质的结构。已知氯化钠的晶胞如下图1所示。图1(1)下列关于氯化钠的说法正确的是_______。A．基态的电子有5种空间运动状态B．钠是第一电离能最大的碱金属元素C．氯原子的价电子排布式可写成D．每个氯离子周围与它最近且等距的氯离子有12个(2)已知的密度为，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为，则在晶体里和的最短距离为_______。(3)温度升高时，晶体出现缺陷，如图2所示，当图中方格内填入时，恰好构成氯化钠晶胞的1/8。晶体出现缺陷时，其导电性大大增强，原因是_______。(4)、的晶体类型与氯化钠相同，和的离子半径分别为和，则熔点：_______(填“>”“<”或“=”)(5)钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其阴阳离子的排布与氯化钠相同，其中存在的化学键的类型为_______。20．利用石灰石可吸收烟气中的H2S，其相关反应如下：反应i：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)反应ii：CaO(s)+H2S(g)CaS(s)+H2O(g)反应iii：CaS(s)+2O2(g)CaSO4(s)请回答下列问题：(1)基态硫原子价电子排布式为___________，其核外电子有___________种空间运动状态。(2)钙元素的焰色反应呈砖红色，焰色属于___________(填“吸收”或“发射”)光谱；元素S、Ca、O中，第一电离能最大的是___________(填元素符号)。(3)H2S和PH3分子的价层电子对数为___________，PH3分子中的H-P-H键角大于H2S中的H-S-H键角，请从价层电子互斥理论解释其原因是___________。(4)晶体CaCO3中含有的化学键有___________(填字母)。a．键b．键c．离子键d．非极性键(5)CaCO3、MgCO3热分解温度更高的是___________原因是___________。(6)方解石的成分为CaCO3，其晶胞结构如图所示，晶胞参数：高为cnm，晶胞底面为平行四边形，边长为anm。若用NA表示阿伏加德罗常数的值，则该方解石的密度为___________gcm-3(用含a、c、NA的代数式表示)。