物质结构与性质高考真题汇编.docx

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物质结构与性质高考真题汇编

物质结构与性质高考真题汇编

1.[2018·全国卷Ⅰ]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是________、________（填标号）。

A.

B.

C.

D.

（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

（4）Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图a的BornHaber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）。

答案　

（1）D　C

（2）Li＋核电荷数较大

（3）正四面体　sp3　AB

（4）520　498　2908

（5）

解析　

（1）根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。

（2）由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li＋的半径小于H－。

（3）LiAlH4中的阴离子是AlH

，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选AB。

（4）根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040kJ·mol－1÷2＝520kJ·mol－1；0.5mol氧气转化为氧原子时吸热249kJ，所以O===O键键能是249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1；根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2908kJ·mol－1。

（5）根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是ρ＝

＝

g·cm－3。

2．[2018·全国卷Ⅱ]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：

H2S

S8

FeS2

SO2

SO3

H2SO4

熔点/℃

－85.5

115.2

>600

（分解）

－75.5

16.8

10.3

沸点/℃

－60.3

444.6

－10.0

45.0

337.0

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。

（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的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为________________________________________________________________________。

（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为________形，其中共价键的类型有________种；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。

（5）FeS2晶体的晶胞如图c所示。

晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S

所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。

答案　

（1）

　哑铃（纺锤）

（2）H2S

（3）S8相对分子质量大，分子间范德华力强

（4）平面三角　2　sp3

（5）

×1021　

a

解析　

（1）基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图（轨道表达式）为

；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则电子占据的最高能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形。

（2）根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是2＋

＝4、2＋

＝3、3＋

＝3，因此中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S。

（3）S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多。

（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，根据

（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。

分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。

（5）根据晶胞结构可知含有Fe2＋的个数是12×

＋1＝4，S

个数是8×

＋6×

＝4，晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则其晶体密度的计算表达式为ρ＝

＝

g·cm－3＝

×1021g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S

所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为

anm。

3．[2018·全国卷Ⅲ]锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。

回答下列问题：

（1）Zn原子核外电子排布式为____________________。

（2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成，第一电离能I1（Zn）________I1（Cu）（填“大于”或“小于”）。

原因是__________________________________________。

（3）ZnF2具有较高的熔点（872℃），其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是________________________________。

（4）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。

ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为________________。

（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如右图所示，这种堆积方式称为________。

六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为________g·cm－3（列出计算式）。

答案　

（1）[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2

（2）大于　Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子

（3）离子键　ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小。

（4）平面三角形　sp2

（5）六方最密堆积（A3型）　

解析　

（1）Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。

（2）Zn的第一电离能大于Cu的第一电离能，原因是Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。

（3）根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。

作为离子化合物，氟化锌不溶于有机溶剂，而氯化锌、溴化锌和碘化锌的化学键以共价键为主，分子的极性较小，能够溶于乙醇、乙醚等弱极性有机溶剂。

（4）碳酸锌中的阴离子为CO

，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C的价电子对数为3＋

＝3，所以空间构型为平面三角形，中心C原子的杂化形式为sp2杂化。

（5）由图可知，堆积方式为六方最密堆积。

为了计算方便，选取该六棱柱结构进行计算。

六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×

＋2×

＋3＝6个，所以该结构的质量为

g。

该六棱柱的底面为正六边形，边长为acm，底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6×

a2cm2，高为ccm，所以体积为6×

a2ccm3。

所以密度为

＝

g·cm－3。

4.[2018·江苏高考A]臭氧（O3）在[Fe（H2O）6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO

和NO

，NOx也可在其他条件下被还原为N2。

（1）SO

中心原子轨道的杂化类型为____________；NO

的空间构型为__________（用文字描述）。

（2）Fe2＋基态核外电子排布式为____________________。

（3）与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________（填化学式）。

（4）N2分子中σ键与π键的数目比n（σ）∶n（π）＝________。

（5）[Fe（H2O）6]2＋与NO反应生成的

[Fe（NO）（H2O）5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。

请在[Fe（NO）（H2O）5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。

答案　

（1）sp3　平面（正）三角形

（2）[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6

（3）NO

　（4）1∶2　（5）

解析　

（1）SO

的中心原子S的价层电子对数为

×（6＋2－4×2）＋4＝4，SO

中S为sp3杂化。

NO

的中心原子N的孤电子对数为

×（5＋1－3×2）＝0，成键电子对数为3，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于N原子上没有孤电子对，NO

的空间构型为平面（正）三角形。

（2）Fe原子核外有26个电子，根据构造原理，基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。

（3）用替代法，与O3互为等电子体的一种阴离子为NO

。

（4）N2的结构式为N≡N，三键中含1个σ键和2个π键，N2分子中σ键与π键的数目比为n（σ）∶n（π）＝1∶2。

（5）根据化学式，缺少的配体是NO和H2O，NO中N为配位原子，H2O中O上有孤电子对，O为配位原子，答案为

。

5.[2017·全国卷Ⅰ]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．404.4　B．553.5　C．589.2　D．670.8　E．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I

离子。

I

离子的几何构型为____________________，中心原子的杂化形式为________________________________