2021高考真题汇编-物质结构与性质

2021高考真题汇编-物质结构与性质

一、单选题

1.（2分）（2021•浙江）有关方d的说法错误的是（）

曲Y。

A.分子中至少有12个原子共平面B.完全水解后所得有机物分子中手性碳原子数目为1个

C.与FeCb溶液作用显紫色D.与足量NaOH溶液完全反应后生成的钠盐只有1种

二、综合题

2.（11分）（2021•湖南）［选修3：物质结构与性质］

硅、错（Ge）及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：

（1）基态硅原子最外层的电子排布图为，晶体硅和碳化硅熔点较高的是（填化学式）;

（2）硅和卤素单质反应可以得到鬻篱谩金的熔沸点如下表：

殖氏献1髓k

熔点/K183.0203.2278.6393.7

沸点/K187.2330.8427.2560.7

①o℃n寸，独均、瞬口；、需速於、概电呈液态的是（填化学式），沸点依次升高的原因是

,气态盛取分子的空间构型是；

②^C1L与N-甲基咪噗（HJC-NWI）反应可以得到国竹，其结构如图所示：

2+

N-甲基咪唾分子中碳原子的杂化轨道类型为,H、C、N的电负性由大到小的顺序为,1

个军中含有个圆键：

①己知化合物中圆和⑦的原子个数比为1：4,图中Z表示原子（填元素符号），该化合物的化

学式为;

②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,在=.赞=；'=窿Q联，则该晶体的密度科=

翳制**设阿伏加德罗常数的值为1以，用含a、b、c、港区的代数式表示）。

3.（12分）（2021•河北）［选修3：物质结构与性质］

KH2P。4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激

光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：

（1）在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是（填离子符

号）。

（2）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+看表示，与之相反的用V表示，称

为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为。

（3）已知有关氨、磷的单键和三键的键能（kJ・moH）如表:

N-NN=NP-PPEP

193946197489

从能量角度看，氮以N2、而白磷以结构式可表示为pq\p）形式存在的原因是。

（4）已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为,其中P采取杂化方式。

（5）与PO群电子总数相同的等电子体的分子式为。

（6）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：

OOO000

II……；IIL工……；II-2H,0IIIIII,

HO-P-OH+HO4-P-OH4-HO-rP-OH---HO—P—O-P-O—P—OH如

■1•_______1.1•_______t1.1

OHOHOHonOHOH

果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为。

（7）分别用。、♦表示KPOW和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图（a）所示，图（b）、图（c）分别显示的是

H2PO鼠K+在晶胞xz面、yz面上的位置：

①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度_g・cny3（写出表达

式）。

②晶胞在x轴方向的投影图为_（填标号）。

4.（9分）（2021•全国乙卷）［化学一一选修3：物质结构与性质］

过渡金属元素铭（Cr）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用，回答下列问题:

（1）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是（填标号）。

A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为［Ar］3d54sl

B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动

C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

（2）三价铝离子能形成多种配位化合物。［Cr（NH3）3（H2O）2CIF+中提供电子对形成配位键的原子是

中心离子的配位数为。

（3）［Cr（NH3）3（H2。）2a产中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。

PH3中P的杂化类型是.NH3的沸点比PH3的,原因是o出0的键角小于NH3的，

分析原因________。

（4）在金属材料中添加AlCrz颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCrz具有体心四方结

构，如图所示.处于顶角位置的是原子。设Cr和AI原子半径分别为歌森和魔,则金属原子空

间占有率为%（列出计算表达式）。

5.（2分）（2021•浙江）

（1）用质谱仪检测气态乙酸时，谱图中出现质荷比（相对分子质量）为120的峰，原因是。

（2）金属钱（Ga）位于元素周期表中第4周期IIIA族，其卤化物的熔点如下表：

GaFsGaCI3GaBrs

熔点/℃>100077.75122.3

GaF3熔点比GaCb熔点高很多的原因是

答案解析部分

一、单选题

L【答案】C

【考点】"手性分子"在生命科学等方面的应用，有机化合物中碳的成键特征，有机物中的官能团，有机物

的结构和性质

【解析】【解答】A.与苯环碳原子直接相连的6个原子和苯环上的6个碳原子一定共平面，故该分子中

至少12个原子共平面，A不符合题意；

B.该物质完全水解后所得有机物为,其中只有与一NH2直接相连的碳原子为手性碳

原子，即手性碳原子数目为1个，B不符合题意；

C.该物质含有醇羟基，不含酚羟基，与FeCb溶液作用不会显紫色，C符合题意;

D.与足量NaOH溶液完全反应生成生成的钠盐只有1种，D不符合

题意；

故答案为：Co

【分析】A.苯环上的所有原子共面，与苯环连接的基团是单键，可以通过旋转共面

B.完全水解后，与氨基相连的碳原子是手性碳原子

C.酚羟基可与氯化铁显色反应，但是此有机物不具有酚羟基

D.水解产物中有甲酸，与足量的氢氧化钠溶液反应产物是碳酸钠

二、综合题

2.【答案】⑴^二^；SiC

MlITItlI

（2）SiCl4；SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大；正四面体

形；sp2^sp3；N>C>H；54

叫@

⑶0；Mg2GeO4；=忒醵X1021

【考点】原子核外电子的能级分布，元素电离能、电负性的含义及应用，判断简单分子或离子的构型，晶

体熔沸点的比较，晶胞的计算，原子轨道杂化方式及杂化类型判断

【解析】【解答】（1）硅元素的原子序数为14,核外电子排布是Is22s22P63s23P2,价电子排布式为3s23P2,

则价电子排布图为屋1；原子晶体的熔点取决于共价键的强弱，晶体硅和碳化硅都是原子晶

[L+1ETUI]

体，碳原子的原子半径小于硅原子，碳硅键的键能大于硅硅键，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高

于晶体硅，故答案为：器SiC；

miititi

⑵①由题给熔沸点数据可知，0℃时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四澳化硅、四碘化硅为固

态；分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增

大，则SiX4的沸点依次升高；SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则分子的空间构

型为正四面体形，故答案为：SiCl4；SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作

用力依次增大；正四面体形；

②由M2+离子的结构可知，离子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp2杂化的双键碳原子；元素

的非金属性越强，其电负性越大，元素的非极性强弱顺序为N>C>H,则元素电负性的大小顺序为N>C>H；

M2+离子的结构中含有单键、双键和配位键，单键和配位键都是。键，双键中含有1个。键，则离子中含

有54个。键，故答案为：sp2、sp3；N>OH；54；

⑶①由晶胞结构可知，X位于晶胞中位于顶点、面心、棱上和体内，顶点为8个，面心有6个，棱上有4

个，体内有3个，则晶胞内的X原子为8x：3+6Xg+4x3+3=8,位于体内的Y原子和Z原子分别为4和

SJ.斗！

16,由Ge和。原子的个数比为1：4可知，X为Mg原子、Y为Ge原子、Z为。原子，则晶胞的化学式为

Mg2GeO4，故答案为：O；Mg2GeC>4；

②由晶胞的质量公式可得：专事=abcxio-21xp,解得p=/土Xl02ig/cm3,故答案为：

w

X1021o

【分析】（1）硅的价层电子数是4个，根据核外电子能级排布即可写出价层电子对排布

,均属于原子晶体，原子晶体的熔点与键长有关，键越短熔点越高

（2）①根据沸点进行比较即可判断气态，液态，固体，常温下是液态的是四氯化硅，均属与分子晶

体，结构相似，沸点随着相对分子质量的增大而增大，SiX4结构与甲烷相似，因此是正四面体结构②根

据氮原子成键情况，有双键和单键因此氮原子有sp2和sp3杂化，电负性和非金属性有关，非金属性越

强，电负性越大，找出M2+中所有的单键和配位键即可

（3）①根据原子占位情况计算出化学式即可②计算出体积，再根据p=m/v计算即可

3.【答案】⑴嚷:一和卢

（2）赭或一葛

工工

（3）在原子数目相同的条件下，N2比N4具有更低的能量，而P4比P2具有更低的能量，能量越低越稳定

H

⑷H-O-P=O；sp3

H

（5）SiF>SO2F2等

（6）限信

⑺工序焚5%厩但

【考点】原子核外电子排布，原子核外电子的能级分布，”等电子原理"的应用，晶胞的计算，原子轨道杂

化方式及杂化类型判断，结构简式

【解析】【解答】⑴在质踩我0的四种组成元素（K,H,O,P）各自所能形成的简单离子分别为白「（或陈）、

口斗、舷•和丹,其中白7（或ET）无电子层或1个电子层，齿%含有2个电子层，度二和滑含有三

个电子层，其中核外电子排布相同的是朦二和四。

⑵对于基态的磷原子，核外电子能级排布是Is22s22P63s23P3,其价电子排布式为轴巧武，其中3s轨道的2

个电子自旋状态相反，根据洪特规则可知，其3P轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的

价电子的自旋磁量子数的代数和为中年或一*。

⑶能量越低越稳定，根据表中的相关共价键的键能可知，形成Imol类似白磷分子结构的N分子，可以释

放出的能量为193kJx6=1158kJ；若形成lmolW分子，则可释放的能量为946kJ,故在N数目相同的条件

下，N2具有更低的能量，能量越低越稳定。同理，若形成lmoll小分子，可以释放出的能量为

197kJx6=1182kJ；若形成lmolP2分子，则可释放的能量为489kJ,故在P数目相同的条件下，P4具有更低

的能量，能量越低越稳定。

⑷由公国蚪卷逅是次磷酸的正盐可知，法沙&逅为一元酸，其分子中只有一个羟基，另外2个H与P成

H

键，还有一个。与P形成双键，故其结构式为H-O-P=O,其中P共形成4个。键、没有孤电子对,

H

故其价层电子对数为4,其采取sp3杂化。

⑸根据等电子体原则，可以找到与步嚏■电子总数相同的等电子体分子为SiF4、SO2F2等。

⑹由题中信息可知，2个磷酸分子间脱去1个水分子，以此类推n个磷酸分子间脱去（n-l）个水分子形成

链状的多磷酸，三个磷酸分子成环时，失去3个水分子，以此类推如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的

多磷酸，则可脱去n个水分子得到（HPO3）n,其失去iET后得到相应的酸根，故该酸根可写为限忒带二

⑺①由晶胞结构可知，联我通分别位于晶胞的顶点、面上和体心，顶点上有8个、面上有4个，体心

有1个，故晶胞中琛爵0的数目为寥+4吗$+[=串腌-位于面上和棱上，面上有6个，棱上4

遭二，

个，故晶胞中喉「的数目为6凶$44琢g=4。因此，平均每个晶胞中占有的联梆R和朦1的数目均为

4,即可计算出单个晶胞的质量=4x（39+2+31+4x16）=4x136,若晶胞底边的边长均为鸳麻、高为蜉部施，则

晶胞的体积为10-30a2ccm3,阿伏加德罗常数的值为杀，，晶体的密度=：号=十旷堂..君鬻侬产。

②由图（a）、（b）、（c）可知，晶胞在x轴方向的投影图为IO，，选B。

【分析】（1）含有氢元素、钾元素、磷元素、氧元素四种元素，其中核外电子排布相同的是钾和磷元素

形成的离子

（2）写出磷原子的核外电子能级排布即可计算出自旋量子数之和

（3）计算出键能即可判断能量高低，能量越低越稳定

（4）说明次磷酸只能电离出一个氢离子，只有一个羟基根据磷原子核外电子情况即可判断磷与一个氧原

子形成双键，根据形成的键数，为sp3杂化

(5)计算出磷酸根离子的价层电子对，等电子体之间的原子总数和价电子总数都相同，即可找出等电子

体的分子

(6)两个磷酸分子脱去一个水分子，因此根据脱去规律即可写出酸根的化学式

(7)①根据占位计算出晶胞中粒子的个数，再根据「=^!人计算②从正面看即可得出平面图

4.【答案】(1)AC

(2)NOCl；6

(3)S疹；高；NH3分子间形成氢键增大分子间作用力；或0分子有两对孤对电子，而NH3分子有一对孤

对电子，所以H20中孤对电子对键的斥力比NH3大，键角小

(4)AI；*嚏」配册嗫t

【考点】原子核外电子排布，判断简单分子或离子的构型，配合物的成键情况，晶胞的计算，原子轨道杂

化方式及杂化类型判断，氢键的存在对物质性质的影响

【解析】【解答】(1)A.基态原子满足能量最低原理，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量

低，核外电子排布应为[Ar]3d54sl,A正确；

B.Cr核外电子排布为伊门3c154sl,由于能级交错，3d轨道能量高于4s轨道的能量，即3d电子能量较

高，B错误；

C.电负性为原子对键合电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电负性越强，钾与铭位于同周期，铭

原子序数大于钾，故铭电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C正确：

故答案为AC；

⑵[Cr(NH3)3(H2O)2CI]2+中三价倍离子提供空轨道，N、0、CI提供孤对电子与三价铭离子形成配位键，中心

离子的配位数为N、0、CI三种原子的个数和即3+2+1=6；

(3)P&的价层电子对为3+1=4,故PW中P的杂化类型是sp3；N原子电负性较强，NH3分子之间存在分

子间氢键，因此NH3的沸点比PH3的高；W0的键角小于NH3的，原因是：NH3含有一对孤对电子，而出。

含有两对孤对电子，H20中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大；

⑷已知AI5具有体心四方结构，如图所示，黑球个数为8x：g+l=2,白球个数为8x：g+2=4,结合化学式

AICQ可知，白球为Cr,黑球为Al,即处于顶角位置的是Al原子。设Cr和AI原子半径分别为◎和加，

则金属原子的体积为望&卢可=里望理；，故金属原子空间占有率

1015察

朝遑崂%。

【分析】⑴根据Cr的核外电子排布分析；

⑵根据配位键形成的原理分析；

⑶根据价层电子对互斥理论分析；

⑷根据晶胞的均摊及空间占有率的计算方法分析；

5.【答案】（1）两个乙酸分子通过氢键形成二聚体（

（2）GaF3是离子晶体，GaCb是分子晶体；离子键强于分子间作用力

【考点】离子晶体，分子晶体，利用质谱、红外光谱、核磁共振等确定有机物的结构

【解析】【解答］（1）质谱检测乙酸时，出现质荷比为120的峰，说明可能为两分子的乙酸结合在一起，由

于乙酸分子中存在可以形成氢键的。原子，故这种结合为以氢键形式结合的二聚体

）.故答案为：两个乙酸分子通过氢键形成二聚体（

⑵F的非金属性比CI强，比较GaF3和GaCb的熔点可知，GaF3为离子晶体，GaCb为分子晶体，离子晶体

中主要的作用为离子键，分子晶体中主要的作用为分子间作用力，离子键强于分子间作用力，故GaF3的

熔点高于GaCb,故答案为：GaF3是离子晶体，GaCb是分子晶体；离子键强于分子间作用力。

【分析】（1）乙酸的相对分子质量是60,乙酸中的氧原子可以提供孤对电子易形成氢键，由于氢键的作

用会出现乙酸的二聚体

（2）主要是形成的晶体类型不同，氟的非金属性强，易形成的是离子晶体而氯形成的是分子晶体因此沸

点不同

试卷分析部分

1.试卷总体分布分析

总分：36分

客观题（占比）2(5.6%)

分值分布

主观题（占比）34(94.4%)

客观题（占比）1(20.0%)

题量分布

主观题（占比）4(80.0%)

2.试卷题量分布分析

大题题型题目量（占比）分值（占比）

单选题1(20.0%)2(5.6%)

综合题4(80.0%)34(94.4%)

3.试卷难度结构分析

序号难易度占比

1容易0%

2普通80%

3困难20%

4.试卷知识点分析

序号知识点（认知水平）分值（占比）对应题号

1"手性分子"在生命科学等方面的应用2(1.0%)1

2有机化合物中碳的