2021年高考化学一轮复习第一部分专题22物质结构与性质课件

4
(3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 (4)O sp3 σ
(5)(PnO3n＋1)(n＋2)－
答案
解析 (1)在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如 Li 和 Mg、Be 和 Al、B 和 Si 等，所以与 Li 的化学性质最相似的邻族元素是 Mg。Mg 元素基态原子核外 M 层上只有 3s 轨道上 2 个自旋状态相反的电子。
2[281＋161－x＋19x] a2cNA×10－30
0，0，12
答案
解析 (1)AsH3 和 NH3 为等电子体，NH3 为三角锥形，因此 AsH3 也为三 角锥形。因为 NH3 分子间存在氢键，所以 AsH3 的沸点比 NH3 低。
(2)Fe 的价层电子排布式为 3d64s2，成为阳离子时首先失去的是 4s 轨道 的电子。Sm3＋是 Sm 原子失去 3 个电子形成的，Sm 的价层电子排布式为 4f66s2，失去 3 个电子时，首先失去 6s 轨道上的 2 个电子，再失去 4f 轨道上 的 1 个电子，因此 Sm3＋的价层电子排布式为 4f5。
(6)若 KIO3 晶胞中处于左下角顶角的 K 原子的坐标参数为(0,0,0)，位于 下底面面心位置的 O 原子的坐标参数为12，12，0，在 KIO3 晶胞结构的另一 种表示中，I 处于各顶角位置，设左下角顶角的 I 原子的坐标参数为(0,0,0)， 则 K 原子的坐标参数为________。
A．[Ne] C．[Ne]
B．[Ne] D．[Ne]
(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_____________________________________________，
(4)元素的非金属性越强，电负性越高，非金属性：H＜P＜N＜O，故在 N、 H、P、O 四种元素中电负性最高的是 O。PO34－中价层电子对数为5＋2 3＝4，采 取 sp3 杂化方式，杂化轨道与配位原子只能形成 σ 键，故与 O 原子的 2p 轨道形 成 σ 键。
(5)由题给焦磷酸根离子、三磷酸根离子的结构式可看出，多磷酸盐中存在 PO34－结构单元，n 个 PO34－结构单元共用(n－1)个 O 原子，则 O 原子总数为 4n －(n－1)＝3n＋1，离子所带电荷数为－(n＋2)，故通式为(PnO3n＋1)(n＋2)－。
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ຫໍສະໝຸດ 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：__________________________。
专题 物质结构与性质
1．(2019·全国卷Ⅰ)[化学——选修 3：物质结构与性质] 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)。
解析
3．(2019·全国卷Ⅲ)[化学——选修 3：物质结构与性质] 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________。
解析
2．(2019·全国卷Ⅱ)[化学——选修 3：物质结构与性质] 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)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)。
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 (2)4s 12，12，0
(1)三角锥形 低 NH3 分子间存在氢键
4f5
(3)小 于
(4)SmFeAsO1 － xFx
答案
解析 (1)根据影响电离能大小的因素(有效核电荷数、微粒半径和电子层 结构)可知，A 中电离最外层一个电子所需能量最大。
(2)乙二胺中 N、C 原子价层电子对数均为 4，均采用 sp3 方式杂化。乙二 胺中氮原子有孤对电子，Mg2＋、Cu2＋存在空轨道，两者易形成配位键。由于 半径 Cu2＋＞Mg2＋，Cu2＋的配位数比 Mg2＋大，故乙二胺与 Cu2＋形成的配合 物更稳定。
(3)晶 体的熔 点高低与 晶体类型 以及晶体 微粒间的 作用力有 关。 Li2O、 MgO 是离子晶体，离子晶体的晶格能大小影响了晶体熔点的高低，晶格能越 大，晶体熔点越高；P4O6、SO2 为分子晶体，分子晶体的熔点高低取决于分 子间作用力的大小，分子间作用力越大，晶体熔点越高。
解析
(4)由图 b 可知，立方格子面对角线长为 2a pm，即为 4 个 Cu 原子直径
(2)在蒸汽状态下 FeCl3 以双聚分子存在，即分子式为 Fe2Cl6；每个 Fe 原子与 3 个 Cl 原子形成共价键，还可以提供空轨道与另 1 个 Cl 原子提供的
孤对电子形成配位键，结构式可表示为 由结构式可知，Fe 的配位数为 4。
或
；
解析
(3)苯胺是有机化合物，属于分子晶体。由于苯胺分子中 N 原子电负性大、 原子半径小，易形成分子间氢键 N—H…N，导致熔、沸点比相对分子质量相近 的甲苯高。
(3)O2－和 F－的核外电子层结构相同，F－的核电荷数大，因此 F－的半径 小。
解析
(4)由题图可知，As、Sm 都在晶胞的面上，该晶胞中 As 的原子个数＝4×12 ＝2，Sm 的原子个数＝4×12＝2，Fe 在晶胞的棱上和体心，Fe 的原子个数＝ 1＋4×14＝2，F－和 O2－在晶胞的顶点和上下底面，F－和 O2－的个数和＝2×12＋ 8×18＝2，已知 F－和 O2－的比例依次为 x 和 1－x，所以该物质的化学式为 SmFeAsO1－xFx。1 个晶胞的质量＝2[281＋16N1A－x＋19x] g，晶胞的体积＝
解析
a2c×10－30cm3，所以晶胞的密度＝2[281a＋2c1N6A×1－10x－＋30 19x] g·cm－3。根据图 1 中原子 1 的坐标为12，12，12，可看出原子 2 的 z 轴为 0，x、y 轴均为12，则原 子 2 的坐标为12，12，0；原子 3 的 x、y 轴均为 0，z 轴为12，则原子 3 的坐标 为0，0，12。
(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，完成它们的关系表达式：ρ＝________g·cm－3。
之和，则
Cu
原子之间最短距离为
2 4a
pm。由图
b
可知，
解析
若将每个晶胞分为 8 个小立方体，则 Mg 原子之间最短距离 y 为晶胞内 位于小立方体体对角线中点的 Mg 原子与顶点 Mg 原子之间的距离(如右上图
所示)，即小立方体体对角线长的一半，则 y＝a2 pm×
3×12＝
3 4a
pm。由图
a 可知，每个晶胞含 Mg 原子 8×18＋6×12＋4＝8 个，含 Cu 原子 16 个，则 MgCu2 的密度 ρ＝8×a×241＋0－1160×3N6A4 g·cm－3。
(5)KIO3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体 结构，边长为 a nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如 图所示。与 K 紧邻的 O 的个数为________。已知阿伏加德罗常数的值为 NA， 则 KIO3 的密度为____________________(列式表示)g·cm－3。
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 下图所示：
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)
(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
解析
4．(2019·湖北八校高三联考)[化学——选修 3：物质结构与性质] KIO3 是一种重要的无机化合物，可作食盐中的补碘剂。回答下列问题： (1)基态 K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据该 能层电子的电子云轮廓图形状为__________。K 和 Cr 位于同一周期，且核 外最外层电子排布式相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 的低，原 因是_________________________________________________________。 (2)K＋与 Cl－具有相同的核外电子排布式，r(K＋)小于 r(Cl－)，原因是 ___________________________________________________________。 (3)KIO3 中阴离子的空间构型是______，中心原子的杂化方式为______。
(4)由于碘是卤素中原子半径较大的元素，可能呈现金属性。下列事实能 够说明这个结论的是________(填序号)。
A．已经制得了 IBr、ICl 等卤素互化物和 I2O5 等碘的氧化物 B．已经制得了 I(NO3)3、I(ClO4)3·H2O 等含 I3＋的化合物 C．碘易溶于 KI 等碘化物溶液，形成 I－ 3 D．I4O9 是一种碘酸盐
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、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2 为分子晶 体。晶格能 MgO>Li2O，分子间作用力(相对分子质量)P4O6>SO2
2 3 8×24＋16×64 (4) 4 a 4 a NAa3×10－30