新教材適用2025版高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)題型突破特訓(xùn)四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題

題型突破特訓(xùn)(四)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題1.(2024·廣東廣州二模節(jié)選)(1)GaN的熔點(diǎn)為1700℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，它們的晶體類(lèi)型依次為_(kāi)共價(jià)晶體__、_分子晶體__。(2)GaN晶體的一種立方晶胞如圖所示。該晶體中與Ga原子距離最近且相等的N原子個(gè)數(shù)為_(kāi)4__。該晶體密度為ρg·cm－3，GaN的式量為Mr，則晶胞邊長(zhǎng)為eq\r(3,\f(4Mr,ρ·NA))×107nm(列出計(jì)算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)?！窘馕觥?1)GaN熔點(diǎn)較高為1700℃，GaCl3熔點(diǎn)較低為77.9℃，則GaN為共價(jià)晶體，GaCl3為分子晶體。(2)從圖中可知，該晶體中與Ga原子距離最近且相等的N原子個(gè)數(shù)為4個(gè)，依據(jù)均攤法，該晶胞中N原子個(gè)數(shù)為4，Ga原子個(gè)數(shù)為eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為anm，則ρ＝eq\f(4Mr,NA·a×10－73)g/cm3，則a＝eq\r(3,\f(4Mr,ρ·NA))×107nm。2.(2024·山東省試驗(yàn)中學(xué)一模)鈷的協(xié)作物和銥的化合物均具有重要的科學(xué)探討價(jià)值，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)酞菁是一種具有大π鍵共軛體系的化合物，酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)如圖1所示，N原子的VSEPR模型為_(kāi)(正)三角形__,1mol酞菁鈷分子中含有_4NA__個(gè)配位鍵(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)?；鶓B(tài)原子中，與Co同周期且單電子數(shù)與Co2＋相同的元素有_2__種。(2)H2O2不會(huì)將Co2＋氧化為Co3＋，而肯定條件下能將[Co(CN)6]4－氧化成[Co(CN)6]3－，其緣由是_Co2＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]4－還原性增加，同時(shí)Co3＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]3－更加穩(wěn)定，使反應(yīng)簡(jiǎn)單發(fā)生__，[Co(CN)6]3－中σ鍵和π鍵數(shù)目比為_(kāi)1∶1__。(3)二氧化銥(IrO2)可用作工業(yè)電解的陽(yáng)極材料，以及電生理學(xué)探討中的微電極，其四方晶格結(jié)構(gòu)如圖2所示，C原子和D原子的核間距為npm，IrO2晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm。原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，A原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0)，則B原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)))，晶胞中O2－的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)有_4__種，O2－的配位數(shù)是_3__，若Ir4＋和O2－半徑分別為r1pm和r2pm，則IrO2晶體的空間利用率為eq\f(1600πr\o\al(3,1)＋2πr\o\al(3,2),3a2c)%(用含有r1、r2、a、c的代數(shù)式表示，要求化簡(jiǎn))?！窘馕觥?1)酞菁鈷分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為3，其VSEPR模型為平面三角形；由分子結(jié)構(gòu)圖可知，一個(gè)酞菁鈷分子中含有4個(gè)配位鍵，則1mol酞菁鈷分子中含有4NA個(gè)配位鍵；Co2＋價(jià)電子排布式為3d7，單電子數(shù)目為3，基態(tài)原子中，與Co同周期且單電子數(shù)與Co2＋相同的元素有V：3d34s2和As：4s24p3，共2種。(2)H2O2不會(huì)將Co2＋氧化為Co3＋，而肯定條件下能將[Co(CN)6]4－氧化成[Co(CN)6]3－，其緣由是：Co2＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]4－還原性增加，同時(shí)Co3＋與CN－形成的配離子[Co(CN)6]3－更加穩(wěn)定，使反應(yīng)簡(jiǎn)單發(fā)生；協(xié)作物[Co(CN)6]3－中Co3＋與配體CN－之間形成6個(gè)配位鍵，即6個(gè)σ鍵，CN－之中是碳氮三鍵，一個(gè)CN－中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，因此6個(gè)CN－中有6個(gè)σ鍵，12個(gè)π鍵，因此協(xié)作物[Co(CN)6]3－中共有12個(gè)σ鍵和12個(gè)π鍵，協(xié)作物[Co(CN)6]3－中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶1。(3)已知C原子和D原子的核間距為npm，IrO2晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm。原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，A原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0)，則B原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)))；由晶胞圖可知，晶胞中O2－的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)有4種；IrO2中Ir4＋與O2－個(gè)數(shù)比為1∶2，由圖可知，Ir4＋四周與其等距離且最近的O2－有6個(gè)，即Ir4＋的配位數(shù)為6，那么O2－的配位數(shù)為3；晶胞中Ir4＋的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,4)＋2＝4；晶胞中O2－的個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,2)＋2＋4＝8；IrO2晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm，則晶胞的體積為a2cpm3；若Ir4＋和O2－半徑分別為r1pm和r2pm，則晶胞中所含原子的體積為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)πr\o\al(3,1)×4＋\f(4,3)πr\o\al(3,2)×8))pm3；則IrO2晶體的空間利用率＝eq\f(\f(4,3)πr\o\al(3,1)×4＋\f(4,3)πr\o\al(3,2)×8,a2c)×100%＝eq\f(1600πr\o\al(3,1)＋2πr\o\al(3,2),3a2c)%。3.(2024·山東濰坊一模)分子人工光合作用的光捕獲原理如圖所示，WOC1是水氧化催化劑WOC在水氧化過(guò)程中產(chǎn)生的中間體，HEC1是析氫催化劑HEC在析氫過(guò)程中產(chǎn)生的中間體。回答下列問(wèn)題：(1)與Fe元素同周期，基態(tài)原子有2個(gè)未成對(duì)電子的金屬元素有_3__種，下列狀態(tài)的鐵中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是_c__(填標(biāo)號(hào))。(2)含有多個(gè)配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過(guò)螯合配位成環(huán)而形成的協(xié)作物為螯合物。1molWOC1中通過(guò)螯合作用形成的配位鍵有_8__mol。(3)HEC1中的C、N、O三種元素都能與H元素形成含A—A(A表示C、N、O元素)鍵的氫化物。氫化物中A—A鍵的鍵能(kJ·moL－1)如下表：H3C—CH3H2N—NH2HO—OH346247207A—A鍵的鍵能依次降低的緣由是_C、N、O中心原子上孤電子對(duì)數(shù)目越多，排斥作用越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能就越小__。(4)在多原子分子中有相互平行的p軌道，它們連貫、重疊在一起，構(gòu)成一個(gè)整體，p電子在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)，像這樣不局限在兩個(gè)原子之間的π鍵稱(chēng)為離域π鍵，如苯分子中的離域π鍵可表示為Πeq\o\al(6,6)。N元素形成的兩種微粒NOeq\o\al(＋,2)、NOeq\o\al(－,2)中，NOeq\o\al(－,2)中的離域π鍵可表示為_(kāi)Πeq\o\al(4,3)__，NOeq\o\al(＋,2)、NOeq\o\al(－,2)的鍵角由大到小的依次為_(kāi)NOeq\o\al(＋,2)>NOeq\o\al(－,2)__。(5)水催化氧化是“分子人工光合作用”的關(guān)鍵步驟。水的晶體有一般冰和重冰等不同類(lèi)型。一般冰的晶胞結(jié)構(gòu)與水分子間的氫鍵如圖甲、乙所示。晶胞參數(shù)a＝452pm，c＝737pm，γ＝120°；標(biāo)注為1、2、3的氧原子在Z軸的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為：0.375c、0.5c、0.875c。①晶胞中氫鍵的長(zhǎng)度(O—H…O的長(zhǎng)度)為_(kāi)276.4__pm(保留一位小數(shù))。②一般冰晶體的密度為eq\f(4×18,NA×452×226\r(3)×737×10－30)g·cm－3(列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，不必計(jì)算出結(jié)果)?！窘馕觥?1)與Fe元素同周期，基態(tài)原子有2個(gè)未成對(duì)電子的金屬元素有Ti[Ar]3d24s2、Ni[Ar]3d84s2、Ge[Ar]3d104s24p2；a為基態(tài)Fe原子；b為基態(tài)Fe2＋；c為基態(tài)Fe3＋；d為激發(fā)態(tài)Fe原子；電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是Fe3＋，故c正確。(2)WOC1中每個(gè)Ru與四周的四個(gè)N原子和1個(gè)O原子形成配位鍵，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知1molWOC1中含10mol配位鍵，但通過(guò)螯合成環(huán)而形成的協(xié)作物的只有N，為8mol。(3)乙烷中的碳原子沒(méi)有孤電子對(duì)，肼中的氮原子有1對(duì)孤對(duì)電子，過(guò)氧化氫中的氧原子有兩對(duì)孤對(duì)電子，C、N、O中心原子上孤電子對(duì)數(shù)目越多，排斥作用越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能就越小。(4)NOeq\o\al(－,2)中的離域π鍵為三中心四電子，可表示為Πeq\o\al(4,3)，NOeq\o\al(＋,2)中心N原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為2，無(wú)孤電子對(duì)，直線結(jié)構(gòu)鍵角為180°、NOeq\o\al(－,2)中心N原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3，有1對(duì)孤電子對(duì)，V形結(jié)構(gòu)，鍵角小于180°。(5)①晶胞中氫鍵的長(zhǎng)度(O—H…O的長(zhǎng)度)為0.375×737＝276.4pm；由晶胞結(jié)構(gòu)可知該晶胞中含有4個(gè)水分子，晶胞質(zhì)量為eq\f(4×18,NA)g，晶胞體積452×226eq\r(3)×737×10－30cm－3，晶胞密度為eq\f(4×18,NA×452×226\r(3)×737×10－30)g·cm－3。4.(2024·廣東聯(lián)考)鎵及其化合物在合金工業(yè)、制藥工業(yè)、電池工業(yè)有廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)Ga原子的價(jià)層電子排布式為_(kāi)4s24p1__。(2)LiGaH4是一種溫柔的還原劑，其可由GaCl3和過(guò)量的LiH反應(yīng)制得：GaCl3＋4LiH=LiGaH4＋3LiCl。①已知GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃，LiCl的熔點(diǎn)為605℃，兩者熔點(diǎn)差異較大的緣由為L(zhǎng)iCl屬于離子晶體，晶體粒子間作用力為離子鍵，GaCl3為分子晶體，晶體粒子間的作用力為范德華力。②GaCl3在270℃左右以二聚物存在，該二聚物的每個(gè)原子都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，寫(xiě)出它的結(jié)構(gòu)式：。③[GaH4]－的立體構(gòu)型為_(kāi)正四面體形__。(3)一種含鎵的藥物合成方法如圖所示：①化合物Ⅰ中環(huán)上C原子的雜化方式為_(kāi)sp2__，1mol化合物Ⅰ中含有的σ鍵的物質(zhì)的量為_(kāi)17_mol__?；衔铫裰兴氐碾娯?fù)性由大到小的依次為_(kāi)O>N>C>H__(用元素符號(hào)表示)。②化合物Ⅱ中Ga的配位數(shù)為_(kāi)6__，x＝_1__。(4)Ga、Li和O三種原子形成的一種晶體基片在二極管中有重要用途。其四方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：①上述晶胞沿著a軸的投影圖為_(kāi)C__(填選項(xiàng)字母)。②用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，晶胞參數(shù)為a＝b＝3.0×10－10m，c＝3.86×10－10m，則其密度為eq\f(7＋32＋70,NA×3.0×10－8×3.0×10－8×3.86×10－8)g·cm－3(列出計(jì)算式即可)?！窘馕觥?1)基態(tài)Ga原子的價(jià)層電子排布式為4s24p1。(2)①鎵和鋁屬于同一主族元素，GaCl3和AlCl3性質(zhì)上相像，也為分子晶體，其熔點(diǎn)低于離子晶體LiCl。②結(jié)合二聚體和每個(gè)原子都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的信息，可推想Ga的空軌道應(yīng)當(dāng)會(huì)與Cl的孤對(duì)電子成配位鍵，可寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式為。③[GaH4]－的中心原子Ga的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4＋eq\f(1,2)×(3＋1－4×1)＝4，沒(méi)有孤對(duì)電子，所以其立體構(gòu)型為正四面體形。(3)①吡啶環(huán)的結(jié)構(gòu)與苯環(huán)相像，故C原子采納sp2雜化；化合物Ⅰ除了環(huán)上6個(gè)σ鍵，其他σ鍵如圖所示：，1mol化合物Ⅰ中總共有17molσ鍵；Ⅰ中含有四種元素O、N、C、H，同周期元素，從左到右，半徑減小，電負(fù)性增大，所以電負(fù)性由大到小的依次為O>N>C>H。②化合物Ⅱ中Ga的配位數(shù)為6，其中4個(gè)—COOH失去H后顯－1，化合物Ⅱ整體