資源簡介

專題二十 物質結構與性質
課標要求 考情分析 核心素養(yǎng)
1.知道電子運動的能量狀態(tài)具有量子化的特征（能量不連續(xù)），電子可以處于不同的能級，在一定條件下會發(fā)生激發(fā)與躍遷。知道電子的運動狀態(tài)（空間分布及能量）可通過原子軌道和電子云模型來描述。2.知道原子核外電子的能級高低順序，了解原子核外電子排布的構造原理，認識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則等。3.認識元素的原子半徑、第一電離能、電負性等元素性質的周期性變化，知道原子核外電子排布呈現周期性變化是導致元素性質周期性變化的原因。4.認識分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，了解分子內氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。5.結合實例了解共價分子具有特定的空間結構，并可運用相關理論和模型進行解釋和預測。知道分子的結構可以通過波譜、晶體X射 線衍射等技術進行測定。6.知道分子可以分為極性分子和非極性分子，知道分子極性與分子中鍵的極性、分子的空間結構密切相關。結合實例初步認識分子的手性對其性質的影響。7.了解晶體中微粒的空間排布存在周期性，認識簡單的晶胞。借助分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等模型認識晶體的結構特點。8.認識物質的空間結構可以借助某些實驗手段來測定，通過這些手段所獲得的信息為建立物質結構模型或相關理論解釋提供支撐。知道原子光譜、分子光譜、晶體X射線衍射等是測定物質結構的基本方法和實驗手段。 新高考3年考頻 100% 宏觀辨識與微觀探析證據推理與模型認知
試題難度 一般/困難
考查形式 選擇題/主觀題
高頻考向: 原子核外電子運動狀態(tài)、核外電子排布規(guī)律及與周期表關系共價鍵本質、運用模型（原理）解釋分子空間結構微粒間作用力和微粒聚集狀態(tài)
命題趨勢：
考題一般是以元素推斷為背景，圍繞物質結構與性質的不同知識點，各小題之間相對獨立，主要考查從原子、分子水平認識物質構成規(guī)律。試題在科學新成果或新發(fā)現下，樹立“結構決定性質”思想，考查學生分析問題和解決問題能力。縱觀近幾年各地新課改高考試題，穩(wěn)定加創(chuàng)新是本專題的基本特點，命題采取結合新科技，新能源等社會熱點為背景，圍繞某一主題考查原子核外電子排布式(圖)、電離能、電負性、σ鍵、π鍵、雜化方式、分子或離子的空間構型(價層電子對互斥理論)、化學鍵及氫鍵、晶體結構特點及微粒間作用力、晶體的熔、沸點比較及晶胞的結構特點，特別是對空間想象能力和計算能力的考查，是近幾年的考查重點，選考題中為壓軸考點，一般利用均攤法考查晶胞中的原子個數，或者考查晶體的化學式的書寫、晶體類型的判斷等。
解題思路：
物質結構與性質的解題方法：
（1）化學用語類解答：①提高審題能力，找出關鍵詞；②：電子式、原子結構示意圖、原子基態(tài)電子排布式、軌道表示式、球棍（填充）模型等；
（2）判斷類解答：理解各種原理（規(guī)則）與物質性質的關系：①原子基態(tài)電子排布與構造原理、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理的關系；②分子空間結構與共價鍵、價層電子對互斥理論、雜化軌道理論的關系；③晶體結構與構成微粒及微粒間作用力的關系等；
（3）分析、比較性質類解答模型：從分析性質——聯系影響因素——規(guī)范解釋三個方面入手（見下圖模型）
真題溯源
1. [2022·湖北卷]某立方鹵化物可用于制作光電材料，其晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是（ ）
A．的配位數為6 B．與距離最近的是
C．該物質的化學式為 D．若換為，則晶胞棱長將改變
2. [2022·全國甲卷]2008年北京奧運會的“水立方”，在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”，實現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的鏈狀結構_______。
(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，其晶胞結構如圖所示，X代表的離子是_______；若該立方晶胞參數為a pm，正負離子的核間距最小為_______pm。
3. [2022·全國乙卷]鹵素單質及其化合物在科研和工農業(yè)生產中有著廣泛的應用。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.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
（2）①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C的一個_______雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Cl_______鍵，并且Cl的3px軌道與C的2px軌道形成3中心4電子的大鍵(Π)。
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為，則晶體的摩爾體積_______(列出算式)。
4. [2022·廣東卷]硒(Se)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)現聚集誘導發(fā)光(AIE)效應以來，AIE在發(fā)光材料、生物醫(yī)學等領域引起廣泛關注。一種含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路線如下：
（1）Se與S同族，基態(tài)硒原子價電子排布式為_______。
（2）H2Se的沸點低于H2O，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Se-Se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sp與sp2
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）硒兩種含氧酸的酸性強弱為H2SeO4_______H2SeO3(填“>”或“<”)。研究發(fā)現，給小鼠喂食適量硒酸鈉(Na2SeO4)可減輕重金屬鉈引起的中毒。的立體構型為_______。
（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構數據預測其熱電性能，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，其晶胞結構如圖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M，晶體密度為，則X中相鄰K之間的最短距離為_______(列出計算式，NA為阿伏加德羅常數的值)。
5. [2022·海南卷]以Cu2O、ZnO等半導體材料制作的傳感器和芯片具有能耗低、效率高的優(yōu)勢。回答問題：
（1）基態(tài)O原子的電子排布式_______，其中未成對電子有_______個。
（2）Cu、Zn等金屬具有良好的導電性，從金屬鍵的理論看，原因是_______。
（3）酞菁的銅、鋅配合物在光電傳感器方面有著重要的應用價值。酞菁分子結構如下圖，分子中所有原子共平面，所有N原子的雜化軌道類型相同，均采取_______雜化。鄰苯二甲酸酐()和鄰苯二甲酰亞胺()都是合成酞菁的原料，后者熔點高于前者，主要原因是_______。
（4）金屬Zn能溶于氨水，生成以氨為配體，配位數為4的配離子，Zn與氨水反應的離子方程式為_______。
（5）ZnO晶體中部分O原子被N原子替代后可以改善半導體的性能，Zn-N鍵中離子鍵成分的百分數小于Zn-O鍵，原因是_______。
（6）下圖為某ZnO晶胞示意圖，下圖是若干晶胞無隙并置而成的底面O原子排列局部平面圖。為所取晶胞的下底面，為銳角等于60°的菱形，以此為參考，用給出的字母表示出與所取晶胞相鄰的兩個晶胞的底面_______、_______。
6. [2022·河北卷]含Cu、Zn、Sn及S的四元半導體化合物(簡寫為CZTS)，是一種低價、無污染的綠色環(huán)保型光伏材料，可應用于薄膜太陽能電池領域。回答下列問題：
（1）基態(tài)S原子的價電子中，兩種自旋狀態(tài)的電子數之比為_____。
（2）Cu與Zn相比，第二電離能與第一電離能差值更大的是____，原因是_____。
（3）SnCl的幾何構型為____，其中心離子雜化方式為____。
（4）將含有未成對電子的物質置于外磁場中，會使磁場強度增大，稱其為順磁性物質。下列物質中，屬于順磁性物質的是____(填標號)。
A. [Cu(NH3)2]Cl B. [Cu(NH3)4]SO4 C. [Zn(NH3)4]SO4 D. Na2[Zn(OH)4]
（5）如圖是硫的四種含氧酸根的結構：
A. B. C. D.
根據組成和結構推斷，能在酸性溶液中將Mn2+轉化為MnO的是____(填標號)，理由是____。
（6）如圖是CZTS四元半導體化合物的四方晶胞。
①該物質的化學式為_____。
②以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標，例如圖中A原子的坐標為(，，)，則B原子的坐標為_____。
7. [2022·湖南卷]鐵和硒(Se)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，其結構式如下：
①基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar]_______；
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)SeO3分子_______離子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
（2）富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑。富馬酸分子的結構模型如圖所示：
①富馬酸分子中鍵與鍵的數目比為_______；
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，該物質可以在溫和條件下直接活化H2，將N3-轉化為，反應過程如圖所示：
①產物中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原子的配位數為_______；
③該晶胞參數a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶體的密度為_______(列出計算式)。
2專題二十 物質結構與性質
課標要求 考情分析 核心素養(yǎng)
1.知道電子運動的能量狀態(tài)具有量子化的特征（能量不連續(xù)），電子可以處于不同的能級，在一定條件下會發(fā)生激發(fā)與躍遷。知道電子的運動狀態(tài)（空間分布及能量）可通過原子軌道和電子云模型來描述。2.知道原子核外電子的能級高低順序，了解原子核外電子排布的構造原理，認識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則等。3.認識元素的原子半徑、第一電離能、電負性等元素性質的周期性變化，知道原子核外電子排布呈現周期性變化是導致元素性質周期性變化的原因。4.認識分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，了解分子內氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。5.結合實例了解共價分子具有特定的空間結構，并可運用相關理論和模型進行解釋和預測。知道分子的結構可以通過波譜、晶體X射 線衍射等技術進行測定。6.知道分子可以分為極性分子和非極性分子，知道分子極性與分子中鍵的極性、分子的空間結構密切相關。結合實例初步認識分子的手性對其性質的影響。7.了解晶體中微粒的空間排布存在周期性，認識簡單的晶胞。借助分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等模型認識晶體的結構特點。8.認識物質的空間結構可以借助某些實驗手段來測定，通過這些手段所獲得的信息為建立物質結構模型或相關理論解釋提供支撐。知道原子光譜、分子光譜、晶體X射線衍射等是測定物質結構的基本方法和實驗手段。 新高考3年考頻 100% 宏觀辨識與微觀探析證據推理與模型認知
試題難度 一般/困難
考查形式 選擇題/主觀題
高頻考向: 原子核外電子運動狀態(tài)、核外電子排布規(guī)律及與周期表關系共價鍵本質、運用模型（原理）解釋分子空間結構微粒間作用力和微粒聚集狀態(tài)
命題趨勢：
考題一般是以元素推斷為背景，圍繞物質結構與性質的不同知識點，各小題之間相對獨立，主要考查從原子、分子水平認識物質構成規(guī)律。試題在科學新成果或新發(fā)現下，樹立“結構決定性質”思想，考查學生分析問題和解決問題能力。縱觀近幾年各地新課改高考試題，穩(wěn)定加創(chuàng)新是本專題的基本特點，命題采取結合新科技，新能源等社會熱點為背景，圍繞某一主題考查原子核外電子排布式(圖)、電離能、電負性、σ鍵、π鍵、雜化方式、分子或離子的空間構型(價層電子對互斥理論)、化學鍵及氫鍵、晶體結構特點及微粒間作用力、晶體的熔、沸點比較及晶胞的結構特點，特別是對空間想象能力和計算能力的考查，是近幾年的考查重點，選考題中為壓軸考點，一般利用均攤法考查晶胞中的原子個數，或者考查晶體的化學式的書寫、晶體類型的判斷等。
解題思路：
物質結構與性質的解題方法：
（1）化學用語類解答：①提高審題能力，找出關鍵詞；②：電子式、原子結構示意圖、原子基態(tài)電子排布式、軌道表示式、球棍（填充）模型等；
（2）判斷類解答：理解各種原理（規(guī)則）與物質性質的關系：①原子基態(tài)電子排布與構造原理、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理的關系；②分子空間結構與共價鍵、價層電子對互斥理論、雜化軌道理論的關系；③晶體結構與構成微粒及微粒間作用力的關系等；
（3）分析、比較性質類解答模型：從分析性質——聯系影響因素——規(guī)范解釋三個方面入手（見下圖模型）
真題溯源
1. [2022·湖北卷]某立方鹵化物可用于制作光電材料，其晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是（ ）
A．的配位數為6 B．與距離最近的是
C．該物質的化學式為 D．若換為，則晶胞棱長將改變
【答案】B
【解析】
A．Ca2+配位數為與其距離最近且等距離的F-的個數，如圖所示，Ca2+位于體心，F-位于面心，所以Ca2+配位數為6，A正確；
B．F-與K+的最近距離為棱長的，F-與Ca2+的最近距離為棱長的，所以與F-距離最近的是Ca2+，B錯誤；
C．K+位于頂點，所以K+個數==1，F-位于面心，F-個數==3，Ca2+位于體心，所以Ca2+個數=1，綜上，該物質的化學式為KCaF3，C正確；
D．F-與Cl-半徑不同，替換后晶胞棱長將改變，D正確；
故選B。
2. [2022·全國甲卷]2008年北京奧運會的“水立方”，在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”，實現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的鏈狀結構_______。
(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，其晶胞結構如圖所示，X代表的離子是_______；若該立方晶胞參數為a pm，正負離子的核間距最小為_______pm。
【答案】
(1) ；
(2) 圖a ；同一周期第一電離能的總體趨勢是依次升高的，但由于N元素的2p能級為半充滿狀態(tài)，因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高 ；圖b；
(3) ；
(4) sp2 ； sp3 ；C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能越大，化學性質越穩(wěn)定；
(5) Ca2+ ；a 。
【解析】
根據基態(tài)原子的電子表示式書寫價電子排布式；根據電離能的排布規(guī)律分析電離能趨勢和原因；根據氫鍵的表示方法書寫(HF)3的結構；根據鍵能影響物質穩(wěn)定性的規(guī)律分析兩種物質的穩(wěn)定性差異；根據均攤法計算晶胞中各粒子的個數，判斷粒子種類。
(1) F為第9號元素其電子排布為1s22s22p5，則其價電子排布圖為，故答案為。
(2) C、N、O、F四種元素在同一周期，同一周期第一電離能的總體趨勢是依次升高的，但由于N元素的2p能級為半充滿狀態(tài)，因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高，因此C、N、O、F四種元素的第一電離能從小到大的順序為C(3) 固體HF中存在氫鍵，則(HF)3的鏈狀結構為，故答案為：。
(4) CF2=CF2中C原子存在3對共用電子對，其C原子的雜化方式為sp2雜化，但其共聚物ETFE中C原子存在4對共用電子對，其C原子為sp3雜化；由于F元素的電負性較大，因此在與C原子的結合過程中形成的C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能的強弱決定物質的化學性質，鍵能越大，化學性質越穩(wěn)定，因此聚四氟乙烯的化學穩(wěn)定性高于聚乙烯，故答案為：sp2；sp3；C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能越大，化學性質越穩(wěn)定。
(5)根據螢石晶胞結構，淺色X離子分布在晶胞的頂點和面心上，則1個晶胞中淺色X離子共有8×+6×=4個，深色Y離子分布在晶胞內部，則1個晶胞中共有8個深色Y離子，因此該晶胞的化學式應為XY2，結合螢石的化學式可知，X為Ca2+；根據晶胞，將晶胞分成8個相等的小正方體，仔細觀察CaF2的晶胞結構不難發(fā)現F-位于晶胞中8個小立方體中互不相鄰的4個小立方體的體心，小立方體邊長為，體對角線為，Ca2+與F-之間距離就是小晶胞體對角線的一半，因此晶體中正負的核間距的最小的距離為a pm，故答案為：Ca2+；a 。
3. [2022·全國乙卷]鹵素單質及其化合物在科研和工農業(yè)生產中有著廣泛的應用。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.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
（2）①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C的一個_______雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Cl_______鍵，并且Cl的3px軌道與C的2px軌道形成3中心4電子的大鍵(Π)。
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為，則晶體的摩爾體積_______(列出算式)。
【答案】
（1）ad； d；
（2）① sp2； σ ；②一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔； Cl參與形成的大π鍵越多，形成的C-Cl鍵的鍵長越短；
（3）CsCl ；CsCl為離子晶體，ICl為分子晶體 ；
（4）電解質 ；
【解析】
（1）F的原子序數為9，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p5，
a．1s22s22p43s1，基態(tài)氟原子2p能級上的1個電子躍遷到3s能級上，屬于氟原子的激發(fā)態(tài)，a正確；
b．1s22s22p43d2，核外共10個電子，不是氟原子，b錯誤；
c．1s22s12p5，核外共8個電子，不是氟原子，c錯誤；
d．1s22s22p33p2，基態(tài)氟原子2p能級上的2個電子躍遷到3p能級上，屬于氟原子的激發(fā)態(tài)，d正確；
答案選ad；而同一原子3p能級的能量比3s能級的能量高，因此能量最高的是1s22s22p33p2，答案選d。
（2）①一氯乙烯的結構式為，碳為雙鍵碳，采取sp2雜化，因此C的一個sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C-Cl σ鍵。②C的雜化軌道中s成分越多，形成的C-Cl鍵越強，C-Cl鍵的鍵長越短，一氯乙烷中碳采取sp3雜化，一氯乙烯中碳采取sp2雜化，一氯乙炔中碳采取sp雜化，sp雜化時p成分少，sp3雜化時p成分多，因此三種物質中C-Cl鍵鍵長順序為：一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔，同時Cl參與形成的大π鍵越多，形成的C-Cl鍵的鍵長越短，一氯乙烯中Cl的3px軌道與C的2px軌道形成3中心4電子的大π鍵(Π)，一氯乙炔中Cl的3px軌道與C的2px軌道形成3中心4電子的大π鍵(Π)，故三種物質中C-Cl鍵鍵長順序為：一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔。
（3）CsICl2發(fā)生非氧化還原反應，各元素化合價不變，生成無色晶體和紅棕色液體，則無色晶體為CsCl，紅棕色液體為ICl，而CsCl為離子晶體，熔化時，克服的是離子鍵，ICl為分子晶體，熔化時，克服的是分子間作用力，因此CsCl的熔點比ICl高。
（4）由題意可知，在電場作用下，Ag+不需要克服太大阻力即可發(fā)生遷移，因此α-AgI晶體是優(yōu)良的離子導體，在電池中可作為電解質；每個晶胞中含碘離子的個數為8+1=2個，依據化學式AgI可知，銀離子個數也為2個，晶胞的物質的量n=mol=mol，晶胞體積V=a3pm3=(504×10-12)3m3，則α-AgI晶體的摩爾體積Vm===m3/mol。
4. [2022·廣東卷]硒(Se)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)現聚集誘導發(fā)光(AIE)效應以來，AIE在發(fā)光材料、生物醫(yī)學等領域引起廣泛關注。一種含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路線如下：
（1）Se與S同族，基態(tài)硒原子價電子排布式為_______。
（2）H2Se的沸點低于H2O，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Se-Se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sp與sp2
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）硒兩種含氧酸的酸性強弱為H2SeO4_______H2SeO3(填“>”或“<”)。研究發(fā)現，給小鼠喂食適量硒酸鈉(Na2SeO4)可減輕重金屬鉈引起的中毒。的立體構型為_______。
（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構數據預測其熱電性能，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，其晶胞結構如圖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M，晶體密度為，則X中相鄰K之間的最短距離為_______(列出計算式，NA為阿伏加德羅常數的值)。
【答案】
（1）4s24p4
（2）兩者都是分子晶體，由于水存在分子間氫鍵，沸點高
（3）BDE
（4）O、Se
（5）＞ ; 正四面體形
（6）① K2SeBr6; ②
【解析】
（1）基態(tài)硫原子價電子排布式為3s23p4，Se與S同族，Se為第四周期元素，因此基態(tài)硒原子價電子排布式為4s24p4；故答案為：4s24p4。
（2）H2Se的沸點低于H2O，其原因是兩者都是分子晶體，由于水存在分子間氫鍵，沸點高；故答案為：兩者都是分子晶體，由于水存在分子間氫鍵，沸點高。
（3）A．I中有鍵，還有大π鍵，故A錯誤；B．Se Se是同種元素，因此I中的Se-Se鍵為非極性共價鍵，故B正確；C．烴都是難溶于水，因此II難溶于水，故C錯誤；D．II中苯環(huán)上的碳原子和碳碳雙鍵上的碳原子雜化類型為sp2，碳碳三鍵上的碳原子雜化類型為sp，故D正確；E．根據同周期從左到右電負性逐漸增大，同主族從上到下電負性逐漸減小，因此I~III含有的元素中，O電負性最大，故E正確；綜上所述，答案為：BDE。
（4）根據IV的結構簡式中O、Se都有孤對電子，碳、氫、硫都沒有孤對電子；故答案為：O、Se。
（5）根據非羥基氧越多，酸性越強，因此硒的兩種含氧酸的酸性強弱為H2SeO4＞H2SeO3。中Se價層電子對數為，其立體構型為正四面體形；故答案為：＞；正四面體形。
（6）①根據晶胞結構可知K位于晶胞體內，位于晶胞的頂點和面心，得到K有8個，有，則X的化學式為K2SeBr6；故答案為：K2SeBr6。②設X的最簡式的式量為M，晶體密度為，設晶胞參數為anm，得到，解得，X中相鄰K之間的最短距離為晶胞參數的一半即；故答案為：。
5. [2022·海南卷]以Cu2O、ZnO等半導體材料制作的傳感器和芯片具有能耗低、效率高的優(yōu)勢。回答問題：
（1）基態(tài)O原子的電子排布式_______，其中未成對電子有_______個。
（2）Cu、Zn等金屬具有良好的導電性，從金屬鍵的理論看，原因是_______。
（3）酞菁的銅、鋅配合物在光電傳感器方面有著重要的應用價值。酞菁分子結構如下圖，分子中所有原子共平面，所有N原子的雜化軌道類型相同，均采取_______雜化。鄰苯二甲酸酐()和鄰苯二甲酰亞胺()都是合成酞菁的原料，后者熔點高于前者，主要原因是_______。
（4）金屬Zn能溶于氨水，生成以氨為配體，配位數為4的配離子，Zn與氨水反應的離子方程式為_______。
（5）ZnO晶體中部分O原子被N原子替代后可以改善半導體的性能，Zn-N鍵中離子鍵成分的百分數小于Zn-O鍵，原因是_______。
（6）下圖為某ZnO晶胞示意圖，下圖是若干晶胞無隙并置而成的底面O原子排列局部平面圖。為所取晶胞的下底面，為銳角等于60°的菱形，以此為參考，用給出的字母表示出與所取晶胞相鄰的兩個晶胞的底面_______、_______。
【答案】
（1）1s22s22p4或[He]2s22p4; 2
（2）金屬的自由電子在外加電場中作定向移動
（3）sp2 ；兩者均為分子晶體，后者能形成分子間氫鍵，使分子間作用力增大，熔點更高；
（4）Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+H2↑或Zn+4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+2H2O+H2↑
（5）電負性O＞N，O對電子的吸引能力更強，Zn和O更易形成離子鍵
（6）cdhi ；bcfe
【解析】
(1)O為8號元素，其基態(tài)O原子核外有8個電子，因此基態(tài)O原子的電子排布式為1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p軌道有2個未成對電子，即O原子有2個未成對電子；
(2)由于金屬的自由電子可在外加電場中作定向移動，因此Cu、Zn等金屬具有良好的導電性；
(3)根據結構式可知，N原子有以雙鍵的形式存在，且分子中所有原子共平面，所有N原子的雜化軌道類型相同，故N原子的雜化方式均為sp2，由于鄰苯二甲酸酐和鄰苯二甲酰亞胺均為分子晶體，而后者能形成分子間氫鍵，使分子間作用力增大，因此熔點更高；
(4)金屬Zn與氨水反應可生成[Zn(NH3)4](OH)2和H2，反應的離子方程式為Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+H2↑或Zn+4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+2H2O+H2↑ ；
(5)由于電負性O＞N，O對電子的吸引能力更強，Zn和O更易形成離子鍵，因此Zn—N鍵中離子鍵成分的百分數小于Zn—O鍵；
(6)根據晶胞示意圖，一個晶胞中8個O原子位于晶胞的頂點，1個O原子位于晶胞體內，4個Zn原子位于晶胞的棱上，1個Zn原子位于晶胞體內，棱上的3個Zn原子和體內的Zn原子、O原子形成四面體結構，則與其相鄰的晶胞與該晶胞共用bc和cd，結合晶胞平移原則可知相鄰的兩個晶胞的底面為cdhi和bcfe。
6. [2022·河北卷]含Cu、Zn、Sn及S的四元半導體化合物(簡寫為CZTS)，是一種低價、無污染的綠色環(huán)保型光伏材料，可應用于薄膜太陽能電池領域。回答下列問題：
（1）基態(tài)S原子的價電子中，兩種自旋狀態(tài)的電子數之比為_____。
（2）Cu與Zn相比，第二電離能與第一電離能差值更大的是____，原因是_____。
（3）SnCl的幾何構型為____，其中心離子雜化方式為____。
（4）將含有未成對電子的物質置于外磁場中，會使磁場強度增大，稱其為順磁性物質。下列物質中，屬于順磁性物質的是____(填標號)。
A. [Cu(NH3)2]Cl B. [Cu(NH3)4]SO4 C. [Zn(NH3)4]SO4 D. Na2[Zn(OH)4]
（5）如圖是硫的四種含氧酸根的結構：
A. B. C. D.
根據組成和結構推斷，能在酸性溶液中將Mn2+轉化為MnO的是____(填標號)，理由是____。
（6）如圖是CZTS四元半導體化合物的四方晶胞。
①該物質的化學式為_____。
②以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標，例如圖中A原子的坐標為(，，)，則B原子的坐標為_____。
【答案】
（1）1：2或2：1
（2）①Cu ②Cu的第二電離能失去的是3d10的電子，第一電離能失去的是4s1電子，Zn的第二電離能失去的是4s1的電子，第一電離能失去的是4s2電子，3d10電子處于全充滿狀態(tài)，其與4s1電子能量差值更大
（3）①三角錐形 ②sp3雜化
（4）B
（5）① D ② D中含有-1價的O元素，具有強氧化性，能將Mn2+轉化為MnO
（6）① Cu2ZnSnS4 ② (，，)
【解析】
（1）基態(tài)S的價電子排布是3s23p4，根據基態(tài)原子電子排布規(guī)則，兩種自旋狀態(tài)的電子數之比為1：2或2：1，故答案為：1：2或2：1；
（2）銅元素的第二電離能失去的是3d10的電子，第一電離能失去的是4s1電子，鋅元素的第二電離能失去的是4s1的電子，第一電離能失去的是4s2電子，3d10電子處于全充滿狀態(tài)，其與4s1電子能量差值更大，所以銅與鋅相比，第二電離能與第一電離能差值更大的是銅元素，故答案為：Cu；Cu的第二電離能失去的是3d10的電子，第一電離能失去的是4s1電子，Zn的第二電離能失去的是4s1的電子，第一電離能失去的是4s2電子，3d10電子處于全充滿狀態(tài)，其與4s1電子能量差值更大；
（3）三氯化錫離子中錫離子的價層電子對數為4、孤對電子對數為1，所以錫離子雜化方式為sp3雜化，離子的空間構型為三角錐形，故答案為：三角錐形；sp3雜化；
（4）根據題意，具有順磁性物質含有未成對電子；
A．[Cu(NH3)2]Cl中亞銅離子外圍電子排布是3d10，離子中電子均已成對，該配合物不具有順磁性，故不符合題意；
B．[Cu(NH3)4]SO4中銅離子外圍電子排布是3d9，離子中有未成對電子，該配合物具有順磁性，故符合題意；
C．[Zn(NH3)4]SO4中鋅離子外圍電子排布是3d10，離子中電子均已成對，該配合物不具有順磁性，故不符合題意；
D．Na2[Zn(OH)4] 中鋅離子外圍電子排布是3d10，離子中電子均已成對，該配合物不具有順磁性，故不符合題意；
故選B；
（5）由四種含氧酸根的結構式可知，只有過二硫酸根離子中含有過氧鏈，離子中-1價的氧元素具有強氧化性，則只有過二硫酸根離子能在酸性溶液中將錳離子氧化為高錳酸根離子，故選D；
（6）①由晶胞結構可知，位于頂點和體心的鋅原子個數為8×+1=2，位于面上的銅原子個數為8×=4，位于面心和棱上的錫原子個數為2×+4×=2，位于體內的硫原子個數為8，則該物質的化學式為Cu2ZnSnS4，故答案為：Cu2ZnSnS4；
②若將晶胞先分為上下兩個相等的正方體后再將每個正方體繼續(xù)分為8個相等的小正方體，則B原子位于上面的正方體分割成的8個小立方體中位于右下后方的小立方體的體心，由A原子的坐標為(，，)可知，B原子的坐標為(，，)，故答案為：(，，)。
7. [2022·湖南卷]鐵和硒(Se)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，其結構式如下：
①基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar]_______；
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)SeO3分子_______離子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
（2）富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑。富馬酸分子的結構模型如圖所示：
①富馬酸分子中鍵與鍵的數目比為_______；
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，該物質可以在溫和條件下直接活化H2，將N3-轉化為，反應過程如圖所示：
①產物中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原子的配位數為_______；
③該晶胞參數a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶體的密度為_______(列出計算式)。
【答案】
（1）①3d104s24p4 ；② 8；③ ＞；SeO3的空間構型為平面三角形，SeO的空間構型為三角錐形；
（2）① 11:3；② O＞C＞H＞Fe；
（3）① sp3雜化；② H2O；
（4）① KFe2Se2 ② 4 ；③ 。
【解析】
（1） ①硒元素的原子序數為34，基態(tài)原子的電子排布式為[Ar] 3d104s24p4，故答案為： 3d104s24p4；
②由結構簡式可知，乙烷硒啉的分子結構對稱，分子中含有8種化學環(huán)境不同的碳原子，故答案為：8；
③三氧化硒分子中硒原子的價層電子對數為3，孤對電子對數為0，分子的空間構型為平面三角形，鍵角為120°，亞硒酸根離子中硒原子的價層電子對數為4，孤對電子對數為1，離子的空間構型為三角錐形，鍵角小于120°，故答案為：＞；SeO3的空間構型為平面三角形，SeO的空間構型為三角錐形；
（2） ①由球棍模型可知，富馬酸的結構式為HOOCCH=CHCOOH，分子中的單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，則分子中σ鍵和π鍵的數目比為11：3，故答案為：11：3；
②金屬元素的電負性小于非金屬元素，則鐵元素的電負性最小，非金屬元素的非金屬性越強，電負性越大，氫碳氧的非金屬性依次增強，則電負性依次增大，所以富馬酸亞鐵中四種元素的電負性由大到小的順序為O＞C＞H＞Fe，故答案為：O＞C＞H＞Fe；
（3） ①由結構簡式可知，產物中氮原子的價層電子對數為4，原子的雜化方式為sp3雜化，故答案為：sp3雜化；②水分子和氨基陰離子的原子個數都為3、價電子數都為8，互為等電子體，故答案為：H2O；
（4） ①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點和體心的鉀原子個數為8×+1=2，均位于棱上和面上的鐵原子和硒原子的個數為12×+2×=4，則超導材料最簡化學式為KFe2Se2，故答案為：KFe2Se2；
②由平面投影圖可知，位于棱上的鐵原子與位于面上的硒原子的距離最近，所以鐵原子的配位數為4，故答案為：4；③設晶體的密度為dg/cm3，由晶胞的質量公式可得：=abc×10—21×d，解得d=，故答案為：。
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