高考化学专题分类汇编专题二十三选修3物质结构与性质解析版Word文档格式.docx

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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和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：

P4O6＞SO2

（4）

a；

【解析】

（1）AD微粒都是Mg原子失去一个电子后得到的，但是D微粒能量高于A，稳定性A＞D，所以失电子能量A＞D；

BC都是原子，但是B是基态、C是激发态，能量：

C＞B，稳定性B＞C，所以失去一个电子能量：

B＞C；

A微粒是B失去一个电子得到的，且A轨道中电子处于半满状态，较稳定，所以失去一个电子能力A＞B，

通过以上分析知，电离最外层一个电子所需能量最大的是A，

故答案为：

A；

（2）每个N原子形成的共价键有2个N﹣H键、1个N﹣C键，且还含有1个孤电子对；

每个C原子形成的共价键有2个C﹣H键、2个C﹣N键，所以N、C原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理论判断N、C原子杂化类型分别为sp3、sp3；

含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间易形成配位键，乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键，所以乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子；

碱土金属与乙二胺形成的化合物稳定性较弱，所以与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2+.

（3）晶体熔沸点：

离子晶体＞分子晶体，离子晶体熔沸点与晶格能有关，晶格能越大熔沸点越高，晶格能与离子半径成反比，与电荷成正比，分子晶体熔沸点与分子间作用力有关，分子间作用力与相对分子质量有关，相对分子质量越大其分子间作用力越大，Li2O和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，且晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：

P4O6＞SO2，所以熔沸点：

MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2.

（4）如图

所示，AB之间的距离为面对角线长度＝

apm，AB之间距离相当于4个Cu原子直径，x距离1个Cu原子直径＝

；

体对角线长度＝

棱长＝

×

apm，CD距离为y，该长度为体对角线BC长度的

＝

apm＝

apm；

该晶胞中Mg原子位于8个顶点上、6个面心上，在晶胞内部有4个Mg原子，所以Mg原子个数＝8×

+6×

+4＝8，Cu原子都位于晶胞内部，有16个；

晶胞体积＝（a×

10﹣10cm）3，晶胞密度＝

g/cm3＝

g/cm3。

2.【2019新课标Ⅱ卷】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。

（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+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结构如图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。

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（

），则原子2和3的坐标分别为__________、__________。

（1）.三角锥形；

低；

NH3分子间存在氢键

（2）.4s；

4f5（3）.小于

（4）.SmFeAsO1−xFx

（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；

（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。

（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-<

O2-。

（4）由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：

4

=2，含Fe原子：

+1=2，含As原子：

=2，含O原子：

（8

+2

）（1-x）=2（1-x），含F原子：

）x=2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx；

根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx，一个晶胞的质量为

，一个晶胞的体积为a2c

10-30cm3，则密度

=

根据原子1的坐标（

，

），可知原子2和3的坐标分别为（

，0），（0，0，

），

3.【2019新课标Ⅲ卷】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。

（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。

（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℃），原因是。

（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）。

（1）Mg；

相反；

（2）

4；

（3）分子晶体；

苯胺分子之间存在氢键；

（4）O；

σ；

（5）（PnO3n+1）（n+2）﹣

（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg，该元素基态原子核外M层电子2个电子的自旋状态相反。

（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

，Fe原子周围有4个eCl，则其中Fe的配位数为4。

（3）苯胺

）的晶体类型是分子晶体，构成微粒为分子，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℃），原因是苯胺分子之间存在氢键。

（4）NH4H2PO4中，电负性最高的元素是O；

磷酸根离子中P形成4个σ键，则P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。

（5）由图可知，2个P原子时存在7个O，3个P原子时存在11个O，存在n个P时存在（3n+1）个O，则这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为（PnO3n+1）（n+2）﹣。

4．【2019江苏卷21】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Cu₂O。

（1）Cu2+基态核外电子排布式为。

的空间构型为（用文字描述）；

Cu2+与OH−反应能生成[Cu（OH）4]2−，[Cu（OH）4]2−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。

（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9

（2）正四面体O

（3）sp3、sp2易溶于水（4）4

（1）Cu原子失去4s能级上1个电子、3d能级上1个电子生成铜离子，该基态离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；

（2）SO42﹣中S原子价层电子对个数＝4+

＝4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该微粒空间构型为正四面体形；

该配离子中Cu2+提供空轨道、O原子提供孤电子对形成配位键，所以配原子为O；

（3）

中1、2、3号C原子价层电子对个数是4，4、5、6号碳原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论判断该分子中C原子轨道杂化类型，1、2、3号C原子采用sp3杂化，4、5、6号C原子采用sp2杂化；

抗坏血酸中羟基属于亲水基，增大其水解性，所以抗坏血酸易溶于水；

（4）该晶胞中白色球个数＝8×

+1＝2、黑色球个数为4，则白色球和黑色球个数之比＝2：

4＝1：

2，根据其化学式知，白色球表示O原子、黑色球表示Cu原子，则该晶胞中Cu原子数目为4。

5.【2019上海等级考】

Li3Fe2（PO4）3作为锂离子电池的正极材料时有良好的放电平台，通过提高材料的电导率可以有效的改善材料的性能。

35.CO2的电子式为，P原子的核外电子有种不同能量的电子。

物质结构与性质的综合作用

1．（2019·

黑龙江哈尔滨统考）

（1）三聚氰胺

中六元环结构与苯环类似，它与硝基苯的相对分子质量之差为3，三聚氰胺的熔点为354℃，硝基苯的熔点是5.7℃。

①三聚氰胺中，环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为________。

②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是

________________________________________________________________________。

（2）一定条件下，碳、氮两种元素可形成一种化合物，该化合物可作耐磨材料，其熔点________（填“高于”“低于”或“无法判断”）金刚石的熔点。

（3）铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。

则铁镁合金的化学式为__________，若该晶胞的参数为dnm，则该合金的密度为____________（不必化简，用NA表示阿伏加德罗常数）。

解析　

（1）①三聚氰胺中环上、环外氮原子分别形成了2个σ键、3个σ键，均还有一个孤电子对，故价层电子对数分别为3、4，杂化轨道类型分别为sp2、sp3。

②三聚氰胺中存在N—H键，分子间能形成氢键，导致熔点升高，硝基苯分子间不能形成氢键，故熔点较低。

（2）因氮的原子半径小于碳的原子半径，故键能：

C—N＞C—C，因而金刚石的熔点较低。

（3）依据均摊规则，晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，故化学式为Mg2Fe，一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为

104g＝

g,1nm＝10－7cm，体积为10－21d3cm3，由此可求出其密度。

答案　

（1）①sp2、sp3　②三聚氰胺分子间能形成氢键，但硝基苯分子间不能形成氢键

（2）高于　（3）Mg2Fe　

g·

cm－3（或其他合理答案）

2．（2018·

河南八市二模）针对氮族元素中的N、P、As三种非金属元素回答下列相关问题。

（1）基态砷原子的价电子排布式为__________，同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子的是__________（填元素符号）。

（2）雄黄（As4S4）是很多人熟悉的一种物质，其分子结构如图所示，分子中所有原子最外层均达到8电子结构。

分子中含有的σ键的数目是______，●表示的原子是______，该原子的杂化形式是__________。

（3）硝酸的沸点较低，从氢键的角度推断其可能的原因是____________________。

硝酸根的空间构型是____________。

（4）白磷（P4）晶体中分子堆积方式属于分子密堆积，每个分子周围紧邻的分子有______个。

若白磷晶体晶胞的棱长为ypm，阿伏伽德罗常数的数值用NA表示，则白磷晶体的密度为__________g·

cm－3。

解析　

（1）基态砷原子的价电子排布式为4s24p3，其未成对电子数是3个，同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子的是V、Co（它们的价电子排布分别为3d34s2和3d74s2）。

（2）由雄黄（As4S4）的分子结构示意图可知，其分子中含有的σ键的数目是10，●表示的原子与相邻的原子形成3个共价键，所以该原子是砷，每个砷原子还有1个孤电子对，所以该原子的杂化形式是sp3杂化。

（3）硝酸的沸点较低，从氢键的角度推断其可能的原因是：

硝酸中存在分子内氢键。

硝酸根中氮原子的杂化类型是sp2杂化，氮原子形成了3个σ键，所以其空间构型是平面三角形。

（4）白磷（P4）晶体中分子堆积方式属于分子密堆积，类比金属晶体中金属原子的密堆积，可知每个分子周围紧邻的分子有12个。

密堆积可能是面心立方堆积也可能是六方堆积，每个晶胞中有4个白磷分子，白磷晶体晶胞的棱长为ypm，阿伏伽德罗常数的数值用NA表示，则NA个晶胞的质量和体积分别是496g和NA（y×

10－10）3cm3，则白磷晶体的密度为

答案　

（1）4s24p3　V、Co　

（2）10　砷　sp3杂化

（3）硝酸中存在分子内氢键　平面三角形

（4）12　

3．（2018·

江西南昌二模）核安全与放射性污染防治已引起广泛关注。

在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘－131和铯－137。

碘－131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺肿大等疾病。

（1）与铯同主族的前四周期（包括第四周期）的三种元素X、Y、Z的第一电离能如下表：

元素代号

X

Y

Z

第一电离能（kJ·

mol－1）

520

496

419

基态Z原子的核外电子排布式为________。

X、Y、Z三种元素形成的单质熔点由高到低的顺序为__________（用元素符号表示），其原因为

________________________________________________________________________

（2）F与I同主族，BeF2是由三个原子构成的共价化合物分子，分子中中心原子Be的杂化类型为__________，BeF2分子的空间构型是________。

（3）Cl与I同主族，Cl具有很强的活泼性，可以形成很多含氧化合物，其中含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱的顺序为______________________________________。

（4）131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有______个131I2分子，该晶体属于________（填晶体类型）。

（5）KI的晶胞结构如图乙所示，每个K＋的配位数为______。

KI晶体的密度为________ρg·

cm－3，K和I的摩尔质量分别为Mkg·

mol－1和MIg·

mol－1，原子半径分别为rKcm和rIcm，阿伏加德罗常数的值为NA，则KI晶胞中的空间利用率为__________________。

解析　

（1）由铯的最外层电子排布式为6s1可知X、Y、Z为第ⅠA族，而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，又由提供的X、Y的第一电离能的差值与Y、Z的第一电离能的差值相差不大可知，X、Y、Z不可能有H元素，而同主族元素随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小，故X、Y、Z分别为Li、Na、K，则基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；

由于锂、钠、钾为金属晶体，它们的价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减弱，故熔点依次降低，即熔点为Li＞Na＞K；

（2）BeF2分子内中心原子为Be，其价电子数为2，F提供2个电子，所以Be原子的价层电子对数为（2＋2）/2＝2，Be原子的杂化类型为sp杂化，BeF2分子的空间构型是直线形；

（3）非羟基氧原子个数越多，含氧酸的酸性越强，则含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱的顺序为HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。

（4）由碘晶胞可知，131I2在晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个131I2分子；

该晶体属于分子晶体；

（5）根据晶胞结构可知KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K＋紧邻6个I－，每个K＋的配位数为6；

晶胞中K和I均是4个，原子半径分别为rKcm和rIcm，则晶胞的边长是2rKcm＋2rIcm，因此KI晶体的密度为

g/cm3，KI晶胞中的空间利用率为

100%＝

100%。

答案：

（1）1s22s22p63s23p64s1　Li＞Na＞K　锂、钠、钾为金属晶体，由于它们的价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减弱，故熔点依次降低　

（2）sp　直线型　（3）HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO　（4）4　分子　（5）6　

　[4π（r

＋r

）ρNA×

100%]/[3（Mk＋MI）]或[2π（r

）×

100%]/3（rk＋rI）3

4．（2019·

河北衡水检测）化学科学的发展离不开物质结构的探索和研究。

物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展有重要的意义。

请回答下列问题：

（1）基态铜原子最外层电子所占用能级的电子云轮廓图形状为________，基态硒原子的价电子排布图为________。

（2）次氯酸分子的VSEPR模型名称为________，中心原子的杂化类型为________。

（3）C、O、F三者的第一电离能由小到大的顺序为________。

（4）CaO的熔点比BaO______（填“高”或“低”），原因是

（5）H2SeO4的酸性比H2SeO3强，原因是

_______________________________________________________________________。

（6）与CN－互为等电子体的离子有__________（写出一种即可）。

（7）Fe和S形成的某种晶胞如图所示：

其中白球表示S，黑球表示Fe，则该物质的化学式为________。

该晶胞中硫原子的配位数为________；

假设该晶胞的密度为ρg/cm3，用NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞中距离最近的S原子之间的距离为________pm.

解析　

（1）基态Cu原子核外有4个电子层，最高能层为第四层，即N层，最外层电子为4s1电子，该能层电子的电子云轮廓图形状为球形，硒为34号元素，有6个价电子，所以硒的价层电子排布式为4s24p4，价层电子排布图为

。

（2）次氯酸分子中中心原子O有2对孤对电子和2个σ键，VSEPR模型为四面体，O原子采取sp3杂化；

（3）同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，所以C、O、F元素第一电离能为C＜O＜F；

（4）离子晶体中离子半径越小，则离子键键能越大，其晶体的晶格能越大，熔点越高，已知钙离子半径小于钡离子半径，所以CaO的熔点高于BaO；

（5）H2SeO4中非羟基氧数目多，所以酸性更强，即H2SeO4的酸性比H2SeO3强；

（6）将CN－中C原子及1个负电荷换成1个N原子，可得等电子体N2，将N原子及1个负电荷换成1个O原子，可得等电子体CO，同理互为等电子体的离子有O

或C

等；

（7）黑球铁处于晶胞内部，晶胞中含有4个Fe原子，白球S处于顶点和面心，晶胞中含有S原子数目为6×

＋8×

＝4，约成最简整数比即得化学式为FeS，根据图示，每个铁原子周围有四个硫原子，即晶胞中铁原子的配位数为4，则硫原子的配位数也为4；

晶胞质量为4×

g，假设该晶胞的边长为acm，则（acm）3×

ρg/cm3＝4×

g，则a＝

，距离最近的S原子之间距离为晶胞边长的

，故S原子之间距离为

cm＝

1010pm。

答案　

（1）球形　

（2）四面体型　sp3杂化

（3）C＜O＜F　（4）高　Ca2＋半径比Ba2＋小，CaO的晶格能比BaO大　（5）H2SeO4和H2SeO3可用（HO）mSeOn,H2SeO4中的n值大，Se的正电性高导致Se－O－H中O的电子向Se偏移，在水分子的作用下更容易电离出H＋，所以酸性更强（或者说H2SeO4中非羟基氧数目多，所以酸性更强也可）　（6）O

　（7）FeS　4　

1010

5．（2019·

山东日照诊断）氟及其化合物用途非常广泛。

（1）基态氟原子的价电子排布式为________。

（2）C2F4可用于合成聚四氟乙烯，HBF4可用于蚀刻玻璃，NO2F可用作火箭推进剂中的氧化剂，NaAlF6可用作电冶铝的助熔剂。

①C2F4分子中所含共价键的类型有________，C2F4分子中碳原子的杂化轨道类型是________，聚四氟乙烯是一种准晶体