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单元检测12物质结构与性质1.[2021·全国甲卷]我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光“计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：（1）太阳能电池板主要材料为单晶硅或

多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为；单晶硅的晶体类型为。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4（H2O）中Si采取的杂化类型为（填标号）。（2）

CO2分子中存在个σ键和个π键。（3）甲醇的沸点（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之间，其原因是_________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________。（4）我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/Z

rO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4＋在晶胞中的配位数是，晶胞参数为apm、apm、cpm，该晶体密度为g·cm－3（写出表达式）。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝（用x表达）。2.

[2021·全国乙卷]过渡金属元素铬（Cr）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：（1）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是（填标号）。A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54

s1B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大（2）三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是，中心离子的配位数为。（3）[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2

＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。PH3中P的杂化类型是，NH3的沸点比PH3的，原因是___________________________________________________________

_____________。H2O的键角小于NH3的，分析原因________________________________________________________________________。（4）在金属材料中添加AlCr2

颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为%（列出计算表达式）。3.[2021·广东卷]很多含巯基（—SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合

物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。（1）基态硫原子价电子排布式为。（2）H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为。（3）汞的原子序数为80，位于元素周期表第周期第ⅡB族。（4）化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正

确的有。A．在Ⅰ中S原子采取sp3杂化B．在Ⅱ中S元素的电负性最大C．在Ⅲ中C—C—C键角是180°D．在Ⅲ中存在离子键与共价键E．在Ⅳ中硫氧键的键能均相等（5）汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是。（6）理论计算预测

，由汞（Hg）、锗（Ge）、锑（Sb）形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体（晶胞如图a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由

是________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

_____。②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝。③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为g·cm－3（列出算式）。4.[2021·河北卷]KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大

KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：（1）在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是（填离子符号）。（2）原子中运动的电子有两种相

反的自旋状态，若一种自旋状态用＋12表示，与之相反的用－12表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为。（3）已知有关氮、磷的单键和三键的键能（kJ·mol－1）如下表：N—NN≡NP—PP≡P193946197489从能量角度看，氮以

N2、而白磷以P4（结构式可表示为）形式存在的原因是_______________________________________________________________________________________________

_________________________________________________。（4）已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为，其中P采取杂化方式。（5）与PO3－4电子总数相同的等电子体的分子式

为。（6）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为。（7）分别用○、●表示H2PO－4和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图（a）所示，图（b）、图（c）分别显示的是H2PO－4、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：①

若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为g·cm－3（写出表达式）。②晶胞在x轴方向的投影图为（填标号）。5.[2021·湖南卷]硅、锗（Ge）及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：（1）基态硅原子最外层的电子排

布图为，晶体硅和碳化硅熔点较高的是（填化学式）；（2）硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔、沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.23

30.8427.2560.7①0℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是（填化学式），沸点依次升高的原因是，气态SiX4分子的空间构型是；②SiCl4与N－甲基咪唑（）反应可以得到M2＋，其结构如图所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为，H、C、N的电负性

由大到小的顺序为，1个M2＋中含有个σ键；（3）下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。①己知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示原子（填元素符号），该化合物的化学式为_______________________________

___________________________________________________________________________________________________；②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、c

nm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密度ρ＝g·cm－3（设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示）。6.[2021·山东卷]非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：（1）基态F原子核外电子的运动状态有___________________

_______________种。（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为___________________________________；OF2分子的空间构型为；OF2的熔、沸点（填“高于”或“低于”）

Cl2O，原因是_______________________________________________________________。（3）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理

的是（填标号）。A．spB．sp2C．sp3D．sp3d（4）XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有个XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为12，12，1

2。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为；晶胞中A、B间距离d＝pm。7.[2020·天津卷]Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题：（1）Fe、Co、Ni在周期表中的位置为，基态Fe原子的电子排布式为___________

_____________________________________________________________。（2）CoO的面心立方晶胞如图1所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则CoO晶体的密度为g·cm－3；三种元素二价氧化物的晶胞类

型相同，其熔点由高到低的顺序为。（3）Fe、Co、Ni能与Cl2反应，其中Co和Ni均生成二氯化物，由此推断FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为，Co（OH）3与盐酸反应有黄绿色气体生成，写出反应的离子方程式：________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。（4）95℃时，将Ni片浸在不同质量分数的硫酸中，经4小时腐蚀后的质

量损失情况如图2所示，当w（H2SO4）大于63%时，Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为_________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________

_______________。由于Ni与H2SO4反应很慢，而与稀硝酸反应很快，工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度，在硫酸中添加HNO3的方式为（填“一次过量”或“少量

多次”），此法制备NiSO4的化学方程式为。8.[2020·江苏卷]以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[（NH4）3Fe（C6H5O7）2]。（1）Fe基态核外电子排布式为__________________________________________；[Fe（

H2O）6]2＋中与Fe2＋配位的原子是（填元素符号）。（2）NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为。（3）与NH＋4互为等电子体的一种分子为（填化学式）。（4）柠檬酸的结构简式见图。1mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目

为mol。