59 专题十一 热考题型突破(九) 物质结构与性质综合题（Word教参）-【优化指导】2024高考化学二轮复习高中总复习·第2轮（老教材）

热考题型突破(九)　≡物质结构与性质综合题≡ [知识拓展] 1．原子结构与性质的考查点 2．分子结构与性质的考查点 3．晶体结构与性质的考查点 [典题范例] (2023·全国甲卷)将酞菁­钴钛菁­三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题： (1)图1所示的几种碳单质，它们互为__________，其中属于原子晶体的是__________，C60间的作用力是____________。 (2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。 酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是____________(填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为__________，氮原子提供孤对电子与钴离子形成__________键。 (3)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为__________。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为__________键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F－的配位数为__________。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝__________ g·cm-3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 答案：(1)同素异形体　金刚石　范德华力(或分子间作用力) (2)③　＋2　配位 (3)sp3　离子　2　 解析：(1)金刚石、石墨、C60和碳纳米管都是由碳元素形成的性质不同的单质，它们互称同素异形体。金刚石中每个C原子处于其他4个C原子构成的正四面体的中心，向周围无限延伸，形成空间立体网状结构，为原子晶体。C60为分子晶体，粒子间作用力为范德华力。 (2)酞菁分子中所有原子共平面，所有N原子都采用sp2杂化，则①②号氮原子的孤对电子处于sp2杂化轨道，而③号氮原子的孤对电子处于未杂化的p轨道。酞菁中③号氮原子失氢，则Co为＋2价。Co2+与氮原子之间由氮原子单方提供孤对电子形成配位键。 (3)Al2Cl6中Al形成4条σ键(其中一条由Cl提供孤对电子形成配位键)，Al为sp3杂化。AlF3的熔点高，应为离子晶体，铝氟之间的化学键为离子键。Al3+与F－具有相同的电子层结构，F－的半径大于Al3+的半径，故F－处于晶胞的棱心，则F－的配位数是2。根据均摊法，每个AlF3晶胞中含有Al3+的个数为8×＝1，含有F－的个数为12×＝3，AlF3的摩尔质量为84 g·mol-1，晶胞体积为a3×10-30 cm3，则晶体密度为ρ＝＝ g·cm-3。 “四步法”突破物质结构与性质综合题 [题型演练] 反型钙钛矿太阳能电池研究成果为钙钛矿电池研究开辟新方向。 (1)基态钛原子的px原子轨道上的电子数为________个。与钛同周期的第ⅡB族和第ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是________(写元素符号)。 (2)反型钙钛矿电池无需使用具有光催化活性的TiO2(通过氮掺杂生成TiO2－aNb，反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层，光照下的输出稳定性更好，更具发展潜力。 则TiO2－aNb晶体中a＝________。已知原子1、2的分数坐标分别为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标为____________，设阿伏加德罗常数的值为NA，TiO2的密度为____________ g·cm-3。 答案：(1)4　Zn (2)　(1，1，)　 解析：(1)基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2，px原子轨道上电子数2px上有2个，3px上有2个，px原子轨道上电子数共4个；与钛同周期的第ⅡB族和第ⅢA族两种元素分别为Zn、Ga，基态Zn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，基态Ga的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则Zn核外电子排布为全充满稳定的结构，较难失电子，第一电离能比Ga的大； (2)由TiO2－aNb晶胞结构可知，氮掺杂反应后，有3个氧空穴，氧原子6个在棱上、6个在面上，1个在体内，氧原子个数为6×＋6×＋1＝，氮原子1个在面上、1个在棱上，氮原子个数为1×＋1×＝，晶胞中钛原子8个在顶角、4个在面上和1个在体内，钛原子个数为8×＋4×＋1＝4，则有Ti∶O∶N＝4∶∶＝1∶∶，该物质的化学式为TiON，则2－a＝，a＝2－＝。 由TiO2的晶胞结构可知，原子1、2的分数坐标分别为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标为(1，1，)；由TiO2的晶胞结构可知，晶胞中钛原子8个在顶角、4个在面上和1个在体内，钛原子的个数为8×＋4×＋1＝4，氧原子8个在棱上、8个在面上，2个在体内，氧原子个数为8×＋8×＋2＝8，则1