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专题十一 物质结构与性质(选考)
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考点 物质结构与性质
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考点 物质结构与性质
1.(2019课标Ⅰ,35,15分)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)。
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(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 ,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+”)。
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(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
解释表中氧化物之间熔点差异的原因
。
(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=
氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2
熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 -75.5
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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)。
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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) a a
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解析 (1)A表示基态镁原子的第二电离能,B表示基态镁原子的第一电离能,
则电离能:A>B;C表示激发态镁原子的第一电离能,则电离能:A>B>C;D表示
激发态镁原子的第二电离能,则电离能:A>D。
(2)乙二胺分子中,氮原子核外孤电子对数为1,σ键数目为3,则杂化轨道数目为
4,故氮原子采取sp3杂化;碳原子核外孤电子对数为0,σ键数目为4,则杂化轨道
数目为4,故碳原子采取sp3杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给Mg2+、Cu2+
等金属离子,以配位键结合成稳定环状离子。
(3)一般来说,晶体熔点:原子晶体>离子晶体>分子晶体。Li2O、MgO均为离
子晶体,晶格能:Li2O<MgO,故熔点:MgO>Li2O;P4O6、SO2均为分子晶体,相对
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分子质量:P4O6>SO2,则分子间作用力:P4O6>SO2,故熔点:P4O6>SO2。
(4)由图(b)可知,x等于立方体面对角线长度的 ,即4x= a,则x= a;根图(a)
(b)分析可知,y等于立方体体对角线长度的 ,即4y= a,则y= a;据图(a)可
知,该晶胞占用Cu原子数目为4×4=16,据MgCu2可知,Mg原子数目为8,一个晶
胞的体积为(a×10-10)3 cm3,质量为 g,则MgCu2的密度为
g·cm-3。
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2.(2019课标Ⅱ,35,15分)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,
Sm2+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)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
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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,
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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