通用版2019版高考化学二轮复习5个解答题之5-物质结构与性质含答案

物质结构与性质历年真题集中研究明考情1(2018·全国卷)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)。(2)Li与H具有相同的电子构型，r(Li)小于r(H)，原因是_。(3)LiAlH4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 B键C键 D氢键(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born­Haber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为_kJ·mol1，O=O键键能为_kJ·mol1，Li2O晶格能为_kJ·mol1。(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 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)。把脉考点第(1)问考查核外电子排布规则第(2)问考查离子半径大小比较第(3)问考查离子空间构型、中心原子杂化方式、化学键类型判断第(4)问考查电离能、键能、晶格能的求算第(5)问考查晶胞的相关计算解析：(1)D选项表示基态，为能量最低状态；A、B、C选项均表示激发态，但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。(2)Li与H具有相同的电子构型，Li的核电荷数大于H的核电荷数，因此Li的原子核对电子的吸引能力强，即Li半径小于H半径。(3)LiAlH4的阴离子为AlH，AlH中Al的杂化轨道数为4，Al采取sp3杂化，为正四面体构型。LiAlH4是离子化合物，存在离子键，H和Al间形成的是共价单键，为键。(4)由题给信息可知，2 mol Li(g)变为2 mol Li(g)吸收1 040 kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520 kJ·mol1；0.5 mol氧气生成1 mol氧原子吸收249 kJ热量，因此O=O键的键能为498 kJ·mol1；Li2O的晶格能为2 908 kJ·mol1。(5)由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数6×8×4。因此一个Li2O晶胞的质量 g，一个晶胞的体积为(0.466 5×107)3 cm3，即该晶体密度 g·cm3。答案：(1)DC(2)Li核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982 908(5)2(2017·全国卷)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题：(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_。(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_；氮元素的E1呈现异常的原因是_。(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_。(填标号)A中心原子的杂化轨道类型B中心原子的价层电子对数C立体结构D共价键类型R中阴离子N中的键总数为_个。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则N中的大键应表示为_。图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(NH)NHCl、_、_。(4)R的晶体密度为d g·cm3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_。把脉考点第(1)问考查核外电子排布第(2)问考查同周期元素变化规律第(3)问考查分子结构与性质第(4)问考查晶胞中粒子数目的计算解析：(1)根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式。(2)从图(a)可以看出：除N外，同周期元素随核电荷数依次增大，E1逐渐增大，这是因为随原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N原子的2p轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故E1呈现异常。(3)结合图(b)可知：晶体R中两种阳离子为NH和H3O，其中心原子均采取sp3杂化；NH中成键电子对数为4，H3O中含1个孤电子对和3个成键电子对，即中心原子的价层电子对数均为4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。NH和H3O分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。从图(b)可以看出：阴离子N呈五元环状结构，其含有的键总数为5个；N中参与形成大键的电子数为6，故可将其中的大键表示为。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，因此氢键的表示式还有(H3O)OHN(N)、(NH)NHN(N)。(4)该晶胞的体积为(a×107 cm)3，根据×M(a×107)3d，可求出y或×1021。答案：(1) (2)同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，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，较稳定，故不易结合一个电子(3)ABDC5(H3O)OHN(N)(NH)NHN(N)(4)3.(2016·全国卷)砷化镓(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料等。回答下列问题：(1)写出基态As原子的核外电子排布式_。(2)根据元素周期律，原子半径Ga_As，第一电离能Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立体构型为_，其中As的杂化轨道类型为_。(4)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。(5)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 g·cm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol1和MAs g·mol1，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_。把脉考点第(1)问考查核外电子排布式的书写第(2)问考查原子半径和第一电离能大小的比较第(3)问考查分子构型的判断、中心原子杂化类型的判断第(4)问考查晶体类型对物质熔沸点的影响第(5)问考查晶体、化学键类型的判断；原子空间利用率的计算解析：(1)As元素在周期表中处于第A族，位于P元素的下一周期，则基态As原子核外有33个电子，根据核外电子排布规律写出其核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小，Ga与As在周期表中同位于第四周期，Ga位于第A族，则原子半径：GaAs。Ga、As原子的价电子排布式分别为4s24p1、4s24p3，其中As原子的4p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能较大，则第一电离能：GaAs。(3)As原子的价电子排布式为4s24p3，最外层有5个电子，则AsCl3分子中As原子形成3个AsCl键，且含有1对未成键的孤对电子，则As的杂化轨道类型为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(4)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。(5)GaAs的熔点为1 238 ，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×6×4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapmrGa×1010cm，rAspmrAs×1010 cm，则原子的总体积为V原子4××(rGa×1010cm)3(rAs×1010cm)3×1030(rr)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol1和MAs g·mol1，晶胞的密度为 g·cm3，则晶胞的体积为V晶胞 cm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%×100%×100%。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(2)大于小于(3)三角锥形sp3(4)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(5)原子晶体共价×100%物质结构与性质为选做题，做为“拼盘”命制的题型，各小题之间相对独立，主要考查原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质。(1)在原子结构部分主要命题点有核外电子排布式或排布图的书写，电离能、电负性大小的比较与判断，电子亲和能的变化规律。(2)在分子结构部分主要命题点有化学键类型的判断，分子构型的判断，中心原子杂化方式的判断。(3)在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的判断，晶体熔沸点的判断，晶体结构的计算等。 高考题点逐一研究清盲点该选考大题由题头(介绍题目背景或物质结构知识，元素推断信息)和设问(拼盘式设问物质结构相关主干知识)两部分组成；解题的关键是先确定考查元素在周期表中的相对位置，再联想变化规律和特殊性质，根据题设要求规范回答即可。命题点一原子结构与性质1能层与能级(1)能层、能级和最多容纳电子数之间的关系能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s