备考2025届高考化学一轮复习强化训练第五章物质结构与性质元素周期律第7讲物质结构与性质的综合题

第7讲物质结构与性质的综合题1.[2024湖南]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SiC（填化学式）；（2）硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.7①0℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是SiCl4（填化学式），沸点依次上升的缘由是SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，分子晶体的熔沸点由分子间作用力（范德华力）确定，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，气态SiX4分子的空间结构是正四面体；②SiCl4与N－甲基咪唑（）反应可以得到M2＋，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sp2、sp3，H、C、N的电负性由大到小的依次为N＞C＞H，1个M2＋中含有54个σ键；（3）如图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示O原子（填元素符号），该化合物的化学式为Mg2GeO4；②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密度ρ＝7.4×1023NAabcg·cm－3（设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、解析（1）硅原子核外有14个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，其最外层的电子排布图为；晶体硅、碳化硅均属于共价晶体，原子半径Si＞C，故键长C—Si＜Si—Si，键能C—Si＞Si—Si，则熔点碳化硅＞晶体硅。（2）①0℃对应273K，由表中数据可分析出0℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4中呈液态的为SiCl4。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体且结构相像，分子晶体的熔沸点由分子间作用力（范德华力）确定，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，因此SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4熔沸点依次上升；SiX4分子的中心原子的价层电子对数＝4＋4－4×12＝4，依据价层电子对互斥模型推断该分子的空间结构为正四面体。②依据杂化轨道理论可分析出N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3；同周期主族元素从左到右，电负性渐渐增大，则电负性N＞C，CH4中H显正价，C显负价，则电负性C＞H，故电负性由大到小的依次为N＞C＞H；单键为σ键，双键中一个为σ键，一个为π键，故1个M2＋中含有54个σ键。（3）①依据均摊法，晶胞中X的个数为8×18＋6×12＋3＋4×14＝8，Y的个数为4，Z的个数为16，由于Ge与O的原子个数比为1∶4，故图中Z表示O原子；该化合物的化学式为Mg2GeO4。②该晶胞质量为4×（24×2+73+16×4）NAg，体积为a×10－7×b×10－7×c×10－7cm3，所以晶体密度为2.[2024重庆]配位化合物X由配体L2－（如图）和具有正四面体结构的[Zn4O]6＋构成。（1）基态Zn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10）。（2）L2－所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形；每个L2－中实行sp2杂化的C原子数目为8个，C与O之间形成σ键的数目为8个。（3）X晶体内部空腔可吸附小分子，要增加X与H2O的吸附作用，可在L2－上引入BC。（假设X晶胞形态不变）A.—Cl B.—OHC.—NH2 D.—CH3（4）X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相像的组成单元（如图）构成。X晶胞的组成单元X晶胞的组成单元的对角面中[Zn4O]6＋与L2－配位示意图①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6＋的不同之处在于排列方向不同或取向不同。②X晶体中Zn2＋的配位数为4。③已知键长为dnm，理论上图中A、B两个Zn2＋之间的最短距离的计算式为3a－2dnm。④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为NA，L2－与[Zn4O]6＋的相对分子质量分别为M1和M2，则X的晶体密度为3M1＋M2a3N解析（1）基态Zn原子核外有30个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，则基态Zn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。（2）L2－所含元素有C、H、O，其中电负性最大的为O，基态O原子电子占据的最高能级为2p，其电子云轮廓图为哑铃形。L2－中苯环上碳原子、形成碳氧双键的碳原子实行sp2杂化，每个L2－中实行sp2杂化的C原子共8个。单键为σ键，双键含1个σ键，故C与O之间形成σ键的数目为8个。（3）要增加X与H2O的吸附作用，引入的基团需能与H2O形成氢键，因此可在L2－上引入—OH、—NH2。（4）①由题图知，晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6＋的不同之处在于排列方向不同或取向不同。②1个[Zn4O]6＋上、下、左、右、前、后共有6个L2－，每个L2－与[Zn4O]6＋形成2个Zn←O配位键，1个[Zn4O]6＋含有4个Zn←O配位键，则1个[Zn4O]6＋中Zn2＋形成的配位键数目为6×2＋4＝16，1个Zn2＋的配位数为4。③图中A、B两个Zn2＋之间的最短距离为晶胞组成单元的体对角线长度－Zn—