物质结构与性质高考真题汇编

1、物质结构与性质高考真题汇编1. 2018全国卷I 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是 (填标号)。LUIUIUUUA. 卜如组如EimcoB. -：-EE 匚CI* IfL细细momD.1 249 kJ 3in| !州OX kJ mid,-2*MW kJ -2Li 圍O1 (g) 晶休*JlfMOkJ h廉叮 nml1 21 ip)13kJ rnn-l丄Lit鈴体+ 耳时Li +与 H具有相同的电子构型，r(Li + )小于r(H ),原因是可知，Li原

2、子的第一电离能为 kJ mol1，O=O键键能为kJ mol1，Li2O晶格能为kJ mol1。Li20具有反萤石结构，晶胞如图b所示，已知晶胞参数为0.4665 nm,阿伏加德罗常数的值为Na，则Li2O的密度为g ctfi(列出计算式)。答案 (1)D C(2) Li +核电荷数较大(3) 正四面体 spLiAlH 4是有机合成中常用的还原剂，LiAIH 4中的阴离子空间构型是 。中心原子的杂化形式为。 LiAIH 4中， 存在填标号)。A.离子键 B. c键C. n键 D .氢键 Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图a的Born-Haber循环计算得到。 AB520 498 29088X

3、 7 + 4X 16 Na 0.4665X 10_7 3解析 根据核外电子排布规律可知 Li的基态核外电子排布式为1s22s1,则D中能量最低；C中 有2个电子处于2p能级上，能量最高。由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li +的半径小于H-。(3) LiAlH 4中的阴离子是AlHzr，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4,且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选AB。根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ rnOH2520 kJ mOl； 0.

4、5 mol氧气转化为氧 原子时吸热249 kJ，所以0=0键键能是249 kJ mxl2 = 498 kJ mol1;根据晶格能的定义结 合示意图可知Li2O的晶格能是2908 kJ mOl。(5) 根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计8个，根据化学式可知氧原子个数是 4个，则Li2O的8X 7 + 4X 16密度是L V Na 0.4665X 10 - 7 33g cm3。2. 2018全国卷U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:H2SS8FeSO2SO3H2SO4熔点厂C85.5115.2600份解)75.516.810.3沸点/ C60.3444.610.045.033

5、7.0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 。(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。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所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为FeS2晶体的晶胞如图c所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为Na , 其晶体密度的计算表达式为 g- cm3；

6、晶胞中Fe2+位于ST所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为nm。OGXKD 答案沏哑铃(纺锤)H2S(3) S8相对分子质量大，分子间范德华力强(4) 平面三角2 sp34MNAa3x 102122解析(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,贝U其价层电子的电子排布图(轨道表达式)为対；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则电子占据 的最高能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。根据价层电子对互斥理论可知 H2S、SQ、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是26-1 x26-2X26-2X 3+2 4、2+2 3

7、、3+2 3,因此中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S。(3) S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多。(4) 气态三氧化硫以单分子形式存在，根据(2)中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3,且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。 分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类 型有2种，即c键、n键；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个 共价键，因此其杂化轨道类型为 sp3。1 11(5) 根据晶胞结构可知含有Fe2+的个数是12X4+ 1= 4, S2-个数是8

8、X + 6X = 4,晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为Na，则其晶体密度的计算表达式为NAaXk7 3 g cm3= N5X 1021 g 卅；晶胞中Fe2+位于费所形成的正八面体的体心，该正 八面体的边长是面对角线的一半，则为 今a nm。3. 2018全国卷川锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：(1) Zn原子核外电子排布式为 。黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成，第一电离能l1(Zn)h(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是。ZnF2具有较高的熔点(872 C)，其化学键类型是 ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、Zn

9、Br2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是。六棱(4) 中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤ZnCO3 中，阴离子空间构型为 ，C原子的杂化形式为 。(5) 金属Zn晶体中的原子堆积方式如右图所示，这种堆积方式称为柱底边边长为a cm，高为c cm,阿伏加德罗常数的值为Na, Zn的g cnn(列出计算式)。答案 （1）Ar3d 104$ 或 1s22s22p63s23p63d104s2(2) 大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子离子键 ZnF2为离子化合物，ZnCI2、ZnB“、Znb的化学键以共价键为主、极性较小(4) 平

10、面三角形sp2(5)六方最密堆积(A3型)65 X 6Na X 6XX a2c,34解析(1)Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为Ar3d 104g或1s22s22p63s23p63d104s2o(2) Zn的第一电离能大于Cu的第一电离能，原因是Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难(3) 根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物， 所以一定存在离子键。作为离子化合物，氟化锌不 溶于有机溶剂，而氯化锌、溴化锌和碘化锌的化学键以共价键为主，分子的极性较小， 能够溶于乙 醇、乙醚等弱极性有机溶剂。碳酸锌中的阴离子为 CO3-，根据价层电子对互斥理论，其中心原

11、子C的价电子对数为3 +4 3 X 2 + 22 = 3,所以空间构型为平面三角形，中心 C原子的杂化形式为sp2杂化。(5) 由图可知，堆积方式为六方最密堆积。为了计算方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点1 1的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12X6+ 2X+3 = 6个，所以该结构的质量为 血 g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为 a cm，底面的面积为6个边长为a cm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6X-a26X 652 3 23Na65 X 63cm2，高为c cm，所以体积为6Xa2c cm3。所以密度为3

12、 =3 g cm3。6Xa2c Na X 6X讣X a2c4. 2018江苏高考A臭氧(03)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的S02、N0x分别氧化为SO4-和 NO3,NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1) SO4中心原子轨道的杂化类型为 ; NO3的空间构型为(用文字描述)。(2) Fe2+基态核外电子排布式为 。(3) 与O3分子互为等电子体的一种阴离子为 填化学式)。N2分子中c键与n键的数目比n( c ： n( n=。Fe(H2O)62 +与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中，NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52+结构示意图的相应位

13、置补填缺少的配体。细尙州比叫广洁构小总=1答案(1)sp3平面(正)三角形Ar3d6 或 1s22s22p63s23p63d6ON卜占一（）H2 / / OH.(3) NO2(4)1 : 2 (5)J 邓。(2) 同周期元素随核电荷数增大，原子半径逐渐减小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；N原 子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，不易结合一个电子，因此第一电子亲和能较低。(3) R中两种阳离子分别为H3O+和NH才。A选项，两种阳离子中心原子的杂化轨道类型均为 sp3, 所以两者相同；B选项，H3O+中心原子的价层电子对数为(6 + 31)/2= 4, NH才中心原子的价层电 子对数为(

14、5 + 4 1)/2 = 4,所以两者相同；C选项，H3O+和NH才的立体结构分别为三角锥形和正 四面体形，所以两者不同；D选项，H3O+和NH才均含有极性共价键和配位键，所以两者相同。由题给图示可知，N与N之间形成5个N-N键，因此有5个c键。N中有5个氮原子参与形 成大n键，每个N原子与其他2个N原子形成共价键，每个N原子还可以提供1个电子参与大n 键的形成，加上得到的1个电子，共有6个电子参与形成大 n键，因此N 中的大n键可表示为 nso根据题给表示式可知，除表示出形成氢键的原子外，还要表示出形成氢键的原子所在的原子团和该原子在原子团中的成键情况，因此氢键的表示式为（NH 才）NH C

15、l、（H3O+ ）OH N（N）、（NH 才）NH N（N ）。晶胞的质量为d g/cm3x (ax 107 cm)3 = a3dx 1021 g, Na个该单元的质量为M g,则a3dx 10 21yM ”602a3dNa，故 y= M.a3dNA或x 10 217. 2017全国卷川研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+ 3H2=CH3OH + H2O)中，Co氧化 物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1) Co基态原子核外电子排布式为 。元素Mn与O中，第一电离能较大的是 ,基态原子核外未成对电子数较多的是 。(2) CO2和CH3OH

16、分子中C原子的杂化形式分别为 和。在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了 c键外，还存在(5) MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X 射线衍射实验测得 MgO的晶胞参数为 a = 0.420 nm ,贝U r(O2 )为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a= 0.448 nm,则r(Mn2)为nm。答案ArdYds2 O Mn sp sp3H2OCH3OHCO2H2 H2O与CH3OH均为极性分子,出。中氢键比甲醇多；CO2与出均为非极性分子，CO2

17、分子量较大，范德华力较大离子键和n键(n键)0.148 0.076解析 Co是27号元素，其基态原子核外电子排布式为Ar3d FS2或1s22s22p63s23p63d74s20元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是金属元素，所以O的第一电离能大于 Mn的。O基态 原子核外电子排布式为1s22s22p4，其核外未成对电子数是 2,而Mn基态原子核外电子排布式为 Ar3d 54,其核外未成对电子数是5,因此Mn的基态原子核外未成对电子数比 O的多。CO2和CH3OH的中心原子C的价层电子对数分别为2和4,所以CO2和CH3OH分子中C原子 的杂化形式分别为sp和sp3。由于水和甲醇均为极性分

18、子，二氧化碳和氢气均为非极性分子，所以水和甲醇的沸点高于二氧 化碳和氢气的沸点；由于水分子中两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键， 所以水的沸点高于甲醇的沸点；由于二氧化碳的相对分子 质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。(4) 硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个c键，硝酸根中存在氮氧双键，所以还存在n键。因为O2-采用面心立方最密堆积方式，面对角线是O2-半径的4倍,即4r(O2-)= ,2a,解得r(O2 -) 0.148 nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此

19、 2r(M n2+) + 2r(O2-) = 0.448 nm,所 以 r(Mn2+)= 0.076 nm。8. 2017江苏高考铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FeNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1) Fe3+基态核外电子排布式为 。OII _(2) 丙酮(HCC)分子中碳原子轨道的杂化类型是 ，1 mol丙酮分子中含有c键的数目为。C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为 。(4) 乙醇的沸点高于丙酮,这是因为。某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代 型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化

20、为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产 物的化学式为。图I F讣,晶胞结构示意图fit转化过程RU转化过和恂能秋变化答案(1) Ar3d5 或 1s22s22p63s23p63d5(2) sp2 和 sp3 9 molHvCGeZ n(5) sp3共价键 4，4，46.02X 565.7$% 10解析 单键中含有1个c键，双键中含有1个c键和1个n键，叁键中含有1个c键和2个n 键。c键的成键方式是“头碰头” ，n键的成键方式是“肩并肩”，原子间形成的c键键长越长, 越不利于两原子间形成 n键。(3) 对于结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、

21、沸点越高。元素的非金属性越强，原子吸引电子能力越强，元素的电负性越大。(5) 金刚石中C原子的杂化方式为sp3杂化，微粒间作用力为共价键，运用类推法不难得出结论。1 1该晶胞中含有Ge的个数为8X8+ 6X3 + 4二8,晶胞参数a即为晶胞边长，8x 73 m 8 6.02X 102338X 73_73则有尸 V二 565.76X 10-10 3 g Cm = 6.02X 565.7沪 10 g crm。10. 2016全国卷H 东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金) 闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：(1) 镍元素基态原子的电子排布式为

22、 ， 3d能级上的未成对电子数为 。硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH 3)6SO4蓝色溶液。 Ni(NH 3)6SO4中阴离子的立体构型是 。 在Ni(NH 3)62+中Ni2 +与NH3之间形成的化学键称为 ，提供孤电子对的成键原子是。 氨的沸点(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是；氨是 子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为单质铜及镍都是由 形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：lcu= 1958 kJ mol1、lNi=1753 kJ mol 1, lculNi 的 原 因 是(4) 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 若合金的

23、密度为 d g cm,晶胞参数a=nm。答案(1)1saX 10-7 3x6.02X 1023，2s251 解得 a=6.02X 1023X dX 忖 nm 11. 2016全国卷川砷化傢(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材2p63s23p63d84s2(或Ar3d 84s2) 2(2) 正四面体 配位键 N 高于 NH3分子间可形成氢键极性sp3金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子3 2513：1 p6.02X 1023XdX 1076+ 2解析 SO4-中S原子的价层电子对数二一尹=4,采取sp3杂化，立体构型为正四面体；Ni2+与NH

24、3之间形成共价键时Ni提供空轨道，N提供孤电子对，形成配位键；氨分子之间形成氢5+ 1X 3键，分子间作用力增大，故沸点高于膦(PH3);氨分子中N原子的价层电子对数二2 = 4,采取sp3杂化，四个杂化轨道中有三个轨道被共用电子对占据，一个轨道被孤电子对占据，是极性分子。(3) 金属单质形成的晶体均为金属晶体，金属晶体中只含有金属键。 1 1 - 一晶胞中含Cu原子数为2X 6= 3,含Ni原子数为8X 8= 1,两者数量比为3 ： 1;由题意可得：d =3X 64+ 59料等。回答下列问题：写出基态As原子的核外电子排布式 。根据元素周期律，原子半径GaAs,第一电离能GaAs (填“大于

25、”或“小于”)(3) AsCl3分子的立体构型为 ，其中As的杂化轨道类型为 。OA (pi(4) GaF3的熔点高于1000 C, GaCb的熔点为77.9 C,其原因是。(5) GaAs的熔点为1238 C ,密度为pg cA,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为, Ga与As以 键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g mol和Mas g mOl,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为Na，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 C答案Ar3d 104s24px 100%=x 100%。(或 1s22s22p+4H2O=3s23p63d104s24p3)(2

26、) 大于小于三角锥形sp MGa+ Mas3 MGa+ Mas px Na12. 2016江苏高考Z n(CN)42-在水溶液中与 HCHO发生如下反应：4HCH0 + Zn (CN)42-+ 4H+GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体原子晶体共价x 100%4nX 10 30NAprGa+ rAs3 MGa+ Mas解析(1)As为33号元素，位于元素周期表第四周期第V A族，故其基态原子的核外电子排布式为 Ar3d 104知3 或 1s22s22p63s23p63d104s24p3(2) Ga和As同属第四周期元素，且Ga原子序数小于As，则原子半径Ga大于As，第一电离能Ga小于As

27、。(3) AsCl3中As元素价电子对数为4,As的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。1(5) GaAs为原子晶体，Ga和As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数：Ga为4个，As为8X+146X 2=4个，晶胞中原子所占体积为3 n(a+ rAs)x 4 pm3；则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为苏&+ rAs x4X 10-304nX 10-30Na prGa+ rAsZn(H 2O)42+ + 4HOCH2CN(1) Z n2+基态核外电子排布式为(2)1 mol HCHO分子中含有c键的数目为mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是ho

28、匚一c氏IH115； H心的结构梵代(4) 与H2O分子互为等电子体的阴离子为Zn(CN)42一中Zn2+与CN的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Zn(CN)42一的结构可用示意图表示为 答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d 10)3(3) sp3 和 sp(4) NH22-r_CN2-T/ X CM*UGINLb1解析(1)先写锌原子基态核外电子排布式，再由外向内失2个电子，得Zn2+基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10 或Ar3d 10。(2)甲醛分子结构为OIIHYH，c键数为3。(3) HOCH2CN中有两个碳原子，一CH2 中C杂化

29、类型为sp3, CN中C杂化类型为sp。等电子体可以用“左右移位、平衡电荷”判断，与H2O互为等电子体的阴离子为NHy。(5) Z n2+提供空轨道，CN -中碳原子提供孤电子对形成配位键。13. 2016四川高考M、R、X、丫为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M 基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和 M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物 ，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：(1) R基态原子的电子排布式是 ，X和丫中电负性较大的是 (填元素符号)。X的氢化物的沸点低于与其组成相似的 M的氢化物，其原

30、因是。(3) X与M形成的XM3分子的空间构型是 。(4) M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是填离子符号)。(5) 在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为+ 3价，该反应 的化学方程式是。答案(1)1s22s22p63s1(或Ne3s1) Cl出0分子间存在氢键,H2S分子间不存在氢键(3) 平面三角形Na+K2C2O7+ 3H2O2 + 4H2SO4=K2SO4+ Cr2(SO4)3+ 3O2 T+ 7H2O解析 由题意可知M为O, R为Na, X为S, 丫为Cl, Z为Cr。(3)XM 3为SO3,其分子中中心原子

31、的价层电子对数为 3,无孤电子对，故分子的空间构型为平面三 角形。1 1由题图可知个数为8X8+ 6X2 = 4,个数为8, R2M为Na2O, Na+与O2-的个数比为2 ： 1, 故黑球代表Na+。Cr的最高价含氧酸的钾盐(橙色)为K2C2O7，氧元素的氢化物中能被 K2C2O7氧化的为H2O2。14. 2015安徽高考C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。(1) Si位于元素周期表第期第 。N的基态原子核外电子排布式为 , Cu的基态原子最外层有 电子。用“或“填空：原子半径电负性熔点沸点AlSiNO金刚石晶体硅CH4SiH4(4) 常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1),测得原电池的电流 强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0ti时，原电池的负极是 Al片，此时，正极的电极反应式是 ,溶液中的H +向极移动。ti时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 答案三 IV A(2) 1s22g2p31 Si ;对于非金属而言, 非金属性越强电负性越大，所以电负性：ON ;金刚石与晶体硅均属于原子晶体，由于C原子半径 小于Si，CC键的键长小于Si S键的键长，键长越短，键能越大，熔点越高，故熔点：金刚石 晶体硅；CH4与SiH4属于结构相似