高考化学大题非选择专练09（物质结构与性质20题）-2023年高考化学考点必杀300题（新高考专用）

专练09（非选择题）（20题）结构与性质综合题1．立方氮化硼(BN)具有类金刚石的结构，是新型人工合成材料。利用新合成技术可以实现低温低压制备，反应为：BCl3+Li3N=BN+3LiCl。回答下列问题：(1)基态B原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_______形。(2)BCl3中B原子的杂化方式是_______，两个B-Cl键的键角为_______，该分子为_______(填“极性”或“非极性”)分子。(3)BCl3、Li3N、BN三者中，沸点最高的是_______，Li、B、N、Cl第一电离能最大的元素是_______。(4)广义酸碱理论认为，中心原子可以接受电子对的分子为酸，可以提供电子对的分子为碱。按照该理论，BCl3属于_______(填“酸”或“碱”)，BCl3和碱反应形成的化学键类型是_______。(5)立方氮化硼晶体的晶胞如图1所示。阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体密度表达式为_____g·cm-3；图2是该晶胞的俯视投影图，则该图中表示硼原子相对位置的是_______(填标号)。【答案】哑铃sp2非极性BNN酸配位键(或共价键)3【详解】(1)基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1，则其电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形；(2)BCl3中B原子形成3对成键电子对，孤电子对数为，则价层电子对数为3，则B原子杂化方式是sp2，BCl3的分子构型为平面三角形，两个B-Cl键的键角为，该分子的结构对称，正负电荷中心重合，则为非极性分子；(3)BCl3为分子晶体，Li3N为离子晶体，BN为原子晶体，则三者中，沸点最高的是BN；同周期元素的原子从左至右第一电离能呈增大趋势，同主族元素从上往下第一电离能逐渐减小，则Li、B、N、Cl第一电离能最大的元素是N；(4)由(2)的分析可知，BCl3的中心原子B原子没有孤电子对，不能提供电子对，但是其有空轨道，可以接受电子对，故按照该理论，其属于酸；BCl3的中心原子B原子有空轨道，可以接受电子对，氢氧根离子有孤电子对，则B原子提供空轨道，氢氧根离子提供孤电子对，故BCl3和碱反应形成的化学键类型是配位键(或共价键)；(5)由晶胞结构图可知，一个晶胞中含有4个B原子，个N原子，则晶胞的质量为，则该晶体密度表达式为；图2是该晶胞的俯视投影图，由晶胞结构图可知，该图中表示硼原子相对位置的是3号。2．黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是一种天然矿石。中国在商代就掌握了利用黄铜矿冶炼铜的技术。医药上，黄铜矿有促进骨折愈合的作用。请回答下列问题：(1)基态Cu+比Cu2+稳定的原因是___________。(2)的空间结构为___________。(3)某阳离子的结构如图所示，加热时该离子先失去的配位体是___________(填化学式)，原因是___________。(4)四方晶系的CuFeS2晶胞结构如图所示。①晶胞中S原子的杂化方式为___________。②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，例如图中原子1的分数坐标为(，，)，则原子2的分数坐标为___________。【答案】(1)基态Cu+是Cu失去最外层4s1电子得到[Ar]3d10的稳定结构(2)三角锥形(3)H2OO的电负性大于N，故N提供孤电子对的配体更为稳定(4)sp3(，1，）【详解】（1）基态Cu的核外电子排布为[Ar]3d104s1，基态Cu+是Cu失去最外层4s1电子得到[Ar]3d10的稳定结构，比失去2个电子生成的Cu2+更加稳定，故答案为：基态Cu+是Cu失去最外层4s1电子得到[Ar]3d10的稳定结构；（2）的中心原子S的价电子对数为3+=4，其价层电子对互斥模型是正四面体形，有1对孤电子对，连接三个O原子，则的空间结构为三角锥形，故答案为：三角锥形；（3）题干图示为一种Cu2+形成的配离子的结构，分析结构可知，O的电负性大于N，故N提供孤电子对的配体更为稳定，加热易失去的配体为H2O，故答案为：H2O；O的电负性大于N，故N提供孤电子对的配体更为稳定；（4）①由题干晶胞示意图可知，晶胞中每个S2-原子周围的Cu2+、Fe2+形成4个配位键，故S原子周围的价层电子对数为4，根据杂化轨道理论可知，S原子的杂化方式为sp3，故答案为：sp3；②由题干晶胞示意图并根据原子1的坐标可知，原子2在x、y、z轴上的投影分别是、1、，原子2的坐标为(，1，），故答案为：(，1，）。3．铁、硒、铜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)乙烷硒啉是一种抗癌新药，其结构如图：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H原子。③SeO的空间构型为______。(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基态Fe2+的价电子轨道表示式为_____。②富马酸分子中σ键与π键的数目比为_____。③富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为_____。(3)铜的某种氧化物的晶胞结构如图所示，若该晶胞中O原子之间的最近距离为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞的密度为_____g•cm-3(填含a、NA的代数式).【答案】(1)3d104s24p45三角锥形(2)11：3O＞C＞H＞Fe(3)【详解】（1）①硒元素的原子序数为34，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p4；②该新药分子中有5种不同化学环境的H原子；③SeO中硒原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形；（2）①亚铁价层电子排布式为3d6，故其价层电子轨道表示式为；②由球棍模型可知，富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH，分子中的单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，则分子中σ键和π键的数目比为11：3；③金属元素的电负性小于非金属元素，则铁元素的电负性最小，非金属元素的非金属性越强，电负性越大，氢碳氧的非金属性依次增强，则电负性依次增大，所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe；（3）利用均摊法，每个晶胞含有O为8+1=2，Cu皆在体心，个数为4，故该晶胞的质量为，若该晶胞中O原子之间的最近距离为apm，则晶胞边长为apm，由得晶胞的密度为g•cm-3。4．2022年6月17日，我国第三艘航空母舰下水命名仪式在江南造船厂举行，命名为“中国人民解放军海军福建舰”。福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成。(1)基态的价层电子轨道表示式为_________。(2)可与、、等形成配合物。的空间结构名称为_________．常温下呈液态，熔点为，沸点为，易溶于非极性溶剂，据此可判断晶体属于_________(填晶体类型)。(3)某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和杂质)为原料制备无水。已知：氯化亚砜()熔点，沸点，易水解为两种酸性气体。I．废铁屑的杂质中所含元素的电负性由小到大的顺序为_________。II．为避免引入新的杂质，试剂B可以选用溶液，此过程发生的离子反应方程式为_________。III．操作②是_________、_________、过滤，同时通入的目的是_________。IV．由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，可能的还原剂为_________。(4)一种铁氮化合物具有高磁导率，可用于制电子元件，其晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则其晶胞边长是_________。【答案】(1)(2)平面三角形分子晶体(3)蒸发浓缩冷却结晶抑制水解(4)【分析】废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)加入盐酸，铁粉反应生成氯化亚铁，过滤除去少量碳和SiO2杂质，A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，蒸发结晶生成氯化铁晶体，通入SOCl2生成无水FeCl3。据此判断。【详解】（1）铁的原子序数是26，基态的价层电子排布式为3d5，则价层电子轨道表示式为。（2）中氮原子的价层电子对数是3，不含有孤对电子，其空间结构名称为平面三角形；常温下呈液态，熔点为，沸点为，熔沸点低，易溶于非极性溶剂，据此可判断晶体属分子晶体。（3）I．废铁屑的杂质中所含元素是C、O、Si，非金属性越强，电负性越大，其电负性由小到大的顺序为。II．酸性条件下双氧水氧化亚铁离子的离子方程式为。III．操作②得到氯化铁晶体，则其操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；由于铁离子易水解，则同时通入的目的是抑制水解。IV．由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，说明铁离子被还原，由于氯化亚砜易水解为两种酸性气体，气体应该是氯化氢和二氧化硫，因此可能的还原剂为二氧化硫。（4）根据晶胞结构可判断Fe（II）数目为6×=3，Fe（III）数目为8×=1，N原子个数为1，晶胞质量为，设晶胞边长是anm，晶胞体积为（a×10－7）3cm3，故晶胞密度为，则a＝。5．我国科学家制备的催化剂能实现氨硼烷(H3NBH3)高效制备氢气的目的，制氢原理：，请回答下列问题：(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为_______。(2)已知几种元素的电负性如下表所示。元素HBCNO电负性2.12.02.53.03.5①上述制氢反应中，有_______种元素的原子采取sp3杂化。②NH3中键角∠HNH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)H3NBH3中键角∠HNH。③B、C、N、O的电负性依次增大，其主要原因是_______。(3)某有机硼化合物的结构简式如下图所示，组成该有机物的第二周期元素第一电离能由大到小的顺序为_______(填元素符号)。(4)化硼是一种新型无机非金属材料，晶胞结构如下图所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。a点磷原子的坐标为(0，0，0)，b点磷原子的坐标为(1，1，0)，则c点硼原子的坐标为_______。(5)四氢铝钠(NaAlH4)是有机合成中重要的还原剂，晶胞结构如下图所示。①的配位数为_______。②已知NA为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为_______(用含a、NA的代数式表示)g∙cm-3。【答案】(1)6∶7(2)4小于原子半径依次减小，得电子能力依次增强(3)N>O>C>B(4)(，，)(5)8【详解】（1）铝元素的原子序数为13，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，则原子中球形的s能级与哑铃形的p能级上电子数之比为6∶7，故答案为：6∶7；（2）①由方程式可知，制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种原子的价层电子对数都为4，杂化方式均为sp3杂化，故答案为：4；②氨分子中氮原子含有1对孤对电子，中氨分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角∠HNH小于中键角∠HNH，故答案为：小于；③同周期元素，从左到右原子半径依次减小，得电子能力依次增强，元素的非金属性依次增强，元素的电负性依次增大，则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大，故答案为：原子半径依次减小，得电子能力依次增强；④由电负性的大小可知，氢元素的电负性大于硼元素，则在氨硼烷中，H—B键中共用电子对偏向氢原子，氢原子带部分负电荷，故答案为：负；（3）同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B，故答案为：42；N>O>C>B；（4）由位于顶点a点磷原子的坐标为(0，0，0)、顶点b点磷原子的坐标为(1，1，0)可知，晶胞的边长为1，则位于体对角线处的c点硼原子的坐标为(，，)，故答案为：(，，)；（5）①由晶胞结构可知，位于体心的四氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近，则四氢合铝酸根离子的配位数为8，故答案为：8；②由晶胞结构可知，位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8×+