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（物质结构与性质）新型节能材料高温超导体的最先突破是在1987年从新的钇钡铜氧材料的研究开始的．在制备钇钡铜氧高温超导体的同时，偶然得到了副产品--紫色的硅酸铜钡．凑巧的是，后者正是发现于中汗代器物上的被称为“汗紫”的颜料，还发现于秦俑彩绘．
钇钡铜氧的晶胞结构如图．研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态，+2价和+3价．
（1）给出铜在周期表中的位置（周期和族）______
（2）写出Cu³⁺的核外电子排布：______
（3）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Cu，Ba和O原子个数比，确定其化学式为：______
（4）根据（3）所推出的化合物的组成，计算出其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为Y³⁺、Ba²⁺），最后计算化合物中这两种价态Cu原子个数比为：______．
（5）在硫酸铜溶液中通入过量的氨气，小心蒸发，最终得到的[Cu（NH₃）₄]SO₄晶体中含有的化学键除了普通共价键外，还有______和______．

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（物质结构与性质）新型节能材料高温超导体的最先突破是在1987年从新的钇钡铜氧材料的研究开始的．在制备钇钡铜氧高温超导体的同时，偶然得到了副产品--紫色的硅酸铜钡．凑巧的是，后者正是发现于中汗代器物上的被称为“汗紫”的颜料，还发现于秦俑彩绘．
钇钡铜氧的晶胞结构如图．研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态，+2价和+3价．
（1）给出铜在周期表中的位置（周期和族）______
（2）写出Cu³⁺的核外电子排布：______
（3）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Cu，Ba和O原子个数比，确定其化学式为：______
（4）根据（3）所推出的化合物的组成，计算出其中Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为Y³⁺、Ba²⁺），最后计算化合物中这两种价态Cu原子个数比为：______．
（5）在硫酸铜溶液中通入过量的氨气，小心蒸发，最终得到的[Cu（NH₃）₄]SO₄晶体中含有的化学键除了普通共价键外，还有______和______．

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［化学—选修物质结构与性质］（15分）
美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破。石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右：
（1）下列有关石墨烯说法正确的是＿＿＿＿。
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含σ键数为N_A
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①钴原子在基态时，核外电子排布式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③上图是金与铜形成的金属互化物合金，它的化学式可表示为：＿＿＿＿＿＿＿＿。
④含碳源中属于非极性分子的是＿＿＿（a．甲烷 b．乙炔 c．苯 d．乙醇）
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有：＿＿＿＿＿＿＿＿。

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AlN新型材料应用前景广泛，其制备与性质研究成为热点。

相关数据如下：

物质

熔点/℃

沸点/℃

与N2反应温度/℃

相应化合物分解温度/℃

Al

660

2467

＞800

AlN：＞2000　（＞1400升华）

AlCl3：（＞181升华）

Mg

649

1090

＞300

Mg3N2：＞800

(1)AlN的制备。

① 化学气相沉积法。

Ⅰ.一定温度下，以AlCl3气体和NH3为原料制备AlN，反应的化学方程式是____________________。

Ⅱ.上述反应适宜的温度范围是______℃（填字母）。

a.75~100　　　　　　 b.600~1100　　　　　 c.2000~2300

② 铝粉直接氮化法。

Al与N2可直接化合为AlN固体，AlN能将Al包裹，反应难以继续进行。控制温度，在Al粉中均匀掺入适量Mg粉，可使Al几乎全部转化为AlN固体。该过程发生的反应有：__________________、_________和2Al + N2 2AlN。

③碳热还原法。

以Al2O3、C（石墨）和N2为原料，在高温下制备AlN。

已知：ⅰ. 2Al2O3(s) ⇌ 4Al(g) + 3O2(g) 　　　　　 ∆H 1 =＋3351 kJ·mol-1

ⅱ. 2C(石墨，s) + O2(g) = 2CO(g)　　　　 ∆H 2 =－221 kJ·mol-1

ⅲ. 2Al(g) + N2(g) = 2AlN(s)　　　　　　　　　 ∆H 3 =－318 kJ·mol-1

运用平衡移动原理分析反应ⅱ对反应ⅰ的可能影响：______________________________________。

(2)AlN的性质。AlN粉末可发生水解。相同条件下，不同粒径的AlN粉末水解时溶液pH的变化如图所示。

① AlN粉末水解的化学方程式是____________________________________。

② 解释t1-t2时间内两条曲线差异的可能原因：_______________________________。

(3)AlN含量检测。向a g AlN样品中加入足量浓NaOH溶液，然后通入水蒸气将NH3全部蒸出，将NH3用过量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全，剩余的H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和，则样品中AlN的质量分数是________________________________。

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化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然科学。下列不属于化学研究发展方向或说法不正确的是（）
A．高铁酸钾广泛用于废水的净化处理，因为它具有强还原性
B．最近合成117号元素的反应为：，该变化不属于化学变化
C．“原子经济”和“零排放”是绿色化学和化工的发展目标
D．最近在星际介质中发现的分子薏（），该分子中所有原子可以处于同一平面

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【物质结构与性质】 (15 分)
钒、砷均属于第四周期元素，最高正价均为＋5。
I ．高纯度砷可用于生产具有“半导体贵族”之称的新型半导体材料GaAs，砷与氯气反应可得到 AsCl3、AsCl5两种氯化物。
（1）AsCl3分子的空间构型是　　　　　　　　　，中心原子杂化类型是　　　　　　　。两种氯化物分子中属于非极性分子的是　　　　　　　　　　。
（2）Ga与As相比，第一电离能较小的元素是　　　　　　　，GaAs中砷的化合价为　　　　　　　　　。
II．钒是一种重要的战略金属，其最主要的用途是生产特种钢，其化合价有＋5、＋4、＋3、＋2等，工业上从炼钢获得的富钒炉渣中（内含 V2O5）提取钒的过程如下。
（3）基态钒原子的价电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　，写出反应①的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。
（4）已知单质钒的晶胞为，则 V 原子的配位数是　　　　　，假设晶胞的边长为 a cm，密度为 ρ g/cm3，则钒的相对原子质量为　　　　　　　。

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物质结构与性质分钒、砷均属于第四周期元素，最高正价均为+5。
I.高纯度砷可用于生产具有“半导体贵族”之称的新型半导体材料 GaAs，砷与氯气反应可得到 AsCl3、AsCl5两种氯化物。
（1）两种氯化物分子中属于非极性分子的是，AsCl3分子的中心原子杂化类型是　　　　　　　，分子构型是　　　　　　。
（2）Ga 与 As 相比，第一电离能较大的元素是　　　　　　　　　　，GaAs 中砷的化合价为　　　　　　　　。研究表明，在 GaAs 晶体中，Ga、As 原子最外电子层均达到 8 电子稳定结构，则 GaAs 的晶体类型是　　　　　　　　　　　　　　，晶体中化学键的键角是　　　　　　　　　　　　。
II.钒是一种重要的战略金属，其最主要的用途是生产特种钢，其化合价有+5、+4、+3、+2 等，工业上从炼钢获得的富钒炉渣中(内含 V2O5)提取钒的过程如下。
（3）基态钒原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　　　，上述钒的几种价态中，最稳定的是　　　　价；写出①、②反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　。
（4）已知单质钒的晶胞为则 V 原子的配位数是　　　　　　，假设晶胞的边长为 d cm，密度为 ρ g/cm3，则钒的相对原子质量为　　　　　　　　　。

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(12分)【化学——物质结构与性质】硼在半导体工业中被大量用作半导体掺杂物，同时含硼化合物在杀虫剂、防腐剂及新型储氢材料的制造中也有重要的地位。请回答下列问题：
（1）在第2周期的元素中，基态原子的第一电离能小于硼的元素有_________种。
（2）硼砂是人们最早使用的含硼化合物之一，其阴离子Xm-( Xm-中只含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示，则在Xm-中，硼原子轨道的杂化类型分别为_____、_____；图中标注为2号的原子与相邻原子成键形成的键角_____4号原子与相邻原子成键形成的键角(填“大于”“小于”或“等于”)。在下列各项中，在Xm-内不存在的化学键是____(填下列序号字母)。
a．离子键　　　　　　 b．共价键　　　　 c．配位键
（3）氨硼烷(NH3BH3)与镧镍合金(LaNix)都是优良的储氢材料。镧镍合金的晶胞结构示意图如图所示(只有1个原子位于晶胞内部)，则x=____。氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则在下列各项中，立方氮化硼晶体不可用作______(填下列序号字母)。
a．耐磨材料　　　　　　 b．切削工具　　　　　　 c．导电材料　　　　　　 d．钻探钻头

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（12分） “物质结构与性质”
（1）第ⅢA、ⅤA元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。Ga原子的电子排布式为。在GaN晶体中，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为。在四大晶体类型中，GaN属于晶体。
（2）铜、铁元素能形成多种配合物。微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有的原子或离子
（3）CuCl₂溶液与乙二胺(H₂N-CH₂-CH₂-NH₂)可形成配离子：请回答下列问题：
① H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是。
②SO₂分子的空间构型为。与SnCl₄互为等电子体的一种离子的化学式为。
③乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为。乙二胺和三甲胺[N(CH₃)₃]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是。
④⑶中所形成的配离子中含有的化学键类型有。
a．配位键 b．极性键 c．离子键 d．非极性键
⑤CuCl的晶胞结构如右图所示，其中Cl原子的配位数为。

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[化学--物质结构与性质]
（1）第ⅢA、ⅤA元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似．Ga原子的电子排布式为______．在GaN晶体中，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为______．在四大晶体类型中，GaN属于______晶体．
（2）NH₃分子的空间构型是：______，中心原子N的杂化轨道类型是：______．
（3）NH₃与PH₃相比，热稳定性更强的是：______，理由是：______．
（4）一定压强，将NH₃和PH₃混合气体降温时，首先液化的物质是______，理由是：______．
（5）铜、铁元素能形成多种配合物．微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有______的原子或离子．
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[化学—选修3：物质结构与性质] 化学作为一门基础自然科学，在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。
（1）高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7，其中1/3的Cu以罕见的Cu3+形式存在。Cu在元素周期表中的位置为____　　，基态Cu3+的核外电子排布式为_　　 _______。
（2）磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为____（填选项字母）。
A． V2O5　　 B．CrO2　　 C．PbO　　 D．ZnO
（3）屠呦呦因在抗疟药——青蒿素研究中的杰出贡献，成为首获科学类诺贝尔奖的中国人。青蒿素的结构简式如图l所示，其组成元素的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　；碳原子的杂化方式有____　　。
（4）“可燃冰”因储量大、污染小被视为未来石油的替代能源，由甲烷和水形成的“可燃冰”结构如图2所示。
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力为　　　　　　　　　　　。
②H2O的VSEPR模型为　　　　　　　　，比较键角的大小：H2O　　　　　 CH4（填“>”“<”或“=”），原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）锂离子电池在便携式电子设备以及电动汽车、卫星等领域显示出广阔的应用前景，该电池负极材料为石墨，石墨为层状结构（如图3），其晶胞结构如图4所示，该晶胞中有　　　　　　个碳原子。已知石墨的层间距为apm，C-C键长为b pm，阿伏伽德罗常数的值为NA，则石墨晶体的密度为　　　　　　　　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。

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