2022年高考化学真题分类汇编：专题选修物质结构与性质 .pdf

1 专题 13 选修 3物质结构与性质1.2018 全国卷-35 化学 选修 3 (15 分) Li 是最轻的固体金属，采用 Li 作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：（1）下列 Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为 (填标号 )。A BC D（2）Li+与 H-具有相同的电子构型，r(Li+)小于 r(H-)，原因是。（3）LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中，存在 _（填标号）。A离子键 B键 C键 D氢键（4）Li2O 是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的 Born-Haber 循环计算得到。可知， Li 原子的第一电离能为 kJmol- 1，O=O 键键能为 kJmol- 1，Li2O 晶格能为 kJmol- 1。（5）Li2O 具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 Li2O 的密度为 gcm- 3（列出计算式）。【答案】(1) D； C (2) Li+核电荷数较大 (3)正四面体 ;sp3 ; AB (4)520 ；498 ；2908 (5)(87+4 16)/NA(0.466510-7)3【解析】 （1）根据核外电子排布规律可知Li 的基态核外电子排布式为1s22s1，则 D 中能量最低；选项C 中有 2 个电子处于2p 能级上，能量最高；（2）由于 Li与 H核外电子排布相同，而Li的核电荷数较大，其原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li半径小于H；（3）LiAlH4中的阴离子是AlH4，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴阳离子间存在离子键， Al 与 H 之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选AB ；（4）根据示意图可知Li 原子的第一电离能是1040 kJ/mol 2520 kJ/mol ；0.5mol 氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ，所以 OO 键能是 249 kJ/mol 2498 kJ/mol；根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O 的晶格能是2908 kJ/mol ；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 （5） 根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是 8 个，根据化学式可知氧原子个数是4 个，则 Li2O 的密度是 p=m/v=(8 7+4 16)/NA(0.466510-7)3。【考点】 核外电子排布、轨道杂化类型、分子构型、电离能、晶格能、化学键类、晶胞的计算等知识。立足课本进行适当拓展。难点仍然是晶胞的有关判断与计算，晶胞中原子的数目往往采用均摊法：位于晶胞顶点的原子为8 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/8；位于晶胞面心的原子为2 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/2；位于晶胞棱心的原子为4 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/4；位于晶胞体心的原子为1 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为12.2018全国卷 -35 硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点 /- 85.5115.2600（分解）- 75.516.810.3沸点 /- 60.3444.6- 10.045.0337.0回答下列问题：（1）基态 Fe 原子价层电子的电子排布图(轨道表达式 )为，基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。（2）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。（3）图（ a）为 S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为。（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为形，其中共价键的类型有种； 固体三氧化硫中存在如图（b） 所示的三聚分子， 该分子中S原子的杂化轨道类型为_。（5）FeS2晶体的晶胞如图（c）所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为 gcm- 3；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为 nm。【答案】 (1) 、哑铃 (纺锤 ) (2) H2S (3) S8相对分子质量大，分子间作用力强 (4) 平面三角 , 2, sp3 (5) 4M1021/(NAa3) a/2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 【解析】 （1）基态铁的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故基态Fe原子价层电子的电子排布图 (轨道表达式 )为，基态 S 原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，电子占据最高能级为3p，电子云轮廓图为哑铃形；（2）根据价层电子对互斥理论分析知，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是： 2+(6-12)/2=4, 2+(6-2 2)/2=3, 3+(6-2 3)/2=3,因此中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S；（3）S8、SO2都为分子晶体，相对分子质量大，分子间作用力强，熔沸点高。故S8的沸点比 SO2的高 .（4）气态 SO3以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子（S）含有的价层电子对数是 3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2 种，即 键、键；固体 SO3中存在如图 （b）所示的三聚分子，该分子中 S 原子形成 4 个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。（5）根据晶胞结构可知,一个晶胞中含：N(Fe2+) =12 1/4+14，N(S22-) =8 1/8+6 1/24，晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则其晶体密度的计算表达式为 :p=m/v=4M / NAa10-73 =4M 1021/(NA a3)gcm-3；晶胞中Fe2+位于 S22-所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为/2nm。【考点】 核外电子排布、 杂化轨道、 分子空间构型、晶体熔沸点比较以及晶胞结构判断与计算等，难度中等。 价层电子对互斥模型是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致；价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型， 但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。 两者相结合， 具有一定的互补性， 可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。 3.2018全国卷 -35 化学 选修 3：物质结构与性质锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：（1）Zn 原子核外电子排布式为。（2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn 和 Cu 组成。第一电离能1（Zn）1（Cu)(填“ 大于” 或“ 小于 ”)。 原因是。（3）ZnF2具有较高的熔点(872 )，其化学键类型是；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是 _。（4）中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。 ZnCO3中，阴离子空间构型为，C 原子的杂化形式为。（5）金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为a cm，高为 c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn 的密度为 gcm3（列出计算式）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 【答案】 (1) Ar3d104s2 (2)大于； Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 (3) 离子键 ；ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 (4) 平面三角形； sp2 (5) 六方最密堆积(A3型)； 65/( 6a2c NA /4)。【解析】 （1）Zn 是第 30 号元素，所以核外电子排布式为Ar3d104s2。（2）Zn 的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn 最外层上是一对电子，而Cu 的最外层是一个电子，Zn 电离最外层一个电子还要拆开电子对， 额外吸收能量。 所以，Zn 的第一电离能应该高于Cu 的第一电离能。（3）ZnF2具有较高的熔点(872 )，可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。作为离子化合物， 氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。（4）碳酸锌中的阴离子为CO32-，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C 的价电子对为：3+(43 2 2)/2=3 对，所以空间构型为正三角形，中心C 为 sp2杂化。（5）由图示， 堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便， 选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6 个六棱柱共用的， 面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为 12 1/6+2 1/2+3=6 个，所以该结构的质量为6 65/NA g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为 a cm，底面的面积为6 个边长为acm 的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6a2/4 cm2，高为 c cm，所以体积为6a2c/4 cm3。所以密度为： (665/NA)/( 6a2c/4)= 65/( 6 a2c NA /4) gcm-3。【考点】 原子核外电子排布；电离能；分子的空间构型；有关的晶胞计算；4.2018江苏卷 -21 物质结构与性质臭氧 (O3)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为 SO42和 NO3，NOx也可在其他条件下被还原为N2。（1） SO42中心原子轨道的杂化类型为_；NO3的空间构型为 _（用文字描述）。（2） Fe2+基态核外电子排布式为_。（3）与 O3分子互为等电子体的一种阴离子为: （填化学式）。（4）N2分子中 键与 键的数目比n( )n( ) = 。（5）Fe(H2O)62+与 NO 反应生成的 Fe(NO)(H2O)52+中，NO 以 N 原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。【答案】 （1）sp3 平面 (正 )三角形（2）Ar3d6或 1s22s22p63s23p63d6（3）NO2-（ 4）12 （5）【解析】 （1）SO42中中心原子S的价层电子对数为（6+2-42）/2+4=4 ，所以 SO42-中 S为 sp3杂化。 NO3中中心原子N 的孤电子对数为(5+1-32) /2=0，成键电子对数为3，价层电子对数为3，由于 N 原子上没有孤电子对，NO3的空间构型为平面(正)三角形。（ 2）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 Fe原子核外有26 个电子，根据构造原理， 基态 Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态 Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。（3）用替代法，与O3互为等电子体的一种阴离子为NO2-。（4）N2的结构式为NN，三键中含1 个 键和 2 个 键， N2分子中 键与 键的数目比为n（ ）： n（ ）=1:2。（5）根据化学式，缺少的配体是NO 和H2O，NO 中 N 为配位原子，H2O 中 O 上有孤电子对，O 为配位原子 (见答案 )。【考点】 本题以 “ 臭氧 (O3)在 Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和 NO3-，NOx也可在其他条件下被还原为N2” 为素材，考查离子核外电子排布式的书写、原子杂化方式的判断、离子空间构型的判断、等电子体的书写、键和 键的计算、配位键的书写。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -