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1、专项提能特训(7)物质结构与性质综合大题突破1(2021湖南卷，18)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_(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/K187.2330.8427.2560.70 时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是_(填化学式)，沸点依次升高的原因是_，气态SiX4分子的空间结构是_；SiCl4与N甲基咪唑()反应可以得到M2，其结构如图所示：N甲
2、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M2中含有_个键；(3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。已知化合物中Ge和O的原子个数比为14，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a nm、b nm、c nm，90，则该晶体的密度_gcm3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。解析：(1)硅原子核外有14个电子，有1s、2s、2p、3s、3p五个能级，每个能级的电子数分别是2、2、6、2、2，则基态硅原子最外层的电子排布图为。晶体硅和碳化硅均为共价晶体，碳原子半径比硅
3、原子半径小，则CSi键键长比SiSi键键长短，故碳化硅的熔点较高。(2)0 273 K，由题表中的数据可知，只有SiCl4的熔点低于273 K，沸点高于273 K，则SiCl4在0 时为液态。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，则分子间作用力依次增大，沸点逐渐升高。SiX4的中心原子Si周围的键电子对数4(414)4，无孤电子对，由VSEPR理论可知，其VSEPR模型与分子空间结构均为正四面体。中甲基碳原子为饱和碳原子，是sp3杂化，碳碳双键中的碳原子为sp2杂化。短周期同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，且H的电负性比C小，故电负性由大到小
4、的顺序是NCH。中1个基团有1个NSi、4个NC、1个N=C、1个C=C、6个CH，共有13个键，4个基团，则含134 52(个)键，另外还有2个SiCl键，故1个中含有键的数目为54个。(3)由晶胞结构图可知，1个晶胞中，对于X原子，8个位于顶点、4个位于棱上、6个位于面上、3个位于晶胞内，故1个晶胞中含有X的数目为84638(个)；对于Y原子，4个Y原子均位于晶胞内；对于Z原子，16个Z原子均位于晶胞内。其中Ge和O的原子个数比为14，则X为Mg，Y为Ge，Z为O。由上述分析可知，该化合物的化学式为Mg2GeO4。1个晶胞的质量 g g，1个晶胞的体积abc1021 cm3，则晶体的密度
5、gcm3。答案：(1) SiC(2)SiCl4SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大正四面体sp2、sp3NCH54(3)OMg2GeO42(2020天津卷，13)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题：(1)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为_，基态Fe原子的电子排布式为_。(2) CoO的面心立方晶胞如图1所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则CoO晶体的密度为_gcm3；三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为_。图1(3)Fe、Co、Ni能与Cl2反应，其中Co和Ni均生成二氯化物，由此推断FeCl3
6、、CoCl3和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为_，Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成，写出反应的离子方程式：_。(4)95 时，将Ni片浸在不同质量分数的硫酸中，经4小时腐蚀后的质量损失情况如图2所示，当w( H2SO4)大于63%时，Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为_。由于Ni与H2SO4反应很慢，而与稀硝酸反应很快，工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度，在硫酸中添加HNO3的方式为_(填“一次过量”或“少量多次”)，此法制备NiSO4的化学方程式为_。图2解析：(1)Fe、Co、Ni三种元素在周期表中位于第四周期第族；Fe的原子序数为26
7、，根据核外电子排布规律可知，基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2。(2)由题给图示可知，O2位于顶点和面心，因此一个晶胞中含有O2的个数为864；Co2位于棱上和体心，因此一个晶胞中含有Co2的个数为1214，即一个晶胞的质量为 g，一个晶胞的体积为(a107)3cm3，因此CoO晶体的密度为 gcm3。Fe、Co、Ni的原子序数逐渐增大，原子半径逐渐减小，因此FeO、CoO、NiO微粒间的作用力由大到小的顺序为NiOCoOFeO，三种晶体的熔点由高到低的顺序为NiOCoOFeO。(3)由Fe和Cl2反应生成FeCl3可知，氧化性：Cl2Fe3
8、；由Co和Cl2反应只生成CoCl2而不能生成CoCl3可知，氧化性：Co3Cl2。综上分析，FeCl3、CoCl3和Cl2三者氧化性由强到弱的顺序为CoCl3Cl2FeCl3。Co(OH)3与盐酸反应生成氯气和Co2，反应的离子方程式为2Co(OH)36H2Cl=2Co2Cl26H2O。(4)由铁、铝与浓硫酸能发生钝化可推知，其原因可能是硫酸的质量分数大于63%时，镍表面逐渐形成致密的氧化物保护膜，使反应速率减慢。因为Ni与稀硝酸反应较快，所以添加HNO3时应少量多次而不是一次过量。由题给信息可知，反应物为Ni、H2SO4、HNO3，Ni被氧化生成NiSO4，HNO3被还原为NO或NO2，因
9、此该反应的化学方程式为3Ni3H2SO42HNO3=3NiSO42NO4H2O或NiH2SO42HNO3=NiSO42NO22H2O。答案：(1)第四周期第族1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(2)NiOCoOFeO(3)CoCl3Cl2FeCl32Co(OH)36H2Cl=2Co2Cl26H2O(4)随H2SO4质量分数增加，Ni表面逐渐形成致密氧化膜少量多次3Ni3H2SO42HNO3=3NiSO42NO4H2O或NiH2SO42HNO3=NiSO42NO22H2O3(2021调研题)2021年我国启动新一轮新能源汽车下乡活动，电池性能是制约新能源汽车发展的瓶颈之
10、一。钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸亚铁锂(LiFePO4)等是制作锂电池的重要材料。回答下列问题：(1)基态Mn原子的价电子排布式为_。(2)五羰基铁Fe(CO)5可用于制取微纳米级羰基铁粉，其中与Fe配位的原子是_(填元素名称)；常压下，五羰基铁的熔点为20 ，沸点为103.6 ，其晶体类型为_。(3)N和P同主族，NH3的键角_(填“”“电负性N强于P，中心原子的电负性越强，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的斥力越大，键角越大(4)LiF(5)6d4(2021原创)铁、铜、硫等都是生活生产中常用的元素，请填写下列空白。(1)基态二价
11、铜离子的电子排布式为_。(2)固态SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为_；该分子中含有_个键。(3)已知Cu、Zn的第二电离能分别为1957.9 kJmol1、1733.3 kJmol1，前者高于后者的原因是_。(4)单质硫与熟石灰加热产物之一为CaS3，S的空间结构是_，与其互为等电子体的分子是_(任写1种)。(5)FeCO3可作补血剂，CoCO3可用于陶瓷工业的着色剂。已知：r(Fe2)为61 pm， r(Co2)为65 pm。隔绝空气加热：FeCO3FeOCO2；CoCO3CoOCO2。分别加热FeCO3和CoCO3时，FeCO3的分解温度低于CoCO3，其原因
12、是_。(6)CuFeS2的晶胞如图所示，晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm；CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与_个S原子相连，晶体密度_gcm3(列出计算表达式，NA表示阿伏加德罗常数的值)；图中原子2和3的坐标分别为、，则原子1的坐标为_。解析：(1)基态二价铜离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(2)观察题图可知，SO3的三聚体中1个S原子形成4个键，故硫原子的杂化轨道类型为sp3；SO3的三聚体中有3个S原子，故共含有12个键。(3)Cu原子的价电子排布式为3d104s1，失去一个电子后的价层电子排布式为3d10，达到全充满稳定结构，而基态Zn原子
13、的价电子排布式为3d104s2，失去一个电子后的价层电子排布式为3d104s1，Zn的4s1上的电子比Cu的3d10上的电子易失去，所以Cu的第二电离能高于Zn。(4)S的中心原子的孤电子对数为2，形成键的数目是2，故空间结构为V形；与其互为等电子体的分子是OF2或Cl2O。(5)FeO和CoO都是离子晶体。金属阳离子半径越小，形成的氧化物离子键键能越大，物质越稳定，由于r(Fe2)r(Co2)，则FeO比CoO更稳定，FeCO3更易分解，故其分解温度低于CoCO3。(6)根据CuFeS2的晶胞图，晶胞内部的每个Cu原子与4个S原子相连；1个该晶胞中S原子个数8，Fe原子个数464，Cu原子个数8414，则晶胞质量为 g，晶胞体积为abc1021 cm3，晶体密度 gcm3；题图中原子2和3的坐标分别为、，说明是以图中底面左后方的铜原子作为坐标原点的，则原子1的坐标为。答案：(1)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9(2)sp312(3)基态Cu原子失去一个电子后的价层电子排布式为3d10，为全充满稳定结构(4)V形OF2或Cl2O(5)r(Fe2)CoO，FeO比CoO更稳定(6)4