2019年高考化学专题分类汇编 专题二十三 选修3物质结构与性质

专题二十三 选修3物质结构与性质（解析版）

1.【2019新课标Ⅰ卷】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）。

（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/℃ Li2O 1570 MgO 2800 P4O6 SO2 ﹣ 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?cm3（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和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：

P4O6＞SO2

（4） a；a；

【解析】

（1）AD微粒都是Mg原子失去一个电子后得到的，但是D微粒能量高于A，稳定性A＞D，所以

失电子能量A＞D；BC都是原子，但是B是基态、C是激发态，能量：C＞B，稳定性B＞C，所以失去一个电子能量：B＞C；A微粒是B失去一个电子得到的，且A轨道中电子处于半满状态，较稳定，所以失去一个电子能力A＞B，

通过以上分析知，电离最外层一个电子所需能量最大的是A， 故答案为：A；

（2）每个N原子形成的共价键有2个N﹣H键、1个N﹣C键，且还含有1个孤电子对；每个C原子

形成的共价键有2个C﹣H键、2个C﹣N键，所以N、C原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理论判断N、C原子杂化类型分别为sp3、sp3；含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间易形成配位键，乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键，所以乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子；碱土金属与乙二胺形成的化合物稳定性较弱，所以与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2+.

（3）晶体熔沸点：离子晶体＞分子晶体，离子晶体熔沸点与晶格能有关，晶格能越大熔沸点越高，晶

格能与离子半径成反比，与电荷成正比，分子晶体熔沸点与分子间作用力有关，分子间作用力与相对分子质量有关，相对分子质量越大其分子间作用力越大，Li2O和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，且晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：P4O6＞SO2，所以熔沸点：MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2.

（4）如图所示，AB之间的距离为面对角线长度＝

；

apm，AB之间

距离相当于4个Cu原子直径，x距离1个Cu原子直径＝体对角线长度＝

＝×

棱长＝

×apm，CD距离为y，该长度为体对角线BC长度的

apm；该晶胞中Mg原子位于8个顶点上、6个面心上，在晶胞内部有

×apm＝

4个Mg原子，所以Mg原子个数＝8×+6×+4＝8，Cu原子都位于晶胞内部，有16个；

晶胞体积＝（a×10

﹣10

cm）3，晶胞密度＝＝g/cm3＝g/cm3。

2.【2019新课标Ⅱ卷】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cm?3。 式：ρ=________g·

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

111原子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?xFx

【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。

2[281?16(1?x)?19x]111

,,0 0,0, 3?30acNA?10222（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-

8282的化学式为SmFeAsO1-xFx；

根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx，一个晶胞的质量为

2??281?16?1?x??19x??NA，一个晶

2?281?16?1?x??19x??g/cm3。 胞的体积为a2c?10-30cm3，则密度ρ=?2?30acNA?10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，）， 2222223.【2019新课标Ⅲ卷】磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、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（﹣℃）、沸点（℃）分别高于甲苯的熔点（﹣℃）、沸点（℃），原因是 。

（4）NH4H2PO4中，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、三磷酸根离子如图所示：

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】