专题二十三 选修3物质结构与性质（解析版）
1.【2019新课标Ⅰ卷】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）。
（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Mg、Cu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“Mg”或“Cu”）。 （3）一些氧化物的熔点如下表所示：
氧化物 熔点/℃ Li2O 1570 MgO 2800 P4O6 23.8 SO2 ﹣75.5 2+
2+
2+
2+
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＝ pm．设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是 g?cm（列出计算表达式）。
﹣3
【答案】（1） A
（2）sp；sp；乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键；Cu
（3）Li2O和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：
P4O6＞SO2
3
3
2+
（4） a；a；
【解析】
（1）AD微粒都是Mg原子失去一个电子后得到的，但是D微粒能量高于A，稳定性A＞D，所以
失电子能量A＞D；BC都是原子，但是B是基态、C是激发态，能量：C＞B，稳定性B＞C，所以失去一个电子能量：B＞C；A微粒是B失去一个电子得到的，且A轨道中电子处于半满状态，较稳定，所以失去一个电子能力A＞B，
通过以上分析知，电离最外层一个电子所需能量最大的是A， 故答案为：A；
（2）每个N原子形成的共价键有2个N﹣H键、1个N﹣C键，且还含有1个孤电子对；每个C原子
形成的共价键有2个C﹣H键、2个C﹣N键，所以N、C原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理论判断N、C原子杂化类型分别为sp、sp；含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间易形成配位键，乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键，所以乙二胺能与Mg、Cu等金属离子形成稳定环状离子；碱土金属与乙二胺形成的化合物稳定性较弱，所以与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu.
（3）晶体熔沸点：离子晶体＞分子晶体，离子晶体熔沸点与晶格能有关，晶格能越大熔沸点越高，晶
格能与离子半径成反比，与电荷成正比，分子晶体熔沸点与分子间作用力有关，分子间作用力与相对分子质量有关，相对分子质量越大其分子间作用力越大，Li2O和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，且晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：P4O6＞SO2，所以熔沸点：MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2.
2+
2+
2+
3
3
（4）如图所示，AB之间的距离为面对角线长度＝
；
apm，AB之间
距离相当于4个Cu原子直径，x距离1个Cu原子直径＝体对角线长度＝
＝×
棱长＝
×apm，CD距离为y，该长度为体对角线BC长度的
apm；该晶胞中Mg原子位于8个顶点上、6个面心上，在晶胞内部有
×apm＝
4个Mg原子，所以Mg原子个数＝8×+6×+4＝8，Cu原子都位于晶胞内部，有16个；
晶胞体积＝（a×10
﹣10
cm），晶胞密度＝＝
3
g/cm＝
3
g/cm。
3
2.【2019新课标Ⅱ卷】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_________________________。
623+
（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4f6s，Sm的价层电子排布式
为______________________。
?2?
（3）比较离子半径：F__________O（填“大于”等于”或“小于”）。
（4）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。
图中F和O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cm。 式：ρ=________g·
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
?3
?2?
111原子1的坐标为(,,)，则原子2和3的坐标分别为__________、__________。
222【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
【解析】
（1）As与N同族，则AsH3分子的立体结构类似于NH3，为三角锥形；由于NH3分子间存在氢键使沸
点升高，故AsH3的沸点较NH3低；
2262662
（2）Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s，Fe原子失去1个电子使4s轨道
62
为半充满状态，能量较低，故首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f6s，失去3个电子
2[28?11?6x(1?x)191]11
,,0 0,0, 3?30acNA?10222变成Sm成为稳定状态，则应先失去能量较高的4s电子，所以Sm的价电子排布式为为4f。
3+3+5