2020版高考化学二轮复习 题型四 物质结构与性质课件

题型四物质结构与性质(选修3)真题·考情『全国卷』1．[2019·全国卷Ⅰ，35]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”，是制造飞机的主要材料。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)。A(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＋”)。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)一些氧化物的熔点如下表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8－75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因________________________________________________。Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间作用力(分子量)P4O6SO2(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x＝__________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__________g·cm－3(列出计算表达式)。24a34a8×24＋16×64NAa3×10－30解析：本题涉及电离能大小比较、原子轨道杂化方式、配合物稳定性判断、晶体熔点高低比较、晶胞的有关计算，考查学生运用化学用语及文字、图表、模型、图形分析和解决化学问题的能力，借助离子、分子晶体模型解释化学现象，揭示现象本质和规律，体现证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析的学科核心素养。(1)A表示基态镁原子的第二电离能，B表示基态镁原子的第一电离能，则电离能：AB；C表示激发态镁原子的第一电离能，则电离能：ABC；D表示激发态镁原子的第二电离能，则电离能：AD。(2)乙二胺分子中，氮原子核外孤电子对数为1，σ键数目为3，则杂化轨道数目为4，故氮原子采取sp3杂化；碳原子核外孤电子对数为0，σ键数目为4，则杂化轨道数目为4，故碳原子采取sp3杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给Mg2＋、Cu2＋等金属离子，以配位键结合成稳定环状离子。(3)一般来说，晶体熔点：原子晶体离子晶体分子晶体。Li2O、MgO均为离子晶体，晶格能：Li2OMgO，故熔点：MgOLi2O；P4O6、SO2均为分子晶体，相对分子质量：P4O6SO2，则分子间作用力：P4O6SO2，故熔点：P4O6SO2。(4)由图(b)可知，x等于立方体面对角线长度的14，即4x＝2a，则x＝24a；根图(a)、(b)分析可知，y等于立方体体对角线长度的14，即4y＝3a，则y＝34a；据图(a)可知，该晶胞占用Cu原子数目为4×4＝16，据MgCu2可知，Mg原子数目为8，一个晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，质量为64×16＋24×8NAg，则MgCu2的密度为8×24＋16×64NA·a3×10－30g·cm－3。2．[2019·全国卷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－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。三角锥形低NH3分子间存在氢键4s4f5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，完成它们关系表达式：ρ＝________________g·cm－3。SmFeAsO1－xFx2[281＋161－x＋19x]a2cNA×10－30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________、________。12，12，00，0，12解析：本题涉及的知识点有分子结构与性质、核外电子失去顺序、离子半径比较、晶胞结构与计算等，考查分析和解决化学问题的能力。以超导材料研究为载体，体现科学态度与社会责任的学科核心素养，以及厚植爱国主义情怀的价值观念。(1)AsH3中As原子价层电子对数为4，其中有一对孤对电子，故AsH3立体结构为三角锥形。NH3分子间可以形成氢键，导致NH3沸点高于AsH3。(2)金属原子变为阳离子，首先失去最外层电子。(3)F－与O2－具有相同电子层结构，F原子序数较大，离子半径较小。(4)根据原子在长方体晶胞中位置可知，晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子，F和O的原子数之和为2，则该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx。每个晶胞中有“两个分子”，每个晶胞质量为2[281＋161－x＋19x]NAg；该晶胞为长方体，其体积为a2·c×10－30cm3，则ρ＝2[281＋161－x＋19x]a2cNA×10－30g·cm－3。根据坐标系和原子1的坐标可知，底面左后方的O或F原子为坐标系原点，其坐标是(0,0,0)，则原子2的坐标为12，12，0，原子3的坐标为0，0，12。3．[2019·全国卷Ⅲ，35]磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________，其中Fe的配位数为________。Mg相反4(3)苯胺()的晶体类型是________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因_______________________________________________。分子晶体苯胺分子之间存在氢键(4)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________(用n代表P原子数)。Osp3σ(PnO3n＋1)(n＋2)－解析：本题涉及知识点有对角线原则、核外电子排布、配位键、分子结构与性质等，通过能正确复述、再现、辨认相关基础知识，考查了接收、整合化学信息的能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。(1)根据对角线原则，Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子的两个M层电子处于3s轨道上，且自旋方向相反。(2)双聚FeCl3分子中两分子FeCl3以配位键形式结合在一起，结构式为，Fe的配位数为4。(3)中只含有共价键，根据其熔、沸点数据可知，苯胺的晶体类型为分子晶体。苯胺分子间存在氢键，导致其熔、沸点高于甲苯。(4)根据NH4H2PO4中所含元素在周期表中的位置关系和电负性规律可知，氧元素电负性最高。NH4H2PO4中磷原子的价层电子对数为4，故为sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。(5)磷酸根离子为PO3－4，焦磷酸根离子为P2O4－7，三磷酸根离子为P3O5－10。结合图示可知，每增加1个P原子，O原子数增加3，离子所带负电荷数增加1，故可推出离子通式为(PnO3n＋1)(n＋2)－。4．[2018·全国卷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)DC(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．σ键C．π键D．氢键Li＋核电荷数较大正四面体sp3AB(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______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)。52049829088×7＋4×16NA0.4665×10－73解析：(1)根据能级能量E(1s)E(2s)E(2p)判断，能量最低的为D，能量最高的为C。(2)Li＋和H－的电子层结构相同，而具有相同电子层结构的离子半径大小与核电荷数有关，核电荷数越大，离子半径越小。(3)[AlH4]－中Al采用sp3杂化，呈正四面体结构。四氢铝锂中存在离子键、配位键和共价键，配位键也是σ键。(4)锂原子的第一电离能是指1mol气态锂原子失去1mol电子变成1mol气态锂离子所吸收的能量，即为1040kJ·mol－12＝520kJ·mol－1。O===O键键能是指1mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1。晶格能是指气态离子结合生成1mol晶体所释放的能量或1mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2908kJ·mol－1。(5)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×18＋6×12＝4，含Li的个数为8,1cm＝107nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为8×7＋4×16NA0.4665×10－73g·cm－3。5．[2018·全国卷Ⅱ，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/℃－85.5115.2－75.516.810.3沸点/℃－60.3444.6600(分解)－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。哑铃(纺锤)(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