2010_2019十年高考化学真题分类汇编专题20物质的结构与性质含解斩20200511197.docx
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1、专题20物质的结构与性质1.(2019全国I35)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:氧化物Li2OMgOP4O6S
2、O2熔点/C1570280023.875.5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gcm3(列出计算表达式)。【答案】(1)A(2)sp3 sp3 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。分子间力(分子量)P4O6SO2(4)【解
3、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.Ne3s2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
4、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,则xpm;Mg原子之间最短距离为体对角线的1/4,由于边长是a pm,则体对角线是,则y;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,晶胞的质量是。由于边长是a pm,则MgC
5、u2的密度是gcm3。2.(2019江苏21A)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备CuO。(1)Cu2+基态核外电子排布式为_。(2)的空间构型为_(用文字描述);Cu2+与OH反应能生成Cu(OH)42,Cu(OH)42中的配位原子为_(填元素符号)。(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为_;推测抗坏血酸在水中的溶解性:_(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(4)一个Cu2O晶胞(见图2)中,Cu原子的数目为_。【答案】(1)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9(2)正四面体O(3)sp3、sp2易溶于水(4)
6、4【解析】(1)Cu位于第四周期IB族,其价电子排布式为3d104s1,因此Cu2基态核外电子排布式为Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9;(2)SO42中S形成4个键,孤电子对数为(6242)/2=0,因此SO42空间构型为正四面体形;Cu(OH)42中Cu2提供空轨道,OH提供孤电子对,OH只有O有孤电子对,因此Cu(OH)42中的配位原子为O;(3)根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,全形成单键的碳原子和双键的碳原子,全形成单键的碳原子为sp3杂化,双键的碳原子为sp2杂化;根据抗环血酸分子结构,分子中含有4个OH,能与水形成分子间氢键,因此抗坏血酸易溶于水;(4)
7、考查晶胞的计算,白球位于顶点和内部,属于该晶胞的个数为81/8+1=2,黑球全部位于晶胞内部,属于该晶胞的个数为4,化学式为Cu2O,因此白球为O原子,黑球为Cu原子,即Cu原子的数目为4;【点睛】有关物质结构与性质的考查,相对比较简单,考查点也是基本知识,这就要求考生在物质结构与性质的学习中夯实基础知识,同时能够达到对知识灵活运用,如考查抗坏血酸分子溶解性,可以从乙醇极易溶于水的原因分析。3.(2017全国I35)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)。A404.4B553.5 C589
8、.2D670.8E766.5(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中存在离子。离子的几何构型为_,中心原子的杂化形式为_。(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=0.446 nm,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
9、_位置。【答案】(1)A (2)N 球形 K的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)V形 sp3 (4)0.315 12 (5)体心 棱心OF2属于V形,因此几何构型为V形,其中心原子的杂化类型为sp3;(4)根据晶胞结构,K与O间的最短距离是面对角线的一半,即为nm0.315nm,根据晶胞的结构,距离K最近的O的个数为12个;(5)根据KIO3的化学式,以及晶胞结构,可知K处于体心,O处于棱心。4.(2017全国II35)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_。(
10、2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_;氮元素的E1呈现异常的原因是_。(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_,不同之处为_。(填标号)A中心原子的杂化轨道类型B 中心原子的价层电子对数C立体结构D共价键类型R中阴离子中的键总数为_个。分子中的大键可用符号表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为),则中的大键应表示为
11、_。图(b)中虚线代表氢键,其表示式为()NHCl、_、_。(4)R的晶体密度为d gcm3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为_。【答案】(1)(2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子(3)ABD C5 (H3O+)O-HN() ()N-HN()(4)5.(2016全国III35)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:(1)写出基态As
12、原子的核外电子排布式_。(2)根据元素周期律,原子半径Ga_As,第一电离能Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立体构型为_,其中As的杂化轨道类型为_。(4)GaF3的熔点高于1000,GaCl3的熔点为77.9,其原因是_。(5)GaAs的熔点为1238,密度为gcm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_,Ga与As以_键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104
13、s24p3或Ar3d104s24p3 (2) 大于小于(3)三角锥形 sp3 (4)GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点高;(5)原子晶体;共价键(5)GaAs的熔点为1238,密度为gcm-3,其晶胞结构如图所示,熔点很高,所以晶体的类型为原子晶体,其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ca和As的个数均是4个,所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100% 。6.(2016四川8)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基
14、态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是 ,X和Y中电负性较大的是 (填元素符号)。(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是_。(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是_。(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是_(填离子符号)。(5)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是_。【答案】(1)1s22s22
15、p63s1或Ne3s1Cl (2)H2S分子间不存在氢键,H2O分子间存在氢键(3)平面三角形 (4)Na (5)K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O【解析】根据题意知M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,则M是O元素;R是同周期元素中最活泼的金属元素,且原子序数大于O,则R在第三周期,应是Na元素;X和M形成的一种化合物是形成酸雨的主要大气污染物,则X是S元素,进而知Y为Cl元素;Z的基态原子4s和3d轨道半充满,即价电子排布式为3d54s1,Z是Cr元素,据
16、此作答。(4)根据晶胞结构可以算出白球的个数为818+612=4,黑球的个数为8个,由于这种离子化合物的化学式为Na2O,黑球代表的是Na+,答案为:Na+。(5)根据题意知重铬酸钾被还原为Cr3+,则过氧化氢被氧化生成氧气,利用化合价升降法配平,反应的化学方程式为:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O ,答案为:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O 。7.(2016上海四)NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理:(5)上述反应涉及到的元素中,氯原子核外电子能量最高的电子亚层是_;
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