2020版高考化学二轮复习 题型十一 物质结构与性质综合题课件

题型十一物质结构与性质综合题-2-高考命题规律2020年高考必备2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷命题角度1给定物质或元素,直接回答问题37373737353535353535353535命题角度2由信息推断元素,再回答相关问题37-3-高考真题体验典题演练提能给定物质或元素,直接回答问题1.(2019全国Ⅱ,35)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+价层电子排布式为。(3)比较离子半径:F-(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。-4-高考真题体验典题演练提能(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,完成它们的关系表达式: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中原子1的坐标为,则原子2和3的坐标分别为、。(12,12,12)-5-高考真题体验典题演练提能答案:(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1-xFx2[281+16(1-𝑥)+19𝑥]𝑎2𝑐𝑁A×10-30(12,12,0)(0,0,12)-6-高考真题体验典题演练提能解析:(1)因为N与As位于同一主族,因此NH3与AsH3属于等电子体,两者结构相似,NH3分子的立体结构为三角锥形,则AsH3分子的立体结构也为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键,因此NH3的沸点高。(2)铁的电子排布式为[Ar]3d64s2,故Fe首先失去最外层4s能级上的电子成为Fe2+;根据Sm的价电子排布式4f66s2可知,由Sm生成Sm3+,要失去最外层6s能级上的2个电子和4f能级上的1个电子。(3)由于F-与O2-的核外电子排布一样,核电荷数越大,离子半径反而越小,故离子半径F-小于O2-;-7-高考真题体验典题演练提能(4)根据均摊法,晶胞中各原子的个数分别为Sm:4×12=2;As:4×12=2;Fe:1+4×14=2;F和O共有:2×12+8×18=2,故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。根据晶胞的结构可求得晶胞的体积为a2c×10-30cm3;一个晶胞的质量为2[150+75+56+16(1-x)+19x]=2[281+16(1-x)+19x],则1mol晶胞的质量为2[281+16(1-x)+19x]NA,根据ρ=𝑚𝑉,可得ρ=2[281+16(1-𝑥)+19𝑥]𝑎2𝑐𝑁A×10-30g·cm-3。-8-高考真题体验典题演练提能2.(2019全国Ⅲ,35)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。-9-高考真题体验典题演练提能(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,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。-10-高考真题体验典题演练提能(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: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)。-11-高考真题体验典题演练提能答案:(1)Mg相反(2)4(3)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(4)Osp3σ(5)(PnO3n+1)(n+2)-解析:(1)根据“对角线规则”可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。(2)根据信息可知,双聚分子为Fe2Cl6,其结构式应为。Fe原子与周围4个氯原子成键,即Fe的配位数为4。-12-高考真题体验典题演练提能(3)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。(4)根据元素周期律可知,H、N、P、O四种元素的电负性大小顺序为:ONPH。由于磷酸分子的结构(或)可推知NH4H2PO4中的P的杂化类型为sp3杂化,磷原子与氧原子形成的是σ键。-13-高考真题体验典题演练提能(5)根据题干中焦磷酸根离子和三磷酸根离子的模型可推知两者的化学式分别为P2O74-、P3O105-,进而推知这类磷酸根离子的化学式通式为(PnO3n+1)(n+2)-。-14-高考真题体验典题演练提能3.(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.B.C.D.-15-高考真题体验典题演练提能(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:解释表中氧化物之间熔点差异的原因。氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8-75.5-16-高考真题体验典题演练提能(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-3(列出计算表达式)。-17-高考真题体验典题演练提能答案:(1)A(2)sp3sp3乙二胺分子中的两个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MgOLi2O;分子间作用力(相对分子质量)P4O6SO2(4)24a34a8×24+16×64𝑁A𝑎3×10-30-18-高考真题体验典题演练提能解析:(1)A、B、C、D四个选项分别表示的是基态的Mg+、基态的镁原子、激发态的镁原子和激发态的Mg+,因第二电离能要大于第一电离能,且处于基态的原子(或离子)比处于激发态的原子(或离子)稳定,所以A项正确。(2)乙二胺中N和C的价电子对数均为4,因此N、C的杂化类型均为sp3。乙二胺分子中的氮原子上有孤电子对,Mg2+、Cu2+有空轨道,易形成配位键;因此乙二胺能与Mg2+、Cu2+形成稳定环状离子。由于离子半径r(Cu2+)r(Mg2+),且Cu2+含有的空轨道数比Mg2+多,所以Cu2+与乙二胺形成的化合物的稳定性高于Mg2+与乙二胺形成的化合物的稳定性。-19-高考真题体验典题演练提能(3)离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点;Li2O和MgO为离子晶体,晶格能MgOLi2O;P4O6、SO2为分子晶体,分子间作用力P4O6SO2,所以熔点由高到低的顺序为MgO、Li2O、P4O6、SO2。(4)由图(b)可知,Cu原子之间的最短距离x为晶胞面对角线的14,面对角线长为2apm,即x=24apm;Mg原子之间的最短距离y为晶胞体对角线的14,体对角线长为3apm,即y=34apm。由图(a)可知,一个晶胞中Mg原子个数=8×18+6×12+4=8,则Cu原子个数为16,因此晶胞的质量=8×24+16×64𝑁Ag,晶胞的体积V=a3×10-30cm3,所以密度ρ=8×24+16×64𝑁A×𝑎3×10-30g·cm-3。-20-高考真题体验典题演练提能4.(2018全国Ⅰ,35)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H+),原因是。(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。A.离子键B.σ键C.π键D.氢键-21-高考真题体验典题演练提能(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。图(a)图(b)可知,Li原子的第一电离能为kJ·mol-1,O=O键键能为kJ·mol-1,Li2O晶格能为kJ·mol-1。(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为g·cm-3(列出计算式)。-22-高考真题体验典题演练提能答案:(1)DC(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982908(5)8×7+4×16𝑁A×(0.4665×10-7)3解析:(1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B中1s轨道中的两个电子1个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C表示的能量最高。(2)Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。-23-高考真题体验典题演练提能(3)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子的空间构型是正四面体,中心原子采用sp3杂化,LiAlH4中存在离子键和σ键。(4)根据循环图中数据可知,Li原子的第一电离能是520kJ·mol-1,O=O键的键能是249×2kJ·mol-1=498kJ·mol-1,Li2O的晶格能是2908kJ·mol-1。(5)根据分割法,一个晶胞中含有Li:8个,含有O:8×18+6×12=4个,1mol晶胞中含有4molLi2O,则Li2O的密度为(a为晶胞参数):4𝑀𝑁A×𝑎3=8×7+4×16𝑁A×(0.4665×10-7)3g·cm-3。-24-高考真题体验典题演练提能5.(2018全国Ⅱ,35)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:回答下列问题:(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2,SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/℃-85.5115.2600(分解)-75.516.810.3沸点/℃-60.3444.6-10.045.0337.0-25-高考真题体验典题演练提能(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为形,其中共价键的类型有种;固体三氧化硫中存在如图(b)所