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2019年高考化学真题分类汇编专题18 物质结构与性质(选修) (解析版)

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专题18 物质结构与性质(选修)

1.[2019新课标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)。 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 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= 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?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。晶格能MgO>Li2O。分子间力(分子量)P4O6>SO2 (4)8?24+16?6423 a a

NAa3?10?3044【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,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)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=2apm;Mg原子之间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3apm,则y4=

3a;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4量是

8?24?16?648?24?16?64g。由于边长是a pm,则MgCu2的密度是cm?3。 3?30g·

NAa?10NA2.[2019新课标Ⅱ] 近年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和1?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,可以计算该物质的值,完成它们关系表达式:ρ=________g·cm?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

111子1的坐标为(,,),则原子2和3的坐标分别为__________、__________。

222【答案】(1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 (2)4s 4f5 (3)小于

(4)SmFeAsO1?F

2[281?16(1?x)?19x]111 ()、() ,,00,0,a3cNA?10?30222【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4s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-

111=2,含Fe原子:4?+1=2,含As原子:4?=2,含O2421111 原子:(8?+2?)(1-)=2(1-),含F原子:(8?+2?)=2,所以该化合物的化学式为SmFeAsO1-F;

8282(4)由图1可知,每个晶胞中含Sm原子:4?根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-F,一个晶胞的质量为

2??281?16?1?x??19x??NA,一个晶胞的体积为

2?281?16?1?x??19x???g/cm3, ρac10cm,则密度=2?30acNA?102

-30

3

故答案为:SmFeAsO1-F;

2??281?16?1?x??19x??acNA?102?30;

根据原子1的坐标(

111111,,),可知原子2和3的坐标分别为(,,0),(0,0,), 222222

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