資源簡介

綜合拔高練
高考真題練
考點1　共價鍵的類型及數目判斷
1.(2024全國甲,35節選)CaC2俗稱電石,該化合物中不存在的化學鍵類型為　　　　(填標號)。
a.離子鍵　　　　　　b.極性共價鍵
c.非極性共價鍵　　　　　　d.配位鍵
2.[2022湖南,18(2)①]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:
富馬酸分子中σ鍵與π鍵的數目比為　　　　　　　　　　　　　　　。
3.[2021全國甲,35(2)]CO2分子中存在　　　個σ鍵和　　　個π鍵。
考點2　各種晶體的結構與性質
4.(2023山東,5)石墨與F2在450℃反應,石墨層間插入F得到層狀結構化合物(CF)x,該物質仍具潤滑性,其單層局部結構如圖所示。下列關于該化合物的說法正確的是(　　)
A.與石墨相比,(CF)x導電性增強
B.與石墨相比,(CF)x抗氧化性增強
C.(CF)x中C—C的鍵長比C—F短
D.1mol(CF)x中含有2xmol共價單鍵
5.(1)(2024全國甲,35節選)早在青銅器時代,人類就認識了錫。錫的鹵化物熔點數據如下表,結合變化規律說明原因:　　　　　　　　　　　　　　　。
物質 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4
熔點/℃ 442 -34 29 143
(2)(2024山東,16節選)Mn的某種氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如圖所示,該氧化物化學式為　　　　。
當MnOx晶體有O原子脫出時,出現O空位,Mn的化合價　　　　(填“升高”“降低”或“不變”),O空位的產生使晶體具有半導體性質。下列氧化物晶體難以通過該方式獲有半導體性質的是　　　　(填標號)。
A.CaO　　B.V2O5　　C.Fe2O3　　D.CuO
6.(2023全國乙,35節選)(2)已知一些物質的熔點數據如下表:
物質 NaCl SiCl4 GeCl4 SnCl4
熔點/℃ 800.7 -68.8 -51.5 -34.1
Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點明顯高于SiCl4,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點變化趨勢及其原因　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.[2022全國乙,35(3)]鹵化物CsICl2受熱發生非氧化還原反應,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　　　　　　　　　　　　　　　。
考點3　均攤法的應用
8.(2024湖北,11)黃金按質量分數分級,純金為24K。Au-Cu合金的三種晶胞結構如圖,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列說法錯誤的是(　　)
A.Ⅰ為18K金
B.Ⅱ中Au的配位數是12
C.Ⅲ中最小核間距Au—CuD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,Au與Cu原子個數比依次為1∶1、1∶3、3∶1
9.(2024黑吉遼,14)某鋰離子電池電極材料結構如圖。結構1是鈷硫化物晶胞的一部分,可代表其組成和結構;晶胞2是充電后的晶胞結構;所有晶胞均為立方晶胞。下列說法錯誤的是　　(　　)
A.結構1鈷硫化物的化學式為Co9S8
B.晶胞2中S與S的最短距離為a
C.晶胞2中距Li最近的S有4個
D.晶胞2和晶胞3表示同一晶體
10.(2024全國甲,35節選)結晶型PbS可作為放射性探測器元件材料,其立方晶胞如圖所示。其中Pb的配位數為　　　　。設NA為阿伏加德羅常數的值,則該晶體密度為　　　　g·cm-3(列出計算式)。
11.(2023福建,11節選改編)銅的硫化物結構多樣。天然硫化銅俗稱銅藍,其晶胞結構如圖。
晶胞中含有　　　個,N(Cu+)∶N(Cu2+)=　　　　。晶體中微粒間作用力有　　　　(填標號)。
a.氫鍵　b.離子鍵　c.共價鍵　d.金屬鍵
考點4　晶體密度及微粒間距離的計算
12.(2023湖南,11)科學家合成了一種高溫超導材料,其晶胞結構如圖所示,該立方晶胞參數為apm。阿伏加德羅常數的值為NA。下列說法錯誤的是　(　　)
A.晶體最簡化學式為KCaB6C6
B.晶體中與K+最近且距離相等的Ca2+有8個
C.晶胞中B和C原子構成的多面體有12個面
D.晶體的密度為g·cm-3
13.(2023遼寧,14)晶體結構的缺陷美與對稱美同樣受關注。某富鋰超離子導體的晶胞是立方體(圖1),進行鎂離子取代及鹵素共摻雜后,可獲得高性能固體電解質材料(圖2)。下列說法錯誤的是(　　)
A.圖1晶體密度為72.5/(NA×a3×10-30)g·cm-3
B.圖1中O原子的配位數為6
C.圖2表示的化學式為LiMg2OClxBr1-x
D.Mg2+取代產生的空位有利于Li+傳導
14.(2023河北,11)鋯(Zr)是重要的戰略金屬,可從其氧化物中提取。下圖是某種鋯的氧化物晶體的立方晶胞,NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法錯誤的是(　　)
A.該氧化物的化學式為ZrO2
B.該氧化物的密度為g·cm-3
C.Zr原子之間的最短距離為apm
D.若坐標取向不變,將p點Zr原子平移至原點,則q點Zr原子位于晶胞xy面的面心
15.(2023全國乙,35節選)(3)一種硼鎂化合物具有超導性能,晶體結構屬于六方晶系,其晶體結構、晶胞沿c軸的投影圖如下所示,晶胞中含有　　　個Mg。該物質化學式為　　　　,B-B最近距離為　　　　。
16.(2023全國甲,35節選)AlF3的熔點為1090℃,遠高于AlCl3的192℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學鍵為　　　　鍵。AlF3結構屬立方晶系,晶胞如圖所示,F-的配位數為　　　　　　　。若晶胞參數為apm,晶體密度ρ=　　　　g·cm-3(列出計算式,阿伏加德羅常數的值為NA)。
17.[2022全國甲,35(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apm,正負離子的核間距最小為　　　　pm。
高考模擬練
應用實踐
1.我國科學家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其陰離子[K@Au12Sb20]5-為全金屬富勒烯(結構如圖),具有與富勒烯C60相似的高對稱性。 下列說法錯誤的是(　　)
A.富勒烯C60是分子晶體
B.圖示中的K+位于Au形成的二十面體籠內
C.全金屬富勒烯和富勒烯C60互為同素異形體
D.銻(Sb)位于第五周期第ⅤA族,則其基態原子價層電子排布式是5s25p3
2.磷及其化合物在電池、催化等領域有重要應用。黑磷與石墨類似,也具有層狀結構(如圖1)。為大幅度提高鋰電池的充電速率,科學家最近研發了黑磷—石墨復合材料,其單層結構俯視圖如圖2所示。
下列說法正確的是(　　)
A.黑磷中P—P鍵的鍵能完全相等
B.黑磷與石墨都屬于混合型晶體
C.由石墨與黑磷制備該復合材料的過程,沒有發生化學反應
D.復合材料單層中,P原子與C原子之間的作用力屬范德華力
3.某水性鈉離子電池電極材料由Na+、Fe2+、Fe3+、CN-組成,其立方晶胞嵌入和嵌出Na+過程中,Fe2+與Fe3+含量發生變化,物質顏色依次為格林綠、普魯士藍、普魯士白,其過程如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.普魯士藍中Fe2+與Fe3+個數比為1∶2
B.格林綠晶體中Fe3+周圍等距且最近的Fe3+數為6
C.基態Fe原子的價電子排布式為3d64s2,失去4s電子轉化為Fe2+
D.若普魯士白的晶胞棱長為apm,則其晶體的密度為×1030g·cm-3
4.氫能作為一種新型的能量密度高的綠色能源,正引起世界各國的重視。儲存技術是氫能利用的關鍵,儲氫材料是當今研究的重點課題之一,金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料。
(1)Ni原子的核外電子排布式為　　　　　　。
(2)NiO、FeO、MgO的晶體結構類型均與氯化鈉相同,Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69pm和78pm,則熔點:NiO　　　(填“<”或“>”)FeO;某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如圖所示,請改正圖中的錯誤:　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位數分別為　　　　　、　　　　　。
(4)金屬鎳與鑭(La)形成的晶體的晶胞結構示意圖如圖所示。該合金的化學式為　　　　　　　　　　　　　　　。
遷移創新
5.Ⅰ.氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)材料是最成熟的第三代半導體的代表,GaN通常以GaCl3為鎵源,NH3為氮源制備,具有出色的抗擊穿能力,能耐受更高的電子密度。
(1)請寫出基態Ga原子的核外電子排布式:　　　　　　　　。Ga、N和O的第一電離能由小到大的順序為　　　　　　。
(2)GaCl3的熔點為77.9℃,GaCl3(g)在270℃左右以二聚物存在,GaF3的熔點為1000℃,GaCl3的熔點低于GaF3的原因為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)GaN可采用金屬有機物化學氣相淀積技術制得,以合成的Ga(CH3)3為原料,使其與NH3發生系列反應得到GaN和另一種產物,該過程的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)氮化鎵的晶胞如圖所示,Ga原子與N原子半徑分別為apm和bpm,阿伏加德羅常數的值為NA,晶體密度為cg/cm3,則該晶胞的空間利用率為　　　　　　　　(已知空間利用率為晶胞內原子體積占晶胞體積的百分數)。
Ⅱ.(5)與鎵處于同一主族的B具有缺電子性。四硼酸鈉的化學式為Na2B4O7·10H2O,實際上該離子晶體中存在由兩個H3BO3和兩個[B(OH)4]-縮合而成的雙六元環,該物質的化學式寫成Na2[B4O5(OH)4]·8H2O比較合理,[B4O5(OH)4]2-的結構如圖所示,則該離子中存在的作用力有　　　　(填標號)。
A.離子鍵
B.極性鍵
C.氫鍵
D.范德華力
E.配位鍵
答案與分層梯度式解析
綜合拔高練
高考真題練
1.答案　bd
解析　CaC2的電子式為Ca2+[×·C……C×·]2-,存在離子鍵和非極性共價鍵,不存在極性共價鍵和配位鍵,故選b、d。
2.答案　11∶3
解析　由富馬酸的結構模型可知,白球代表H原子、黑球代表O原子、灰球代表C原子,故其結構式為,σ鍵與π鍵的數目比為11∶3。
3.答案　2　2
解析　CO2的結構式為OCO,故1個CO2分子中含有2個σ鍵和2個π鍵。
4.B　石墨中的碳原子為sp2雜化,平面內存在大π鍵,導電性強,插入F后,碳原子為sp3雜化,層狀結構改變,且破壞了大π鍵,導電性減弱,A錯誤;相比石墨中的大π鍵,(CF)x中C原子只形成σ鍵,鍵能更大,更難與O2反應,B正確;碳原子的半徑大于氟原子的半徑,因此C—C的鍵長比C—F長,C錯誤;每個碳原子與3個碳原子和1個氟原子相連,則1mol(CF)x中含有xmolC—F與xmolC—C,共含有xmol共價單鍵,D錯誤。
5.答案　(1)SnF4為離子晶體,SnCl4、SnBr4、SnI4均為分子晶體,一般離子晶體的熔點大于分子晶體;對于組成和結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,范德華力越大,熔點越高
(2)MnO2　降低　A
解析　(2)由晶胞圖和投影圖知Mn位于頂點和體心,其個數為8×+1=2,O位于面上和體內,其個數為4×+2=4,則該氧化物化學式為MnO2。根據化合物中各元素正、負化合價的代數和為0,脫氧時,錳元素化合價降低。主族元素Ca的金屬性強,CaO難以脫氧,所以不能產生O空位。
6.答案　(2)NaCl為離子晶體,SiCl4為分子晶體,離子鍵比分子間作用力強　SiCl4、GeCl4、SnCl4的相對分子質量依次增大,分子間作用力依次增強,則熔點依次升高
解析　(2)NaCl為離子晶體,SiCl4為分子晶體,離子晶體熔化時克服離子鍵,分子晶體熔化時克服分子間作用力,離子鍵比分子間作用力強;SiCl4、GeCl4、SnCl4都是分子晶體,相對分子質量SnCl4>GeCl4>SiCl4,相對分子質量越大,分子間作用力越強,熔點越高。
7.答案　CsCl　CsCl是離子晶體,熔化時需要克服Cs+和Cl-之間的離子鍵,而ICl是分子晶體,熔化時只需要克服范德華力
解析　由CsICl2受熱發生非氧化還原反應知,CsICl2受熱分解生成CsCl和ICl,故無色晶體X為CsCl,紅棕色液體Y為ICl;由于CsCl是離子晶體,熔化時需要克服Cs+和Cl-之間的離子鍵,而ICl是分子晶體,熔化時只需要克服范德華力,離子鍵比范德華力強得多,故CsCl的熔點高于ICl。
8.C　24K金的質量分數為100%,則18K金的質量分數為×100%=75%;Ⅰ中,Au位于體心,個數為1,Cu位于頂點,個數為8×=1,Ⅰ中Au與Cu的個數比為1∶1,其中Au的質量分數為×100%≈75%,故Ⅰ為18K金,A正確。Ⅱ中,與Au距離最近且相等的Cu位于相鄰面心上,個數為3×8×=12,故Au的配位數為12,B正確。Ⅲ中Au—Cu的最小核間距為面對角線長度的,Au—Au的最小核間距也為面對角線長度的,故最小核間距Au—Cu=Au—Au,C錯誤。由A項分析可知,Ⅰ中Au與Cu的個數比為1∶1;Ⅱ中Au位于頂點,個數為8×=1,Cu位于面心,個數為6×=3,Au與Cu的個數比為1∶3;Ⅲ中Cu位于頂點,個數為8×=1,Au位于面心,個數為6×=3,Au與Cu的個數比為3∶1,D正確。
9.B　根據均攤法,結構1中S的個數為12×+1=4,Co的個數為4×+4=4.5,則結構1鈷硫化物的化學式為Co9S8,A正確;晶胞2中S與S的最短距離為面對角線長度的一半,為a,B錯誤;晶胞2中Li的個數為8,S的個數為12×+1=4,化學式為Li2S,距S最近的Li的個數為8,則距Li最近的S的個數為4,C正確;將晶胞2的體心放置在面心可以得到晶胞3,故晶胞2和晶胞3表示同一晶體,D正確。
10.答案　6　
解析　由題給晶胞圖可知,晶胞中含有Pb、S的個數均為4,晶體的密度為g·cm-3。
11.答案　2　2∶1　bc
解析　由題圖可知,S原子位于棱上和體內,其中位于棱上的為,晶胞中含有=2,位于體內的為S2-,個數為2,Cu個數為6;設其中Cu+為x個,則Cu2+為6-x個,化合物中正、負化合價代數和為0,則(-2)×2+(-2)×2+x+(6-x)×2=0,解得x=4,則N(Cu+)∶N(Cu2+)=2∶1;晶體中微粒間作用力有離子鍵及共價鍵。
12.C　1個晶胞中的K原子數為8×=1,Ca原子數為1,B原子數為12×=6,C原子數為12×=6,故晶體最簡化學式為KCaB6C6,A項正確;K+位于頂點,Ca2+位于體心,與K+最近且距離相等的Ca2+位于共用1個頂點的8個立方晶胞的體心,B項正確;晶胞中B和C原子構成的多面體有14個面,6個位于晶胞的面上,8個位于晶胞內部,垂直于體對角線,C項錯誤;由A項分析可知1個晶胞中有1個“KCaB6C6”,晶胞的體積為(a×10-10)3cm3,質量為(×1)g,晶體密度為g·cm-3,即g·cm-3,D項正確。
13.C　根據均攤法計算,圖1晶胞中含有1個Cl,1個O,3個Li,密度ρ=g·cm-3=g·cm-3,A項正確;圖1中與氧原子距離最近(pm)的Li有6個,則O原子的配位數為6,B項正確;根據均攤法計算,圖2晶胞中含有1個Li,Mg或空位共2個,1個O,Cl或Br共1個,根據化合物中各元素正負化合價代數和為0,得Mg有1個,所以化學式為LiMgOClxBr1-x,C項錯誤;Mg2+取代Li+后,產生的空位可供Li+移動傳導電荷,增強導電性,D項正確。
方法點津　求晶體密度時,一般先確定該晶胞中所含各微粒數,再計算晶體密度。易錯點是單位換算,注意晶胞的棱長一般是以pm或nm為單位,但是密度的單位一般是g·cm-3,需要轉換單位。
14.B　根據“均攤法”,晶胞中含8×+1=8個O,4個Zr,則該鋯的氧化物的化學式為ZrO2,A正確;晶體密度為g·cm-3=g·cm-3,B錯誤;Zr原子之間的最短距離為面對角線長的一半,即apm,C正確;根據題圖中所示坐標系,假設p點坐標為(),則q點坐標為(),若將p點Zr原子平移至原點,晶胞中各點坐標均由(x,y,z)變為(x-),則q點坐標變為(,0),即q點Zr原子位于晶胞xy面的面心,D正確。
15.答案　(3)1　MgB2　a
解析　(3)根據均攤法,結合晶胞沿c軸的投影可知,1個晶胞中,Mg原子數為4×=1;B原子數為2,則化學式為MgB2;B-B最近距離為投影圖中兩個正三角形中心的距離,
在投影圖中作輔助線,如圖所示,d=a,B-B最近距離為a。
16.答案　離子　2　
解析　AlCl3的熔點(192℃)較低,為分子晶體,AlF3的熔點(1090℃)較高,為離子晶體,故鋁氟之間的化學鍵為離子鍵。由題圖可知,1個該晶胞中頂點處粒子的數目為8×=1,棱心處粒子的數目為12×=3,故頂點處粒子為Al3+,棱心處粒子為F-,F-最鄰近的Al3+的數目為2,故F-的配位數為2。晶胞質量m=g,晶胞體積V=(a×10-10)3cm3,晶體密度ρ=g·cm-3。
17.答案　Ca2+　a
解析　X離子位于頂點和面心,根據均攤法知,X離子數目為8×=4,Y離子位于體內,故Y離子數目為8,結合CaF2的化學式知,X代表的離子是Ca2+;根據晶胞結構圖知,Ca2+與F-的最小核間距為立方體體對角線長度的,即正負離子的核間距最小為apm。
高考模擬練
1.C　富勒烯是由C60分子構成的,屬于分子晶體,A正確;由題圖知,K+位于體心,Au可形成二十面體籠,K+位于該二十面體籠內,B正確;同素異形體是指由同種元素形成的性質不同的單質,但全金屬富勒烯是一種陰離子,C錯誤;銻與氮屬于同主族元素,銻位于第五周期第ⅤA族,其基態原子價層電子排布式為5s25p3,D正確。
2.B　黑磷中P—P鍵的鍵長不完全相等,則黑磷中P—P鍵的鍵能不完全相同,A錯誤;黑磷與石墨都屬于混合型晶體,B正確;由石墨與黑磷制備該復合材料的過程,有P—P鍵和C—C鍵的斷裂及P—C鍵的形成,則發生了化學反應,C錯誤;復合材料單層中,P原子與C原子之間的作用力屬共價鍵,D錯誤。
3.A　根據均攤法,普魯士藍晶胞中含Fe數為8×+1=8、CN-數為24×+6=24、Na+數為4,根據化合物中各元素化合價代數和等于0,可知Fe2+與Fe3+個數比為1∶1,故A錯誤;根據晶胞圖,格林綠晶體中Fe3+周圍等距且最近的Fe3+個數為6,故B正確;Fe是26號元素,基態Fe原子的價電子排布式為3d64s2,失去4s電子轉化為Fe2+,故C正確;根據均攤法,普魯士白晶胞中含Fe的數目為8×+1=8,含CN-的個數為24×+6=24,含Na+的個數為8,若普魯士白的晶胞棱長為apm,則其晶體的密度為g·cm-3=×1030g·cm-3,故D正確。
4.答案　(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
(2)>　8處應為灰色球(或8處應為Mg2+)
(3)6　6
(4)LaNi5
解析　(1)Ni是28號元素,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)其他因素相同時,離子半徑越大,離子晶體熔點越低。(3)由信息可知NiO與氯化鈉的晶胞結構相似,所以Ni和O的配位數均為6。(4)La原子在8個頂點上,所以晶胞單獨占有的La原子數為1;Ni原子有4個位于前、后、左、右四個面的面心,有1個位于體心,有4個在上、下兩個面上,所以晶胞單獨占有的Ni原子數為(4+4)×+1=5,La與Ni的原子個數之比為1∶5,則化學式為LaNi5。
5.答案　Ⅰ.(1)[Ar]3d104s24p1　Ga(2)GaCl3為分子晶體,熔化時破壞分子間作用力,GaF3為離子晶體,熔化時破壞離子鍵,離子鍵強于分子間作用力
(3)Ga(CH3)3+NH3GaN+3CH4
(4)×100%
Ⅱ.(5)BE
解析　Ⅰ.(1)Ga是31號元素,其核外電子排布式為[Ar]3d104s24p1。同主族從上到下元素的第一電離能逐漸減小,同周期從左到右主族元素的第一電離能呈增大趨勢,但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素,即第一電離能:GaⅡ.(5)根據的結構可知[B4O5(OH)4]2-中存在的作用力有極性共價鍵和配位鍵,應選BE。

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