2019年高考化学真题分类汇编专题：物质结构与性质

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2019年高考化学真题分类汇编专题10：物质结构与性质

一、单选题(共2题；共8分)

1．（2分）（2019·江苏）反应NH4Cl+NaNO2=NaCl+N2↑+2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是（ ）

A．中子数为18的氯原子： 𝐶1718𝑙

B．N2的结构式：N=N

C．Na+的结构示意图：

D．H2O的电子式：

【答案】D

【解析】【解答】A、中子数为18的氯原子，其质量数=质子数+中子数=17+18=35，因此该原子的表示方法为：𝐶1735𝑙，A不符合题意；

B、N2的结构式为N≡N，B不符合题意；

C、Na的最外层电子数为11，失去一个电子后形成Na+，其离子结构示意图为，C不符合题意；

D、H2O中存在两个氢氧共价键，其电子式为，D符合题意；

故答案为：D

【分析】A、标在元素符号左上角的数字表示的是质量数，质量数=质子数+中子数；

B、N2分子中存在N≡N；

C、Na+是在Na原子的基础上失去最外层一个电子形成的；

D、H2O中存在着氢氧共价键；

2．（6分）（2019·全国Ⅰ卷）固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图。下列叙述错误的是（ ）

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A．冰表面第一层中，HCl以分子形式存在

B．冰表面第二层中，H+浓度为5×10−3 mol·L−1（设冰的密度为0.9 g·cm−3）

C．冰表面第三层中，冰的氢键网格结构保持不变

D．冰表面各层之间，均存在可逆反应HCl ⇌ H++Cl−

【答案】D

【解析】【解答】

A.根据题目信息HCl分子被冰表面吸附判断，A说法正确，不符合题意。

B.根据分子数之比等于物质的量之比，设水的物质的量为1mol，则为18g,HCl的物质的量为10-4mol，根据密度公式，V=m/p，得出体积，然后计算HCl的物质的量浓度，B正确，不符合题意。

C.HCl分子不能与水形成氢键，所以冰分子中氢键结构不变，故C正确，不符合题意。

D.HCl⇌H++Cl-此式子是电离，但盐酸水解不是可逆反应，应用等号故D错误，符合题意。

故正确答案为：D。

【分析】根据题目信息进行解题，其次注意氢键知识点的应用，对于HCl分子的性质不能因题目信息的变化而变化。

二、综合题(共4题；共57分)

3．（12分）（2019·江苏）A．[物质结构与性质]

Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu₂O。

（1）（3分）Cu2+基态核外电子排布式为 。

（2）（3分）𝑆𝑂42− 的空间构型为 （用文字描述）；Cu2+与OH−反应能生成[Cu(OH)4]2−，[Cu(OH)4]2−中的配位原子为 （填元素符号）。

（3）（3分）抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为

；推测抗坏血酸在水中的溶解性： （填“难溶于水”或“易溶于水”）。

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（4）（3分）一个Cu2O晶胞（见图2）中，Cu原子的数目为 。

【答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9

（2）正四面体；O

（3）sp3、sp2；易溶于水

（4）4

【解析】【解答】（1）Cu的基态核外电子排布式为1s22s22p23s23p23d104s1，形成Cu2+时，失去2个电子，即失去4s和3d能级上各自一个电子，因此Cu2+的基态电子排布式为：1s22s22p23s23p23d9；

（2）SO42-的中心原子为S，四个氧原子在周围，此时为正四面体；根据配位键理论，此时铜离子提供空轨道，OH-中的氧原子提供孤对电子，因此氧原子为配位原子；

（3）由抗坏血酸的分子结构可知，结构中，碳原子以双键和单键的形式存在，形成双键的碳原子为sp2杂化，形成单键的碳原子为sp3杂化；由于抗坏血酸分子结构中含有-COOH、-OH；且含有多个氧原子，可以和水形成氢键，氢键可增大物质在水中的溶解性，因此抗坏血酸易溶于水；

（4）根据Cu2O的原子个数比可知，铜原子和氧原子的个数比为2：1，根据晶胞中的白球和黑球的个数，可以知道白球有2个，黑球有4个，因此黑球代表的是铜原子。

【分析】（1）根据Cu的核外电子排布式确定Cu2+的核外电子排布式，注意Cu的3d和4s分别为全充满和半充满状态时，更稳定；

（2）要解决空间构型有一些技巧，当为XY4型为正四面体，XY3型若无孤对电子则为平面三角形，若有孤对电子则为三角锥，当为XY2型若无孤对电子则为直线型，有孤对电子则为V型，当为XY型则为直线型；形成配合物时，提供孤对电子的为配位原子；

（3）根据抗坏血酸中碳原子的成键情况，确定其轨道杂化类型；分子结构中含有多个氧原子，可形成氢键，氢键可增大物质在水中的溶解度；

（4）根据晶胞的化学式，结合原子个数比分析；

4．（15分）（2019·全国Ⅰ卷）【选修三：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”，是制造飞机的主要村料。回答下列问题：

（1）（3.5分）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)。

4 / 8 A．[Ne] B．[Ne] C．[Ne] D．[Ne]

（2）（3.5分）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 ，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）（4分）一些氧化物的熔点如下表所示：

氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2

熔点/₂ 1570 2800 23.8 −75.5

解释表中氧化物之间熔点差异的原因

。

（4）（4分）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)。

【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。分子间力（分子量）P4O6>SO2

（4）√24𝑎；√34𝑎；8×24+16×64𝑁𝐴𝑎3×10−30

【解析】【解答】（1）电离最外层一个电子所需能量也即是失去一个电子所需的能量，A是第二电离能，B是第一电离能。CD都是激发态容易失去一个电子所以能量最大的是A。

（2）根据N、C都接的单键可以判断杂化类型是 sp3 、 sp3 ， 乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离

5 / 8 子形成稳定环状离子，其原因是：乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键 ； 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2+ ，因为其半径大，空轨道易与N 原子形成配位键。

（3） 氧化物之间熔点差异的原因 ：先判断晶体类型，由于晶体类型不同导致影响熔点的作用力不同， 离子晶体的熔点大于分子晶体。Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间力（分子量）P4O6>SO2

（4）根据图像发现 Cu原子之间最短距离 是面对角线的1/4，故答案为： √24𝑎 ，而 Mg原子之间最短距离 是体对角线的1/4，所以答案为： √34𝑎

根据密度计算公式p= 𝑚𝑉= 𝑛𝑀𝑉= 𝑁𝑀𝑁𝐴𝑉得出 8×24+16×64𝑁𝐴𝑎3×10−30 。

【分析】（1）基态能量小于激发态，第一电离能小于第二电离能，根据此知识点可以解答。

（2）杂化类型判断根据杂化理论，利用化学键进行判断。对于配位键则需要看有无孤对电子和空轨道。

（3）熔沸点比较看晶体类型，根据化学键的不同进行判断。

（4）根据图像利用数学公式进行计算距离和体积，根据物质的量公式进行推到得出密度。

5．（15分）（2019·全国Ⅰ卷）【选修三：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）（3.5分）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）（3.5分）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+的价层电子排布式为 。

（3）（4分）比较离子半径：F− O2−（填“大于”等于”或“小于”）。

（4）（4分）一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

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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，完成它们关系表达式：ρ= g·cm−3。

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】（1）三角锥形；低；NH3分子间存在氢键

（2）4s；4f5

（3）小于

（4）SmFeAsO1−xFx；2[281+16(1−𝑥)+19𝑥]𝑎3𝑐𝑁𝐴×10−30；( 12,12,0 )；( 0,0,12 )

【解析】【解答】（1）氨气为三角锥形，因为 元素As与N同族 ，所以 As的氢化物分子的立体结构为 三角锥形，因为氨气分子间形成氢键，所以沸点高。

（2） Fe 的价层电子排布式为3d64s2,形成阳离子最先失去最外层4s轨道上的电子。同理 Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+的价层电子排布式为4f5.

（3）

F− ， O2− 核外电子层数相同，但氟的原子序数大于氧，所以 F− 半径小于 O2−。

（4）根据晶胞计算规则，晶胞中Fe个数为2， Sm 个数为2， As 个数为2，所以化学式为

SmFeAsO1−xFx 。密度表达式为 ρ=𝑁𝑀𝑁𝐴𝑉3代入数据即可，答案为： 2[281+16(1−𝑥)+19𝑥]𝑎3𝑐𝑁𝐴×10−30 。因为1的坐标为（ 121212），因为2位于底面且与1在地面投影位置重合所以坐标为 ( 12,12,0 ) ，因为3位于棱中心，且与1共面所以坐标为 ( 0,0,12 ) 。

【分析】（2）失电子时先失去最外层电子

（3）电子层结构一样的的阴离子，原子序数越大半径越小