第1頁/共1頁2023北京高三一?；瘜W(xué)匯編結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．（2023·北京東城·統(tǒng)考一模）LiFePO4常用作車載動力電池的正極材料。以碳酸鋰、草酸亞鐵，磷酸二氫銨為主要原料經(jīng)高溫鍛燒可制備LiFePO4。(1)草酸亞鐵晶體由C、H、O、Fe4種元素組成，其結(jié)構(gòu)片段如圖所示。①基態(tài)26Fe2+的價層電子排布式為_____。②草酸亞鐵晶體中Fe2+的配位數(shù)為_____。③草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為_____。(2)將原料與適量乙醇充分混合后，在氮氣保護(hù)氣氛中高溫煅燒，得到LiFePO4。①從結(jié)構(gòu)的角度分析，氮氣能用作保護(hù)氣的原因是____。②反應(yīng)體系在100～400℃之間具有較大的失重，導(dǎo)致失重的原因之一是NH4H2PO4分解，補全方程式。____。NH4H2PO4_____+_____+P2O5(3)晶體中，F(xiàn)eO6八面體和PO4四面體組成空間鏈狀結(jié)構(gòu)，Li+會填充在鏈之間的孔道內(nèi)，晶胞如圖a所示，充放電時，LiFePO4中的Li+會不斷脫嵌或嵌入，晶體結(jié)構(gòu)變化示意圖如圖：①i表示_____(填“充電”或“放電”)過程。②已知：Li+的脫嵌率=×100%。某時刻，若正極材料中n(Fe2+)：n(Fe3+)=3：1，則Li+的脫嵌率為_____，平均每個晶胞脫嵌____個Li+。2．（2023·北京西城·統(tǒng)考一模）鋰離子電池廣泛應(yīng)用于電源領(lǐng)域。(1)鋰離子電池目前廣泛采用溶有六氟磷酸鋰(LiPF6)的碳酸酯作電解液。①Li、P、F的電負(fù)性由大到小的排序是_____。②PF中存在_____(填序號)。a.共價鍵

b.離子鍵

c.金屬鍵③碳酸二乙酯()的沸點高于碳酸二甲酯()，原因是_____。④采用高溫處理廢舊電解液，會誘發(fā)碳酸酯發(fā)生變化，增大回收難度。碳酸二甲酯在高溫發(fā)生如圖轉(zhuǎn)化。EC()發(fā)生類似轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物是Li2CO3和_____(答一種)。(2)廢舊鋰離子電池含LiNiO2的正極材料經(jīng)預(yù)處理后，可采用如圖原理富集Ni元素。①基態(tài)Ni2+的價層電子的軌道表示式是_____。②DMG中N原子均與Ni2+配位，且Ni2+的配位數(shù)是4；DMG－Ni中兩個配體之間形成分子內(nèi)氫鍵。寫出DMG－Ni的結(jié)構(gòu)簡式(用“…”標(biāo)出氫鍵)。_____(3)石墨可作鋰離子電池的負(fù)極材料。充電時，Li+嵌入石墨層間。當(dāng)嵌入最大量Li+時，晶體部分結(jié)構(gòu)的俯視示意圖如圖，此時C與Li+的個數(shù)比是_____。3．（2023·北京海淀·統(tǒng)考一模）氟在已知元素中電負(fù)性最大、非金屬性最強，其單質(zhì)在1886年才被首次分離出來。（1）基態(tài)F原子的核外電子排布式為。O2F2H2O2O—O鍵長/pm121148（2）氟氧化物O2F2、OF2的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定。①依據(jù)數(shù)據(jù)推測O—O鍵的穩(wěn)定性：O2F2H2O2（填“＞”或“＜”）。②OF2中F-O-F的鍵角小于H2O中H-O-H的鍵角，解釋原因：。（3）HF是一種有特殊性質(zhì)的氫化物。①已知：氫鍵（X—H···Y）中三原子在一條直線上時，作用力最強。測定結(jié)果表明，(HF)n固體中HF分子排列成鋸齒形。畫出含2個HF的重復(fù)單元結(jié)構(gòu)：。②HF中加入BF3可以解離出H2F+和具有正四面體形結(jié)構(gòu)的陰離子，寫出該過程的離子方程式：。（4）工業(yè)上用螢石（主要成分CaF2）制備HF。CaF2晶體的一種立方晶胞如圖所示。①CaF2晶體中距離Ca2+最近的F-有個。②晶體中Ca2+與F-的最近距離為dnm（1cm=107nm），阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。該晶體的密度ρ=g·cm-3（列出計算式）。4．（2023·北京朝陽·統(tǒng)考一模）是一種鋰離子電池的正極材料，放電時生成。(1)下列電子排布圖表示的Li原子的狀態(tài)中，能量最高的為___________(填序號)。a．b．c．(2)從價電子排布的角度解釋Fe位于元素周期表d區(qū)的原因：___________。(3)的制備：的結(jié)構(gòu)如圖1所示。①和之間的作用力類型為___________。②的大于的，從結(jié)構(gòu)角度解釋原因：___________。(4)鋰離子電池充放電過程中，正極材料晶胞的組成變化如圖2所示。①由于的空間構(gòu)型為___________，且磷氧鍵鍵能較大，鋰離子嵌入和脫出時，磷酸鐵鋰的空間骨架不易發(fā)生形變，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。②正極材料在和之間轉(zhuǎn)化時，經(jīng)過中間產(chǎn)物。轉(zhuǎn)化為的過程中，每摩晶胞轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為___________摩。5．（2023·北京豐臺·統(tǒng)考一模）含氮化合物具有非常廣泛的應(yīng)用。(1)基態(tài)氮原子的電子有______種空間運動狀態(tài)。(2)很多有機(jī)化合物中含有氮元素。物質(zhì)A(對氨基苯甲酸)B(鄰氨基苯甲酸)結(jié)構(gòu)簡式熔點188℃145℃作用防曬劑制造藥物及香料①組成物質(zhì)A的4種元素的電負(fù)性由大到小的順序是___________。②A的熔點高于B的原因是___________。③A可以與多種過渡金屬元素形成不同結(jié)構(gòu)的配合物。其中A和可形成鏈狀結(jié)構(gòu)，在下圖虛線內(nèi)畫出A的結(jié)構(gòu)簡式___________。(3)氮元素可以與短周期金屬元素形成化合物。是離子化合物，比較兩種微粒的半徑：___________(填“>”、“<”或“=”)。(4)氮元素可以與過渡金屬元素形成化合物，其具備高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)越的催化活性等性質(zhì)。某三元氮化物是良好的超導(dǎo)材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①基態(tài)Ni原子價層電子的軌道表示式為___________。②與Zn原子距離最近且相等的Ni原子有___________個。③表示阿伏伽德羅常數(shù)的值。若此晶體的密度為，則晶胞的邊長為___________nm。()6．（2023·北京順義·一模）氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，下列物質(zhì)都是具有廣闊應(yīng)用前景的儲氫材料。按要求回答下列問題：(1)氫化鈉(NaH)是一種常用的儲氫劑，遇水后放出氫氣并生成一種堿，該反應(yīng)的還原劑為_______。(2)鈦系貯氫合金中的鈦錳合金具成本低，吸氫量大，室溫下易活化等優(yōu)點，基態(tài)錳的價層電子排布式為_______。(3)(氨硼烷)具有很高的儲氫容量及相對低的放氫溫度(<350℃)而成為頗具潛力的化學(xué)儲氫材料之一，它可通過環(huán)硼氮烷、與進(jìn)行合成。①上述涉及的元素H、B、C、N、O電負(fù)性最大的是_______。②鍵角：_______(填“>”或“<”)，原因是_______。(4)咔唑()是一種新型新型有機(jī)液體儲氫材料，它的沸點比()的高，其主要原因是_______。(5)氫氣的安全貯存和運輸是氫能應(yīng)用的關(guān)鍵，鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①距離Mg原子最近的Fe原子個數(shù)是_______。②鐵鎂合金的化學(xué)式為_______。③若該晶胞的晶胞邊長為dnm，阿伏加德羅常數(shù)為，則該合金的密度為_______()。④若該晶體儲氫時，分子在晶胞的體心和棱心位置，則含Mg48g的該儲氫合金可儲存標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為_______L。7．（2023·北京房山·統(tǒng)考一模）鄰羥基苯甲酸俗稱水楊酸，具有抗炎、抗菌、角質(zhì)調(diào)節(jié)等作用。其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)鄰羥基苯甲酸中碳原子的雜化方式為___________。(2)下列關(guān)于鄰羥基苯甲酸的說法合理的是___________。a．屬于分子晶體b．沸點高于對羥基苯甲酸c．相同條件下，在水中的溶解度小于對羥基苯甲酸(3)具有酚羥基的物質(zhì)通常能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應(yīng)。其顯色原理是苯酚電離出的和形成配位鍵，得到的顯紫色。①基態(tài)的價電子排布式為___________。②實驗發(fā)現(xiàn)對羥基苯甲酸不能與氯化鐵發(fā)生顯色反應(yīng)，試從化學(xué)平衡的角度解釋其原因是___________。(4)理論上可以通過乙酸和鄰羥基苯甲酸反應(yīng)制備阿司匹林，然而實際生產(chǎn)中該反應(yīng)產(chǎn)率極低。已知：i．乙醇和乙酸在酸性條件下發(fā)生酯化反應(yīng)，部分反應(yīng)機(jī)理：ii．苯酚中O原子2p軌道與C原子2p軌道平行，O原子p軌道電子云與苯環(huán)大π鍵電子云發(fā)生重疊，電子向苯環(huán)轉(zhuǎn)移，降低了氧原子周圍的電子云密度。①比較O、C電負(fù)性大小，并從原子結(jié)構(gòu)角度解釋兩元素電負(fù)性差異的原因是___________。②請結(jié)合已知信息，分析以鄰羥基苯甲酸和乙酸為原料制備阿司匹林產(chǎn)率偏低的原因是___________。

參考答案1．(1)

3d6

6

FeC2O4?2H2O(2)

N2中存在共價三鍵(N≡N)，鍵能大，N2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

2NH4H2PO42NH3+P2O5+3H2O(3)

充電

25%

1【詳解】（1）①基態(tài)26Fe的質(zhì)子數(shù)為26，26Fe2+的價層電子排布式為3d6，故答案為：3d6；②由圖可知，草酸亞鐵晶體中亞鐵離子與草酸根離子中的4個氧原子和水分子中的2個氧原子相連，則亞鐵離子的配位數(shù)為6，故答案為：6；③由圖可知，亞鐵離子與2個草酸根離子和2個水分子相連，其中草酸根離子為兩個亞鐵離子所共有，則每個亞鐵離子結(jié)合的草酸根離子為2×=1，則草酸亞鐵晶體中亞鐵離子、草酸根離子和水分子的個數(shù)比為1：1：2，化學(xué)式為FeC2O4?2H2O，故答案為：FeC2O4?2H2O；（2）①氮氣分子中含有氮氮三鍵，氮氮三鍵的鍵能大，破壞化學(xué)鍵消耗的能量大，所以氮氣的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能用作保護(hù)氣，故答案為：N2中存在共價三鍵(N≡N)，鍵能大，N2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；②由未配平的化學(xué)方程式可知，磷酸二氫銨在100～400℃受熱分解生成五氧化二磷、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4H2PO42NH3+P2O5+3H2O，故答案為：2NH4H2PO42NH3+P2O5+3H2O；（3）①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，LiFePO4在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成FePO4，則i表示充電過程，故答案為：充電；②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，LiFePO4晶胞中位于頂點和面心的鋰離子個數(shù)為8×+6×=4，位于體內(nèi)的FeO6八面體和PO4四面體形成的磷酸根離子的個數(shù)為4，若某時刻，若正極材料中n(Fe2+)：n(Fe3+)=3：1，由化合價代數(shù)和為0可知，晶胞中鋰離子的個數(shù)為3，則平均每個晶胞脫嵌鋰離子個數(shù)為1，脫嵌率為×100%=25%，故答案為：25%；1。2．(1)

F＞P＞Li

a

二者在固態(tài)均為分子晶體，碳酸二乙酯與碳酸二甲酯結(jié)構(gòu)相似，前者的相對分子質(zhì)量大，范德華力大，沸點高

CH2=CH2(2)

或(3)6∶1【詳解】（1）①電負(fù)性由大到小的排序：F>P>Li；②PF中P原子和F原子形成共價鍵，答案選a；③二者在固態(tài)均為分子晶體，碳酸二乙酯與碳酸二甲酯結(jié)構(gòu)相似，前者的相對分子質(zhì)量大，范德華力大，沸點高；④由信息可知反應(yīng)物中2個C-O斷裂，形成碳碳鍵，則發(fā)生類似轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物是Li2CO3和CH2=CH2。答案：CH2=CH2。（2）①基態(tài)Ni2+的價層電子排布式3d8，軌道表示式是；②DMG－Ni中兩個配體之間形成分子內(nèi)氫鍵，一個配體中和O形成共價鍵的H與另一個配體中的氧形成氫鍵，答案：或。（3）由晶體部分結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，可選取晶胞，俯視圖如圖，晶胞中16個C原子在棱上，4個C在面心，4個Li+在棱心，根據(jù)均攤法，C與Li+的個數(shù)比1=6∶1。3．（1）1s22s22p5（2）①＞②OF2和H2O中O原子均為sp3雜化且均有2個孤電子對（或OF2和H2O分子結(jié)構(gòu)相似），F(xiàn)原子電負(fù)性大于H，與H2O中O—H相比，OF2中O—F鍵成鍵電子對更加偏向F原子，中心原子O的電子云密度小，OF2中成鍵電子對之間排斥力小于H2O中，故OF2的鍵角F—O—F小于H2O中鍵角H—O—H（3）①②BF3+2HF＝H2F++[BF4]-（4）①8②4．(1)a(2)基態(tài)Fe原子的價電子排布為，最后填入電子的能級為3d(3)

配位鍵

中的甲基為推電子基團(tuán)，使羧基中的氧氫鍵極性減弱；中的羧基為吸電子基團(tuán)，使另一羧基中的氧氫鍵極性增強。(4)

正四面體

4x【詳解】（1）根據(jù)能量大小順序：2p>2s>1s分析，b能量最低，當(dāng)2p軌道有兩個電子時，根據(jù)洪特規(guī)則應(yīng)該分占不同的軌道，電子的能量最低，若兩個自旋方向相反的電子占據(jù)一個軌道其能量要高些，故能量最高的為a。（2）基態(tài)Fe原子的價電子排布為，最后填入電子的能級為3d，故鐵屬于d區(qū)。（3）①提供空軌道，中的氧原子提供孤對電子對，二者之間形成配位鍵。②的大于的，從結(jié)構(gòu)角度解釋原因：中的甲基為推電子基團(tuán)，使羧基中的氧氫鍵極性減弱；中的羧基為吸電子基團(tuán)，使另一羧基中的氧氫鍵極性增強，更容易電離，故其電離平衡常數(shù)比醋酸的電離平衡常數(shù)大。（4）①的中心原子為磷原子，其價層電子對數(shù)為，沒有孤電子對，故空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)。②正極材料在和之間轉(zhuǎn)化時，經(jīng)過中間產(chǎn)物。轉(zhuǎn)化為的過程中，電極反應(yīng)為，一個晶胞中含有鋰離子的個數(shù)為，故每個晶胞含有4個，每摩晶胞反應(yīng)就是有4mol反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4xmol。5．(1)5(2)

O>N>C>H

B易形成分子內(nèi)氫鍵，A只存在分子間氫鍵，影響物質(zhì)熔點的是分子間氫鍵，所以A的熔點高于B

(3)<(4)

12

c【詳解】（1）基態(tài)N原子的核外電子排布式為1s22s22p3，電子的空間運動狀態(tài)數(shù)=軌道數(shù)，有5種；（2）①組成物質(zhì)A的4種元素為C、H、N、O，同周期元素從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，則有電負(fù)性C＜N＜O，H的電負(fù)性最小，故有：O>N>C>H；②B(鄰氨基苯甲酸)易形成分子內(nèi)氫鍵，A(對氨基苯甲酸)只存在分子間氫鍵，影響物質(zhì)熔點的是分子間氫鍵，所以A的熔點高于B；③N、O原子提供孤電子對，提供空軌道，其中A和可形成鏈狀結(jié)構(gòu)，A的結(jié)構(gòu)簡式為；（3）具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，核電荷數(shù)越大，半徑越小，故半徑<；（4）①基態(tài)Ni原子的價電子排布式為3d84s2，故其價電子軌道表示式為；②根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，Zn在頂點，Ni在面心，以Zn為中心在四個晶胞的面心有4個Ni，考慮三維空間，則與Zn原子距離最近且相等的Ni原子有43=12個；③根據(jù)均攤法，則一個晶胞含有1個N，6=3個Ni，8=1個Zn，分子式為ZnNi3N；晶胞的質(zhì)量為，體積為V=cm3，邊長為cm=cnm。6．(1)(2)(3)

O

>

分子中沒有孤電子對，有2對孤電子對，孤電子對與成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，排斥力越大，鍵角越小，所以小于的鍵角；(4)高于(5)

4

22.4【詳解】（1）遇水反應(yīng)的方程式為：，，化合價升高，被氧化，作還原劑；（2）錳原子序數(shù)為25，基態(tài)錳的電子排布式為，價層電子排布式為：；（3）根據(jù)元素H、B、C、N、O在周期表中的位置，電負(fù)性最大的是O；和都有4個價層電子對，但分子中沒有孤電子對，有2對孤電子對，孤電子對與成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，排斥力越大，鍵角越小，所以小于的鍵角；（4）分子中含有氫鍵，其沸點高于；（5）由晶胞可知，原子在晶胞內(nèi)，距離最近的為4個；在晶胞中，原子位于頂點和面心，個數(shù)為：，原子在晶胞內(nèi)，個數(shù)為8，鐵鎂合金的化學(xué)式為；該合金的密度；晶胞中原子為8，為，48g物質(zhì)的量為2mol，儲存的物質(zhì)的量為1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積為22.4L。7．(1)sp2(2)ac(3)