2020年高考化学【真题母题解密】物质结构与性质综合题（山东卷）（解析版）

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精品资源·备战高考专题11 物质结构与性质综合题

【母题来源】2020年高考山东卷第17题

【母题题文】CdSnAs

2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：

（1）Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl

2反应生成SnCl

4。常温常压下SnCl

4为无色液体，SnCl

4空

间构型为 ，其固体的晶体类型为 。

（2）NH

3、PH

3、AsH

3的沸点由高到低的顺序为 （填化学式，下同），还原性由强到弱

的顺序为 ，键角由大到小的顺序为 。

（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子（或原子）通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合

物。一种Cd2+

配合物的结构如图所示， 1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol，该

螯合物中N的杂化方式有 种。

（4）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，称作原子的分数坐标。四

方晶系CdSnAs

2的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。

坐标

原子xyz

Cd000

Sn000.5

As0.250.250.1252020年高考真题·母题解密

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备战高考一个晶胞中有 个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn （用分数坐标表示）。CdSnAs2

晶体中与单个Sn键合的As有 个。

【答案】（1）正四面体形；分子晶体

（2）NH

3、AsH

3、PH

3；AsH

3、PH

3、NH

3；NH

3、PH

3、AsH

3

（3）6；1

（4）4；（0.5,0,0.25）、（0.5,0.5,0）；4

【试题解析】【分析】

（1）利用价层电子对数确定SnCl

4的分子构型；由于常温下SnCl

4为液体，故SnCl

4为分子晶体；

（2）结构相似的分子，相对分子质量越大物质的熔沸点越高，另外分子间能形成氢键的物质，熔沸点则

较高，键角的大小取决于中心原子的杂化类型、孤电子对数、成键电子对与成键电子对之间的斥力大小；

（3）由该物质的结构简式可知，螯合作用配位成环，故1个该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6

个，Cd—NO

2那个不算；该螯合物中N原子的杂化方式为sp2

杂化；

（4）结合部分原子的分数坐标，结合晶胞结构图，确定各原子在晶胞中位置，找出相应原子。

【详解】

（1）Sn为第ⅣA族元素，由于常温下SnCl

4为液体，故SnCl

4为分子晶体；SnCl

4分子中中心原子的孤电

子对数

==0，键电子对数为4，价层电子对数为4，故SnCl

4分子的空间构型为正四面体形；1

441

2（）

σ

（2）NH

3、PH

3、AsH

3的结构相似，结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的沸点越

高，但是NH

3分子间能形成氢键，故这三种物质的沸点NH

3＞AsH

3＞PH

3；N、P、As这三种元素位于元2020年高考真题·母题解密

精品资源·备战高考素周期表中第ⅤA族，原子序数依次增大，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，

非金属性逐渐减弱，氢化物的还原性逐渐增强，故这三种物质的还原性由强到弱的顺序为

AsH

3＞PH

3＞NH

3；NH

3、PH

3、AsH

3中中心原子都是sp3

杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越

小，成键电子对之间的斥力越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质 键角由大到

小的顺序为NH

3＞PH

3＞AsH

3；

（3）由该物质的结构简式和分析，根据题意“含有多个配位原子的配体与同一中心离子或原子通过螯合配

位成环而形成的配合物为螯合物”，故该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol，Cd—NO

2那个不算；

该螯合物中N原子的杂化方式都是sp2

杂化，故该物质中N的杂化方式有1种；

（4）由部分Cd原子的分数坐标为(0，0，0)，可知8个Cd在晶胞的顶点，4个Cd在晶胞的面心，1个在

晶胞的体心；部分Sn原子的分数坐标为（0，0，0.5），4个Sn在晶胞的棱上，6个Sn在晶胞的面心；部

分As原子的分数坐标为（0.25，0.25，0.125），8个As在晶胞的体心；所以1个晶胞中Sn的个数为

；距离Cd(0，0，0)最近的Sn是(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)；由晶胞结构图可知，

CdSnAs

2晶体中与单个Sn结合的As有4个。

【点睛】

本题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：①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；②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；③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；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。

【命题意图】本题考查轨道杂化类型的判断，分子构型，物质熔沸点大小比较，键角大小的比较，配位数

的计算，晶胞的计算等知识，立足课本进行适当拓展，但整体难度不大。

【命题方向】物质结构与性质综合题从以往的选做题变成了必做题，从命题上来说，因为在选择题中也会

考查到简单的选修3知识，所以在物质结构与性质综合题的命题上，难度相比往年高考会有所加大，而且

会加强晶胞的相关判断与计算，主要涉及面心立方、体心位方、氯化钠型、石墨型、六棱柱等晶胞中配位

数、密度、空间利用率、晶胞参数和粒子半径等的计算，其中，粒子半径、空间利用率的计算是高考新热

点，考查了考生用数学工具解决化学晶胞相关计算的能力，需要考生注意。

【得分要点】物质结构包括原子结构(原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金

属性、非金属性的强弱)、分子结构(化学键、分子的电子式、结构式、结构简式的书写、化学式的种类、

官能团等)、晶体结构(晶体类型的判断、物质熔沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等)。

只有掌握这些，才可以更好的解决物质结构的问题。2020年高考真题·母题解密

精品资源·备战高考一、有关基态原子的核外电子排布“四、三和二”

1. 四种表示方法

表示方法举例

电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1

简化表示式Cu：[Ar]3d104s1

价电子

排布式Fe：3d64s2

电子排布图

S：

2. 排布三原则

能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道

泡利原理每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子

洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单

独占据一个轨道，而且自旋方向相同

3. 有关第一电离能和电负性的两种递变性

同周期（从左到右）同主族（从上到下）

第一电离能增大（注意ⅡA、ⅤA的特殊性）依次减小

电负性依次增大依次减小

二、根据价层电子对互斥模型判断分子的空间构型

1. 价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，

不包括孤电子对。

①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。

②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。

电子

对数成键数孤电子对数价层电子

对立体构型分子立体构型实例

220直线形直线形CO

2

30三角形BF

3

3

21三角形

V形SO

2

440四面体形正四面体形CH

42020年高考真题·母题解密

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31三角锥形NH

3

22V形H

2O

2. 运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子对数，对AB

m型

分子或离子，其价层电子对数的判断方法为：

×（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m电荷数）

21

n

三、杂化轨道模型的判断

（1）看中心原子形成的价键类型

一个三键sp杂化

一个双键sp2

杂化

全部是单键sp3

杂化

（2）价电子对法

价层电子对数杂化类型

2sp杂化

3sp2

杂化

4sp3杂化四、“两角度”比较晶体熔、沸点的高低1. 不同类型晶体熔、沸点的比较

（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

（2）金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。

2. 同种类型晶体熔、沸点的比较

（1）原子晶体

→→→原子半径越小键长越短键能越大熔、沸点越高

如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。 2020年高考真题·母题解密

精品资源·备战高考（2）离子晶体

①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力越强，其晶体的熔、沸点

越高，如熔点：MgO＞MgCl

2，NaCl＞CsCl。

②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越

大。

（3）分子晶体

①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如

H

2O＞H

2Te＞H

2Se＞H

2S。

②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH

4＞GeH

4＞SiH

4＞CH

4。

③组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），其分子的极性越大，熔、沸点越高，如

CH

3OH＞CH

3CH

3。

④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

如：CH

3CH

2CH

2CH

2CH

3

>

（4）金属晶体

金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：

Na＜Mg＜Al。

1．（山东省青岛市2020届高三第三次模拟）1797年法国化学家沃克兰从当时称为红色西伯利亚矿石中发

现了铬，后期人类发现铬元素在其他方面有重要用途。

(1)Cr与K位于同一周期且最外层电子数相同，两种元素原子第一电离能的大小关系为K____Cr (填“>”或

“<”)。

(2)氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能，请写出Cr3+

基态核外电子排布式为

____；CrN 晶体类型与 NaCl 晶体相同，但前者熔点(1282℃)比后者(801℃)的高，主要原因是____。

(3)Cr3+

可与很多分子或离子形成配合物， 如图配合物中 Cr3+

的配位数为_________，配体中采取sp3

杂化

的元素是__________。