专题15 物质结构与性质（选考）
1．(2019年高考·课标全国卷Ⅰ)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)。
(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Mg
2＋
2＋
、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 1 570 MgO 2 800 P4O6 23.8 SO2 －75.5 2＋
2＋
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__________g·cm(列出计算表达式)。
－3
解析：(1)A.[Ne]3s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] 3s属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg；C．[Ne] 3s3p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] 3p
＋
＋
1
1
1
2
＋
1
＋
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]3s。(2)乙二胺中N形成3个单键，含有1对孤对电子，属于sp杂化；C形成4个单键，不存在孤对电子，也是sp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。
- 1 -
2＋
2＋
2＋3
1
3
(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2a pm，则x＝最短距离为体对角线的1/4，由于边长是a pm，则体对角线是，则y＝
2
a pm；Mg原子之间4
3
a；根据晶胞结构可4
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8×24＋16×648×24＋16×64－3
。由于边长是a pm，则MgCu2的密度是 g·cm。 3－30
NANAa×10
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 (4)
238×24＋16×64
a a 44NAa3×10－30
3
3
2＋
2．(2019年高考·课标全国卷Ⅱ)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，Sm的价层电子排布式为4f6s，Sm的价层电子排布式为______________________。
(3)比较离子半径：F__________O(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。
－
2－
6
2
3＋
图中F和O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。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示111
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
222
－3
－
2－
- 2 -
和3的坐标分别为__________、__________。
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。(2)Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s，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4f6s，失去3个电子变成Sm成为稳定状态，则应先失去能量较高的4s电子，所以Sm的价电子排布式为为4f。(3)F和O的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F 4×＝2，含Fe原子：4×＋1＝2，含As原子：4×＝2，含O原子：(8×＋2×)(1－x)2428211 ＝2(1－x)，含F原子：(8×＋2×)x＝2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx；根据该 82化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx，一个晶胞的质量为的体积为ac10 2 －30 － 2－ 3＋ 5 － 2－ 6 2 3＋ 2 2 6 2 6 6 2 2[281＋16（1－x）＋19x] ，一个晶胞 NA 2[281＋16（1－x）＋19x]133 cm，则密度ρ＝ g/cm，根据原子1的坐标(，2－30 acNA×102 11111 ，)，可知原子2和3的坐标分别为(，，0)，(0，0，)。 22222 答案：(1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 (2)4s 4f (3)小于 (4)SmFeAsO1－xFx 2[281＋16（1－x）＋19x]111 ，，0 0，0， 3－30 acNA×10222 5 - 3 -
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