第4章 热点强化课10 物质结构与性质综合题研究-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮教师用书word（鲁科单选版）

　　　　　　　物质结构与性质综合题研究 [知识精讲] 1．物质结构常见考点剖析 (1)以原子或离子结构为主线的考查角度 (2)以分子结构为主线的考查角度 (3)以晶体结构为主线的考查角度 2．性质比较及解释类问题模型构建 (1)“原因解释”类试题的解题流程 (2)模板构建 叙述结构→阐述原理→回扣结论 (3)模板应用示例 比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：______________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔点/℃ －49.5 26 146 沸点/℃ 83.1 186 约400 [答题模板] [标准答案] GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增大。原因：分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强 [例1]　Fe3O4晶体中，O2－的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2－围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2－围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2－数目之比为______。有______%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为5.18 g·cm－3，则该晶胞参数a＝______ cm(写出计算表达式即可)。 解析：结构中如1、3、6、7的O2－围成的正四面体空隙有8个，由图可知晶体结构中O2－数目为8×＋6×＝4，则正四面体空隙数与O2－数目之比为8∶4＝2∶1；Fe3O4中有一半的Fe3＋填充到正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子；含有Fe3＋和Fe2＋的总数为3，晶胞中有8个图示结构单元，则1 mol晶胞的质量为8×(3×56＋4×16) g＝8×232 g,1 mol晶胞即有6.02×1023个晶胞，1个晶胞的体积为a3，所以晶体密度为 g·cm－3＝5.18 g·cm－3，所以晶胞边长a＝ cm。 答案：2∶1　50　 [例2]　锂­磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O。 (1)写出基态Cu2＋的电子排布式： ________________________________________________。 (2)P、S元素第一电离能大小关系为 ________________________________________________________________________， 原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)氨基乙酸铜分子结构如图所示，碳原子的杂化方式为______，基态碳原子核外电子有______种运动状态。 (4)在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2－，则1 mol该配合物含有π键的数目为__________(NA表示阿伏加德罗常数的值)。 (5)晶体铜的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示，铜原子的配位数为________________，铜的原子半径为127.8 pm，NA表示阿伏加德罗常数的值，晶体铜的密度为______ g·cm－3(列出计算式即可)。 解析：(4)CN－存在碳氮三键，1个碳氮三键中有2个π键，所以1 mol该配合物含有8 mol π键，数目为8NA。(5)离铜原子距离最近且相等的原子为铜原子的配位原子，根据图甲可知铜原子配位数是12；根据图乙可知，晶胞的面对角线长为127.8×4 pm，则晶胞棱长为2×127.8×10－10 cm，每个晶胞含有铜原子数为8×＋6×＝4。1个晶胞的体积为(2×127.8×10－10)3 cm3，质量为 g，所以晶体铜的密度为 g·cm－3。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)　(2)P＞S　P原子3p轨道上的电子处于半充满状态，较稳定，比S难失去电子　(3)sp3和sp2　6 (4)8NA　(5)12　 [例3]　(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轴的投影图如图所示，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为26号元素，基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2。元素的金属性越强，其电负性越小，元素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石(MgxFe2－xSiO4)中，各元素电负性大小顺序为O>Si>Fe>Mg；因为MgxFe2－xSiO4中Mg、Si、O的化合价分别为＋2、＋4和－2，根据化合物中各元素的正负化合价的代数和为0，可以确定铁的化合价为＋2。 (2)Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是：钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，其熔点较高；而SiCl4为分子晶体，其熔点较低。由表中的数据可知，SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势为随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大，SiCl4的空间结构为正四面体形，其中Si的价层电子对数为4，因此Si的轨道杂化方式为sp3。 (3)由硼镁化合物的晶体结构可知Mg位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有12×＋2×＝3个Mg，由晶胞沿c轴的投影图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞，则晶胞中Mg的个数为1；晶体结构中B在正六棱柱体内共6个，则该物质的化学式为MgB2；由晶胞沿c轴的投影图可知，B原子在图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍，顶点到对边的垂线长度为a，因此B－B最近距离为a××2＝a。 答案：(1)3d64s2　O＞Si＞Fe＞Mg　＋2 (2)钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体、而SiCl4为分子晶体　随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大　正四面体形　sp3 (3)1　MgB2　a 学科网（北京）股份有限公司 $$