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物质结构与性质核心考点测试题(B卷)参考答案

2023-05-28

中学生数理化·自主招生 2023年12期
关键词:晶胞四面体配位

1.D 提示:基态铝原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p1 ,价层电子排布式为3s23p1,A 项正确。原子核外有几个电子就有几种不同的运动状态,所以硅原子核外电子有14种运动状态,B项正确。镁离子和铝离子有相同的核外电子排布,且铝离子核电荷数大,半径小,C 项正确。AlCl3 是共价化合物,熔融状态不导电,工业上通过电解熔融Al2O3 制备金属铝,D项错误。

命题意图:本题着重考查价层电子排布式、电子运动状态、离子半径比较、晶体类型等基本概念,需要考生具备扎实的基础知识。

2.D 提示:臭氧分子中的共价键是极性共价键,臭氧是极性分子,A 项正确。电负性F>Cl>H,电负性越大,吸电子能力越强,使羟基极性越强,羟基上的氢原子更容易发生电离,因此酸性越强,B项正确。氨气分子之间可形成氢键,水分子之间可形成氢键,氨气分子与水分子之间可形成两种氢键,共4种氢键,C 项正确。要得到较大颗粒的晶体需缓慢降温结晶,D项错误。

命题意图:本题考查晶体相关知识、共价键的极性与分子的极性等。

3.C 提示:M、W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的五种短周期主族非金属元素,Z的核外成对电子数与未成对电子数之比为3∶1,即电子排布式为1s22s22p4,Z能形成2个共价键,Z 是O 元素;X 形成4个单键,X是C元素,则Y 是N 元素,W 為B 元素,M能形成1个共价键,M 是H 元素。

第一电离能N>O>C,A 项正确。H 和N形成的 NH4+ 为正四面体,H 和 W 形成的BH4- 为正四面体,B项正确。该阴离子中不存在配位键,C 项错误。C 和O 可形成CO、CO2,N 和O 可形成NO、N2O、NO2 等,D 项正确。

命题意图:本题考查了元素推断、第一电离能、配位键等基本概念,要求考生具备一定的元素推断能力。

4.D 提示:根据晶胞结构图知,该晶胞中Fe原子的配位数为3×8/2 =12,A 项正确。[Fe(NO)(H2O)5]2+ 中NO、H2O 的个数之和为Fe2+ 的配位数,所以该配离子中配位数是6,B项正确。基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,C 项正确。该配合物的阴离子为SO24-,该离子为正四面体结构,而S2O23- 为四面体结构,D项错误。

命题意图:本题考查考生对晶胞配位数和配合物配位数的基本概念的理解,要求考生掌握VSEPR模型。

5.B 提示:SiO2 为共价晶体,1 mol SiO2 分子含有4 mol Si—O,A 项错误。低温石英结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链,这一结构决定了它具有手性,B 项正确。SiO2 与焦炭反应生成粗硅和CO,C项错误。由图2c可知,每个硅氧四面体分别以三个顶角氧和其他相邻的三个硅氧四面体共享,根据均摊法,每个硅氧四面体含有的氧原子数为3×1/2+1=2.5,含有的硅原子数为1,则硅和氧的原子个数比为1∶2.5=2∶5,D项错误。

命题意图:本题考查典型晶体二氧化硅,需要考生认识晶体类型,知道其基本结构和用途,要求考生会用均摊法求算化学式。

6.C 提示:NH2OH、NH3 和NH2NH2中的氮原子都有孤对电子,都能接受质子,A项正确。由反应历程可知,有N—H、N—O等极性键断裂,有N—N 非极性键的形成,B项正确。由反应历程可知,反应过程中,Fe2+先失去电子生成Fe3+ ,后面又得到电子生成Fe2+ ,铁元素价态发生了改变,C 项错误。由反应历程可知,反应过程中,生成的NH2NH2 有两个氢来源于NH3,所以将NH2OH 替换为ND2OD,可得到ND2NH2和HDO,D项正确。

命题意图:本题考查考生对反应历程的阅读和理解能力,及对陌生信息的处理能力。主要涉及的知识点有酸碱理论、价键理论。

7.C 提示:沿着对角线方向可以观察到六边形,中心O 与Be重合,外侧大六边形均为Be,内部的小正六边形由Be和O 交替形成。

命题意图:本题考查晶胞的投影问题,需要考生具备一定的空间想象能力。

8.D 提示:PO34- 中不含孤电子对,成键电子对数目为4,价层电子对数为4,因此其构型为正四面体形,P原子是采用sp3 杂化方式形成的4 个sp3 杂化轨道,A 项正确。分析题干中给出的(a)(b)和(c)三个不同物质的晶胞结构示意图,对比(a)和(c)的差异可知,(a)图所示的LiFePO4 的晶胞中,小球表示的即为Li+ ,经均摊法计算,一个晶胞中Li+ 的个数为8×1/8+4×1/2+4×1/4=4个,B项正确。进一步分析(a)图所示的LiFePO4的晶胞中,八面体结构和四面体结构的数目均为4,即晶胞中含Fe和P的数目均为4;考虑到化学式为LiFePO4,并且一个晶胞中含有的Li+ 、Fe和P的数目均为4,所以一个晶胞中含有4个LiFePO4 单元。对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知,Li1-xFePO4 相比于LiFePO4 缺失一个面心的Li+ 以及一个棱心的Li+ ;结合前面的分析可知,LiFePO4 晶胞的化学式为Li4Fe4P4O16,那么Li1-xFePO4晶胞的化学式为Li3.25Fe4P4O16,所以有1-x=3.25/4 即x=0.187 5,C项正确。结合上述计算结果可知,Li1-xFePO4 即Li0.812 5FePO4,假设Fe2+ 和Fe3+ 数目分别为x和y,则列方程组:x+y=1,0.812 5+2x+3y+5=4×2,解得x=0.812 5,y=0.187 5,则Li1-xFePO4 中n(Fe2+ )∶n (Fe3+ )=0.812 5∶0.187 5=13∶3,D项错误。

命题意图:本题考查考生对晶胞的理解,熟练运用均摊法,结合电化学,考查考生对知识点综合运用。

9.D 提示:氯化钠晶体中,距Na+ 最近且等距的Cl- 是6个,即钠离子的配位数是6,距Na+ 最近且相等的Na+ 位于面心处,共有3×8/2 =12个,A 项正确。Ca2+ 位于晶胞顶点和面心,数目为8×1/8+6×1/2=4,即每个晶胞平均占有4个Ca2+ ,距离F- 最近且等距的Ca2+ 有4个,即F- 的配位数为4,B 项正确。在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键,最小的环为6元环,每个单键为3个环共有,则每个C原子连接4×3=12个六元环,C 项正确。

该气态团簇分子含有4个E原子和4个F原子,则该气态团簇分子的分子式为E4F4 或F4E4,该晶体为分子晶体,其中不含能自由移动的电子或离子,因此不能导电,D项错误。

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