专题17 物质结构与性质（选修）-2020年高考真题和模拟题化学分项汇编（解析版）

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专题 17 物质结构与性质（选修）

1．（2020 年山东新高考）下列关于 C、Si 及其化合物结构与性质的论述错误的是

A．键能、，因此 C2H6稳定性大于 Si2H6

B．立方型 SiC 是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度

C．SiH4中Si 的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此 SiH4还原性小于 CH4

D．Si 原子间难形成双键而 C原子间可以，是因为 Si 的原子半径大于 C，难形成键

【答案】C

【解析】A．因键能 C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故 C2H6的键能总和大于 Si2H6，键能越大越稳定，故

C2H6的稳定性大于 Si2H6，A正确；

B．SiC 的成键和结构与金刚石类似均为原子晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测 SiC 的硬度和很大，B

正确；

C．SiH4中Si 的化合价为-4 价，C的非金属性强于 Si，则 C的氧化性强于 Si，则 Si 的阴离子的还原性强于

C的阴离子，则 SiH4的还原性较强，C错误；

D．Si 原子的半径大于 C原子，在形成化学键时纺锤形的 p轨道很难相互重叠形成 π键，故 Si 原子间难形

成双键，D正确；

故选 C。

2．（2020 年山东新高考）B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大 π键。下列关于 B3N3H6的说法错误的

是

A．其熔点主要取决于所含化学键的键能

B．形成大 π键的电子全部由 N提供

C．分子中 B和N的杂化方式相同

D．分子中所有原子共平面

【答案】A

【解析】A．无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；

B．B原子最外层 3个电子，与其它原子形成 3个键，N原子最外层 5个电子，与其它原子形成 3个键，

还剩余 2个电子，故形成大键的电子全部由 N原子提供，B正确；

C．无机苯与苯等电子体，分子中含有大键，故分子中 B、N原子的杂化方式为 sp2杂化，C正确；

D．无机苯与苯等电子体，分子中含有大键，故分子中 B、N原子的杂化方式为 sp2杂化，所以分子中所

2020 年高考真题

有原子共平面，D正确；

答案选 A。

3．（2020 年新课标Ⅰ）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】（1）4:5

（2）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

（3）正四面体形 4 sp3

（4）4 或0.1875 13:3

【解析】(1)基态铁原子的价电子排布式为，失去外层电子转化为 Fe2+和Fe3+，这两种基态离子的价

电子排布式分别为和，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；同周期元素，

从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于Ⅱ A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Ⅲ A元素，因此；

(3)经过计算，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，经计算一个晶胞中 Li+的个数为个；进一步分析(a)图所示的

LiFePO4的晶胞中，八面体结构和四面体结构的数目均为 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，那么 Li1-xFePO4晶胞的化学式为

Li3.25Fe4P4O16，所以有即x=0.1875。结合上一个空计算的结果可知，Li1-xFePO4即Li0.8125FePO4；

假设 Fe2+和Fe3+数目分别为 x和y，则列方程组：，，解得

x=0.8125，y=0.1875，则 Li1-xFePO4中。

【点睛】

对第一电离能的考查，最常出现的是Ⅱ A，ⅤA基态原子与同一周期相邻主族元素的基态原子第一电离能

的比较；判断分子等构型时，可以通过价层电子对互斥理论或杂化轨道理论以及等电子体原理进行判断；

由陌生晶胞结构书写晶体化学式时，一方面要认真分析晶胞中各类粒子的位置信息，另一方面也要注意均

摊法的使用。

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