2021年高考化学最新物质结构大题汇编.docx

一、考题分析2021 年最新物质结构大题汇编（解析版）2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、晶体结构与性质二、近五年考点分布分析全国卷年份题号考点分布原子结构与性质分子结构与性质晶体结构与性质涉及元素及物质I202035未成对电子、第一电离能空间构型、价层电子对数、杂化晶胞中离子数、离子数目之比计算Li、Fe、PLiFePO4201935基态、激发态失去一个电子所需能量杂化类型、配位键稳定性，晶体类型解释熔沸点、计算晶胞中原子最短距离、密度计算乙二胺、MgCu2201835电子能量比较、离子半径比较、第一电离能、键能离子空间构型、杂化形式、化学键判断晶格能、密度计算Li、LiAlH4、Li2O201735K 焰色反应波长、能层符号、电子云轮廓图I +几何构型、杂化形3式金属晶体熔沸点比较原因、最短距离计算、配位数、位置互换后K、I I3AsF6、KIO3201635电子排布式、未成对电子数、Ge 难形成重键原因电负性杂化方式GeX4 沸点变化原因、晶体微粒间作用力、坐标参、密度计算Ge、II202035核外电子排布式、电负性杂化方式晶体熔点比较、微粒间作用力、配位数、密度计算、离子方程式书写Ti、NTi 的卤化物CaTiO3201935离子电子排布、离子半径比较立体构型、氢键对沸点影响晶体化学式、密度计算，原子分数坐标含 As、Fe、Sm、O的超导化合物201835电子排布图、电子云轮廓图、价层电子对数、熔沸点比较、分子立体构型、杂化轨道类型、共价键类型密度计算、计算正八面体边长S、Fe H2S、SO2、SO3、S8、FeS2201735轨道表示式、电子亲和能规律分析杂化类型、价层电子对数、立体构型，大P 键、氢键表示计算晶胞中结构单元数N —5201635电子排布式、未成对电子数、第二电离能、立体构型、配位键氢键对沸点影响、分子的极性、杂化金属键、晶胞中原子个数比、晶胞参数Ni、镍白铜合金III202035原子半径、对角线规则、电负性配位键、杂化、等电子体、双氢键密度计算H、N、B储氢材料、氨硼烷201935LiMg 对角线规则、电子自旋状态、电负性FeCl3 结构、Fe 配位数、氢键对性质影响、杂化轨道晶体类型多磷酸根化学式LiFePO4、FeCl3、苯胺201835电子排布式、第一电离能比较及原因分析、化学键类型、晶体类型解释性质、空间构型、杂化形式堆积方式名称、密度计算Zn ZnCO3、ZnX2201735电子排布式、第一电离能比较、未成对电子数杂化形式、沸点高低比较及原因解释、化学键类型计算离子半径Co、Mn CO2、CH3OH、MgO、MnO201635电子排布式、第一电离能、分子立体构型、杂化轨道类型晶体类型解释熔点、晶体类型、微粒间作用力、空间利用率GaAs、AsCl3、GaF3、GaCl3[高考真题]1．（2020 年全国 1 卷）Goodenough 等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得 2019 年诺贝尔化学奖。

回答下列问题：(1) 基态 Fe2+与 Fe3+离子中未成对的电子数之比为 2) Li 及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示I1(Li)> I1(Na)，原因是 I1(Be)> I1(B)> I1(Li)，原因是 3) 磷酸根离子的空间构型为 ，其中P 的价层电子对数为 、杂化轨道类型为 4) LiFePO4 的晶胞结构示意图如(a)所示其中O 围绕 Fe 和P 分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构每个晶胞中含有 LiFePO4 的单元数有 个电池充电时，LiFeO4 脱出部分 Li+，形成 Li1−xFePO4，结构示意图如(b)所示，则 x= ，n(Fe2+ )∶n(Fe3+)= 答案】4:5 Na 与 Li 同主族，Na 的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小 Li，Be 和B 为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be 原子的 s 能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B 的 正四面体形 4 sp3 4 316或 0.1875 13:3【分析】题(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识；题(2)考查了第一电离能的周期性变化规律；题(3)考查了分子或离子空间构型判断的两大理论；题(4)重点考查通过陌生晶胞的晶胞结构示意图判断晶胞组成。

详解】(1) 基态铁原子的价电子排布式为3d6 4s2 ，失去外层电子转化为 Fe2+和 Fe3+，这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6 和3d5 ，根据Hund 规则可知，基态 Fe2+有 4 个未成对电子，基态 Fe3+有 5 个未成对电子，所以未成对电子个数比为 4:5；(2) 同主族元素，从上至下，原子半径增大，第一电离能逐渐减小，所以 I1 (Li)＞I1 (Na) ；同周期元素，从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于ⅡA 元素基态原子s 能级轨道处于全充满的状态，能量更低更稳定，所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA 元素，因此 I1 (Be)＞I1 (B)＞I1 (Li) ；更多精品资料尽在公众号：高中化学汇4(3) 经过计算， PO3- 中不含孤电子对，成键电子对数目为 4，价层电子对数为 4，因此其构型为正四面体形，P 原子是采用 sp3 杂化方式形成的 4 个 sp3 杂化轨道；(4) 由题干可知，LiFePO4 的晶胞中，Fe 存在于由O 构成的正八面体内部，P 存在由O 构成的正四面体内部；再分析题干中给出的(a),(b)和(c)三个不同物质的晶胞结构示意图，对比(a)和(c)的差异可知，(a)图所示的 LiFePO4 的晶胞中， 小球表示的即为 Li+，其位于晶胞的 8 个顶点，4 个侧面面心以及上下底面各自的相对的两条棱心处，经计算一个晶4胞中 Li+的个数为8 1 + 4 1 + 4 1 =4 个；进一步分析(a)图所示的 LiFePO 的晶胞中，八面体结构和四面体结构8 2 44 4 16的数目均为 4，即晶胞中含 Fe 和P 的数目均为 4；考虑到化学式为 LiFePO4，并且一个晶胞中含有的 Li+，Fe 和P 的数目均为 4，所以一个晶胞中含有 4 个 LiFePO4 单元。

对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知，Li1-xFePO4 相比于LiFePO4 缺失一个面心的 Li+以及一个棱心的 Li+；结合上一个空的分析可知，LiFePO4 晶胞的化学式为 Li4Fe4P4O16，5那么 Li1-xFePO4 晶胞的化学式为 Li3.25Fe P O ，所以有1-x= 3.25 即 x=0.1875结合上一个空计算的结果可知，4Li1-xFePO4 即 Li0.8125FePO4；假设 Fe2+和 Fe3+数目分别为x 和 y，则列方程组： x+y=1，0.8125 + 2x + 3y+5=4 2 ，解得 x=0.8125，y=0.1875，则 Li1-xFePO4 中n(Fe2+ ) : n(Fe3+ )=0.8125 : 0.1875=13 : 3 2．（2020 年全国 2 卷）钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：(1) 基态 Ti 原子的核外电子排布式为 2) Ti 的四卤化物熔点如下表所示，TiF4 熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4 至 TiI4 熔点依次升高，原因是 。

化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃377﹣24.1238.3155(3) CaTiO3 的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是 ；金属离子与氧离子间的作用力为 ，Ca2+的配位数是 3 3(4) 一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I﹣和有机碱离子CH NH+ ，其晶胞如图(b)所示其3 3中Pb2+与图(a)中 的空间位置相同，有机碱CH NH+ 中，N 原子的杂化轨道类型是 ；若晶胞参数为 a nm，则晶体密度为 gcm -3(列出计算式)5) 用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理 、 答案】1s22s22p63s23p63d24s2 TiF4 为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高 O＞Ti＞Ca 离子键 12 Ti4+ sp3 2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2=2Eu3++2I−【分析】620Aa3 N1021(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识；(2)考查了不同类型的晶体的熔沸点比较，相同类型的晶体的熔沸点比较； (3)考查了电负性的周期性变化规律，微粒间的相互作用以及晶胞中离子的配位数；(4)考查了晶胞中微粒的位置和杂化理论，晶体密度的计算问题；(5)重点考查通过反应历程图，来书写离子方程式等。

详解】(1) 钛元素是 22 号元素，故其基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2 或[Ar]3d24s2；故答案为：1s22s22p63s23p63d24s2 或[Ar]3d24s2；(2) 一般不同的晶体类型的熔沸点是原子晶体>离子晶体>分子晶体，TiF4 是离子晶体，其余三种则为分子晶体，故TiF4 的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4 均为分子晶体，对于结构相似的分子晶体，则其相对分子质量越大，分子间作用力依次越大，熔点越高；故答案为：TiF4 是离子晶体，其余三种则为分子晶体，故 TiF4 的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4 均为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，故熔点依次升高；(3) CaTiO3 晶体中含有Ca、Ti、O 三种元素，Ca、Ti 是同为第四周期的金属元素，Ca 在 Ti 的左边，根据同一周期元素的电负性从左往右依次增大，故 Ti>Ca，O 为非金属，故其电负性最强，故三者电负性由大到小的顺序是：O>Ti>Ca，金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合，离子晶体晶胞中某微粒的配位数是指与之距离最近且相等的带相反电。