专题18 物质结构与性质(选修)——三年(2020-2022)高考化学真题分项汇编(新高考专用)(解析版).docx
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1、专题18 物质结构与性质(选修)1(2022广东卷)硒()是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光()效应以来,在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含的新型分子的合成路线如下:(1)与S同族,基态硒原子价电子排布式为_。(2)的沸点低于,其原因是_。(3)关于IIII三种反应物,下列说法正确的有_。AI中仅有键BI中的键为非极性共价键CII易溶于水DII中原子的杂化轨道类型只有与EIIII含有的元素中,O电负性最大(4)IV中具有孤对电子的原子有_。(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为_(填“”或“”“H2SCH4 (3)六 (4)AD
2、(5)化合物III (6)由图9c可知,图9b中Sb、Hg原子取代位置除图9b外还有其它形式 4 1:1:2 【解析】(1)基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,因此基态硫原子价电子排布式为3s23p4,故答案为:3s23p4。(2)H2S、CH4、H2O均为分子晶体,H2O分子间存在氢键,沸点较高,H2S、CH4的分子间范德华力随相对分子质量增大而增加,因此沸点由高到低顺序为:H2OH2SCH4,故答案为:H2OH2SCH4。(3)第六周期0族元素的原子序数为86,因此第80号元素Hg位于第六周期第B族,故答案为:六。(4)A中S原子的价层电子对数=2+=4,因此S原子采
3、取sp3杂化,故A正确;B中含有的元素为H、C、O、S、Hg,同周期元素从左至右元素的电负性逐渐增大,同主族元素从上至下元素的电负性逐渐减小,因此5种元素中电负性最大的为O元素,故B错误;C中C原子成键均为单键,因此C原子采取sp3杂化,所以C-C-C键角接近10928,故C错误;D中存在C-H、C-C、C-S、S=O、S-O、S-H共价键和与Na+之间的离子键,故D正确;E中硫氧键分为硫氧单键和硫氧双键,共价键种类不同,因此二者的键能不同,故 E错误;综上所述,说法正确的是AD项,故答案为AD。(5)中羟基能与水分子之间形成分子间氢键,为易溶于水的钠盐,溶于水后电离出的中O原子均能与水分子之
4、间形成氢键,相同物质的量两种物质溶于水后,形成的氢键更多,因此化合物III更易溶于水,故答案为:化合物III。(6)对比图9b和图9c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同,不符合晶胞晶胞是晶体的最小重复单位要求,故答案为:由图9c可知,图9b中Sb、Hg原子取代位置除图9b外还有其它形式。以晶胞上方立方体中右侧面心中Hg原子为例,同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2,右侧晶胞中有2个Sb原子与Hg原子距离最近,因此X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4;该晶胞中Sb原子均位于晶胞内,因此1个晶胞中含有Sb原子数为8,Ge原子位于晶胞顶点、面心、体心,因此1个晶胞中含有Ge
5、原子数为1+8+4=4,Hg原子位于棱边、面心,因此1个晶胞中含有Hg原子数为6+4=4,则该晶胞中粒子个数比Hg:Ge:Sb =4:4:8=1:1:2,故答案为:4;1:1:2。1个晶胞的质量m=,1个晶胞的体积V=(x10-7cm)2(y10-7cm)=x2y10-21cm3,则X晶体的密度为= g/cm3,故答案为:。2(2021河北卷)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。回答下列问题:(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是_(填离子符号)。(2)原子中运
6、动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用+表示,与之相反的用-表示,称为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为_。(3)已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJmol-1)如表:NNNNPPPP193946197489从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是_。(4)已知KH2PO4是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为_,其中P采取_杂化方式。(5)与PO电子总数相同的等电子体的分子式为_。(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则相应的酸根可写为_。(7)分别用、表示H2PO和K+,
7、KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是H2PO、K+在晶胞xz面、yz面上的位置:若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度_gcm-3(写出表达式)。晶胞在x轴方向的投影图为_(填标号)。【答案】(1)和 (2)或 (3)在原子数目相同的条件下,N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定 (4) sp3 (5)SiF4、SO2F2等 B 【解析】(1)在的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为(或)、和,其中核外电子排布相同的是和。(2)对于基态的磷原子,其价电子排布式为,其中3s轨道的2个电子自
8、旋状态相反,自旋磁量子数的代数和为0;根据洪特规则可知,其3p轨道的3个电子的自旋状态相同,因此,基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为或。(3)根据表中的相关共价键的键能可知,若6mol N形成类似白磷分子结构的N4分子,可以释放出的能量为193kJ6=1158kJ;若6mol N形成N2分子,则可释放的能量为946kJ2=1892kJ,显然,形成N2分子放出的能量更多,故在N数目相同的条件下,N2具有更低的能量,能量越低越稳定。同理,若6mol P形成分子,可以释放出的能量为197kJ6=1182kJ;若6mol P形成P2分子,则可释放的能量为489kJ2=978kJ,显然,形成P4
9、分子放出的能量更多,故在P数目相同的条件下,P4具有更低的能量,能量越低越稳定。 (4)含氧酸分子中只有羟基上的H可以电离;由是次磷酸的正盐可知,为一元酸,其分子中只有一个羟基,另外2个H与P成键,还有一个O与P形成双键,故其结构式为,其中P共形成4个键、没有孤电子对,故其价层电子对数为4,其采取sp3杂化。(5)等电子体之间的原子总数和价电子总数都相同,根据前加后减、前减后加、总数不变的原则,可以找到与电子总数相同的等电子体分子为SiF4、SO2F2等。(6)由题中信息可知,n个磷酸分子间脱去(n-1)个水分子形成链状的多磷酸,因此,如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则可脱去n个水分
10、子得到(HPO3)n,其失去后得到相应的酸根,故该酸根可写为。(7)由晶胞结构可知,位于晶胞的顶点、面上和体心,顶点上有8个、面上有4个,体心有1个,故晶胞中的数目为;位于面上和棱上,面上有6个,棱上4个,故晶胞中的数目为。因此,平均每个晶胞中占有的和的数目均为4,若晶胞底边的边长均为、高为,则晶胞的体积为10-30a2c cm3,阿伏加德罗常数的值为,晶体的密度为。由图(a)、(b)、(c)可知,晶胞在x轴方向的投影图为 ,选B。3(2021湖南卷)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:(1)基态硅原子最外层的电子排布图为_,晶体硅和碳化硅熔点较高的是_(填化学式);
11、(2)硅和卤素单质反应可以得到,的熔沸点如下表:熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.70时,、呈液态的是_(填化学式),沸点依次升高的原因是_,气态分子的空间构型是_;与N-甲基咪唑反应可以得到,其结构如图所示:N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_,H、C、N的电负性由大到小的顺序为_,1个中含有_个键;(3)下图是、三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。已知化合物中和的原子个数比为1:4,图中Z表示_原子(填元素符号),该化合物的化学式为_;已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,则该晶体的密度_(设阿伏加德罗常数的值为
12、,用含a、b、c、的代数式表示)。【答案】(1) SiC (2)SiCl4 SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大 正四面体形 sp2、sp3 NCH 54 (3)O Mg2GeO4 =1021 【解析】(1)硅元素的原子序数为14,价电子排布式为3s23p2,则价电子排布图为;原子晶体的熔点取决于共价键的强弱,晶体硅和碳化硅都是原子晶体,碳原子的原子半径小于硅原子,非金属性强于硅原子,碳硅键的键能大于硅硅键、键长小于硅硅键,则碳硅键强于硅硅键,碳化硅的熔点高于晶体硅,故答案为:;SiC;(2) 由题给熔沸点数据可知,0时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四
13、溴化硅、四碘化硅为固态;分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小,SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,则SiX4的沸点依次升高;SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则分子的空间构型为正四面体形,故答案为:SiCl4; SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大;正四面体形;由M2+离子的结构可知,离子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp2杂化的双键碳原子;元素的非金属性越强,其电负性越大,元素的非极性强弱顺序为NCH,则元素电负性的大小顺序为NCH;M2+离子的结构中含有单键、双键和配位键,单键
14、和配位键都是键,双键中含有1个键,则离子中含有54个键,故答案为:sp2、sp3;NCH;54;(3)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面心、棱上和体内的X原子为8+6+4+3=8,位于体内的Y原子和Z原子分别为4和16,由Ge和O原子的个数比为1:4可知,X为Mg原子、Y为Ge原子、Z为O原子,则晶胞的化学式为Mg2GeO4,故答案为:O;Mg2GeO4; 由晶胞的质量公式可得:=abc1021,解得=1021g/cm3,故答案为:1021。4(2021山东卷)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:(1)基态F原子核外电子的运动状态有_种。(2)O、F、Cl电负性由大到小的顺
15、序为_;OF2分子的空间构型为_;OF2的熔、沸点_(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是_。(3)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为_,下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是_(填标号)。Asp Bsp2 Csp3 Dsp3d(4)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90,该晶胞中有_个XeF2分子。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,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为(,)。已知XeF键长为rpm,则B点原子的分数坐标为_;晶胞中A、B间距离d=_pm。【答案】(1)9
16、(2)FOCl 角(V)形 低于 OF2和Cl2O都是分子晶体,结构相似,Cl2O的相对分子质量大,Cl2O的熔、沸点高 (3)5 D (4)2 (0,0,) pm 【详解】(1)基态F原子共有9个核外电子,则每个电子都有对应的轨道和自旋状态,所以核外电子的运动状态有9种;(2)电负性一定程度上相当于得电子能力,半径越小,得电子能力越强,电负性越大,半径由小到大的顺序为F、O、Cl,所以电负性大小顺序为FOCl;根据VSEPR理论有,去掉2对孤对电子,知OF2分子的空间构型是角形;OF2和Cl2O都是分子晶体,结构相似,Cl2O的相对分子质量大,Cl2O的熔、沸点高;(3)XeF2易升华,所以
17、是分子晶体,其中心原子的价层电子对数为,其中心原子的杂化方式应为sp3d;(4)图中大球的个数为,小球的个数为,根据XeF2的原子个数比知大球是Xe原子,小球是F原子,该晶胞中有2个XeF2分子;由A点坐标知该原子位于晶胞的中心,且每个坐标系的单位长度都记为1,B点在棱的处,其坐标为(0,0,);图中y是底面对角线的一半,所以 pm。5(2021海南高考真题)金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物,其结构示意图如下。 回答问题:(1)基态锰原子的价层电子排布式为_。(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(C
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- 专题18 物质结构与性质选修三年2020-2022高考化学真题分项汇编新高考专用解析版 专题 18 物质 结构 性质 选修 三年 2020 2022 高考 化学 真题分项 汇编 新高
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