2024届高三化学二轮复习选修3物质结构与性质专题训练（有答案和解析）
1、太阳能的开发利用在新能源研究中占据重要地位，单晶硅太阳能电池片在加工时，一般掺杂微量的铜、钴、硼、镓、硒等。回答下列问题：
(1)基态二价铜离子的电子排布式为__________________________________，已知高温下Cu2O比CuO更稳定，试从核外电子排布角度解释________________________________。 (2)铜的某种氧化物晶胞如图，该晶胞中阴离子的个数为____________。
(3)铜与(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2中含有π键的数目为______________，HSCN结构有两种，硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N===C===S)的原因是________________________________________________________________________。
(4)BF3能与NH3反应生成BF3·NH3。B与N之间形成配位键，氮原子提供________，在BF3·NH3中B原子的杂化方式为________________。
(5)Co的一种氧化物CoO2晶体的层状结构如图所示(小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗线画出的重复结构单元不能描述CoO2的化学组成的是________(填字母)。
(6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，层间相互作用力为______。六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构、硬度与金刚石相似，其晶胞如图，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼的密度是________g·cm3(只列算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。
－
答案 (1)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) 亚铜离子价电子排布式为3d10，核外电子处于稳定的全充满状态 (2)4
(3)4NA(或2.408×1024) 异硫氰酸分子间可形成氢键，所以沸点较高 (4)孤电子对 sp3 (5)D
(6)分子间作用力(或范德华力)
4×25
－NA×?361.5×1010?3
111
解析 (2)根据均摊法可知，晶胞中氧离子的数目为8×＋2×＋4×＋1＝4。
824
(3)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2，(SCN)2分子中硫原子形成两个共用电子对、C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对，(SCN)2结构式为N≡C—S—S—C≡N，每个分子中含有4个π键，则1mol(SCN)2中含有π键的数目为4NA；能形成分子间氢键的物质熔、沸点较高，异硫氰酸(H—N===C===S)分子间可形成氢键，而硫氰酸(H—S—C≡N)不能形成分子间氢键，所以异硫氰酸沸点高于硫氰酸。 (4)硼元素具有缺电子性，其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3，在BF3·NH3中B原子价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论，B原子的杂化方式为sp3，B与N之间形成配位键，N原子含有孤电子对，所以氮原子提供孤电子对。
(5)CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1∶2，由题图可知：A中Co、O原子数目之11
4×?＝1∶2，符合；B中Co、O原子数目之比为?1＋4×?∶4＝1∶2，符合；C中Co、O原子比为1∶?4??2??
111
4×?∶?4×?＝1∶2，符合；D中Co、O原子数目之比为1∶?4×?＝1∶1，不符合。 数目之比为??4??2??4?(6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，石墨晶体层间为分子间作用力(或范德华力)，层内为共价键；立11
方氮化硼的结构和硬度都与金刚石相似，二者结构相似，根据晶胞结构，1个晶胞中含有4个N,8×＋6×
82＝4个B，不妨取1mol这样的晶胞，即有NA个这样的晶胞，1个晶胞的体积为V＝a3cm3＝(361.5×10－
10)3cm3，则立方氮化硼的密度是
4×?14＋11?m
ρ＝＝g·cm－3。 NAVNA×?361.5×10－10?3
2．(2024·全国卷Ⅲ，35)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题： (1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为_______________________________________________，其中Fe的配位数为________。 (3)苯胺(
)的晶体类型是________。苯胺与甲苯(
)的相对分子质量相近，但苯胺
的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因是_________________________________________________________。
(4)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。 (5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示：
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为____________________________________ (用n代表P原子数)。 答案 (1)Mg 相反
(2) 4
(3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 (4)O sp3 σ (5)(PnO3n＋1)(n
＋2)－
解析 (1)由元素周期表中的“对角线规则”可知，与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg；Mg为12号元素，M层只有2个电子，排布在3s轨道上，故M层的2个电子自旋状态相反。(2)Fe能够提供空轨道，而Cl能够提供孤电子对，故FeCl3分子双聚时可形成配位键。由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3
的双聚分子的结构式为Fe原子周围有4个Cl，其中Fe的配位数为4。(3)苯胺为有
机物，结合题给信息中苯胺的熔、沸点可知苯胺为分子晶体。苯胺中有—NH2，分子间可形成氢键，而甲苯分子间不能形成氢键，分子间氢键可明显地提升分子晶体的熔、沸点。(4)同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增强，故O的电负性大于N，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故电负性N大于P，又H的电负性小于O，因此NH4H2PO4中电负性最高的元素是O。PO34－中中心原子P的价层电子对数为4，故P为sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。(5)由三磷酸根离子的结构可知，中间P原子连接的4个O原子中，2个O原子完全属于该P原子，另外2个O原子分别属于另外2个P原子，故属11
于该P原子的O原子数为2＋2×＝3，属于左、右两边的2个P原子的O原子数为3×2＋×2＝7，故
22若这类磷酸根离子中含n个P原子，则O原子个数为3n＋1，又O元素的化合价为－2，P元素的化合价为＋5，故该离子所带电荷为－2×(3n＋1)＋5n＝－n－2，这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n
(n2)
＋1)＋－。
3.(2024·大连模拟)因瓦合金是铁和镍的合金，由于其膨胀系数极小，又称不变合金，适合做测量元件。回答下列问题：
(1)基态镍原子的价电子排布图为__________________________________________________；铁的基态原子核外未成对电子数为________。
(2)在稀氨水介质中，Ni2与丁二酮肟(分子式为C4H8N2O2)反应可生成鲜红色沉淀，其分子结构如下图所示，该结构中碳原子的杂化方式为________；已知丁二酮肟分子结构中C—C键与N—O键的键长和键能数据如表所示，请从原子结构角度解释N—O键的键能小于C—C键的原因：_______________________________________________________________
＋
________________________________________________________________________。
化学键 C—C N—O
(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4。1个Fe(CO)5分子中含有σ键数目为______；已知Ni(CO)4分子为正四面体构型，下列溶剂能够溶解Ni(CO)4的是_______(填字母)。 A.四氯化碳 C.水
B．苯 D．液氨
键长/10－12m 键能/kJ·mol1 332 230 －154 146 (4)镍晶胞为面心立方，其中镍原子的配位数为_________________________________。 氯化亚铁的熔点为674℃，而氯化铁的熔点仅为282℃，二者熔点存在差异的原因是 ________________________________________________________________________。
(5)Fe3O4晶体中，O2的重复排列方式如下图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2围成的正四面体空隙和由3、6、7、8、9、12的O2围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3填充在正四面体空隙中，另一半Fe3和Fe2填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2数之比为________。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为5.18g·cm3，则该晶胞参数a＝________cm(写出计算表达式即可)。
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2024届高三化学二轮复习选修3物质结构和性质专题训练(有答案和解析)
