新教材适用2024版高考化学二轮总复习题型突破特训四物质结构与性质综合题

这是一份新教材适用2024版高考化学二轮总复习题型突破特训四物质结构与性质综合题，共6页。试卷主要包含了375c、0，4__pm等内容，欢迎下载使用。
(2)GaN晶体的一种立方晶胞如图所示。该晶体中与Ga原子距离最近且相等的N原子个数为_4__。该晶体密度为ρ g·cm－3，GaN的式量为Mr，则晶胞边长为 eq \r(3,\f(4Mr,ρ·NA))×107 nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。
【解析】 (1)GaN熔点较高为1 700 ℃，GaCl3熔点较低为77.9 ℃，则GaN为共价晶体，GaCl3为分子晶体。(2)从图中可知，该晶体中与Ga原子距离最近且相等的N原子个数为4个，根据均摊法，该晶胞中N原子个数为4，Ga原子个数为eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×6＝4，设晶胞边长为a nm，则ρ＝eq \f(4Mr,NA·a×10－73) g/cm3，则a＝eq \r(3,\f(4Mr,ρ·NA))×107 nm。
2. (2023·山东省实验中学一模)钴的配合物和铱的化合物均具有重要的科学研究价值，请回答下列问题：
(1)酞菁是一种具有大π键共轭体系的化合物，酞菁钴分子的结构如图1所示，N原子的VSEPR模型为_(正)三角形__,1 ml酞菁钴分子中含有_4NA__个配位键(NA表示阿伏加德罗常数的值)。基态原子中，与C同周期且单电子数与C2＋相同的元素有_2__种。
(2)H2O2不会将C2＋氧化为C3＋，而一定条件下能将[C(CN)6]4－氧化成[C(CN)6]3－，其原因是_C2＋与CN－形成的配离子[C(CN)6]4－还原性增强，同时C3＋与CN－形成的配离子[C(CN)6]3－更加稳定，使反应容易发生__，[C(CN)6]3－中σ键和π键数目比为_1∶1__。
(3)二氧化铱(IrO2)可用作工业电解的阳极材料，以及电生理学研究中的微电极，其四方晶格结构如图2所示，C原子和D原子的核间距为n pm，IrO2晶胞参数为a pm、a pm、c pm。原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置，A原子分数坐标为(0,0,0)，则B原子的分数坐标为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2))) ，晶胞中O2－的分数坐标有_4__种，O2－的配位数是_3__，若Ir4＋和O2－半径分别为r1 pm和r2 pm，则IrO2晶体的空间利用率为 eq \f(1 600πr\\al(3,1)＋2πr\\al(3,2),3a2c) %(用含有r1、r2、a、c的代数式表示，要求化简)。
【解析】 (1)酞菁钴分子中N原子的价层电子对数均为3，其VSEPR模型为平面三角形；由分子结构图可知，一个酞菁钴分子中含有4个配位键，则1 ml酞菁钴分子中含有4NA个配位键；C2＋价电子排布式为3d7，单电子数目为3，基态原子中，与C同周期且单电子数与C2＋相同的元素有V：3d34s2和As：4s24p3，共2种。(2)H2O2不会将C2＋氧化为C3＋，而一定条件下能将[C(CN)6]4－氧化成[C(CN)6]3－，其原因是：C2＋与CN－形成的配离子[C(CN)6]4－还原性增强，同时C3＋与CN－形成的配离子[C(CN)6]3－更加稳定，使反应容易发生；配合物[C(CN)6]3－中C3＋与配体CN－之间形成6个配位键，即6个σ键，CN－之中是碳氮三键，一个CN－中含有1个σ键和2个π键，因此6个CN－中有6个σ键，12个π键，因此配合物[C(CN)6]3－中共有12个σ键和12个π键，配合物[C(CN)6]3－中σ键和π键数目比为1∶1。(3)已知C原子和D原子的核间距为n pm，IrO2晶胞参数为a pm、a pm、c pm。原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置，A原子分数坐标为(0,0,0)，则B原子的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)＋\f(\r(2)n,2a)，\f(1,2)))；由晶胞图可知，晶胞中O2－的分数坐标有4种；IrO2中Ir4＋与O2－个数比为1∶2，由图可知，Ir4＋周围与其等距离且最近的O2－有6个，即Ir4＋的配位数为6，那么O2－的配位数为3；晶胞中Ir4＋的个数为8×eq \f(1,8)＋4×eq \f(1,4)＋2＝4；晶胞中O2－的个数为4×eq \f(1,2)＋2＋4＝8；IrO2晶胞参数为a pm、a pm、c pm，则晶胞的体积为a2c pm3；若Ir4＋和O2－半径分别为r1 pm和r2 pm，则晶胞中所含原子的体积为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3)πr\\al(3,1)×4＋\f(4,3)πr\\al(3,2)×8))pm3；则IrO2晶体的空间利用率＝eq \f(\f(4,3)πr\\al(3,1)×4＋\f(4,3)πr\\al(3,2)×8,a2c)×100%＝eq \f(1 600πr\\al(3,1)＋2πr\\al(3,2),3a2c)%。
3. (2023·山东潍坊一模)分子人工光合作用的光捕获原理如图所示，WOC1是水氧化催化剂WOC在水氧化过程中产生的中间体，HEC1是析氢催化剂HEC在析氢过程中产生的中间体。
回答下列问题：
(1)与Fe元素同周期，基态原子有2个未成对电子的金属元素有_3__种，下列状态的铁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_c__(填标号)。
(2)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。1 ml WOC1中通过螯合作用形成的配位键有_8__ml。
(3)HEC1中的C、N、O三种元素都能与H元素形成含A—A(A表示C、N、O元素)键的氢化物。氢化物中A—A键的键能(kJ·mL－1)如下表：
A—A键的键能依次降低的原因是_C、N、O中心原子上孤电子对数目越多，排斥作用越大，形成的化学键越不稳定，键能就越小__。
(4)在多原子分子中有相互平行的p轨道，它们连贯、重叠在一起，构成一个整体，p电子在多个原子间运动，像这样不局限在两个原子之间的π键称为离域π键，如苯分子中的离域π键可表示为Πeq \\al(6,6)。N元素形成的两种微粒NOeq \\al(＋,2)、NOeq \\al(－,2)中，NOeq \\al(－,2)中的离域π键可表示为_Πeq \\al(4,3)__，NOeq \\al(＋,2)、NOeq \\al(－,2)的键角由大到小的顺序为_NOeq \\al(＋,2)>NOeq \\al(－,2)__。
(5)水催化氧化是“分子人工光合作用”的关键步骤。水的晶体有普通冰和重冰等不同类型。普通冰的晶胞结构与水分子间的氢键如图甲、乙所示。晶胞参数a＝452 pm，c＝737 pm，γ＝120°；标注为1、2、3的氧原子在Z轴的分数坐标分别为：0.375c、0.5c、0.875c。
①晶胞中氢键的长度(O—H…O的长度)为_276.4__pm(保留一位小数)。
②普通冰晶体的密度为eq \f(4×18,NA×452×226\r(3)×737×10－30) g·cm－3(列出数学表达式，不必计算出结果)。
【解析】 (1)与Fe元素同周期，基态原子有2个未成对电子的金属元素有Ti[Ar]3d24s2、Ni[Ar]3d84s2、Ge[Ar]3d104s24p2；a为基态Fe原子；b为基态Fe2＋；c为基态Fe3＋；d为激发态Fe原子；电离最外层一个电子所需能量最大的是Fe3＋，故c正确。(2)WOC1中每个Ru与周围的四个N原子和1个O原子形成配位键，有结构简式可知1 ml WOC1中含10 ml配位键，但通过螯合成环而形成的配合物的只有N，为8 ml。(3)乙烷中的碳原子没有孤电子对，肼中的氮原子有1对孤对电子，过氧化氢中的氧原子有两对孤对电子，C、N、O中心原子上孤电子对数目越多，排斥作用越大，形成的化学键越不稳定，键能就越小。(4)NOeq \\al(－,2)中的离域π键为三中心四电子，可表示为Πeq \\al(4,3)，NOeq \\al(＋,2)中心N原子的价电子对数为2，无孤电子对，直线结构键角为180°、NOeq \\al(－,2)中心N原子的价电子对数为3，有1对孤电子对，V形结构，键角小于180°。(5)①晶胞中氢键的长度(O—H…O的长度)为0.375×737＝276.4 pm；由晶胞结构可知该晶胞中含有4个水分子，晶胞质量为eq \f(4×18,NA) g，晶胞体积452×226eq \r(3)×737×10－30cm－3，晶胞密度为eq \f(4×18,NA×452×226\r(3)×737×10－30) g·cm－3。
4. (2023·广东联考)镓及其化合物在合金工业、制药工业、电池工业有广泛的应用。回答下列问题：
(1)基态Ga原子的价层电子排布式为_4s24p1__。
(2)LiGaH4是一种温和的还原剂，其可由GaCl3和过量的LiH反应制得：GaCl3＋4LiH===LiGaH4＋3LiCl。
①已知GaCl3的熔点为77.9 ℃，LiCl的熔点为605 ℃，两者熔点差异较大的原因为 LiCl属于离子晶体，晶体粒子间作用力为离子键，GaCl3为分子晶体，晶体粒子间的作用力为范德华力 。
②GaCl3在270 ℃左右以二聚物存在，该二聚物的每个原子都满足8电子稳定结构，写出它的结构式：。
③[GaH4]－的立体构型为_正四面体形__。
(3)一种含镓的药物合成方法如图所示：
①化合物Ⅰ中环上C原子的杂化方式为_sp2__，1 ml化合物Ⅰ中含有的σ键的物质的量为_17_ml__。化合物Ⅰ中所含元素的电负性由大到小的顺序为_O>N>C>H__(用元素符号表示)。
②化合物Ⅱ中Ga的配位数为_6__，x＝_1__。
(4)Ga、Li和O三种原子形成的一种晶体基片在二极管中有重要用途。其四方晶胞结构如图所示：
①上述晶胞沿着a轴的投影图为_C__(填选项字母)。
②用NA表示阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为a＝b＝3.0×10－10 m，c＝3.86×10－10 m，则其密度为 eq \f(7＋32＋70,NA×3.0×10－8×3.0×10－8×3.86×10－8) g·cm－3(列出计算式即可)。
【解析】 (1)基态Ga原子的价层电子排布式为4s24p1。(2)①镓和铝属于同一主族元素，GaCl3和AlCl3性质上相似，也为分子晶体，其熔点低于离子晶体LiCl。②结合二聚体和每个原子都满足8电子稳定结构的信息，可推测Ga的空轨道应该会与Cl的孤对电子成配位键，可写出结构式为。③[GaH4]－的中心原子Ga的价层电子对数为4＋eq \f(1,2)×(3＋1－4×1)＝4，没有孤对电子，所以其立体构型为正四面体形。(3)①吡啶环的结构与苯环相似，故C原子采用sp2杂化；化合物Ⅰ除了环上6个σ键，其他σ键如图所示：，1 ml化合物Ⅰ中总共有17 ml σ键；Ⅰ中含有四种元素O、N、C、H，同周期元素，从左到右，半径减小，电负性增大，所以电负性由大到小的顺序为O>N>C>H。②化合物Ⅱ中Ga的配位数为6，其中4个—COOH失去H后显－1，化合物Ⅱ整体带1单位负电荷，所以x＝1。(4)①由晶胞结构可知，顶点和体心是O，上下面心是Li，棱上是Ga，沿着a轴的投影应为C。②晶胞中含有的原子数Li：2×eq \f(1,2)＝1，Ga：4×eq \f(1,4)＝1，O：1＋8×eq \f(1,8)＝2，则晶胞的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(\f(7＋16×2＋70,NA),3.0×10－8×3.0×10－8×3.86×10－8)g·cm－3＝eq \f(7＋32＋70,NA×3.0×10－8×3.0×10－8×3.86×10－8)g·cm－3。H3C—CH3
H2N—NH2
HO—OH
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