2019全国高考（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、江苏卷）物质结构与性质试题深度解析.doc

1、 1 2019 全国高考（、江苏卷）物质结构与性质试题深度解析 35 （2019 全国卷） 化学选修 3：物质结构与性质 （15 分） 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、Ne 3s B、Ne 3s C、Ne 3s3p D、Ne 3p （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+

2、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 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/ 1570 2800 23.8 -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

3、_gcm-3（列出计算表达式） 。 【答案】 （1）A CuMg a pm y a pm x （a） （b） 2 （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，从而形成环状稳定 结构；Cu2+ （3）Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体，晶格能：MgOLi2O，分子间作用 力（相对分子质量） ：P4O6SO2。 （4）a 4 2 ；a 4 3 ； 30-3 10 6416248 aNA 【解析】 （1）基态镁原子核外电子Ne3s2，故 A 项表示基态 Mg+离子，B 项表示基态 Mg 原子， C 项表示激发态 Mg 原子，D 项表示激发态 Mg

4、+离子核外电子的排布，第二电离能大于第一 电离能，且激发态自身能量高，电离时所需能量小于基态时所需能量，故电离最外层一个电 子所需能量最大的是 A。 （2）由乙二胺分子结构可知氮、碳原子的价电子对数都是 4，均为 sp3杂化。且氮原子 含有孤电子对，而 Mg2+、Cu2+等金属离子具有空轨道，乙二胺中的两个氮原子提供孤对电 子给金属离子形成配位键，从而形成环状稳定结构。Cu2+比 Mg2+、半径大，且由 d 轨道参 与成键，可形成更稳定的五元环状结构。 （3）Li2O、MgO 为离子晶体。P4O6、SO2为分子晶体。离子晶体熔化破坏离子键，分 子晶体熔化破坏分子间作用力，故离子晶体熔点高于分子

5、晶体。Mg2+比 Li+电荷高、半径小， MgO 晶格能更大，故熔点高；P4O6相对分子质量大于 SO2，分子间作用力大，故熔点高于 SO2。 （4）由题图 b 判断 4 个铜原子直径即为立方格子对角面截面的边长。立方格子面对角 线为a2，所以 x=a 4 2 pm；镁原子以金刚石方式堆积，镁原子与内部的镁原子相切（即 顶点镁原子与相邻三个面的面心镁原子均与内部的镁原子相切） ，镁原子间距离为立方格子 体对角线的 4 1 ，故 y=a 4 3 pm；该立方格子中由均摊法可知含有 8 个镁原子 （4 2 1 6 8 1 8）和 16 个铜原子（由化学式可知 MgCu=12 或由图 a 判断立方格

6、子 中铜原子个数)。故密度= 30-3 10 6416248 aNA gcm-3 3 35 （2019 全国卷） 化学选修 3：物质结构与性质 （15 分） 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 FeSmAsFO 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+ 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

7、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1x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：=_g cm3。 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 的坐标分别为_、 _。 【答案】 （1）三角锥 低 NH3分子间存在氢键 （2）4s 4f5 （3）小于 （4）SmFeAsO1xFx 3

8、3 0 A 2 2 8 11 6 (1)1 9 10 xx a cN ( 1 1 ,0 2 2 ) ( 1 0,0, 2 ) 【解析】 （1）AsH3与氨分子结构相同，中心原子均为 sp3杂化，且有一孤对电子，为三角锥形。 4 NH3分子间存在氢键，而 As 的电负性小，无法形成氢键，所以沸点低。 （2）金属原子首先失去最外层电子，所以 Fe 先失去 4s 电子，Sm 的价层电子排布式为 4f66s2，先失去外层的 6s 电子，再失去一个 4f 电子，所以为 4f5。 （3）F 与 O 同周期，F-中质子多，负电荷少，所以半径小。 （4）晶胞中 Sm 位于面上有 4 1/2=2 个，Fe 在

9、4 个楞心和体心有 4 1/4+1=2 个，As 在 面上为 4 1/2=2 个。O 和 F 在上下面心和顶点，共有 2 1/2+8 1/8=2 个。Sm:Fe:As:（O+F） =1:1:1:1，所以化学式为 SmFeAsO1xFx =_ZM = 150+56+75+19x+16(1-x) 2 NAV NA a2 c 10-30 （5）原子 2 在底面心，所以分数坐标为( 1 1 ,0 2 2 )，原子 3 在左后棱心，所以分数坐标 为( 1 0,0, 2 )。 35（2019 全国卷）化学选修 3：物质结构与性质（15 分） 磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定

10、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_。 （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

11、，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： 5 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） 。 【答案】 （1）Mg 相反 （2） 4 （3）分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 （4）O sp3 （5） (PnO3n+1)(n+2)- 【解析】 这道选修题涉及到了元素周期表和对角线原则、 核外电子排布式的写法、 配位物的形成， 以及熔沸点的判断方式和分子晶体的判断方法，电负性的判断和杂

12、化轨道的计算。 （1）根据元素周期表和对角线原则可知与锂化学性质相似的是镁，镁的最外层电子数 是 2，占据 s 轨道，s 轨道最多容纳 2 个电子，所以自旋方向相反。 （2）氯化铁的双聚体，就是两个氯化铁相连接在一起，已知氯化铁的化学键有明显的 共价性所以仿照共价键的形式将俩个氯化铁连接在一起。配位数就等于原子的化合价的二 倍。 （3）大多数有机物都是分子晶体，除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺 比甲苯的熔沸点都高， 同一种晶体类型熔沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键， 苯胺中存 在电负性较强的 N 所以可以形成氢键，因此比甲苯的熔沸点高。 （4）电负性与非金属性的大小规律相似，从左

13、到右依次增大，O 就是最大的。计算出 P 的杂化类型是 sp3，与氧原子形成的是磷氧双键，其中 p 轨道是，与氢氧形成的是单键。 （5）可以根据磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化学式推导：PO43- P2O74 - P3O105- 磷原子的变化规律为：1，2，3，4，n 氧原子的变化规律为：4，7，10，3n+1 酸根的变化规律为：3，4，5，n+2；因此得出(PnO3n+1)(n+2)- 点睛：第二小问，双聚分子的氯化铁结构式，从共价键的角度分析，存在着配位键，那 6 配位原子就是氯原子，共用两个氯原子就可实现将两个氯化铁连接在一起的结构 第五小问，应用数学的找规律递推到通式，首先写出磷酸的化学

14、式，然后寻找规律。 21.（2019 江苏卷）(12 分） 【选做题】本题包括 A、B 两小题,请选定其中一小题,并在相 应的答题区域内作答，若多做,则按 A 小题评分。 A .物质结构与性质 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 。 （2）SO42 的空间构型为 (用文字描述);Cu 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题 21A 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:_

15、(填“难溶于水”或“易溶 于水” ） 。 （4）一个 Cu2O 晶胞（见题 21A 图-2)中，Cu 原子的数目为 。 A.物质结构与性质 （1）Ar3d9 或 1s22s2p63s23p63d9 （2）正四面体 O （3）sp3、sp2 易溶于水 （4) 4 【解析】 （1）铜的原子序数是 29，基态铜原子核外电子排布式为Ar3d104s1,变成 Cu2+需失去最 外层和次外层 2e-则变成Ar3d9 （2）SO42 价电子对数为 4，空间构型为正四面体;配位原子需要具有孤电子对，所以应 该是 OH 中的 O。 （3）分子中含有饱和碳原子，杂化类型为 sp3，羰基碳和碳碳双键的碳原子为 sp2杂化。 7 该有机物具有多个亲水基团，所以选择“易溶于水”。 （4）在一个 Cu2O 晶胞中，白球位于体心和 8 个顶点，可知 N(白球)=1/8 8+1=2，灰球 全部在晶胞内部，N(灰球) =4，由化学式 Cu2O 可知，灰球是 Cu 原子，所以 Cu 原子为 4。