《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版广东专版》

20. [选修 3: 物质结构与性质] (14 分)
很多含硫基 (—SH) 的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如, 解毒剂化合物 I 可与氧化汞生成化合物 II。

(1) 基态硫原子价电子排布式为 3s²3p⁴。
(2) H₂S、CH₄、H₂O 的沸点由高到低的顺序为 H₂O ＞ H₂S ＞ CH₄。
(3) 汞的原子序数为 80, 位于元素周期表第 六 周期第 IIB 族。
(4) 化合物 III 也是一种汞解毒剂。化合物 IV 是一种强酸。下列说法正确的有 AD (填字母序号)。
A. 在 I 中 S 原子采取 sp³ 杂化
B. 在 II 中 S 元素的电负性最大
C. 在 III 中 C—C—C 键角是 180°
D. 在 III 中存在离子键与共价键
E. 在 IV 中硫氧键的键能均相等
(5) 汞解毒剂的水溶性好, 有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物 I 与化合物 III 相比, 水溶性较好的是 化合物Ⅲ。
(6) 理论计算预测, 由汞 (Hg)、锗 (Ge)、锑 (Sb) 形成的一种新物质 X 为潜在的拓扑绝缘体材料。X 的晶体可视为 Ge 晶体 (晶胞如图甲所示) 中部分 Ge 原子被 Hg 和 Sb 取代后形成。
①图乙为 Ge 晶胞中部分 Ge 原子被 Hg 和 Sb 取代后形成的一种单元结构, 它不是晶胞单元, 理由是 不是最小重复的结构单元。
②图丙为 X 的晶胞, X 的晶体中与 Hg 距离最近的 Sb 的数目为 4; 该晶胞中粒子个数比 Hg:Ge:Sb = 1:1:2。
③设 X 的最简式的式量为 M_r, 则 X 晶体的密度为 $\frac{2M_r}{301x^2y}$ (列出算式) g·cm⁻³。

答案：
20.参考答案
(1)$3\mathrm{s^23p^4}$
(2)$\mathrm{H_2O ＞ H_2S ＞ CH_4}$
(3)六
(4)AD
(5)化合物Ⅲ
(6)①不是最小重复的结构单元 ②$4$ $1:1:2$
③$\frac{2M_r}{301x^2y}$
命题意图本题考查原子结构与性质、分子结构与性质及晶体结构等，意在考查分析和解决化学问题的能力。
解题思路
(1)基态硫原子最外层有6个电子，则基态硫原子价电子排布式为$3\mathrm{s^23p^4}$。
(2)$\mathrm{H_2O}$分子间存在氢键，其沸点最高；范德华力随相对分子质量的增大而增大，物质沸点较高，故沸点由高到低的顺序为$\mathrm{H_2O ＞ H_2S ＞ CH_4}$。
(3)Hg是80号元素，核外每层电子数分别为2、8、18、32、18、2，故Hg位于第六周期第ⅡB族。
(4)根据化合物Ⅰ的结构简式可知，其中S原子周围有2对成键电子对和2对孤电子对，则在化合物Ⅰ中S原子采取$\mathrm{sp^3}$杂化，A项正确。非金属$\mathrm{O ＞ S}$，则电负性$\mathrm{O ＞ S}$，B项错误。化合物Ⅲ中3个碳原子均为饱和碳原子，均为四面体构型，故$\mathrm{C—C—C}$键角远远小于$180°$，C项错误。化合物Ⅲ为钠盐，存在离子键，其他非金属元素原子之间的化学键为共价键，D项正确。化合物Ⅳ中存在两种氧硫键，硫氧双键和硫氧单键的键能不相等，E项错误。
(5)$\mathrm{CH_2—SH}$中羟基能与水分子形成分子间氢键，
$\mathrm{CH_2—OH}$
$\mathrm{CH_2—SH}$为易溶于水的钠盐，溶于水后电离出

$\mathrm{CH_2—SO_3}$
$\mathrm{CH_2—SH}$的中O原子均能与水分子形成氢键，相同物质的量的

两种物质溶于水后，$\mathrm{CH_2—SH}$形成的氢键更多，因此化合物Ⅲ更易溶于水。
(6)①该结构单元不是最小重复的结构单元，故不是晶胞。②将两个晶胞摞在一起可知，晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4。由晶胞结构可知，有8个Ge位于晶胞的8个顶点，4个Ge位于晶胞的面上，1个Ge位于晶胞内，则一个晶胞中Ge的个数为$8 × \frac{1}{8} + 4 × \frac{1}{2} + 1 = 4$；有6个Hg位于晶胞的面上，4个Hg位于晶胞棱上，则一个晶胞中Hg的个数为$6 × \frac{1}{2} + 4 × \frac{1}{4} = 4$；8个Sb均位于晶胞内，则一个晶胞中Sb的个数为8，该晶胞中粒子个数之比为Hg : Ge : Sb =$4 : 4 : 8 = 1 : 1 : 2$。
③X晶体的密度$\rho = \frac{m}{V} = \frac{4M_r}{6.02×10^{23}× x^2y×10^{-21}}\ \mathrm{g· cm^{-3}} = \frac{2M_r}{301x^2y}\ \mathrm{g· cm^{-3}}$。