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第11題　物質結構與性質綜合題
復習建議：1課時(題型突破＋習題共1課時；以訓練為主)
1．（2024·山東日照校際聯考一模）學習結構化學，有助于洞悉物質內部奧秘。回答下列問題：
(1)下圖分別是2種不同形式元素周期表的局部區域。
①根據圖1預測，1～18號元素中位置最低的元素的基態原子核外電子排布式為 。
②根據圖2信息，與水反應的化學方程式為 。
③元素周期表中，Li-Mg、Be-Al、B-Si處于對角線位置，其單質與化合物的性質相似。下列說法正確的是 (填標號)。
A．受熱不易分解 B．單質鋰不能與反應
C．BeO熔點高 D．晶體硼為共價晶體
(2)分子中大π鍵可表示為，氮原子的雜化方式為 ，p軌道提供2個電子形成大π鍵的N原子是 (填“1”或“2”)號N原子。
(3)①在堿性條件下加入雙縮脲[HN(CONH2)2]生成紫色物質，其結構如圖所示。0.2mol該離子含有配位鍵的數目為 。
②已知具有對稱的空間構型，中的兩個被取代，能得到兩種不同結構的產物，則的空間構型為 。
(4)鉀元素與氧元素形成的某些化合物可以作為宇宙飛船的供氧劑。其中一種化合物的晶胞在XY平面、XZ平面、YZ平面上的投影如圖所示，鉀元素和氧元素形成的化合物的化學式為 ，其晶胞參數為apm，為阿伏加德羅常數的值，該晶胞的密度ρ= (用含a、的代數式表示)。
【答案】(1)1s22s22p63s1 CD
(2)sp2 2
(3)1.6 平面四邊形
(4)KO2
【解析】（1）①根據圖1預測，1～18號元素中位置最低的元素是鈉，鈉的基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s1；
②根據圖2信息，與水反應的化學方程式為；
③元素周期表中，Li-Mg、Be-Al、B-Si處于對角線位置，其單質與化合物的性質相似。
A．性質與碳酸鎂相似，受熱發生分解，A錯誤；
B．單質鋰與單質鎂相似，能與反應生成氮化鋰，B錯誤；
C．氧化鋁熔點很高，可推知BeO熔點高，C正確；
D．晶體硼與晶體硅相似，均為共價晶體，D正確；
故選CD；
（2）分子中大π鍵可表示為，1號氮原子形成2個σ鍵，有1個孤電子對，提供1個電子參與形成大π鍵，1號氮原子的雜化方式為sp2，2號氮原子形成3個σ鍵，有提供2個電子參與形成大π鍵，2號氮原子的雜化方式為sp2；p軌道提供2個電子形成大π鍵的N原子是2號N原子；
（3）①中含有8個配位鍵，則0.2mol該離子含有配位鍵的數目為1.6；
②已知具有對稱的空間構型，中的兩個被取代，能得到兩種不同結構的產物，則的空間構型為平面四邊形，兩個處于同一條邊或者對角線位置；
（4）根據晶胞的三視圖可以知道，K原子在晶胞的頂點和體心，一個晶胞含有K原子，O原子有兩個在晶胞內，八個在棱上，一個晶胞中含有的O原子，晶胞內K原子與O原子個數比為1﹕2，所以鉀元素和氧元素形成的化合物的化學式為KO2；
一個晶胞中含有2個K原子和4個O原子，晶胞參數為apm，，晶體密度為。
2．（2024·北京豐臺·一模）尋找安全高效、低成本的儲氫材料對于實現氫能經濟具有重要意義，以下列舉了三種常見的儲氫材料。
I．氰基配合物Cu3[Co(CN)6]2·xH2O
(1)基態Cu原子的價層電子排布式為 。
(2)H2O能參與配位的原因是 。
(3)CN-中C為正價，從原子結構的角度說明理由 。
II．三維多孔金屬有機骨架材料MOFs
MOF-5的低溫儲氫性能非常優異，其晶體結構如下圖所示。對苯二甲酸(BDC)作為有機配體，與無機基團[Zn4O]6+連接，化學式為 Zn4O(BDC)3。
(4)[Zn4O]6+中O原子的雜化軌道類型為 。
(5)下列也可以作為有機配體與[Zn4O]6+連接形成三維多孔骨架的是 。
A． B． C．
III．金屬氫化物
Mg2FeH6是非常有潛力的儲氫材料。其晶胞形狀為立方體，邊長為a nm，如下圖所示。
(6)Mg2FeH6晶胞中H原子個數為 。
(7)已知Mg2FeH6的摩爾質量是M ，阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為 。(1 nm =cm)
【答案】(1)3d104s1
(2)H2O中的O原子能提供孤電子對
(3)C和N電子層數相同，核電荷數C < N，原子半徑C>N，原子核對最外層電子的吸引力C(4)sp3
(5)BC
(6)24
(7)
【詳解】（1）銅是29號元素，在第四周期，基態銅原子的價電子排布式是3d104s1；
（2）形成配位鍵需要給予的一方能夠提供孤電子對，H2O中的O原子能提供孤電子對，因此能夠參與配位鍵的形成。
（3）C和N電子層數相同，核電荷數C < N，原子半徑C>N，原子核對最外層電子的吸引力C（4）由圖可知氧原子與四個Zn連接，因此形成sp3雜化；
（5）由圖可知若與有機配體與[Zn4O]6+連接形成三維多孔骨架需要分子中含有兩個或兩個以上的羧基，故BC正確；
（6）由圖可知Fe位于晶胞的頂點和面心，個數為：，Mg位于體心，為8個，根據化學式Mg2FeH6可知該晶胞中含有Mg2FeH6的個數為4，因此含有的H原子個數是24；
（7）由上題分析可知該晶胞含有Mg2FeH6的個數為4，因此該晶胞的質量是，晶體的密度為
1.基態原子的核外電子排布
表示方法 舉例
電子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
簡化表示式 Cu：[Ar]3d104s1
價電子排布式 Fe：3d64s2
電子排布圖 (或軌道表示式) O：
2.電離能的應用
判斷元素金 屬性的強弱 電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱
判斷元素 的化合價 如果某元素的In＋1?In，則該元素的常見化合價為＋n，如鈉元素I2?I1，所以鈉元素的化合價為＋1
3.電負性的應用
3.（2024·山東濰坊昌樂二中一模）W、X、Y、Z、M是原子序數依次增大的前四周期元素，其元素性質或結構如下：
元素 元素性質或原子結構
W 電子只有一種自旋取向
X 核外只有一個未成對電子，且電子有三種空間運動狀態
Y s軌道電子數比p軌道多一個，且第一電離能大于同周期相鄰元素
Z 電負性是短周期中最小的
M +3價基態離子最高能級處于半滿狀態
回答下列問題：
(1)寫出X元素的名稱 。
(2)寫出M元素+2價離子的價電子軌道表示式 。
(3)基態Z元素原子核外電子占據的最高能層包含的原子軌道數為 。
(4)W、X、Z可形成強還原性物質，W、X、Z三種元素電負性由大到小的順序是 (用元素符號表示)。
(5)大π鍵可用符號表示，m為參與形成大π鍵的原子數目，n為平行p軌道里的電子數，如苯分子的大鍵寫作，石墨中的大π鍵寫作(見下圖a)，被稱為“無機苯”，結構與苯類似，寫出的大π鍵 ，某化合物XY的結構(見下圖b)中也存在的大π鍵，但石墨是電的良導體，XY卻具有優異的電絕緣性，從電負性角度分析化合物XY不導電的可能原因 。
【答案】(1)硼
(2)
(3)9
(4)H>B>Na
(5) 電負性B【分析】W電子只有一種自旋取向可知W只有一個電子，則W為H；X核外有3種空間運動狀態，且只有一個未成對電子，其核外電子排布式為：，W為B；Y: s軌道電子數比p軌道多一個，且第一電離能大于同周期相鄰元素，Y為N；Z電負性是短周期中最小的，Z為Na；M的+3價基態離子最高能級處于半滿狀態，M為Fe；據此解答。
【解析】（1）由以上分析可知W為B，名稱為硼，故答案為：硼；
（2）M為Fe，其二價離子價電子軌道表示式，故答案為：；
（3）鈉的最高能層為3，該能層存在s、p、d三種軌道，分別有1、3、5個，總共9個軌道，故答案為：9；
（4）Na為活潑金屬電負性最小，在該化合物中H為-1價，B為+3價，電負性H>B，則三種元素的電負性：H>B>Na，故答案為：H>B>Na；
（5）被稱為“無機苯”，結構與苯類似，3個N提供3對孤電子對，3個B提供三個空軌道，形成的大π鍵為；BN中N的電負性大于B，N對電子吸引能力強，電子被N原子牢牢吸引，導致層內電子不能自由移動，因此不具有導電性，故答案為：；電負性B4．（2024·山東德州一模）物質的光學性質在科研中有重要的用途。回答下列問題：
Ⅰ.一種比率光聲探針M與Cu2+配位，可用于小鼠腦內銅(Ⅱ)的高時空分辨率動態成像，反應如下所示：
(1)H、C、N、F四種元素電負性由大到小的順序為 ，M中鍵角F-B-F 中鍵角F-B-F(填“>”、“<”或“=”)；基態的價電子中，兩種自旋狀態的電子數之比為 。
(2)均為平面結構的吡咯()和吡啶()是合成該探針的原料，吡咯和吡啶在鹽酸中溶解度較大的為 ，原因是 。
Ⅱ.鉿(Hf)的鹵化物八面體離子是構建鹵化物鈣鈦礦的基本發光單元，其構建的某晶胞結構如圖所示。
(3)該晶胞中的配位數為 ，陰離子形成的八面體空隙有 個。
(4)該晶體的密度為，阿伏加德羅常數的值為，則Hf-Hf最近距離為 nm。
【答案】(1)F＞N＞C＞H ＜ 5∶4
(2)吡啶 吡咯是一個五元雜環化合物，其中氮原子與兩個碳原子相連，形成一個環狀結構，在吡咯中，氮原子的孤對電子參與了環的芳香性，這使得氮原子上的電子云密度降低，從而減弱了其堿性，更難與鹽酸反應，即降低其溶解性
(3)4 8
(4)
【解析】（1）根據同一主族從上往下元素電負性依次減小，同一周期從左往右元素的電負性依次增大可知，H、C、N、F四種元素電負性由大到小的順序為F＞N＞C＞H，由題干圖示信息可知，M中B周圍形成了4個共價鍵，即B采用sp3雜化，而BF3中B采用sp2雜化，故M中鍵角F-B-F＜中鍵角F-B-F，已知Cu是29號元素，故基態Cu2+的價電子排布式為：3d9，故其中兩種自旋狀態的電子數之比為5∶4，故答案為：F＞N＞C＞H；＜；5∶4；
（2）吡咯與吡啶相比，吡咯是一個五元雜環化合物，其中氮原子與兩個碳原子相連，形成一個環狀結構，在吡咯中，氮原子的孤對電子參與了環的芳香性，這使得氮原子上的電子云密度降低，從而減弱了其堿性，即吡啶更容易與鹽酸電離出的H+結合，即吡咯再鹽酸中的溶解性比吡啶的更大，故答案為：吡啶；吡咯是一個五元雜環化合物，其中氮原子與兩個碳原子相連，形成一個環狀結構，在吡咯中，氮原子的孤對電子參與了環的芳香性，這使得氮原子上的電子云密度降低，從而減弱了其堿性，更難與鹽酸反應，即降低其溶解性；
（3）由題干晶胞圖示信息可知，該晶胞中K+位于體內，陰離子位于8個頂點和6個面心上，故每個K+位于頂點和面心陰離子形成的正四面體的體心上，故K+的配位數為4，陰離子形成的八面體空隙有8個，故答案為：4；8；
（4）由題干晶胞示意圖可知，一個晶胞中含有8個K+，含有[HfBr6]2-的個數為：=4個，阿伏加德羅常數的值為，則一個晶胞的質量為：，設晶胞參數為：anm，則一個晶胞的體積為：V=(a×10-7cm)3，該晶體的密度為，則有：=，解得a=×107，則Hf-Hf最近距離為面對角線的一半，即等于=nm，故答案為：。
中心原子雜化類型和分子空間構型的判斷
分子 (A為中 心原子) 中心原 子孤電 子對數 中心原子 雜化方式 分子構型 示例
AB2 0 sp 直線形 BeCl2、CO2、 HCN
1 sp2 V形 SO2、O3
2 sp3 V形 H2O、H2S
AB3 0 sp2 平面 三角形 BF3、CH2O、 SO3
1 sp3 三角錐形 NH3、H3O＋、 PCl3
AB4 0 sp3 正四 面體形 CH4、NH、 SO
大π鍵的判斷
1.含義
在一個具有平面(或直線)結構的多原子分子中，如果彼此相鄰的3個或多個原子中有垂直于分子平面的、對稱性一致的、未參與雜化的原子軌道，那么這些軌道可以相互重疊，形成多中心π鍵。這種不局限在兩個原子之間的π鍵稱為離域π鍵，或共軛大π鍵，簡稱大π鍵。
2.大π鍵的形成條件
形成大 π鍵的 條件 這些原子多數處于同一平面上
這些原子有相互平行的p軌道
p軌道上的電子總數小于p軌道數的2倍
3.大π鍵表示符號
Π，m表示相互平行的p軌道的數目，n表示相互平行的p軌道里的電子數。理論計算證明n＜2m時可形成大π鍵，解題時可作為驗證大π鍵書寫正誤的方法。
4.實例
1，3－丁二烯(H2C===CH—CH===CH2)4個碳原子均采用sp2雜化。這些雜化軌道相互重疊，形成σ鍵分子骨架，故所有原子處于同一平面。每個碳原子還有一個未參與雜化的p軌道，垂直于分子平面，每個p軌道里面有一個電子，故丁二烯分子中存在一個“4軌道4電子”的p－p大π鍵。表示符號為Π。
5.常見的大π鍵
分子(離子) C6H6(苯) CO2 O3 N
大π鍵 Π Π(2個) Π Π(2個)
分子(離子) NO CO
大π鍵 Π Π Π
5．（2024·山東菏澤一模）短周期元素可形成許多結構和性質不同的化合物，回答下列問題：
(1)是一種甲基化試劑，能發生水解反應；的水解產物為 (填化學式)。
(2)是共價化合物，可以形成二聚體和多聚體，二聚體中的雜化方式為，二聚體的結構式為 。
(3)分子的電子對空間構型為三角雙錐，排布方式有兩種，結構如圖。根據價層電子對互斥理論中：“孤電子對一成鍵電子對”分布在互成的方向上時斥力最大，判斷應采用結構 (填“a”或“b”)。
(4)在水溶液中顯藍色，加入過量的氨水后變為深藍色，原因是生成了 (填化學式)，比較它與的穩定性并說明理由 。
(5)在超高壓下，金屬鈉和氦可形成化合物。結構中的鈉離子按簡單立方排布，形成立方體空隙如圖，電子對和氦原子交替分布填充在立方體的中心。若將氦原子放在晶胞頂點，則電子對在該晶胞中的所有分數坐標除了、，還有 ；若晶體的密度為，阿伏加德羅常數的值為，晶胞的邊長 (用含的代數式表示)。
【答案】(1)CF3H、HIO
(2)
(3)a
(4) 因為N的電負性小于O的電負性，NH3的配位能力大于H2O，所以穩定性
(5)、
【解析】（1）F>I≈C，所以在CF3I中，受3個F原子吸引電子能力強的影響，I與C之間的共用電子對偏向于C，I顯+1價，則CF3I發生水解時，生成CF3H和HIO，故答案為：CF3H、HIO。
（2）Be的雜化方式為sp2，因此BeCl2的二聚體中Be原子有3個成鍵軌道，且Be原子最外層無孤對電子，則二聚體的結構式為，故答案為：。
（3）根據題干可知“孤電子對一成鍵電子對”分布在互成的方向上時斥力最大，a中孤電子對與成鍵電子對分布在同一平面，排斥力較小，更穩定，所以SF4應采用結構a，故答案為：a。
（4）加入過量的氨水后變為深藍色，原因是生成了，比更穩定，因為N的電負性小于O的電負性，NH3的配位能力大于H2O，所以穩定性，故答案為：；因為N的電負性小于O的電負性，NH3的配位能力大于H2O，所以穩定性。
（5）由于將He取在晶胞頂點，位于頂點電子對在晶胞中的分數坐標為、，觀察結構不難得出除此之外還有，那么位于體心電子對在晶胞中的分數坐標為；每個小立方體中有8×=1個鈉離子，電子對(2e-)和氦原子交替分布填充在立方體的中心，所以該晶體的晶胞應是由8個小立方體形成的大立方體，其中有一半小立方體中有He原子，一半有電子對，所以晶胞中有8個鈉離子、4個He原子，則晶胞的質量為g=g，已知晶體的密度為，阿伏加德羅常數的值為，晶胞邊長為apm，所以體積為a3pm3=a3×10-30cm3，則密度為，可得a=，故答案為：、；。
6．（2024·北京朝陽·一模）硼及其化合物在科研、工業等方面有許多用途。
(1)基態B原子價層電子排布式是 。
(2)六方氮化硼晶體也被稱為“白石墨”，具有和石墨晶體相似的層狀結構，如圖所示。
①比較B和N的電負性大小，并從原子結構角度說明理由： 。
②分析六方氮化硼晶體層間是否存在化學鍵并說明依據： 。
(3)氮化硼量子點(粒徑大小為2~10nm)可用于檢測金屬離子，如Fe2+或Fe3+的檢測原理如下圖。
①圖2所示的微粒中Fe與O之間存在的相互作用力類型為 。
②n= (填數字)。
(4)NaBH4是一種重要的儲氫材料，其晶胞結構由Ⅰ、Ⅱ兩部分組成，如圖所示。
①I不是晶胞，從結構角度說明原因： 。
②已知阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為 g·cm-3。(1nm=10-7cm)
【答案】(1)2s22p1
(2) 電負性：BN，原子核對鍵合電子的吸引作用B(3) 配位鍵 3
(4) I中8個頂角不完全相同，三套各兩個平行面不完全相同
【詳解】（1）B的原子序數是5所以基態B原子價層電子排布式2s22p1。
（2）①B和N都位于第二周期，根據電負性規律可以判斷出電負性：B②根據六方氮化硼晶體結構可以看出，層內B原子與N原子的核間距為145pm，層間距離為333pm，說明層間沒有化學鍵相連。
（3）①鐵離子有空軌道，氧原子有孤電子對，結合圖2結構可以看出微粒中Fe與O之間存在的相互作用力類型為配位鍵。
②與Fe成鍵的四個O中，有三個O各帶一個負電荷，根據電荷守恒，鐵為+3價，所以n=3。
（4）①由圖中結構可以看出Ⅰ中8個頂角不完全相同，三套各兩個平行面不完全相同，無法通過平移后無隙并置得到晶體，所以不是晶胞。
②由晶胞結構可以得到，Na+個數為：，個數為：，所以晶體密度為： g·cm-3。
1.晶胞中微粒數目的計算方法——均攤法
2.四種離子晶體模型
類別 NaCl型 CsCl型
晶胞
配位數 6 8
晶胞中所 含離子數 Cl－：4； Na＋：4 Cs＋：1； Cl－：1
陰、陽離子間 最短距離(b) 和晶胞參數(a) 之間的關系 b＝a b＝a
類別 ZnS型 CaF2型
晶胞
配位數 4 F－：4； Ca2＋：8
晶胞中所 含離子數 Zn2＋：4； S2－：4 Ca2＋：4； F－：8
陰、陽離子間 最短距離(b) 和晶胞參數(a) 之間的關系 a a
3.有關晶胞的三大類計算
(1)計算晶體密度的方法
晶胞密度
(2)計算晶體中微粒間距離的方法
(3)晶體微粒與M、ρ之間的關系
若1個晶胞中含有x個微粒，則1 mol晶胞中含有x mol微粒，其質量為xM g(M為微粒的相對原子質量)；又1個晶胞的質量為ρa3 g(a3為晶胞的體積，a為晶胞邊長或微粒間距離)，則1 mol晶胞的質量為ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。
1．（2024·山東濟南一模）含氮物質在工業上應用非常廣泛。將單質鋇(Ba)、錸(Re)以一定比例混合，于特制容器中加熱，依次通入N2、O2可制得某黑色晶體，該晶體晶胞如圖所示，含有多個由Ba(+2)、Re(+4)、O(-2)和N(-3)組成的八面體與平面三角形，括號中為其化合價。
回答下列問題：
(1)基態Ba原子的簡化電子排布式為 ，N、O、Ba簡單氫化物的沸點由高到低的順序為 (填化學式)。
(2)NO中N原子的雜化方式為 ，下列離子或分子與互為等電子體的是 (填標號)。
a． b． c．SO3 d．
(3)苯胺()中N原子與苯環形成p-π共軛，、、的堿性隨N原子電子云密度的增大而增強，其中堿性最弱的是 。
(4)該晶體中含有的八面體和平面三角形的個數比為 ，晶體的化學式為 。
(5)晶胞參數為apm、apm、cpm，，，該晶體的密度為 g·cm-1(寫出表達式)。
【答案】(1)[Xe]6s2 BaH2>H2O>NH3
(2)sp2 ac
(3)
(4)1∶2 Ba6O(ReN3)2
(5)
【解析】（1）鋇元素的原子序數為56，基態原子的簡化電子排布式為[Xe]6s2；氫化鋇是沸點較高的離子晶體，氨分子和水分子是沸點低的分子晶體，水分子間形成氫鍵的數目多于氨分子，分子間作用力大于氨分子，沸點高于氨分子，所以簡單氫化物的沸點由高到低的順序為BaH2>H2O>NH3，故答案為：[Xe]6s2；BaH2>H2O>NH3；
（2）硝酸根離子中氮原子的價層電子對數為3、孤電子對數為0，氮原子的雜化方式為雜化sp2，碳酸根離子和三氧化硫分子與硝酸根離子的原子個數都為4、價電子數都為24，互為等電子體，故答案為：sp2；ac；
（3）分子中甲基為推電子基團，會使氨基中氮原子電子云密度大于，堿性強于；分子中氮原子不能與與苯環形成p-π共軛，氨基中氮原子電子云密度大于，堿性強于，所以堿性最弱的為，故答案為：；
（4）由晶胞結構可知，晶胞中位于棱上和體內的八面體個數為4×+2=3，位于棱上和體內的平面三角形的個數為8×+4=6，則晶體中含有的八面體和平面三角形的個數比為1∶2；由化合價代數和為0可知，八面體為Ba6O10+、平面三角形為ReN，則晶體的化學式為Ba6O(ReN3)2，故答案為：1∶2；Ba6O(ReN3)2；
（5）設晶體的密度為dg/cm3，由晶胞的質量公式可得：=asin60 ×a×c×10-30×d，解得d==，故答案為：。
2．（2024·山東濟寧一模）氮族元素在生產、生活和科研中應用廣泛。回答下列問題：
(1)Co(NH3)配離子結構如圖所示，Co3+位于正八面體的中心，則1個Co(NH3)配離子中共價鍵的個數為 ，Co(NH3)3Cl3的空間結構有 種。
(2)氮族元素雜芴化合物(E=N、P、As、Sb、Bi)結構如圖所示。As原子的價電子排布式為 ，C－N－C鍵角之和為360°，C－As－C鍵角之和為284.9°，原因為 。
(3)尿素分子結構如圖所示，H、C、N、O的電負性由大到小順序為 ，C、N原子雜化方式分別為
(4)尿素分子是無色或白色針狀晶體，該晶體屬于四方晶系，晶胞參數anm、bnm、cnm(a=b≠c)，α=β=γ=90°，晶胞結構如圖1，若用代表尿素分子如圖2，該晶體的密度為 g cm-3。
【答案】(1)24 2
(2)4s24p3 氮的孤對電子與芴環的重疊更好，形成大π鍵，為平面形；而As的軌道重合差，難以形成大π鍵（或氮原子半徑較小，N-C鍵長較短易于形成大π鍵為平面形）
(3)O>N>C>H sp2、sp2
(4)
【解析】（1）1個氨分子中存在3個氮氫共價鍵，氮與鈷形成6個配位共價鍵，則1個Co(NH3)配離子中共價鍵的個數為24；Co(NH3)為正八面體，Co3+位于正八面體的中心，Co(NH3)3Cl3為3個氯取代Co(NH3)其中的3個氨分子，由于6個氨分子位置完全相同，則Co(NH3)3Cl3空間結構也就是看中6個點上的3個點有幾種情況，若3個點中兩點連線不經過體心為1種、經過體心為1種，故共2種；
（2）As為33號元素，與氮同主族、為第四周期，則As原子的價電子排布式為4s24p3，氮的孤對電子與芴環的重疊更好，形成大π鍵，為平面形，而As的軌道重合差，難以形成大π鍵（或氮原子半徑較小，N-C鍵長較短易于形成大π鍵為平面形），導致C－N－C鍵角之和為360°而C－As－C鍵角之和為284.9°小于360°；
（3）同周期從左到右，金屬性減弱，非金屬性變強，元素的電負性變強；同主族由上而下，金屬性增強，非金屬性逐漸減弱，元素電負性減弱；H、C、N、O的電負性由大到小順序為O>N>C>H；尿素是平面結構的分子，所有的8個原子共平面，尿素分子中存在離域大π鍵，類似于CO2分子，尿素分子中的碳原子和氮原子均采用sp2雜化方式成鍵；
（4）據“均攤法”，晶胞中含個CO(NH2)2，則晶體密度為
3．（2024·北京·一模）三磷酸腺苷(ATP)是生物體的供能物質，由腺苷(A)與磷酸反應而成。
(1)比較N和P的第一電離能大小，并從原子結構角度說明理由： 。
(2)ATP比A更易溶于水，從微粒間相互作用的角度解釋其原因： 。
(3)ATP的堿基中，碳原子的雜化方式為 。
(4)ATP中的堿基與尿嘧啶作用時，形成的氫鍵的種類可能有 。(用“X—H…Y”表示)。
(5)磷的含氧酸除了H3PO4以外，還有亞磷酸(H3PO3)等。
①H3PO3是二元酸，在水中O—H鍵能斷裂解離出H+而P—H鍵不能，從元素性質的角度解釋其原因： 。
②PO是一種配體。PO配位時配位原子是 ，理由是 。
【答案】(1)N>P；N和P為同主族元素，電子層數P>N，原子半徑P>N，原子核對最外層電子的吸引作用N>P
(2)ATP更易與H2O形成氫鍵
(3)sp2
(4)N—H…N、N—H…O
(5) O的電負性大于P的，O—H鍵極性大于P—H鍵 O O有孤電子對可以做配位原子，P沒有孤電子對不可做配位原子
【詳解】（1）N和P為同主族元素，電子層數P>N，原子半徑P>N，原子核對最外層電子的吸引作用N>P，導致第一電離能：N>P；
（2）ATP中含更多 羥基，更易與H2O形成氫鍵，導致其比A更易溶于水；
（3）ATP的堿基中，右側環中碳原子形成3個共價鍵且存在大π鍵，為sp2雜化，左側碳形成3個σ鍵和1個π鍵，為sp2雜化；
（4）當氫原子連接在電負性大且原子半徑小的原子（例如氟、氧、氮）上時，可以形成氫鍵；ATP中的堿基與尿嘧啶作用時，形成的氫鍵的種類可能有：N—H…N、N—H…O；
（5）①O的電負性大于P的，O—H鍵極性大于P—H鍵，使得O—H鍵更易斷裂電離出氫離子；
②PO中O存在孤電子對可以提供孤電子對而做配位原子，P沒有孤電子對不可做配位原子，故PO配位時配位原子是O。
4．（2024·北京東城·一模）檸檬酸鐵銨和鐵氰化鉀在紫外線照射下產生普魯士藍(PB)，可用于染色和能源行業。
(1)制備檸檬酸鐵銨的原料有鐵鹽、氨水和檸檬酸。
①基態的價層電子軌道表示式是 。
②的VSEPR模型名稱是 。
(2)避光條件下，檸檬酸鐵銨與鐵氰化鉀反應得到普魯士黃(PY)，其晶胞形狀為立方體，結構如圖所示。
①PY中所有均與形成配位鍵。結合電子式，解釋在PY中作配體的原因： 。
②已知PY中相鄰之間的距離為a nm，表示阿伏加德羅常數的值，PY的密度為
(用代數式表示，)。
(3)在紫外線照射下，PY中部分轉化為，同時嵌入，PY轉變為PB．PB晶胞結構如圖所示，其中周圍最近且等距的有12個。圖中“”位置被或占據，用“”補全PB晶胞結構中Ⅰ和Ⅱ兩個小立方體中的 。[PB晶胞(未畫出)]
(4)由于PB中的能很容易地嵌入和脫嵌，因此PB可作為鉀離子電池的正極材料。充電過程中，推測會從PB中脫嵌出來，理由是 。
【答案】(1) 正四面體形
(2) 電子式為，C和N均能提供孤電子對
(3)
(4)充電過程中失去電子轉化成，正電荷增多，從PB中脫嵌
【詳解】（1）
①鐵是26號元素，基態Fe3+的價層電子排布式為3d5，價層電子軌道表示式是；
②的中心原子為N，價層電子對為4對，VSEPR模型名稱正四面體形結構；
（2）
①CN-的電子式為，其中C和N均有孤對電子存在，能提供孤電子對；
②在PY的晶胞結構中最小的一個立方體中，8個Fe3+位于立方體的頂角，屬于一個小立方體的Fe3+有8×=1，CN-位于小立方體的棱心，屬于一個小立方體的CN-有12×=3，一個小立方體的質量為=g，一個小立方體的體積為(a×10-7)3=a3×10-21cm3，PY的密度為：g/cm3；
（3）
根據PB晶胞結構，其中周圍最近且等距的有12個，用“”補全PB晶胞結構中Ⅰ和Ⅱ兩個小立方體中的，結果如下：；
（4）充電過程中陽極上發生失去電子轉化成，正電荷增多，從PB中脫嵌。
6．（2024·北京房山·一模）氮元素能與金屬或者非金屬元素形成種類繁多、應用廣泛的化合物。
(1)基態N原子的價層電子軌道表示式是 。
(2)與碳氫化合物類似，N、H兩元素之間也可以形成氮烷、氮烯。
①在最簡單的氮烯分子中，N的雜化方式是 。
②具有很強的還原性，是常用的火箭推進劑，它在常溫常壓下為無色液體。判斷是否溶于水并說明理由 。
(3)配合物可用作廣譜殺菌劑，其中Cu屬于 區元素，該配合物中的配位原子是 ，配位數是 。
(4)的某種晶體結構中，原子間均以單鍵結合，其硬度比金剛石大，原因是 。
(5)和形成的化合物是一種重要的半導體材料。其某種晶胞形狀為立方體，邊長為，結構如圖所示。
①距離最近的有 個。
②已知阿伏加德羅常數為，氮化鎵(GaN)的摩爾質量為，該晶體的密度表達式為 ()。
【答案】(1)
(2) 與分子間形成氫鍵(或者是極性分子根據相似相溶原理推測易溶于水)
(3) ds N 4
(4)原子半徑，鍵長，鍵能，所以硬度更大
(5) 4
【分析】氮有三個價鍵，最簡單的氮烯即含一個氮氮雙鍵，另一個價鍵與氫結合，則其分子式：N2H2， N的雜化方式sp2雜化；分子中含有N-H鍵，和水分子間存在分子間氫鍵，因此易溶于水；或者是極性分子，水是極性分子，根據相似相溶原理推測易溶于水；是由C與N通過共價鍵結合的共價晶體。原子半徑，鍵長，鍵能，所以硬度更大；利用均攤法結合晶胞示意圖可知1個晶胞中Ga數目為，N原子數目為4，化學式為GaN。
【詳解】（1）
N的核電荷數為7，核外有7個電子，基態N原子電子排布式為1s22s22p3，則基態N原子的價層電子排布式是2s22p3，價層電子軌道表示式為：，故答案 ：；
（2）氮有三個價鍵，最簡單的氮烯即含一個氮氮雙鍵，另一個價鍵與氫結合，則其分子式：N2H2， N的雜化方式sp2雜化；分子中含有N-H鍵，和水分子間存在分子間氫鍵，因此易溶于水；或者是極性分子，水是極性分子，根據相似相溶原理推測易溶于水，故答案為：sp2；與分子間形成氫鍵(或者是極性分子根據相似相溶原理推測易溶于水)；
（3）中Cu原子核外29個電子，價層電子排布式為：，屬于ds區； [Cu(NH3)4]SO4的內界離子是[Cu(NH3)4]2+，其中心Cu2+結合的配位體是NH3， 配位原子為：N；Cu2+配位數是4，故答案為：ds；N；4；
（4）是由C與N通過共價鍵結合的共價晶體。原子半徑，鍵長，鍵能，所以硬度更大，故答案為：原子半徑，鍵長，鍵能，所以硬度更大；
（5）①GaN晶體中1個N原子和周圍四個Ga原子形成極性共價鍵，1個Ga原子和周圍四個N原子形成極性共價鍵，則Ga原子周圍等距且最近的氮原子有4個；
②由題干晶胞示意圖可知1個晶胞中Ga數目為，N原子數目為4，化學式為GaN，則晶胞密度，故答案為：。
5．（2024·山東聊城一模）元素周期表中，第四周期元素單質及其化合物在化工生產和研究中有重要的應用。
(1)Ti能形成化合物，該化合物中的配位數為 ，在該化合物中不含 （填標號）。
A．鍵 B．鍵 C．配位鍵 D．離子鍵 E．極性鍵 F．非極性鍵
(2)在ZnO催化作用下，呋喃（）可與氨反應，轉化為吡咯（），吡咯分子中所有原子共平面，已知大π鍵可以用表示，其中m表示參與形成大鍵的原子數，n代表大鍵中的電子數，則吡咯中大鍵可以表示為 。呋喃的熔、沸點 吡咯（填“高于”或“低于”），原因是 。
(3)是一種紫色晶體，其中DMSO為二甲基亞砜，化學式為。中鍵角 中鍵角（填“大于”“小于”或“等于”）。
(4)硒氧化鉍是一類：全新二維半導體芯片材料，為四方晶系晶胞結構（如圖所示），可以看成帶正電的層與帶負電的層交替堆疊。據此推斷硒氧化鉍的化學式為 。晶胞棱邊夾角均為90°，則晶體密度的計算式為 （為阿伏加德羅常數的值）。
【答案】(1)6 BF
(2) 低于 吡咯易形成分子間氫鍵
(3)小于
(4)
【解析】（1）Ti能形成化臺物，該化合物中的配位數為6，該化合物中O-H中存在σ鍵和極性共價鍵，Ti3+與配體存在配位鍵，內屆與外界的氯離子存在離子鍵，則不存在π鍵和非極性共價鍵，B和F符合題意。
（2）吡咯為平面形結構，分子中各原子在同一平面內可知，N原子的價層電子對數是3，根據價層電子對互斥理論可判斷N原子的雜化方式為sp2雜化，C原子也為sp2雜化，則吡咯中大π鍵是1個N原子和5個C原子提供6個電子形成的，可表示為。影響物質熔沸點的主要因素為分子間作用力，氫鍵大于分子間作用力，有氫鍵的吡咯沸點大于呋喃，吡咯易形成分子間氫鍵，沸點較高，則呋喃沸點低于吡咯，吡咯易形成分子間氫鍵。
（3）SO(CH3)2中S原子為sp3雜化，且有一對孤對電子，而CH3COCH3中羰基C原子為sp2雜化，沒有孤對電子，故SO(CH3)2中鍵角鍵角小于中鍵角。
（4）根據電荷守恒知，該晶胞中與個數比為1 : 1，故該晶體的化學式為，該晶胞中含有Se個數=8+1=2，結合化學式知該晶胞中含2個，故該晶胞的質量m=，該晶胞體積V=a×10-10×a×10-10×c×10-10cm3=a2c×10-30 cm3，故該晶體的密度=。
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第11題　物質結構與性質綜合題
復習建議：1課時(題型突破＋習題共1課時；以訓練為主)
1．（2024·山東日照校際聯考一模）學習結構化學，有助于洞悉物質內部奧秘。回答下列問題：
(1)下圖分別是2種不同形式元素周期表的局部區域。
①根據圖1預測，1～18號元素中位置最低的元素的基態原子核外電子排布式為 。
②根據圖2信息，與水反應的化學方程式為 。
③元素周期表中，Li-Mg、Be-Al、B-Si處于對角線位置，其單質與化合物的性質相似。下列說法正確的是 (填標號)。
A．受熱不易分解 B．單質鋰不能與反應
C．BeO熔點高 D．晶體硼為共價晶體
(2)分子中大π鍵可表示為，氮原子的雜化方式為 ，p軌道提供2個電子形成大π鍵的N原子是 (填“1”或“2”)號N原子。
(3)①在堿性條件下加入雙縮脲[HN(CONH2)2]生成紫色物質，其結構如圖所示。0.2mol該離子含有配位鍵的數目為 。
②已知具有對稱的空間構型，中的兩個被取代，能得到兩種不同結構的產物，則的空間構型為 。
(4)鉀元素與氧元素形成的某些化合物可以作為宇宙飛船的供氧劑。其中一種化合物的晶胞在XY平面、XZ平面、YZ平面上的投影如圖所示，鉀元素和氧元素形成的化合物的化學式為 ，其晶胞參數為apm，為阿伏加德羅常數的值，該晶胞的密度ρ= (用含a、的代數式表示)。
2．（2024·北京豐臺·一模）尋找安全高效、低成本的儲氫材料對于實現氫能經濟具有重要意義，以下列舉了三種常見的儲氫材料。
I．氰基配合物Cu3[Co(CN)6]2·xH2O
(1)基態Cu原子的價層電子排布式為 。
(2)H2O能參與配位的原因是 。
(3)CN-中C為正價，從原子結構的角度說明理由 。
II．三維多孔金屬有機骨架材料MOFs
MOF-5的低溫儲氫性能非常優異，其晶體結構如下圖所示。對苯二甲酸(BDC)作為有機配體，與無機基團[Zn4O]6+連接，化學式為 Zn4O(BDC)3。
(4)[Zn4O]6+中O原子的雜化軌道類型為 。
(5)下列也可以作為有機配體與[Zn4O]6+連接形成三維多孔骨架的是 。
A． B． C．
III．金屬氫化物
Mg2FeH6是非常有潛力的儲氫材料。其晶胞形狀為立方體，邊長為a nm，如下圖所示。
(6)Mg2FeH6晶胞中H原子個數為 。
(7)已知Mg2FeH6的摩爾質量是M ，阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為 。(1 nm =cm)
1.基態原子的核外電子排布
表示方法 舉例
電子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
簡化表示式 Cu：[Ar]3d104s1
價電子排布式 Fe：3d64s2
電子排布圖 (或軌道表示式) O：
2.電離能的應用
判斷元素金 屬性的強弱 電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱
判斷元素 的化合價 如果某元素的In＋1?In，則該元素的常見化合價為＋n，如鈉元素I2?I1，所以鈉元素的化合價為＋1
3.電負性的應用
3.（2024·山東濰坊昌樂二中一模）W、X、Y、Z、M是原子序數依次增大的前四周期元素，其元素性質或結構如下：
元素 元素性質或原子結構
W 電子只有一種自旋取向
X 核外只有一個未成對電子，且電子有三種空間運動狀態
Y s軌道電子數比p軌道多一個，且第一電離能大于同周期相鄰元素
Z 電負性是短周期中最小的
M +3價基態離子最高能級處于半滿狀態
回答下列問題：
(1)寫出X元素的名稱 。
(2)寫出M元素+2價離子的價電子軌道表示式 。
(3)基態Z元素原子核外電子占據的最高能層包含的原子軌道數為 。
(4)W、X、Z可形成強還原性物質，W、X、Z三種元素電負性由大到小的順序是 (用元素符號表示)。
(5)大π鍵可用符號表示，m為參與形成大π鍵的原子數目，n為平行p軌道里的電子數，如苯分子的大鍵寫作，石墨中的大π鍵寫作(見下圖a)，被稱為“無機苯”，結構與苯類似，寫出的大π鍵 ，某化合物XY的結構(見下圖b)中也存在的大π鍵，但石墨是電的良導體，XY卻具有優異的電絕緣性，從電負性角度分析化合物XY不導電的可能原因 。
4．（2024·山東德州一模）物質的光學性質在科研中有重要的用途。回答下列問題：
Ⅰ.一種比率光聲探針M與Cu2+配位，可用于小鼠腦內銅(Ⅱ)的高時空分辨率動態成像，反應如下所示：
(1)H、C、N、F四種元素電負性由大到小的順序為 ，M中鍵角F-B-F 中鍵角F-B-F(填“>”、“<”或“=”)；基態的價電子中，兩種自旋狀態的電子數之比為 。
(2)均為平面結構的吡咯()和吡啶()是合成該探針的原料，吡咯和吡啶在鹽酸中溶解度較大的為 ，原因是 。
Ⅱ.鉿(Hf)的鹵化物八面體離子是構建鹵化物鈣鈦礦的基本發光單元，其構建的某晶胞結構如圖所示。
(3)該晶胞中的配位數為 ，陰離子形成的八面體空隙有 個。
(4)該晶體的密度為，阿伏加德羅常數的值為，則Hf-Hf最近距離為 nm。
中心原子雜化類型和分子空間構型的判斷
分子 (A為中 心原子) 中心原 子孤電 子對數 中心原子 雜化方式 分子構型 示例
AB2 0 sp 直線形 BeCl2、CO2、 HCN
1 sp2 V形 SO2、O3
2 sp3 V形 H2O、H2S
AB3 0 sp2 平面 三角形 BF3、CH2O、 SO3
1 sp3 三角錐形 NH3、H3O＋、 PCl3
AB4 0 sp3 正四 面體形 CH4、NH、 SO
大π鍵的判斷
1.含義
在一個具有平面(或直線)結構的多原子分子中，如果彼此相鄰的3個或多個原子中有垂直于分子平面的、對稱性一致的、未參與雜化的原子軌道，那么這些軌道可以相互重疊，形成多中心π鍵。這種不局限在兩個原子之間的π鍵稱為離域π鍵，或共軛大π鍵，簡稱大π鍵。
2.大π鍵的形成條件
形成大 π鍵的 條件 這些原子多數處于同一平面上
這些原子有相互平行的p軌道
p軌道上的電子總數小于p軌道數的2倍
3.大π鍵表示符號
Π，m表示相互平行的p軌道的數目，n表示相互平行的p軌道里的電子數。理論計算證明n＜2m時可形成大π鍵，解題時可作為驗證大π鍵書寫正誤的方法。
4.實例
1，3－丁二烯(H2C===CH—CH===CH2)4個碳原子均采用sp2雜化。這些雜化軌道相互重疊，形成σ鍵分子骨架，故所有原子處于同一平面。每個碳原子還有一個未參與雜化的p軌道，垂直于分子平面，每個p軌道里面有一個電子，故丁二烯分子中存在一個“4軌道4電子”的p－p大π鍵。表示符號為Π。
5.常見的大π鍵
分子(離子) C6H6(苯) CO2 O3 N
大π鍵 Π Π(2個) Π Π(2個)
分子(離子) NO CO
大π鍵 Π Π Π
5．（2024·山東菏澤一模）短周期元素可形成許多結構和性質不同的化合物，回答下列問題：
(1)是一種甲基化試劑，能發生水解反應；的水解產物為 (填化學式)。
(2)是共價化合物，可以形成二聚體和多聚體，二聚體中的雜化方式為，二聚體的結構式為 。
(3)分子的電子對空間構型為三角雙錐，排布方式有兩種，結構如圖。根據價層電子對互斥理論中：“孤電子對一成鍵電子對”分布在互成的方向上時斥力最大，判斷應采用結構 (填“a”或“b”)。
(4)在水溶液中顯藍色，加入過量的氨水后變為深藍色，原因是生成了 (填化學式)，比較它與的穩定性并說明理由 。
(5)在超高壓下，金屬鈉和氦可形成化合物。結構中的鈉離子按簡單立方排布，形成立方體空隙如圖，電子對和氦原子交替分布填充在立方體的中心。若將氦原子放在晶胞頂點，則電子對在該晶胞中的所有分數坐標除了、，還有 ；若晶體的密度為，阿伏加德羅常數的值為，晶胞的邊長 (用含的代數式表示)。
6．（2024·北京朝陽·一模）硼及其化合物在科研、工業等方面有許多用途。
(1)基態B原子價層電子排布式是 。
(2)六方氮化硼晶體也被稱為“白石墨”，具有和石墨晶體相似的層狀結構，如圖所示。
①比較B和N的電負性大小，并從原子結構角度說明理由： 。
②分析六方氮化硼晶體層間是否存在化學鍵并說明依據： 。
(3)氮化硼量子點(粒徑大小為2~10nm)可用于檢測金屬離子，如Fe2+或Fe3+的檢測原理如下圖。
①圖2所示的微粒中Fe與O之間存在的相互作用力類型為 。
②n= (填數字)。
(4)NaBH4是一種重要的儲氫材料，其晶胞結構由Ⅰ、Ⅱ兩部分組成，如圖所示。
①I不是晶胞，從結構角度說明原因： 。
②已知阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為 g·cm-3。(1nm=10-7cm)
1.晶胞中微粒數目的計算方法——均攤法
2.四種離子晶體模型
類別 NaCl型 CsCl型
晶胞
配位數 6 8
晶胞中所 含離子數 Cl－：4； Na＋：4 Cs＋：1； Cl－：1
陰、陽離子間 最短距離(b) 和晶胞參數(a) 之間的關系 b＝a b＝a
類別 ZnS型 CaF2型
晶胞
配位數 4 F－：4； Ca2＋：8
晶胞中所 含離子數 Zn2＋：4； S2－：4 Ca2＋：4； F－：8
陰、陽離子間 最短距離(b) 和晶胞參數(a) 之間的關系 a a
3.有關晶胞的三大類計算
(1)計算晶體密度的方法
晶胞密度
(2)計算晶體中微粒間距離的方法
(3)晶體微粒與M、ρ之間的關系
若1個晶胞中含有x個微粒，則1 mol晶胞中含有x mol微粒，其質量為xM g(M為微粒的相對原子質量)；又1個晶胞的質量為ρa3 g(a3為晶胞的體積，a為晶胞邊長或微粒間距離)，則1 mol晶胞的質量為ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。
1．（2024·山東濟南一模）含氮物質在工業上應用非常廣泛。將單質鋇(Ba)、錸(Re)以一定比例混合，于特制容器中加熱，依次通入N2、O2可制得某黑色晶體，該晶體晶胞如圖所示，含有多個由Ba(+2)、Re(+4)、O(-2)和N(-3)組成的八面體與平面三角形，括號中為其化合價。
回答下列問題：
(1)基態Ba原子的簡化電子排布式為 ，N、O、Ba簡單氫化物的沸點由高到低的順序為 (填化學式)。
(2)NO中N原子的雜化方式為 ，下列離子或分子與互為等電子體的是 (填標號)。
a． b． c．SO3 d．
(3)苯胺()中N原子與苯環形成p-π共軛，、、的堿性隨N原子電子云密度的增大而增強，其中堿性最弱的是 。
(4)該晶體中含有的八面體和平面三角形的個數比為 ，晶體的化學式為 。
(5)晶胞參數為apm、apm、cpm，，，該晶體的密度為 g·cm-1(寫出表達式)。
2．（2024·山東濟寧一模）氮族元素在生產、生活和科研中應用廣泛。回答下列問題：
(1)Co(NH3)配離子結構如圖所示，Co3+位于正八面體的中心，則1個Co(NH3)配離子中共價鍵的個數為 ，Co(NH3)3Cl3的空間結構有 種。
(2)氮族元素雜芴化合物(E=N、P、As、Sb、Bi)結構如圖所示。As原子的價電子排布式為 ，C－N－C鍵角之和為360°，C－As－C鍵角之和為284.9°，原因為 。
(3)尿素分子結構如圖所示，H、C、N、O的電負性由大到小順序為 ，C、N原子雜化方式分別為
(4)尿素分子是無色或白色針狀晶體，該晶體屬于四方晶系，晶胞參數anm、bnm、cnm(a=b≠c)，α=β=γ=90°，晶胞結構如圖1，若用代表尿素分子如圖2，該晶體的密度為 g cm-3。
3．（2024·北京·一模）三磷酸腺苷(ATP)是生物體的供能物質，由腺苷(A)與磷酸反應而成。
(1)比較N和P的第一電離能大小，并從原子結構角度說明理由： 。
(2)ATP比A更易溶于水，從微粒間相互作用的角度解釋其原因： 。
(3)ATP的堿基中，碳原子的雜化方式為 。
(4)ATP中的堿基與尿嘧啶作用時，形成的氫鍵的種類可能有 。(用“X—H…Y”表示)。
(5)磷的含氧酸除了H3PO4以外，還有亞磷酸(H3PO3)等。
①H3PO3是二元酸，在水中O—H鍵能斷裂解離出H+而P—H鍵不能，從元素性質的角度解釋其原因： 。
②PO是一種配體。PO配位時配位原子是 ，理由是 。
4．（2024·北京東城·一模）檸檬酸鐵銨和鐵氰化鉀在紫外線照射下產生普魯士藍(PB)，可用于染色和能源行業。
(1)制備檸檬酸鐵銨的原料有鐵鹽、氨水和檸檬酸。
①基態的價層電子軌道表示式是 。
②的VSEPR模型名稱是 。
(2)避光條件下，檸檬酸鐵銨與鐵氰化鉀反應得到普魯士黃(PY)，其晶胞形狀為立方體，結構如圖所示。
①PY中所有均與形成配位鍵。結合電子式，解釋在PY中作配體的原因： 。
②已知PY中相鄰之間的距離為a nm，表示阿伏加德羅常數的值，PY的密度為
(用代數式表示，)。
(3)在紫外線照射下，PY中部分轉化為，同時嵌入，PY轉變為PB．PB晶胞結構如圖所示，其中周圍最近且等距的有12個。圖中“”位置被或占據，用“”補全PB晶胞結構中Ⅰ和Ⅱ兩個小立方體中的 。[PB晶胞(未畫出)]
(4)由于PB中的能很容易地嵌入和脫嵌，因此PB可作為鉀離子電池的正極材料。充電過程中，推測會從PB中脫嵌出來，理由是 。
6．（2024·北京房山·一模）氮元素能與金屬或者非金屬元素形成種類繁多、應用廣泛的化合物。
(1)基態N原子的價層電子軌道表示式是 。
(2)與碳氫化合物類似，N、H兩元素之間也可以形成氮烷、氮烯。
①在最簡單的氮烯分子中，N的雜化方式是 。
②具有很強的還原性，是常用的火箭推進劑，它在常溫常壓下為無色液體。判斷是否溶于水并說明理由 。
(3)配合物可用作廣譜殺菌劑，其中Cu屬于 區元素，該配合物中的配位原子是 ，配位數是 。
(4)的某種晶體結構中，原子間均以單鍵結合，其硬度比金剛石大，原因是 。
(5)和形成的化合物是一種重要的半導體材料。其某種晶胞形狀為立方體，邊長為，結構如圖所示。
①距離最近的有 個。
②已知阿伏加德羅常數為，氮化鎵(GaN)的摩爾質量為，該晶體的密度表達式為 ()。
5．（2024·山東聊城一模）元素周期表中，第四周期元素單質及其化合物在化工生產和研究中有重要的應用。
(1)Ti能形成化合物，該化合物中的配位數為 ，在該化合物中不含 （填標號）。
A．鍵 B．鍵 C．配位鍵 D．離子鍵 E．極性鍵 F．非極性鍵
(2)在ZnO催化作用下，呋喃（）可與氨反應，轉化為吡咯（），吡咯分子中所有原子共平面，已知大π鍵可以用表示，其中m表示參與形成大鍵的原子數，n代表大鍵中的電子數，則吡咯中大鍵可以表示為 。呋喃的熔、沸點 吡咯（填“高于”或“低于”），原因是 。
(3)是一種紫色晶體，其中DMSO為二甲基亞砜，化學式為。中鍵角 中鍵角（填“大于”“小于”或“等于”）。
(4)硒氧化鉍是一類：全新二維半導體芯片材料，為四方晶系晶胞結構（如圖所示），可以看成帶正電的層與帶負電的層交替堆疊。據此推斷硒氧化鉍的化學式為 。晶胞棱邊夾角均為90°，則晶體密度的計算式為 （為阿伏加德羅常數的值）。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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