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大题增分(三)—“物质结构与性质”主观题增分指导
1.(2023·全国乙卷)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列问题:
(1)基态Fe原子的价电子排布式为____________。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为__________________,铁的化合价为____________。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表:
物质
熔点/℃
NaCl
800.7
SiCl4
-68.8
GeCl4
-51.5
SnCl4
-34.1
Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是____________________
________________________________________________________________________。
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因______________________________________________________。SiCl4的空间结构为________,其中Si的轨道杂化形式为___________。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,晶胞中含有________个Mg。该物质化学式为________________,B—B最近距离为________。
解析:(1)Fe是26号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,价电子排布式为3d64s2。一般来说,元素的非金属性越强,电负性越大,金属性越强,电负性越小,故橄榄石中元素电负性大小顺序为O>Si>Fe>Mg;根据化合物中各元素化合价代数和为零,可知Fe的化合价为+2。(2)由表中数据可知,NaCl是离子晶体(熔化时离子键被破坏),SiCl4是分子晶体(熔化时分子间作用力被破坏),离子键强度远大于分子间作用力,故NaCl熔点明显高于SiCl4。分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高。SiCl4分子结构中,1个Si与周围的4个Cl形成正四面体结构,中心原子Si采用sp3杂化。(3)结合投影图可知,晶体结构图中实线部分为1个晶胞,Mg位于晶胞顶点,数目为4×+4×=1;有2个B位于晶胞体内,B原子数目为2,故该物质的化学式为MgB2;如图,B位于边长为a的正三角形的中心,故B—B的最近距离为a××2=a。
答案:(1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2) NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体,NaCl中离子键强度远大于SiCl4分子间作用力 SiCl4、GeCl4、SnCl4的熔点依次升高,因为三者均为分子晶体,结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力逐渐增强 正四面体形 sp3
(3)1 MgB2 a
2.(2022·海南等级考)以Cu2O、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题:
(1)基态O原子的电子排布式____________,其中未成对电子有____________个。
(2)Cu、Zn等金属具有良好的导电性,从金属键的理论看,原因是________________________________________________________________________
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(3)酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图,分子中所有原子共平面,所有N原子的杂化轨道类型相同,均采取__________杂化。邻苯二甲酸酐()和邻苯二甲酰亚胺()都是合成酞菁的原料,后者熔点高于前者,主要原因是________________________________________________________________________
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(4)金属Zn能溶于氨水,生成以氨为配体,配位数为4的配离子,Zn与氨水反应的离子方程式为
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(5)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能,Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键,原因是_________________________________