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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·山东等级考)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题:
(1)-40 ℃时,F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下,HOF为无色气体,固态HOF的晶体类型为________,HOF水解反应的产物为__________(填化学式)。
(2)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大π键(Π)。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为__________;O—Cl—O键角________Cl—O—Cl键角(填“>”“<”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因________________________________________________________________________
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(3)一定条件下,CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系,晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=γ=90°),其中Cu化合价为+2。上述反应的化学方程式为________________________________________________________________________
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若阿伏加德罗常数的值为NA,化合物X的密度ρ=________g·cm-3(用含NA的代数式表示)。
解析:(1)常温常压下HOF为无色气体,说明其沸点较低,为分子晶体。比较元素的电负性大小可知,HOF中F为-1价,则其水解反应为HOF+H2O===HF+H2O2,水解产物为HF、H2O2。(2)ClO2为V形结构,且存在3原子5电子的大π键,则Cl的杂化类型为sp2,Cl有1个孤电子对,Cl2O中O存在2个孤电子对,根据孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,知Cl2O中Cl—O—Cl键角小于ClO2中O—Cl—O键角。(3)根据均摊法,X的晶胞中白色小球的个数为16×+4×+2=8,黑色小球的个数为8×+2=4,灰色小球的个数为8×+1=2,则X中灰球、黑球、白球的个数比为1∶2∶4,根据Cu化合价为+2,结合元素守恒、化合物中各元素化合价代数和为0可知,X为K2CuF4,则题中反应的化学方程式为CuCl2+4K+2F22KCl+K2CuF4。该晶胞中含有2个K2CuF4,晶胞质量为 g,晶胞体积为a×10-10cm×b×10-10 cm×c×10-10 cm=abc×10-30 cm3,则化合物X的密度ρ= g÷(abc×10-30 cm3)= g·cm-3。
答案:(1)分子晶体 HF、H2O2 (2)sp2 > 键长:ClO2<Cl2O,ClO2中为氯氧双键,Cl2O中为氯氧单键,双键键能大,键长短 (3)CuCl2+4K+2F22KCl+K2CuF4
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