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题型十一物质结构与性质(选考)五年高考命题统计与预测年份卷别题号考查角度命题预测2019卷Ⅰ35以MgCu2晶体为命题素材综合考查全国卷对该模块的考查主要有两种形式:一是围绕某一主题展开;二是结合元素周期表、原子结构与元素化合物的性质,在元素推断的基础上考查本模块的核心知识点。考查热点主要涉及原子核外电子排布式、电子排布图、电离能、电负性、σ键、π键、杂化方式、分子或离子的空间构型(价层电子对互斥理论)、分子的极性、键角分析、晶体结构特点及微粒间作用力、共价键类型及氢键、均摊法求解晶体化学式及有关晶胞的计算、晶体熔点高低的比较等。预计2020高考命题仍然以新科技、新能源等热点素材为背景,着重考查学生对基本概念的掌握,同时考查空间想象能力和计算能力卷Ⅱ35通过多种物质综合考查模块核心知识卷Ⅲ35通过多种物质综合考查模块核心知识2018卷Ⅰ35以Li及其化合物为素材综合考查卷Ⅱ35以硫及其化合物为素材综合考查卷Ⅲ35以锌及其化合物为素材综合考查2017卷Ⅰ35以钾及其化合物为素材综合考查卷Ⅱ35以氮及其化合物为素材综合考查卷Ⅲ35以钴、碳、镁为素材综合考查2016卷Ⅰ37以锗及其化合物为素材综合考查卷Ⅱ37以镍及其化合物为素材综合考查卷Ⅲ37以砷、镓及其化合物为素材综合考查2015卷Ⅰ37以碳及其化合物为素材综合考查卷Ⅱ37元素推断与核心知识的综合考查题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练原子结构与性质1.(2019·全国Ⅱ,35)近年来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Fe-Sm-As-F-O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的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为。(3)比较离子半径:F-(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(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。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练图中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x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们的关系表达式:ρ=g·cm-3。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中原子1的坐标为(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为、。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练答案:(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1-xFx2[281+16(1-𝑥)+19𝑥]𝑎2𝑐𝑁A×10-30(12,12,0)(0,0,12)解析:(1)因为N与As位于同一主族,因此NH3与AsH3属于等电子体,两者结构相似,NH3分子的立体结构为三角锥形,则AsH3分子的立体结构也为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键,因此NH3的沸点高。(2)铁的电子排布式为[Ar]3d64s2,故Fe首先失去最外层4s能级上的电子成为Fe2+;根据Sm的价电子排布式4f66s2可知,由Sm生成Sm3+,要失去最外层6s能级上的2个电子和4f能级上的1个电子。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(3)由于F-与O2-的核外电子排布一样,核电荷数越大,离子半径反而越小,故离子半径F-小于O2-;(4)根据均摊法,晶胞中各原子的个数分别为Sm:4×12=2;As:4×12=2;Fe:1+4×14=2;F和O共有:2×12+8×18=2,故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。根据晶胞的结构可求得晶胞的体积为a2c×10-30cm3;一个晶胞的质量为2[150+75+56+16(1-x)+19x]=2[281+16(1-x)+19x],则1mol晶胞的质量为2[281+16(1-x)+19x]NA,根据ρ=𝑚𝑉,可得ρ=2[281+16(1-𝑥)+19𝑥]𝑎2𝑐𝑁A×10-30g·cm-3。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练特别提醒(1)根据构造原理,核外电子排布存在能级交错现象,电子排布是按照构造原理依次填充;但是当参与反应时,电子是按照能层和能级倒序参与的,而不是按照构造原理的能量顺序逆向失去的。(2)第(4)问的原子坐标要注意所给坐标系的原点位置。方法点拨①善用类比与迁移思想,本题第(2)问中的Sm是考生相对陌生的一种元素,但通过与Fe及其离子进行类比,将Fe的原子结构规律迁移到Sm的原子结构问题中,该题即可迎刃而解。②根据均摊法计算原子个数时,立方晶胞中不同位置的原子所占份额如表:原子位置晶胞内晶胞面上晶胞棱上晶胞顶点份额1121418题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练2.(2018·全国Ⅰ,35)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)。(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H+),原因是。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(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.σ键C.π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。图(a)题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练图(b)可知,Li原子的第一电离能为kJ·mol-1,O=O键键能为kJ·mol-1,Li2O晶格能为kJ·mol-1。(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为g·cm-3(列出计算式)。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练答案:(1)DC(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982908(5)8×7+4×16𝑁A×(0.4665×10-7)3解析:(1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B中1s轨道中的两个电子1个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C表示的能量最高。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(2)Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。(3)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子的空间构型是正四面体,中心原子采用sp3杂化,LiAlH4中存在离子键和σ键。(4)根据循环图中数据可知,Li原子的第一电离能是520kJ·mol-1,O=O键的键能是249×2kJ·mol-1=498kJ·mol-1,Li2O的晶格能是2908kJ·mol-1。(5)根据分割法,一个晶胞中含有Li:8个,含有O:8×18+6×12=4个,1mol晶胞中含有4molLi2O,则Li2O的密度为(a为晶胞参数):4𝑀𝑁A×𝑎3=8×7+4×16𝑁A×(0.4665×10-7)3g·cm-3。方法点拨本题第(4)问,变相考查对各类概念的正确理解,应注意各类概念与图a所涉及的变化过程中微粒状态的对应关系。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练3.(2017·全国Ⅰ,35)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为nm,与K紧邻的O个数为。(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于位置,O处于位置。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练答案:(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)体心棱心解析:(1)紫色光波长范围是400~430nm,故选A。(2)K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,故核外电子占据的最高能层是第4层,符号是N,占据该能层电子的能级为4s,电子云轮廓图为球形。K的价层电子排布为4s1,Cr的价层电子排布为3d54s1,K的价层电子数较少;K的原子半径较Cr的大,故K的金属键较Cr的弱,熔、沸点较Cr的低。(3)I3+的价层电子对数为4,孤电子对数为2,故中心原子为sp3杂化,I3+的几何构型为V形。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(4)K与O间的最短距离为22anm=2×0.446nm2=0.315nm。与K紧邻的O在以K为顶点的正方形的面心,一个晶胞中距离顶点K最近的有3个O,顶点处的K被8个晶胞共有,面心O被2个晶胞共有,所以与K紧邻的O个数为3×8×12=12。(5)若I处于各顶角位置,则晶胞结构图为,故K在体心,O在棱心。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练特别提醒本题中K的焰色反应波长选择,只要明确波长与能量关系即可。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序为能量依次增大的顺序,波长则逐渐变短。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练4.(2015·全国Ⅱ,37)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为。(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是(填分子式),原因是;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为和。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练(4)化合物D2A的立体构型为,中心原子的价层电子对数为,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为;晶胞中A原子的配位数为;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)。题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练答案:(1)O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3(4)V形42Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2O84×62g·mol-1(0.566×10-7cm)3×6.02×1023mol-1=2.27g·cm-3题点一题点二题点三真题诊断必备知识对点演练解析:根据题目条件,可推出A、B、C、D分别为O、Na、P、Cl。(1)电负性最大的为O,P的核外电子排布为1s22s22p63s23p3。(2)单质A有O2、O3两种同素异形体,相对分子质量大的分子间作用力也大,沸点高。A、B的氢化物分别为H2O、NaH,晶体类型分别为分子晶体、离子晶体。(3)E为PCl3,P含有一对孤电子对,价层电子对数为4,立体构型为三角锥形,中心原子P的杂化类型为sp3杂化。(4)