专题22 物质结构与性质 备战2020年高考化学分项突破易错题（解析版）

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1、1铂钻合金是以铂为基含钻二元合金，在高温下，铂与钻可无限互溶，其固溶体为面心立方晶格。铂钻合金磁性极强，磁稳定性较高，耐化学腐蚀性很好，主要用于航天航空仪表电子钟表磁控管等。（1）基态钴原子的价电子排布图为_。（2）二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl-和吡啶结合形成的铂配合物，有顺式和反式两种同分异构体（如图）。科学研究表明，顺式分子具有抗癌活性。吡啶分子是大体积平面配体，其结构简式如图所示，每个分子中含有的键数目为_。二氯二吡啶合铂分子中所含的C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_。二氯二吡啶合铂中存在的微粒间作用力有_（填字母）。a范德华力b氢键c金属键d非极性键反式二氯二吡啶合

2、铂分子是_（填“极性分子”或“非极性分子”）。（3）某研究小组将平面型的铂配合物分子进行层状堆砌，使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行，构成能导电的“分子金属”，其结构如图所示。“分子金属”可以导电，是因为_能沿着其中的金属原子链流动。“分子金属”中，铂原子是否以sp3的方式杂化？_（填“是”或“否”），其理由是_。（4）筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体CoO2，该晶体具有层状结构（如图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子），图中用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成的是_（填字母）。（5）金属铂品体中，铂原子的配位数为12，其立方晶胞沿

3、式x、y或z轴的投影图如图所示，若金属铂的密度为dgm-3，则晶胞参数a=_nm（列计算式）。【答案】 11 NClC ad 非极性分子 电子 否 若铂原子轨道为sp3杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构 B 或 （3）已知，每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行，构成能导电的“分子金属”，则Pt金属的价电子可在金属Pt间传递而导电；“分子金属”中，铂原子的配位数为4，若铂原子以sp3的方式杂化，则为四面体构型，如图中给定的信息可知，“分子金属”为平面构型，答案为否；若铂原子轨道为sp3杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构；（4）根据晶体的化学式可知，Co：O=1：2，A.Co原子数为1，

4、O原子为4=2，符合比例；B. Co原子数为1，O原子为4=1，不符合比例；C. Co原子数为1+4=2，O原子为4，符合比例；D. Co原子数为4=1，O原子为4=2，符合比例；答案为B；（5）金属铂晶体中，铂原子的配位数为12，为最密堆积，根据投影图可知，则晶体为面心立方最密堆积，一个晶胞中含有的铂原子个数为：8+6=4，金属铂晶体的棱长为a，=，则a=或；2硫、铁及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：（1）基态S原子价电子排布式为_，基态Fe原子未成对电子数为_个。（2）团簇中，S、C、N的化合价依次为2、2、3，Fe2与Fe3数目之比为_；与铁形成配位键的原子是_。（3）工业上主要通过

5、反应SO3SCl2SOCl2SO2制备SOCl2（氯化亚砜），上述四种分子中，属于非极性分子的是_；SCl2分子空间构型为_形；SOCl2分子中心原子杂化方式是_。（4）黄铁矿的晶体结构如图所示，已知黄铁矿晶胞参数为a0.5417nm，阿伏加德罗常数的值为NA。则黄铁矿的密度为_gcm3（列出计算式）。【答案】3s23p4 4 31 S和C SO3 V sp3 【解析】（1）S是第16号元素，位于元素周期表的第三周期第VIA族，故其价电子排布式为3s23p4，基态Fe原子价电子排布式为3d64s2，由3d轨道电子排布图可知，未成对电子数为4个；3化选修3：物质结构与性质金属钛(Ti)被誉为21

6、世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度，其单质和化合物具有广泛的应用价值氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1)图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：I1I2I3I4I5电离能/kJmol1738145177331054013630来源:请回答下列问题：(1)Ti的基态原子外围电子排布式为_(2)M是_(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为_。(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所

7、示化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有_ 个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为_。(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为_gcm3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有_。(5)科学家通过X射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似且知三种离子晶体的晶格能数据如下：离子晶体NaClKClCaO晶格能/kJmol17867153401KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为_【答案】3d2

8、4s2 Mg 12 7 ONC 12 TiNCaOKCl （4）根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为：61/2+81/84，该晶胞中Ti原子个数为：1+121/44，所以晶胞的质量mg，而晶胞的体积V（2a10-10）3cm3，所以晶体的密度=；以晶胞顶点N原子研究，与之距离相等且最近的N原子处于面心位置，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，故与之距离相等且最近的N原子为12；（5）离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔沸点越高，则有TiNCaO，由表中数据可知CaOKCl，则TiNCaOKCl。4化选修3：物质结构与性质近年来随着石墨烯等二维层状纳米材料研究热

9、潮的兴起，二维层状化合物类石墨烯二硫化钼引起了物理、化材料、电子等众多领域研究人员的广泛关注。类石墨烯二硫化钼有类似石墨烯的片状结构，单层或多层二硫化钼可组成具有“夹心三明治”式的层状结构的化合物。目前合成方法主要有：方法l：一定量Na2MoO4、S粉、N2H4H2O和去离子水在一定条件合成纳米级二硫化钼。方法2：以MoO3和KSCN为原料，在一定条件下合成二硫化钼。请回答下列问题：（1）在周期表中，钼位于第五周期且与铬同族。基态钼原子价电子排布图为_，它的核外有_个运动状态不同的电子。（2）“三明治”式层状结构的二硫化钼晶体中，单层MoS2结构内存在的作用力是_；层与层之间存在的作用力是_。

10、（3）方法l使用原料含有的相关元素中，N、O、S原子的第一电离能由小到大排序为_，从原子结构的角度分析，原因是_。（4）方法2中使用了KSCN，与 SCN互为等电子体的分子有_（写一种即可）。已知SCN中每个原子最外层都达到8电子稳定结构且为直线形，l mol SCN中含键的数目为_。SCN 可参与配合物的形成，其中可作配位原子的是_。（5）金属钼的晶胞结构如图所示，其晶胞堆积模型是_；已知钼晶体密度为 gcm3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则金属钼的晶胞中两个钼原子的最小核间距为_pm。【答案】 42 极性共价键(或共价键) 范德华力(或分子间作用力) SON 同周期的氮、氧原子中，氮原子

11、最外层2p能级为半充满结构，比较稳定；同主族的氧、硫原子中，硫原子核外电子层数较多，第一电离能较小 CO2(或CS2、N2O等) 2NA(或26.021023) S、N 体心立方堆积 （3）第一电离能按N、O、S的顺序依次减小，因为氮原子最外层2p能级为半充满结构，比较稳定，硫原子核外电子层数较多，第一电离能较小，故答案为：SOHCu 3:1 小于 （，） 4 平面正方形 1010 【解析】（1）原子的核外电子离核越近能量越低，离核越远能量越高，故D项所示的核外排布图能量最高，故D项正确，答案为：D；（2）该离子中，氮原子和氮原子之间、碳原子和碳原子之间都存在非极性键，碳原子和氮原子之间、氮原

12、子和氢原子之间、碳原子和氢原子之间都存在极性键，铜原子和氮原子间存在配位键；故答案为：ACD；（2）一个共价单键由一个键组成，一个共价双键由一个键与一个键组成，而甲醛分子的结构式为：，其分子内所含键的个数为3，键个数为1，因此键与键个数之比为3:1；甲醛中C原子形成3个键，为sp2杂化，是平面三角形结构，键角为120，甲醇分子内碳原子形成4个键，无孤电子对，杂化方式为sp3杂化，是四面体结构，OCH键角约为10928,键角小于120，所以甲醇分子内OCH键角比甲醛分子内OCH键角小，故答案为：3:1；小于；（4）对照晶胞图示、坐标系及A、B点坐标，选A为参照点，P在晶胞内的体心处，由空间立体几

13、何关系可推知D的坐标为：（，），故答案为：（，）；该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有4个，这些Sn原子所呈现的构型为平面正方形，故答案为：4；平面正方形；由均摊法可知，该晶体的一个晶胞中有1个Sn、3个Cu和1个P原子，故该晶胞的摩尔质量为 342 g/mol,则一个晶胞质量 g,设立方体边长为x,铜原子间最近距离为d,则d2=()2+()2,d = x,结合密度= ，V = x3 = = cm3，x = cm，则d = x = cm = 1010 pm，故答案为：1010。9（化选修3：物质结构与性质）2016年诺贝尔化学奖授予在“分子机器设计和合成”领域有突出成就的三位科学家，其研究对象

14、之一“分子开关”即与大环主体分子苯芳烃、硫或氮杂环杯芳烃等有关。回答下列问题：（1）对叔丁基杯4芳烃(如图所示)可用于B族元素对应离子的萃取，如La3、Sc2。写出基态二价钪离子(Sc2)的核外电子排布式：_，其中电子占据的轨道数为_个。（2）对叔丁基杯4芳烃由4个羟基构成杯底，其中羟基氧原子的杂化方式为_，羟基间的相互作用力为_。（3）不同大小的苯芳烃能识别某些离子，如：、SCN等。一定条件下，SCN与MnO2反应可得到(SCN)2，试写出(SCN)2的结构式_。（4）NH3分子在独立存在时HNH键角为106.7。如图 Zn(NH3)62离子的部分结构以及HNH键角的测量值。解释配合物中HN

15、H键角变为109.5的原因：_。（5）橙红色的八羰基二钴Co2(CO)8的熔点为52，可溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。该晶体属于_晶体，八羰基二钴在液氨中被金属钠还原成四羰基钴酸钠NaCo(CO)4，四羧基钴酸钠中含有的化学键为_。（6）已知C60分子结构和C60晶胞示意图(如图、图所示)： 则一个C60分子中含有键的个数为_，C60晶体密度的计算式为_ gcm3。(NA为阿伏伽德罗常数的值)【答案】1s22s22p63s23p63d1或Ar3d1 10 sp3 氢键 NCSSCN 氨分子与Zn2形成配合物后，孤对电子与Zn2成键，原孤对电子与键对电子间的排斥作用变为键对电子间的排斥，排斥减弱

16、，故HNH键角变大 分子 离子键、配位键、极性键 90 412601030/(a3NA) 【解析】（1）Sc是21号元素，核外电子排布式为Ar3d14s2，则Sc2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1或Ar3d1；s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级只有1个电子，占有1个轨道，因此电子占据的轨道有1+1+3+1+3+1 = 10个，故答案为：1s22s22p63s23p63d1或Ar3d1；10；故答案为：氨分子与Zn2形成配合物后，孤对电子与Zn2成键，原孤对电子与键对电子间的排斥作用变为键对电子间的排斥，排斥减弱，故HNH键角变大；（5）熔点为52，可溶于乙醇、乙醚、苯

17、等有机溶剂，则可知Co2(CO)8属于分子晶体；NaCo(CO)4内，存在钠离子与Co(CO)4-阴离子，在Co(CO)4-内界有CO与中心钴离子形成配位键，而配体内部C原子与O原子之间存在极性共价键，所以四羧基钴酸钠中含有的化学键为离子键、配位键、极性键，故答案为：分子；离子键、配位键、极性键；（4）根据C60分子结构，C60分子中1个碳原子有2个CC键、1个C=C，根据均摊法，一个碳原子真正含有的键的个数为，即一个C60分子中含有键的个数为60 = 90；根据C60晶胞结构，离C60最近的C60上面有4个，中间有4个，下面有4个，即有12个；C60的个数为81/861/2=4，晶胞的质量为

18、 = g，晶胞的体积为（a1010）3 = a31030 cm3，根据密度的定义，晶胞的密度计算式为 = 412601030/(a3NA),故答案为：412601030/(a3NA)。10铜、银和金是日常生活中常用金属（1）基态铜原子的价层电子排布式为_.（2）银氨溶液主要成分是Ag（NH3）2OH，配制方法是，向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀刚好完全溶解为止，得到澄清的银氨溶液AgNO3中阴离子的空间构型是_；Ag（NH3）2+中银离子的配位数为_；NH3分子中N的杂化类型是_。与NH3互为等电子体的离子有：_。（3）现代工业冶金中，2Au（CN）2+Zn=2Au+Zn（CN）42。CN是常

19、见的配体，提供孤电子对是C不是N，其主要原因是_。（4）铜、银是有机反应常见的催化剂如 CH3CH2OH CH3CHO+H2。CH3CH2OH的沸点高于CH3CHO的主要原因是_；从原子轨道重叠方式分类，H2分子中键类型是_。（5）一种铜镍合金（俗称白铜）的晶胞如图1所示，铜、镍原子个数比为_。（6）金晶胞如图2所示，这种晶体堆积方式称为_堆积。该晶胞中原子空间利用率（）为_ （用含的式子表示），（提示原子空间利用率= ）【答案】3d104s1 平面三角形 2 sp3 H3O C的电负性比N小，吸引孤电子对的能力比N弱 乙醇分子间形成氢键 s-s 3：1 面心立方最密 （4）H2中H与H原子只

20、有s-s键。（5）面心立方中，顶点贡献率为1/8，面心贡献率为1/4，一个晶胞含3个铜原子、1个镍原子，因此铜、镍原子个数比为3:1。（6）设金原子半径为r，晶胞参数为a。面心立方晶胞中，面对角线上3个金原子相切,有:(4r)2=2a2，r= a，1个金晶胞含4个金原子，=11决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题：(1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能，用符号I1至I5表示)如表所示：I1I2I3I4I5电离能589.81145.44912.464918153元素M化合态常见化合价是_价，其基态原子电子

21、排布式为_。(2)Ca3(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为_。(3)PO43-的中心原子的杂化方式为_，该离子的空间构型为_，键角为_，其等电子体有_ (请写出两种)。(4)CaF2晶胞结构如图所示，则CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数目为_；已知Ca2+和F半径分别为a cm、b cm，阿伏加德罗常数为NA，M为摩尔质量，则晶体密度为_gcm3(不必化简)。(5)已知MgO与CaO的晶体结构相似，其摩氏硬度的大小关系为_，原因为_。【答案】+2 Ar4s2 FOP sp3 正四面体形 10928 SO42-、CCl4等 12 MgOCaO Mg2+半径比Ca2+小

22、，晶格能较大 (2)Ca3(PO4)3F中非金属元素有P、O、F三种，元素的非金属性FOP，元素的非金属性越强，其电负性就越大，所以按电负性由大到小的顺序排列为FOP；(3) PO43的中心原子P的价层电子对数是4，故P原子杂化为sp3杂化；由于孤对电子对数为0，该离子的空间构型为正四面体形，键角为10928，其等电子体有SO42-、CCl4；(4)根据CaF2晶胞结构可知：在每个晶胞中与Ca2+离子距离最近且等距离的Ca2+有3个，通过每个Ca2+可形成8个晶胞，每个Ca2+计算了2次，所以与Ca2+离子距离最近且等距离的Ca2+有(38)2=12个；将CaF2晶胞分成8个小正方体，正方体中

23、心为F-离子，顶点为Ca2+，晶胞中共有4个钙离子、8个氟离子。立方体的对角线为2(a+b)，则晶胞的对角线为4(a+b)，晶胞的边长为，根据晶体密度计算公式可得该晶体的密度=g/cm3；(5)MgO与CaO的晶体结构相似，由于离子半径Ca2+Mg2+，离子半径越大，与O2-形成的离子键的键长就越大，晶格能就越小，物质的硬度就越小，故其摩氏硬度的大小关系为MgOCaO。12CaF2、CaC2都是工业生产的重要物质。回答下列问题：(1)基态钙原子的电子排布式_，钙原子核外有_种能量状态的电子。(2)CaC2与水反应生成乙炔(C2H2)，乙炔中碳原子的杂化类型为_，乙炔中的键与键数之比为_。(3)

24、CaF2与浓H2SO4反应生成HF，HF的沸点高于C2H2，原因是：_；HF能的BF3化合得到HBF4，从化学键形成角度分析HF与BF3能化合的原因_。(4)NO2F分子与BF3互为等电子体，则NO2F分子的立体构型为_。(5)CaF2的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示：CaF2晶胞中，Ca2+的配位数为_个。“原子坐标参数”可表示晶胞内部各原子的相对位置，已知A、B两点的原子坐标参数如图所示，则C点的“原子坐标参数”为（_，_，）晶胞中两个F-的最近距离为273.1pm，用NA表示阿伏加德罗常数，则晶胞的密度为_g/cm3(列出计算式即可)。【答案】Ar4s2 6 sp 3:2 HF分子之间存

25、在氢键 BF3中硼原子有空轨道，HF中氟原子有孤对电子，两者之间可形成配位键 平面三角形 8 在BF3分子中的B原子上有空轨道，而HF分子中的F原子上有孤对电子，当BF3与HF靠近时，HF分子中F原子的孤对电子填充BF3分子中B原子的空轨道，二者形成配位键，从而结合形成HBF4；(4)BF3分子中B原子的价层电子对数为3+=3，没有孤电子对，所以分子的空间构型是平面三角形，而NO2F与BF3是等电子体，二者结构相似，所以NO2F分子的空间构型也是平面三角形；(5)以面心Ca2+为研究对象，在一个晶胞中连接4个F-，通过该Ca2+可形成2个晶胞，所以与该Ca2+距离相等且最近的F-共有8个，因此

26、Ca2+的配位数是8；观察A、B、C的相对位置，可知C点的x轴坐标是，y轴坐标是，z轴坐标是；根据晶胞结构可知，在一个晶胞中含有Ca2+：，含有F-：18=8，即一个晶胞中含有4个CaF2，根据C点的坐标可知：晶胞中F-离子之间的距离为晶胞边长的一半，所以晶胞参数L=2273.1pm=546.2pm，则该晶胞的密度为=g/cm3。13硼元素对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，硼的化合物被广泛应用于新材料制备、生活生产等诸多领域。（1）下列硼原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_、_（填标号）来源:Zxxk.ComABCD（2）晶体硼单质能自发呈现出正二十面体的多面体外形，这种

27、性质称为晶体的_。（3）硼元素的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为_。氨硼烷（NH3BH3）被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是_，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子_（填化学式）。（4）以硼酸（H3BO3）为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂。H3BO3晶体中单元结构如图所示。各单元中的氧原子通过_氢键（用“ABC”表示，A、B、C表示原子）连结成层状结构，其片层结构如图所示，层与层之间以_（填作用力名称）相结合构成整个硼酸晶体。硼氢化钠中的

28、键角大小是_，立体构型为_。根据上述结构判断下列说法正确的是_aH3BO3分子的稳定性与氢键有关b硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂cH3BO3分子中硼原子最外层为8e稳定结构d含1mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键（5）磷化硼（BP）是受高度关注的耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其结构与金刚石类似，晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是_；已知晶胞边长为a pm，则磷化硼晶体的密度是_gcm3（列出含a、NA的计算式即可）。【答案】A D 自范性 sp3杂化 N C2H6 OHO 范德华力 10928 正四面体 bd 正方形 (4)根据H3BO3晶体中单元结构知，各单元中的氧原子通过 OHO连结成层状结构；如图所示，层与层之间没有化学键，以范德华力相结合构成整个硼酸晶体；硼氢化钠中与甲烷为等电子体，所以键角和甲烷中键角相同，大小是10928； 立体构型为正四面体；a氢键较弱，不是化学键，所以H3BO3分子的稳定性与氢键无关，a说法错误；b硼酸晶体类似于石墨的层状结构，有滑腻感，可作润滑剂，b说法正确；cH3BO3分子中硼原子最外层为6e结构，c说法错误；