您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 中学教育 > 高中教育 > (通用版)2020高考化学二轮复习 题型四 物质结构与性质综合题的研究(选考)真题调研教案
物质结构与性质综合题的研究(选考)1.(2019·全国卷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)。(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表所示:氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8-75.5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的密度是________g·cm-3(列出计算表达式)。答案(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤电子对与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(分子量):P4O6SO2(4)24a34a8×24+16×64NAa3×10-30解析(1)由题给信息知,A项和D项代表Mg+,B项和C项代表Mg。A项,Mg+再失去一个电子较难,即第二电离能大于第一电离能,所以电离最外层一个电子所需能量A大于B;3p能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s上易失去,故电离最外层一个电子所需能量:AC、AD,选A。(2)乙二胺分子中,1个N原子形成3个单键,还有一个孤电子对,故N原子价层电子对数为4,N原子采取sp3杂化;1个C原子形成4个单键,没有孤电子对,价层电子对数为4,采取sp3杂化。乙二胺中2个氮原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键,故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子,形成配位键时头碰头重叠程度较大,其与乙二胺形成的化合物较稳定。(3)氧化锂、氧化镁是离子晶体,六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体,离子键比分子间作用力强。(4)观察图(a)和图(b)知,4个铜原子相切并与面对角线平行,有(4x)2=2a2,x=24a。镁原子堆积方式类似金刚石,有y=34a。已知1cm=1010pm,晶胞体积为(a×10-10)3cm3,代入密度公式计算即可。2.(2019·全国卷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-________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12,12,12,则原子2和3的坐标分别为______、________。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+161-x+19x]a2cNA×10-3012,12,00,0,12解析(1)AsH3的中心原子As的价层电子对数为5+32=4,包括3对成键电子和1对孤电子对,故其立体结构为三角锥形。NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多,故NH3易形成分子间氢键,从而使其沸点升高。(2)Fe的价层电子排布式为3d64s2,其阳离子Fe2+、Fe3+的价层电子排布式分别是3d6、3d5,二者均首先失去4s轨道上的电子;Sm失去3个电子成为Sm3+时首先失去6s轨道上的电子,然后失去1个4f轨道上的电子,故Sm3+的价层电子排布式为4f5。(3)F-与O2-电子层结构相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引力越大,离子半径越小,故离子半径:F-O2-。(4)由晶胞结构中各原子所在位置可知,该晶胞中Sm个数为4×12=2,Fe个数为1+4×14=2,As个数为4×12=2,O或F个数为8×18+2×12=2,即该晶胞中O和F的个数之和为2,F-的比例为x,O2-的比例为1-x,故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。1个晶胞的质量为2×[150+56+75+16×1-x+19x]NAg=2[281+161-x+19x]NAg,1个晶胞的体积为a2cpm3=a2c×10-30cm3,故密度ρ=2[281+161-x+19x]a2cNA×10-30g·cm-3。原子2位于底面面心,其坐标为12,12,0;原子3位于棱上,其坐标为0,0,12。3.(2019·全国卷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________。(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。(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(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)由元素周期表中的“对角线规则”可知,与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg;Mg为12号元素,M层只有2个电子,排布在3s轨道上,故M层的2个电子自旋状态相反。(2)Fe能够提供空轨道,而Cl能够提供孤电子对,故FeCl3分子双聚时可形成配位键。由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3的双聚分子的结构式为Fe原子周围有4个Cl,其中Fe的配位数为4。(3)苯胺为有机物,结合题给信息中苯胺的熔、沸点可知苯胺为分子晶体。苯胺中有—NH2,分子间可形成氢键,而甲苯分子间不能形成氢键,分子间氢键可明显地提升分子晶体的熔、沸点。(4)同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增强,故O的电负性大于N,同主族从上到下,元素的电负性逐渐减小,故电负性N大于P,又H的电负性小于O,因此NH4H2PO4中电负性最高的元素是O。PO3-4中中心原子P的价层电子对数为4,故P为sp3杂化,P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。(5)由三磷酸根离子的结构可知,中间P原子连接的4个O原子中,2个O原子完全属于该P原子,另外2个O原子分别属于另外2个P原子,故属于该P原子的O原子数为2+2×12=3,属于左、右两边的2个P原子的O原子数为3×2+12×2=7,故若这类磷酸根离子中含n个P原子,则O原子个数为3n+1,又O元素的化合价为-2,P元素的化合价为+5,故该离子所带电荷为-2×(3n+1)+5n=-n-2,这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)-。4.(2018·全国卷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(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。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)。答案(1)DC(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982908(5)8×7+4×16NA0.4665×10-73解析(1)D选项表示基态,为能量最低状态;A、B、C选项均表示激发态,但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多,为能量最高状态。(2)Li+与H-具有相同的电子构型,Li的核电荷数大于H的核电荷数,因此Li的原子核对电子的吸引能力强,即Li+半径小于H-半径。(3)LiAlH4的阴离子为AlH-4,AlH-4中Al的杂化轨道数为4+3+12=4,Al采取sp3杂化,为正四面体构型。LiAlH4是离子化合物,存在离子键,H和Al间形成的是共价单键,为σ键。(4)由题给信息可知,2molLi(g)变为2molLi+(g)吸收1040kJ热量,因此Li原子的第一电离能为520kJ·mol-1;0.5mol氧气生成1mol氧原子吸收249kJ热量,因此O===O键的键能为498kJ·mol-1;Li2O的晶格能为2908kJ·mol-1。(5)由题给图示可知,Li位于晶胞内部,O位于顶点和面心,因此一个晶胞有8个Li,O原子个数=6×12+8×18
本文标题:(通用版)2020高考化学二轮复习 题型四 物质结构与性质综合题的研究(选考)真题调研教案
链接地址:https://www.777doc.com/doc-8357120 .html