十年高考真题分类汇编化学
专题20物质的结构与性质
题型一：原子结构与性质............................... ........................1 题型二：分子结构与性质.......................................................12 题型三：晶体结构与性质................................................ ......42 题型一：原子结构与性质
1.（2019·全国I·35）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)。 A．
B．
C．
D．
（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
2+2+
能与Mg、Cu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
2+2+
性相对较高的是(填“Mg”或“Cu”)。 （3）一些氧化物的熔点如下表所示： 氧化物 熔点/°C Li2O 1570 MgO 2800 P4O6 23.8 SO2 ?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
3
度是g·cm?(列出计算表达式)。
2+
【答案】（1）A（2）sp sp 乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu （3）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）P4O6>SO2
3
3
（4）23aa44
【解析】（1）A.[Ne]3s1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[Ne]3s1，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，
2＋2＋
因此乙二胺能与Mg、Cu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
2＋
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Cu；
（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）P4O6＞SO2，所以熔点大小顺序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2；
（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x＝
2Mg原子之间最短距离为体对角线的1/4，由于边长是a pm，apm；
43a；根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是4。由于边长是a pm，
则体对角线是3apm，则y＝
8×1/8+6×1/2+4＝8，则Cu原子个数16，晶胞的质量是
则MgCu2的密度是
g·cm?3。
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Cu?O。
2+
（1）Cu基态核外电子排布式为_______________________。
???
（2）SO24的空间构型为_____________（用文字描述）；Cu与OH反应能生成[Cu(OH)4]，
2+
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__________。 【答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9（2）正四面体 O （3）sp3、sp2易溶于水 （4）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[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；
（2）SO42－中S形成4个σ键，孤电子对数为(6＋2－4×2)/2=0，因此SO42－空间构型为正四面体形；[Cu(OH)4]2－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)4]2－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）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8×1/8+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I·35）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I3离子。I3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______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I3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2?0.446nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，2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II·35）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_____________。
（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。
①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
②R中阴离子N5中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号?m表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为?6），则N5中的大π键应表示为____________。
③图（b）中虚线代表氢键，其表示式为(NH4)N?H…Cl、____________、____________。（4）R的晶体密度为d g·cm?，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______________。
3
?n
6?+【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）①ABD C
6
②5 ?5③(H3O)O-H…N(N5) (NH4)N-H…N(N5)
+
?+?a3dNA602a3d(或?10?21) （4）
MM
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