(2017-2019)高考化学真题分类汇编专题18物质结构与性质(选修)(教师版).pdf
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1、专题 18物质结构与性质(选修)12019 新课标 在普通铝中加入少量Cu 和 Mg 后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在 Al 中可使得铝材的硬度增加、 延展性减小, 形成所谓“坚铝”, 是制造飞机的主要村料。 回答下列问题:(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。ABCD(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、。 乙二胺能与 Mg2+、 Cu2+等金属离子形成稳定环状离子, 其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。(3)一些氧化物的熔点如下表所示:氧化
2、物熔点/CLi2O1570MgO2800P4O623.8SO275.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因。(4)图(a)是 MgCu2的拉维斯结构,Mg 以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中, 填入以四面体方式排列的 Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu 原子之间最短距离=pm,Mg 原子之间最短距离 y=pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则 MgCu2的密度是gcm3(列出计算表达式)。【答案】 (1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个 N 提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2+(3)Li2O、MgO 为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。
3、分子间力(分子量)P4O6SO2(4)824+16 6423aaNAa3103044【解析】 (1)A.Ne3s1属于基态的 Mg+,由于 Mg 的第二电离能高于其第一电离能,故其再失去一个电子所需能量较高; B. Ne 3s2属于基态 Mg 原子,其失去一个电子变为基态Mg+; C. Ne 3s13p1属于激发态Mg 原子,其失去一个电子所需能量低于基态Mg 原子; D.Ne 3p1属于激发态 Mg+,其失去一个电子所需能量低于基态 Mg+,综上所述,电离最外层一个电子所需能量最大的是Ne3s1,答案选 A;(2)乙二胺中 N 形成 3 个单键,含有 1 对孤对电子,属于 sp3杂化;C 形
4、成 4 个单键,不存在孤对电子,也是 sp3杂化;由于乙二胺的两个N 可提供孤对电子给金属离子形成配位键,因此乙二胺能与Mg2、Cu2等金属离子形成稳定环状离子;由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子,因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2;(3)由于Li2O、MgO 为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O,分子间力(分子量) P4O6SO2,所以熔点大小顺序是MgOLi2OP4O6SO2;(4) 根据晶胞结构可知 Cu 原子之间最短距离为面对角线的1/4, 由于边长是 a pm, 则面对角线是2apm,则2apm;Mg 原子之间最短距离为体对角线的1/4
5、,由于边长是 a pm,则体对角线是3apm,则 y43a;根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是81/8+61/2+48,则Cu 原子个数 16,晶胞的质4量是82416648241664g。由于边长是 a pm,则 MgCu2的密度是cm3。330gNAa 10NA22019 新课标 近年我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为 FeSmAsFO组成的化合物。回答下列问题:(1) 元素 As 与 N 同族。 预测 As 的氢化物分子的立体结构为_, 其沸点比 NH3的_ (填“高”或“低”) ,其判断理由是_。(2)Fe 成为阳离子时首先失去_轨道电子,Sm 的价层电子排
6、布式为 4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为_。(3)比较离子半径:F_O2(填“大于”等于”或“小于”) 。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1 所示,晶胞中 Sm 和 As 原子的投影位置如图 2 所示。图 1图 2图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置, 若两者的比例依次用和1代表, 则该化合物的化学式表示为_,通过测定密度和晶胞参数,可以计算该物质的值,完成它们关系表达式:=_gcm3。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,称作原子分数坐标,例如图1 中原1 1 1子 1 的坐标为(,),则原子 2 和 3 的坐标分别为_、_。2 2 2【答案】 (1)
7、三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1F228116(1 x)19x1 11()、(),00,0,a3cNA10302 22【解析】 (1)As 与 N 同族,则 AsH3分子的立体结构类似于NH3,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使沸点升高,故 AsH3的沸点较 NH3低,故答案为:三角锥形;低;NH3分子间存在氢键;(2)Fe 为 26 号元素,Fe 原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2,Fe 原子失去 1 个电子使 4s 轨道为半充满状态,能量较低,故首先失去4s 轨道电子;Sm 的价电子排布式为 4f66s2,失去
8、 3 个电子变成 Sm3+成为稳定状态,则应先失去能量较高的4s 电子,所以 Sm3+的价电子排布式为为 4f5,故答案为:4s;4f5;(3)F-和 O2-的核外电子排布相同,核电荷数越大,则半径越小,故半径:F-600 (分解)444.610.045.0337.0FeS2SO275.5SO316.8H2SO410.3(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
9、密度的计算表达式为_gcm3;晶胞中Fe2+位于S2所形成的正八面体的体心, 该2正八面体的边长为_nm。【答案】(1)(2)H2S(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强(4)平面三角2sp3(5)哑铃(纺锤)4MNAa3102122a【解析】分析: (1)根据铁、硫的核外电子排布式解答;(2)根据价层电子对互斥理论分析;(3)根据影响分子晶体熔沸点高低的是分子间范德华力判断;(4)根据价层电子对互斥理论分析;(5)根据晶胞结构、结合密度表达式计算。详解: (1)基态Fe 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2,则其价层电子的电子排布图(轨道表达式)为;基态 S
10、 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4,则电子占据最高能级是 3p,其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。(2)根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数分别是2612622623 4、 2 3、 3 3,因此不同其他分子的是H2S。222(3)S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体,由于S8相对分子质量大,分子间范德华力强,所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多;(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,根据( 2)中分析可知中心原子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
11、键的类型有 2 种,即 键、 键;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)根据晶胞结构可知含有铁原子的个数是 121/4+14,硫原子个数是 81/8+61/24,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m4M4M+g/cm31021g/cm3;晶胞中 Fe2位于33VNa107NAaA2anm。2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,则为点睛:本题主要是考查核外电子排布、杂化轨道、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
12、等。其中杂化形式的判断是难点,由价层电子特征判断分子立体构型时需注意:价层电子对互斥模型说明的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。72018 新课标卷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: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)
13、n 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n 和 Cu 组成。第一电离能1(n)_1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。(3)nF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是_;nF2不溶于有机溶剂而 nCl2、nBr2、nI2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(nCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。 nCO3中,阴离子空间构型为_,C 原子的杂化形式为_。(5)金属 n 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,n 的密度为_
14、gcm3(列出计算式) 。【答案】(1)Ar3d104s2(2)大于n 核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子nF2为离子化合物,nCl2、nBr2、nI2的化学键以共价键为主、极性较小sp2(3)离子键(4)平面三角形(5)六方最密堆积(A3型)656NA634a2c【解析】分析:本题是物质结构与性质的综合题,需要熟练掌握这一部分涉及的主要知识点,一般说,题目都是一个一个小题独立出现的,只要按照顺序进行判断计算就可以了。详解: (1)n 是第 30 号元素,所以核外电子排布式为Ar3d104s2。(2)n 的第一电离能应该高于Cu 的第一电离能,原因是, n 的核外电子排布已经达到了每个能级
15、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 n 最外层上是一对电子, 而 Cu 的最外层是一个电子,n 电离最外层一个电子还要拆开电子对,额外吸收能量。(3)根据氟化锌的熔点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+(4322)/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
16、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+2+3=6 个,所-以该结构的质量为 665/NAg。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6cm2,高为 c cm,所以体积为 6cm3。所以密度为:gcm-3。点睛:本题是比较常规的结构综合习题,考查的知识点也是多数习题考查的重点知识。需要指出的是最后一步的计算,可以选择其中的晶胞,即一个平行六面体作为计算的单元,直接重复课上讲解的密度计算过程即可。本题的解析中选择了比较特殊的解题方法
17、,选择六棱柱作为计算单元,注意六棱柱并不是该晶体的晶胞(晶胞一定是平行六面体) ,但是作为一个计算密度的单元还是可以的。82018 江苏卷臭氧(O3)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NO 分别氧化为SO4和NO3,NO 也可在其他条件下被还原为N2。(1)SO4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
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