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    2018年高考化学真题分类汇编 专题13 选修3 物质结构与性质
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    2018年高考化学真题分类汇编 专题13 选修3 物质结构与性质

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    2018年高考化学题分类汇编

    专题13  选修3—物质结构与性质

    1.[2018全国卷Ⅰ-35] [化学——选修3] (15) 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)

    A    B

    C     D

    2Li+H具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H),原因是                     

    3LiAlH4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    Bσ    Cπ    D.氢键

    4Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)BornHaber循环计算得到。

    可知,Li原子的第一电离能为              kJ·mol1O=O键键能为               kJ·mol1Li2O晶格能为              kJ·mol1

    5Li2O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·cm3(列出计算式)。

     

    【答案】 (1) D C    (2) Li+核电荷数较大   (3)正四面体;sp3 ; AB   (4)520 498 2908   (5)(8×7+4×16)/[NA(0.4665×10-7)3]

    【解析】1)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;选项C中有2个电子处于2p能级上,能量最高;

    2)由于LiH核外电子排布相同,而Li的核电荷数较大,其原子核对最外层电子的吸引力较大,因此Li半径小于H

    3LiAlH4中的阴离子是AlH4,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,AlH之间还有共价单键,不存在双键和氢键,答案选AB

    4)根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ/mol÷2520 kJ/mol0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ,所以OO键能是249 kJ/mol×2498 kJ/mol;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,共计是8个,根据化学式可知氧原子个数是4个,则Li2O的密度是p=m/v=(8×7+4×16)/[NA(0.4665×10-7)3]

    【考点】核外电子排布、轨道杂化类型、分子构型、电离能、晶格能、化学键类、晶胞的计算等知识。立足课本进行适当拓展。[难点仍然是晶胞的有关判断与计算,晶胞中原子的数目往往采用均摊法:位于晶胞顶点的原子为8个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1/8位于晶胞面心的原子为2个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1/2位于晶胞棱心的原子为4个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1/4位于晶胞体心的原子为1个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1]

    2.[2018全国卷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:

     

    H2S

    S8

    FeS2

    SO2

    SO3

    H2SO4

    熔点/℃

    85.5

    115.2

    >600(分解)

    75.5

    16.8

    10.3

    沸点/℃

    60.3

    444.6

    10.0

    45.0

    337.0

    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)                            ,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,H2SSO2SO3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_________

    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)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________

    5FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nmFeS2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;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为            nm

    【答案】    (1) 哑铃(纺锤)   (2) H2S    (3) S8相对分子质量大,分子间作用力强    (4) 平面三角,  2, sp3    (5) 4M×1021/(NAa3)   a/2

    【解析】1基态核外电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2,故基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)基态S原子核外电子排布式1s22s22p63s23p6电子占据最高能级3p电子云轮廓图为哑铃形;

    2)根据价层电子对互斥理论分析知,H2SSO2SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数分别是:2+(6-1×2)/2=4, 2+(6-2×2)/2=3, 3+(6-2×3)/2=3,因此中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S

    3S8SO2都为分子晶体,相对分子质量大,分子间作用力强,熔沸点高。故S8的沸点比SO2的高.

    4)气态SO3以单分子形式存在,根据(2)中分析可知中心原子S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σ键、π键;固体SO3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

    5)根据晶胞结构可知,一个晶胞中N(Fe2+) =12×1/4+14N(S22-) =8×1/8+6×1/24,晶胞边长为a nmFeS2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:p=m/v=4M /[ NA·a·10-7]3 =[4M·1021/(NA a3)]g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S22-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/2nm

    考点核外电子排布、杂化轨道、分子空间构型、晶体熔沸点比较以及晶胞结构判断与计算等,难度中等。   [价层电子对互斥模型是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致;价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型,但不能解释分子的成键情况,杂化轨道理论能解释分子的成键情况,但不能预测分子的几何构型。两者相结合,具有一定的互补性,可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。]

    3.[2018全国卷Ⅲ-35] [化学——选修3:物质结构与性质]

    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:

    1Zn原子核外电子排布式为                             

    2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由ZnCu组成。第一电离能1Zn       1Cu)(大于小于”)。原因是                                

    3ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是             ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2ZnBr2ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是________________

    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图所示,这种堆积方式称为     

                  。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NAZn的密度为                                     g·cm3(列出计算式)。

    【答案】(1) [Ar]3d104s2    (2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子  (3) 离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2ZnBr2ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小   (4) 平面三角形sp2  (5) 六方最密堆积(A3) 65/(a2c NA /4)

    【解析】1Zn是第30号元素,所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2

    2Zn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。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子,而Cu的最外层是一个电子,Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对,额外吸收能量。所以,Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能

    3ZnF2具有较高的熔点(872 )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,氟化锌在有机溶剂中应该不溶,而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物,分子的极性较小,能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。

    4)碳酸锌中的阴离子为CO32-,根据价层电子对互斥理论,其中心原子C的价电子对为3+(43×22)/2=3对,所以空间构型为正三角形,中心Csp2杂化。

    5)由图示,堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便,选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是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12×1/6+2×1/2+3=6个,所以该结构的质量为6×65/NA 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acm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a2/4 cm2,高为c cm,所以体积为a2c/4  cm3。所以密度为:(6×65/NA)/(a2c/4)= 65/(a2c NA /4) g·cm-3

    考点原子核外电子排布电离能;分子的空间构型;有关的晶胞计算;

    4.[2018江苏-21] [物质结构与性质]

    臭氧(O3)[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2NOx分别氧化为SO42NO3NOx也可在其他条件下被还原为N2

    1SO42中心原子轨道的杂化类型为___________

    NO3的空间构型为_____________(用文字描述)。

    2Fe2+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)。

    4N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)n(π) =    

    5[Fe(H2O)6]2+NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NON原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。

    【答案】1sp3        平面()三角形   2[Ar]3d61s22s22p63s23p63d6

    3NO2    41∶2         5

    【解析】1SO42中中心原子S的价层电子对数为(6+2-4×2/2+4=4所以SO42-Ssp3杂化。NO3中中心原子N的孤电子对数为(5+1-3×2) /2=0,成键电子对数为3,价层电子对数为3,由于N原子上没有孤电子对,NO3的空间构型为平面()三角形。     2Fe原子核外有26个电子,根据构造原理,基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,基态Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6    3)用替代法,与O3互为等电子体的一种阴离子为NO2-   4N2的结构式为NN,三键中含1σ键和2π键,N2分子中σ键与π键的数目比为nσ):nπ=1:2    5)根据化学式,缺少的配体是NOH2ONON为配位原子,H2OO上有孤电子对,O为配位原子(见答案)

    考点本题以臭氧(O3)[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2NOx分别氧化为SO42-NO3NOx也可在其他条件下被还原为N2为素材,考查离子核外电子排布式的书写、原子杂化方式的判断、离子空间构型的判断、等电子体的书写、σ键和π键的计算、配位键的书写。

     

     

     

     

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