全国版2022高考化学一轮复习专题二十四物质结构与性质1练习含解析

学习专题二十四　物质结构与性质高考帮·备考方向导航1.[2020全国卷Ⅰ,35,15分]Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为。 (2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是。 (3)磷酸根离子的空间构型为,其中P的价层电子对数为、杂化轨道类型为。 (4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有个。 电池充电时,LiFePO4脱出部分Li+,形成Li1-xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=。 2.[2020某某,17,12分]CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:-11-/11 学习(1)Sn为ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为,其固体的晶体类型为。 (2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为,键角由大到小的顺序为。 (3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图1所示,1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有mol,该螯合物中N的杂化方式有种。 (4)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。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图2所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。　坐标原子　xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125-11-/11 学习图2一个晶胞中有个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有个。 3.[2019全国卷Ⅱ,35,15分]近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为,其沸点比NH3的(填“高”或“低”),其判断理由是。 (2)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为。 (3)比较离子半径:F-O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。 (4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ-11-/11 学习=g·cm-3。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,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为、。 4.[2019全国卷Ⅰ,35节选,8分]在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。 (2)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=pm,Mg原子之间最短距离y=pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是g·cm-3(列出计算表达式)。 5.[2018全国卷Ⅰ,35,15分]Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li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)。 -11-/11 学习(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是。 (3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。 A.离子键　　　　B.σ键　　　　C.π键　　　　D.氢键(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。　　可知,Li原子的第一电离能为kJ·mol-1,OO键键能为kJ·mol-1,Li2O晶格能为kJ·mol-1。 (5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为g·cm-3(列出计算式)。 拓展变式1.(1)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。 (2)金晶胞结构如图2所示,这种晶体中原子的堆积方式为。该晶体的空间利用率为(用含π的式子表示)。 -11-/11 学习2.新材料的研制与应用始终是科技发展的主要方向之一。(1)某太阳能吸热涂层以镍或镍合金空心球为吸收剂,基态Ni原子的价层电子排布式是。 (2)硼及其化合物广泛应用于永磁材料、超导材料等领域,硼可以与氟气反应生成BF3气体,BF3分子的立体构型为。 (3)石墨的晶体结构如图1所示,图2虚线勾勒出的是石墨的晶胞。则1个石墨晶胞中含有的C原子个数为。 　　　　　　　　　　图1　　　　　　　图2(4)石墨烯(图3)是一种由单层C原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分C原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图4)。图4中,1号C原子的杂化方式是,该C原子与相邻C原子形成的键角(填“>”“D,选A。(2)观察图(a)和图(b)知,4个铜原子相切并与面对角线平行,有(4x)2=2a2,x=24a-11-/11 学习。镁原子堆积方式类似金刚石,有y=34a。已知1cm=1010pm,晶胞体积为(a×10-10)3cm3,代入密度公式计算即可。5.(1)D(1分)　C(1分)　(2)Li+核电荷数较大(2分)　(3)正四面体(1分)　sp3(1分)　AB(2分)　(4)520(1分)　498(1分)　2908(2分)　(5)8×7+4×16NA(0.4665×10-7)3(3分)【解析】　(1)根据能级能量E(1s)