高考化学专题分类汇编 专题二十三 选修物质结构与性质解析 14页

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 Li2O MgO P4O6‎ SO2‎ 熔点/℃‎ ‎ 1570‎ ‎2800‎ ‎ 23.8‎ ‎﹣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）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＝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__________、__________。‎ ‎【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。‎ ‎（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-