三年高考(2017_2019)高考化学真题分项汇编专题18物质结构与性质(含解析)

1、专题 18 物质结构与性质12019 新课标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li

2、2o mgo p4o6so2熔点/ c1570 280023.8 -75.5 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gcm-3( 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

3、格能mgoli2o。分子间力（分子量）p4o6so2 （4）24a34a330a824 +166410n a【解析】（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. ne 3s2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、 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mgo li2o ，分子间力（分子量）p4o6so2，所以熔点大小顺序是mgo li2o p4o6so2；（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2apm，则 x24apm ；mg原子之间最短距离为体对角线的1

5、/4 ，由于边长是a pm，则体对角线是3apm，则 y34a；根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是8 1/8+6 1/2+4 8，则 cu原子个数16，晶胞的质量是a824 16 64gn。由于边长是a pm，则 mgcu2的密度是330a82416 6410n agcm-3。22019 新课标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，

6、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如图1 所示，晶胞中sm和 as 原子的投影位置如图2 所示。图 1 图 2 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 和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：=_gcm-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 (1 1 1,2 2 2) ，则原子 2 和 3

7、的坐标分别为 _ _、 _。【答案】（1）三角锥形低 nh3分子间存在氢键（2）4s 4f5 （3）小于（4）smfeaso1-xfx330a228116(1)19 10 xxa cn (1 1,02 2) 、 (10,0,2) 【解析】（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，故答案为：三角锥形；低；nh3分子间存在氢键；（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4

8、s 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，故答案为： 4s；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-600（分解）- 75.516.8 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

9、不同其他分子的是_。（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a nm、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_gcm-3；晶胞中 fe2+位于22s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

10、2 sp3（5）213a410mna22a【解析】分析： （1）根据铁、硫的核外电子排布式解答；（2）根据价层电子对互斥理论分析；（3）根据影响分子晶体熔沸点高低的是分子间范德华力判断；（4）根据价层电子对互斥理论分析；（5）根据晶胞结构、结合密度表达式计算。详解： （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

11、电子对数分别是61262262324 23 33222、，因此不同其他分子的是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 键、 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铁原子的个数是12 1/4+1 4，硫原子个数

12、是81/8+6 1/2 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3213337aa44g/cm10 g/cm10mmmvn ana；晶胞中 fe2+位于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22a nm。点睛：本题主要是考查核外电子排布、杂化轨道、空间构型、晶体熔沸点比较以及晶胞结构判断与计算等，难度中等。其中杂化形式的判断是难点，由价层电子特征判断分子立体构型时需注意：价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型

13、，不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致；价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。72018 新课标卷 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：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1（zn）_1（cu)( 填“大于”或“小于”) 。

14、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图所示，这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为na，zn 的密度为 _gcm 3（列出计算式）。【答案】（ 1）ar3d104s2（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

15、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）2a656436na c【解析】分析：本题是物质结构与性质的综合题，需要熟练掌握这一部分涉及的主要知识点，一般来说，题目都是一个一个小题独立出现的，只要按照顺序进行判断计算就可以了。详解：（1）zn 是第 30 号元素，所以核外电子排布式为ar3d104s2。（2）zn 的第一电离能应该高于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。同时也可以考虑到zn 最外层上是一对电子，而cu 的最外层是一个电子

16、， zn电离最外层一个电子还要拆开电子对，额外吸收能量。（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，氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。（4） 碳酸锌中的阴离子为co32-， 根据价层电子对互斥理论，其中心原子c的价电子对为3+(4 32 2)/2=3对，所以空间构型为正三角形，中心c为 sp2杂化。（5）由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，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=

17、6个，所以该结构的质量为665/na g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，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 cm2，高为 c cm，所以体积为 6 cm3。所以密度为：gcm-3。点睛：本题是比较常规的结构综合习题，考查的知识点也是多数习题考查的重点知识。需要指出的是最后一步的计算，可以选择其中的晶胞，即一个平行六面体作为计算的单元，直接重复课上讲解的密度计算过程即可。本题的解析中选择了比较特殊的解题方法，选择六棱柱作为计算单元，注意六棱柱并不是该晶体的晶胞（晶胞一定是平行六面体），但是作为一个计算密度的单元还是可以的。

18、82018 江苏卷 臭氧（ o3）在 fe(h2o)62+催化下能将烟气中的so2、nox分别氧化为24so和3no，nox也可在其他条件下被还原为n2。（1）24so中心原子 轨道的杂化类型为_；3no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 键与 键的数目比n( ) n( )=_ 。（ 5） fe(h2o)62+与 no 反应生成的fe(no)(h2o)52+中， no 以n 原子与fe2+形成配位键。请在fe(no)(h2o)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。【答案】（1）

19、sp3 平面（正）三角形（2）ar3d6或 1s22s22p63s23p63d6（3）no2-（4）12 （5）【解析】分析： （1）用价层电子对互斥理论分析so42-中 s的杂化方式和no3-的空间构型。（2）fe 原子核外有26 个电子，根据构造原理写出基态fe 的核外电子排布式，进一步写出fe2+的核外电子排布式。（3）用替代法写出o3的等电子体。（4）n2的结构式为nn，三键中含1 个 键和 2 个 键。（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。详解：（1）so42-中中心原子s的价层电子对数为12（6+2-42）+4

20、=4， so42-中 s为 sp3杂化。 no3-中中心原子 n 的孤电子对数为12（5+1-32）=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，no3-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no2-。（4）n2的结构式为nn，三键中含1 个 键和 2 个 键，n2分子中 键与 键的数目比为n（）n（ ）=12。（5）

21、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：。点睛：本题以“臭氧（o3）在 fe(h2o)62+催化下能将烟气中的so2、nox分别氧化为so42-和 no3-，nox也可在其他条件下被还原为n2”为背景素材，考查离子核外电子排布式的书写、原子杂化方式的判断、离子空间构型的判断、等电子体的书写、 键和 键的计算、配位键的书写。注意写配位键时由配位原子提供孤电子对。92018 海南卷 i. 下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是_ a第一电离能：cls psi b共价键的极性：hf hcihbrhi c晶格能： nafnacl

22、 nabrnai d热稳定性： mgco3caco3srco3baco3ii.黄铜矿是主要的炼铜原料，cufes2是其中铜的主要存在形式。回答下列问题：（1）cufes2中存在的化学键类型是_。下列基态原子或离子的价层电子排布图正确的_。（2）在较低温度下cufes2与浓硫酸作用时，有少量臭鸡蛋气味的气体x产生。x分子的立体构型是_，中心原子杂化类型为_，属于 _（填“极性”或“非极性”）分子。x的沸点比水低的主要原因是_。（3）cufes2与氧气反应生成so2，so2中心原子的价层电子对数为_，共价键的类型有_。（4）四方晶系cufes2晶胞结构如图所示。cu的配位数为 _，s2的配位数为

23、_。已知：ab 0.524 nm ， c1.032 nm ， na为阿伏加德罗常数的值，cufes2晶体的密度是 _g?cm-3( 列出计算式 ) 。【答案】 i.bc ii.（1）离子键 cd （2）v形 sp3极性水分子间存在氢键（3）3 键和 键（4）4 4 221a4644568320.5241.03210n（）【解析】 i.a 当原子轨道填充为半满全满时，较稳定，p为半满结构，因此第一电离能最大，故不符合题意；b共价键的极性与原子得失电子能力有关，得失电子能力差别越大，极性越强，得电子能力，同主族元素从上到下依次减弱，故b符合题意；c晶格能与离子半径有关，离子半径越大，晶格能越小，离

24、子半径，同主族元素从上到下依次增大，因此晶格能逐渐减小，故c符合题意；d热稳定性，同主族元素，越往下，越稳定，因此d不符合题意；故答案选bc 。ii.（1）cufes2中存在非金属与金属之间的化学键，为离子键；电子排布应先排满低能轨道，再排满高能轨道，因此， b不符合题意，而失去电子时，应先失去高能轨道电子，故cd符合题意。（2）臭鸡蛋气味的气体为硫化氢，分子中价层电子有4 对，孤对电子为6212=2对，故构型是v形，中心原子杂化类型为sp3，有孤对电子，为非对称结构，因此为极性分子。由于在水分子中，氧元素吸引电子能力极强，故水分子中存在氢键，沸点升高。（3）so2中心原子的价层电子对数为60

25、2 =3 ，以双键结合，故共价键类型为 键和 键。（4） cu的配位数为612+414=4，s2占据 8 个体心，有两个s，因此 s2的配位数为4。根据=mv，质量 m=(464+456+832)/na，体积 v=0.5240.5241.03210-21cm-3, 所以， cufes2晶体的密度是221a4644568320.5241.03210n（）g/cm3。【点睛】本题要注意两个易错点：同一周期中，元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但价电子轨道为半满全满时，稳定，第一电离能较大；同一主族元素的氢化物沸点相对分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，但氢键能影响熔沸点。102017

26、江苏 铁氮化合物 (fexny) 在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某fexny的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。（1）fe3+基态核外电子排布式为_。（2）丙酮 () 分子中碳原子轨道的杂化类型是_，1 mol 丙酮分子中含有 键的数目为 _。（3）c、 h、o三种元素的电负性由小到大的顺序为_。（4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_。（5）某 fexny的晶胞如题21 图- 1 所示， cu可以完全替代该晶体中a 位置 fe 或者 b 位置 fe，形成 cu替代型产物fe(x- n) cunny。fexny转化为两种cu替代型产物的能量变化如题21 图- 2 所示，其中更稳定的 cu替代型

27、产物的化学式为_。【答案】（ 1）ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5（2）sp2和 sp3 9 mol （3）hco （4）乙醇分子间存在氢键（5）fe3cun 【解析】（ 1）铁是 26 号， fe3+基态核外电子排布式为ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5。（2）丙酮 () 分子中碳原子轨道的杂化类型是甲基中的c形成 3 个 ch 键， 1 个 cc 键，为 sp3杂化，羰基中的c形成 3 个 cc 键，一个 键，故 c的杂化方式为sp2；据以上分析1 mol 丙酮分子中含有 键的数目为9 mol 。（3）c、h 、 o 三种元素的电负性由小到大的顺序为 hc

28、ch3ohco2h2h2o与 ch3oh均为极性分子，h2o中氢键比甲醇多；co2与 h2均为非极性分子，co2分子量较大、范德华力较大（4）离子键和 键（或键）（5）0.148 0.076 【解析】（1）co 是 27 号元素，位于元素周期表第4 周期第viii族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或ar3d74s2。元素 mn与 o中，由于o元素是非金属元素而mn是金属元素，所以第一电离能较大的是o 。o元素的基态原子价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而 mn元素的基态原子价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核

29、外未成对电子数较多的是mn。（2）co2和 ch3oh的中心原子c原子的价层电子对数分别为2 和 4，所以 co2和 ch3oh分子中 c原子的杂化形式分别为sp 和 sp3。（3）在 co2低压合成甲醇反应所涉及的4 种物质中，沸点从高到低的顺序为h2och3ohco2h2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；h2o与 ch3oh均为极性分子， h2o中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；co2与 h2均为非极性分子，co2分子量较大、范德华力较大，所以co2的沸点较高。（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中n 原子与 3 个氧原子

30、形成 3 个 键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在 键。（ 5）因为o2是面心立方最密堆积方式，面对角线是o2半径的4 倍，即4r(o2)=2a，解得r(o2)=20.4204 nm=0.148 nm ；mno 也属于 nacl 型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2 r(o2)+2 r(mn2+) ，则r(mn2+)=(0.448 nm-20.148 nm)/2=0.076 nm 。【名师点睛】物质结构的考查，涉及电子排布式、第一电能能比较、杂化理论、化学键及分子间作用力和晶胞的计算等。 其中杂化形式的判断是难点，具体方法是： 先计算中心原子价电子对数，价电子对数n=12（中心原子的价电子数

31、+配位原子的成键电子数电荷数）。注意：当上述公式中电荷数为正值时取“ -”，电荷数为负值时取“ +”；当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp 杂化；n=3， sp2杂化；n=4， sp3杂化。14 2017 海南 . 下列叙述正确的有_。a某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5 倍，则其最高正价为+7 b钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能c高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性d邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点. a 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：（1）碳的一种单质的结构如图（a）所示。该单质的晶体类型为_，原子间存在的共价键类型有_，碳原子的杂化轨道类型为_。（2）sicl4分子的中心原子的价层电子对数为_，分子的立体构型为_，属于 _分子（填“极性”或“非极性”）。（3）四