2021年高考化学真题汇编：物质结构与性质（含答案解析）

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1、 2021 高考真题汇编高考真题汇编：物质结构与性质物质结构与性质 一、单选题（共一、单选题（共 1 题；共题；共 2 分）分） 1. ( 2 分 ) （2021 浙江）有关 的说法错误的是（ ） A. 分子中至少有 12 个原子共平面 B. 完全水解后所得有机物分子中手性碳原子数目为 1 个 C. 与 FeCl3溶液作用显紫色 D. 与足量 NaOH 溶液完全反应后生成的钠盐只有 1 种 二、综合题（共二、综合题（共 4 题；共题；共 34 分）分） 2. ( 11 分 ) （2021 湖南）选修 3：物质结构与性质 硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题： （1）基态

2、硅原子最外层的电子排布图为_，晶体硅和碳化硅熔点较高的是_(填化学式)； （2）硅和卤素单质反应可以得到 ， 的熔沸点如下表： 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 0时， 、 、 、 呈液态的是_(填化学式)，沸点依次升高的原因是_，气态 分子的空间构型是_； 与 N-甲基咪唑 反应可以得到 ，其结构如图所示： N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_，H、C、N 的电负性由大到小的顺序为_，1个 中含有_个 键； （3）下图是 、 、 三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。 己知化合物中 和 的原子个数比为 1：

3、4，图中 Z 表示_原子(填元素符号)，该化合物的化学式为_； 已知该晶胞的晶胞参数分别为 anm、bnm、cnm， ，则该晶体的密度 _ (设阿伏加德罗常数的值为 ，用含 a、b、c、 的代数式表示)。 3. ( 12 分 ) （2021 河北）选修 3：物质结构与性质 KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大 KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题： （1） 在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中， 核外电子排布相同的是_(填离子符号)。 （2）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+ 表示，与之相

4、反的用- 表示，称为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为_。 （3）已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJmol-1)如表： NN NN PP PP 193 946 197 489 从能量角度看，氮以 N2、而白磷以 P4(结构式可表示为 )形式存在的原因是_。 （4）已知 KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为_，其中 P 采取_杂化方式。 （5）与 PO 电子总数相同的等电子体的分子式为_。 （6）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如： 如果有 n 个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为_。 （7）分别用、表示 H2PO 和 K+ ，

5、 KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是 H2PO 、K+在晶胞 xz 面、yz 面上的位置： 若晶胞底边的边长均为 apm、高为 cpm，阿伏加德罗常数的值为 NA ， 晶体的密度_gcm-3(写出表达式)。 晶胞在 x 轴方向的投影图为_(填标号)。 4. ( 9 分 ) （2021 全国乙卷）化学选修 3：物质结构与性质 过渡金属元素铬（Cr）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用，回答下列问题： （1）对于基态 Cr 原子，下列叙述正确的是_(填标号)。 A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为Ar 3d54s1 B.4s

6、电子能量较高，总是在比 3s 电子离核更远的地方运动 C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大 （2）三价铬离子能形成多种配位化合物。Cr(NH3)3(H2O)2Cl2+中提供电子对形成配位键的原子是_,中心离子的配位数为_。 （3）Cr(NH3)3(H2O)2Cl2+中配体分子 NH3、H2O 以及分子 PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。 PH3中 P 的杂化类型是_, NH3的沸点比 PH3的_， 原因是_。 H2O 的键角小于 NH3的，分析原因_。 （4） 在金属材料中添加 AlCr2颗粒， 可以增强材料的耐腐蚀性、 硬度和机械性能。 AlCr2具有体心四方结构，如图所示。

7、处于顶角位置的是_原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为 和 ，则金属原子空间占有率为_%(列出计算表达式)。 5. ( 2 分 ) （2021 浙江） （1）用质谱仪检测气态乙酸时，谱图中出现质荷比(相对分子质量)为 120 的峰，原因是_。 （2）金属镓(Ga)位于元素周期表中第 4 周期 IIIA 族，其卤化物的熔点如下表： GaF3 GaCl3 GaBr3 熔点/ 1000 77. 75 122. 3 GaF3熔点比 GaCl3熔点高很多的原因是_。 答案解析部分答案解析部分 一、单选题 1.【答案】 C 【解析】【解答】A与苯环碳原子直接相连的 6 个原子和苯环上的 6 个碳原子一

8、定共平面，故该分子中至少 12 个原子共平面，A 不符合题意； B该物质完全水解后所得有机物为 ，其中只有与NH2直接相连的碳原子为手性碳原子，即手性碳原子数目为 1 个，B 不符合题意； C该物质含有醇羟基，不含酚羟基，与 FeCl3溶液作用不会显紫色，C 符合题意； D与足量 NaOH 溶液完全反应生成 和 Na2CO3 ， 生成的钠盐只有 1 种，D 不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A.苯环上的所有原子共面，与苯环连接的基团是单键，可以通过旋转共面 B.完全水解后，与氨基相连的碳原子是手性碳原子 C.酚羟基可与氯化铁显色反应，但是此有机物不具有酚羟基 D.水解产物中有甲酸，与足量的

9、氢氧化钠溶液反应产物是碳酸钠 二、综合题 2.【答案】 （1）；SiC （2）SiCl4；SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大；正四面体形；sp2、sp3；NCH；54 （3）O；Mg2GeO4；= 1021 【解析】【解答】(1)硅元素的原子序数为 14，核外电子排布是 1s22s22p63s23p2,价电子排布式为 3s23p2 ， 则价电子排布图为 ； 原子晶体的熔点取决于共价键的强弱， 晶体硅和碳化硅都是原子晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，碳硅键的键能大于硅硅键，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高于晶体硅，故答案为： ；SiC； (2) 由题给熔

10、沸点数据可知，0时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四溴化硅、四碘化硅为固态；分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，则SiX4的沸点依次升高；SiX4分子中硅原子的价层电子对数为 4，孤对电子对数为 0，则分子的空间构型为正四面体形，故答案为：SiCl4； SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大；正四面体形； 由 M2+离子的结构可知，离子中含有杂化方式为 sp3杂化的单键碳原子和 sp2杂化的双键碳原子；元素的非金属性越强，其电负性越大，元素的非极性强弱顺序为 NCH，则元素电负性的大小顺序为 NCH

11、；M2+离子的结构中含有单键、双键和配位键，单键和配位键都是 键，双键中含有 1 个 键，则离子中含有 54 个 键，故答案为：sp2、sp3；NCH；54； (3)由晶胞结构可知，X 位于晶胞中位于顶点、面心、棱上和体内，顶点为 8 个，面心有 6 个，棱上有 4个，体内有 3 个，则晶胞内的 X 原子为 8 +6 +4 +3=8，位于体内的 Y 原子和 Z 原子分别为 4 和16，由 Ge 和 O 原子的个数比为 1：4 可知，X 为 Mg 原子、Y 为 Ge 原子、Z 为 O 原子，则晶胞的化学式为Mg2GeO4 ， 故答案为：O；Mg2GeO4； 由晶胞的质量公式可得： =abc102

12、1，解得 = 1021g/cm3 ， 故答案为： 1021。 【分析】（1）硅的价层电子数是 4 个，根据核外电子能级排布即可写出价层电子对排布 ，均属于原子晶体，原子晶体的熔点与键长有关，键越短熔点越高 （2） 根据沸点进行比较即可判断气态， 液态， 固体， 常温下是液态的是四氯化硅， 均属与分子晶体，结构相似，沸点随着相对分子质量的增大而增大，SiX4结构与甲烷相似，因此是正四面体结构根据氮原子成键情况，有双键和单键因此氮原子有 sp2和 sp3杂化，电负性和非金属性有关，非金属性越强，电负性越大，找出 M2+中所有的单键和配位键即可 （3）根据原子占位情况计算出化学式即可 计算出体积，再

13、根据 =m/v 计算即可 3.【答案】 （1） 和 （2） 或 （3）在原子数目相同的条件下，N2比 N4具有更低的能量，而 P4比 P2具有更低的能量，能量越低越稳定 （4）；sp3 （5）SiF4、SO2F2等 （6） - （7） |B 【解析】【解答】 (1)在 的四种组成元素 （K,H,O,P） 各自所能形成的简单离子分别为 （或 ） 、 、 和 ，其中 （或 ）无电子层或 1 个电子层， 含有 2 个电子层， 和 含有三个电子层，其中核外电子排布相同的是 和 。 (2)对于基态的磷原子，核外电子能级排布是 1s22s22p63s23p3,其价电子排布式为 ，其中 3s 轨道的 2个电

14、子自旋状态相反，根据洪特规则可知，其 3p 轨道的 3 个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为 或 。 (3)能量越低越稳定，根据表中的相关共价键的键能可知，形成 1mol 类似白磷分子结构的 N4分子，可以释放出的能量为 193kJx6=1158kJ； 若形成 1molN2分子， 则可释放的能量为 946kJ， 故在 N 数目相同的条件下， N2具有更低的能量， 能量越低越稳定。 同理， 若形成 1mol 分子， 可以释放出的能量为 197kJx6=1182kJ；若形成 1molP2分子，则可释放的能量为 489kJ，故在 P 数目相同的条件下，P4具有更低的

15、能量，能量越低越稳定。 (4)由 是次磷酸的正盐可知， 为一元酸， 其分子中只有一个羟基， 另外 2 个 H 与 P 成键，还有一个 O 与 P 形成双键，故其结构式为 ，其中 P 共形成 4 个 键、没有孤电子对，故其价层电子对数为 4，其采取 sp3杂化。 (5)根据等电子体原则，可以找到与 电子总数相同的等电子体分子为 SiF4、SO2F2等。 (6)由题中信息可知，2 个磷酸分子间脱去 1 个水分子，以此类推 n 个磷酸分子间脱去（n-1）个水分子形成链状的多磷酸，三个磷酸分子成环时，失去 3 个水分子，以此类推如果有 n 个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则可脱去 n 个水分子得到(

16、HPO3)n ， 其失去 后得到相应的酸根，故该酸根可写为 - 。 (7)由晶胞结构可知， 分别位于晶胞的顶点、面上和体心，顶点上有 8 个、面上有 4 个，体心有1 个， 故晶胞中 的数目为 ； 位于面上和棱上， 面上有 6 个， 棱上 4 个，故晶胞中 的数目为 。 因此， 平均每个晶胞中占有的 和 的数目均为 4，即可计算出单个晶胞的质量=4x(39+2+31+4x16)=4x136，若晶胞底边的边长均为 、高为 ，则晶胞的体积为 10-30a2c cm3 ， 阿伏加德罗常数的值为 ，晶体的密度= = 。 由图（a）、（b）、（c）可知，晶胞在 x 轴方向的投影图为 ，选 B。 【分析】

17、（1）含有氢元素、钾元素、磷元素、氧元素四种元素，其中核外电子排布相同的是钾和磷元素形成的离子 （2）写出磷原子的核外电子能级排布即可计算出自旋量子数之和 （3）计算出键能即可判断能量高低，能量越低越稳定 （4）说明次磷酸只能电离出一个氢离子，只有一个羟基根据磷原子核外电子情况即可判断磷与一个氧原子形成双键，根据形成的键数，为 sp3杂化 （5）计算出磷酸根离子的价层电子对，等电子体之间的原子总数和价电子总数都相同，即可找出等电子体的分子 （6）两个磷酸分子脱去一个水分子，因此根据脱去规律即可写出酸根的化学式 （7） 根据占位计算出晶胞中粒子的个数，再根据 =m/v 计算从正面看即可得出平面图

18、 4.【答案】 （1）A C （2）N O Cl；6 （3） ；高；NH3分子间形成氢键增大分子间作用力；H2O 分子有两对孤对电子，而 NH3分子有一对孤 对电子,所以 H2O 中孤对电子对键的斥力比 NH3大，键角小 （4）Al； 【解析】【解答】(1) A. 基态原子满足能量最低原理，Cr 有 24 个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为Ar3d54s1 ， A 正确； B. Cr 核外电子排布为Ar3d54s1 ， 由于能级交错，3d 轨道能量高于 4s 轨道的能量，即 3d 电子能量较高，B 错误； C. 电负性为原子对键合电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电

19、负性越强，钾与铬位于同周期，铬原子序数大于钾，故铬电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C 正确； 故答案为 AC； (2) Cr(NH3)3(H2O)2Cl2+中三价铬离子提供空轨道，N、O、Cl 提供孤对电子与三价铬离子形成配位键，中心离子的配位数为 N、O、Cl 三种原子的个数和即 3+2+1=6； (3) PH3的价层电子对为 3+1=4，故 PH3中 P 的杂化类型是 sp3； N 原子电负性较强，NH3分子之间存在分子间氢键，因此 NH3的沸点比 PH3的高；H2O 的键角小于 NH3的，原因是：NH3含有一对孤对电子，而 H2O含有两对孤对电子，H2O 中的孤对电子对成键电

20、子对的排斥作用较大； (4)已知 AlCr2具有体心四方结构， 如图所示， 黑球个数为 8 +1=2， 白球个数为 8 +2=4，结合化学式 AlCr2可知，白球为 Cr，黑球为 Al，即处于顶角位置的是 Al 原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为 rCr和 rAl ， 则金属原子的体积为 ， 故金属原子空间占有率 = %。 【分析】(1)根据 Cr 的核外电子排布分析； (2)根据配位键形成的原理分析； (3)根据价层电子对互斥理论分析； (4)根据晶胞的均摊及空间占有率的计算方法分析； 5.【答案】 （1）两个乙酸分子通过氢键形成二聚体( ) （2）GaF3是离子晶体，GaCl3是分子

21、晶体；离子键强于分子间作用力 【解析】【解答】(1)质谱检测乙酸时，出现质荷比为 120 的峰，说明可能为两分子的乙酸结合在一起，由于乙酸分子中存在可以形成氢键的 O 原子， 故这种结合为以氢键形式结合的二聚体( )，故答案为：两个乙酸分子通过氢键形成二聚体( )； (2)F 的非金属性比 Cl 强，比较 GaF3和 GaCl3的熔点可知，GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体中主要的作用为离子键，分子晶体中主要的作用为分子间作用力，离子键强于分子间作用力，故 GaF3的熔点高于 GaCl3 ， 故答案为：GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体；离子键强于分子间作用力。 【分析】

22、（1）乙酸的相对分子质量是 60，乙酸中的氧原子可以提供孤对电子易形成氢键，由于氢键的作用会出现乙酸的二聚体 （2）主要是形成的晶体类型不同，氟的非金属性强，易形成的是离子晶体而氯形成的是分子晶体因此沸点不同 试卷分析部分试卷分析部分 1. 试卷总体分布分析试卷总体分布分析 总分：36 分 分值分布 客观题（占比） 2（5.6%） 主观题（占比） 34（94.4%） 题量分布 客观题（占比） 1（20.0%） 主观题（占比） 4（80.0%） 2. 试卷题量分布分析试卷题量分布分析 大题题型 题目量（占比） 分值（占比） 单选题 1（20.0%） 2（5.6%） 综合题 4（80.0%） 34

23、（94.4%） 3. 试卷难度结构分析试卷难度结构分析 序号 难易度 占比 1 容易 0% 2 普通 80% 3 困难 20% 4. 试卷知识点分析试卷知识点分析 序号 知识点（认知水平） 分值（占比） 对应题号 1 “手性分子”在生命科学等方面的应用 2（1.0%） 1 2 有机化合物中碳的成键特征 2（1.0%） 1 3 有机物中的官能团 2（1.0%） 1 4 有机物的结构和性质 2（1.0%） 1 5 原子核外电子的能级分布 23（11.2%） 2,3 6 元素电离能、电负性的含义及应用 11（5.3%） 2 7 判断简单分子或离子的构型 20（9.7%） 2,4 8 晶体熔沸点的比较 11（5.3%） 2 9 晶胞的计算 32（15.5%） 2,3,4 10 原子轨道杂化方式及杂化类型判断 32（15.5%） 2,3,4 11 原子核外电子排布 21（10.2%） 3,4 12 “等电子原理”的应用 12（5.8%） 3 13 结构简式 12（5.8%） 3 14 配合物的成键情况 9（4.4%） 4 15 氢键的存在对物质性质的影响 9（4.4%） 4 16 离子晶体 2（1.0%） 5 17 分子晶体 2（1.0%） 5 18 利用质谱、红外光谱、核磁共振等确定有机物的结构 2（1.0%） 5