专题 物质结构与性质综合题（解析版）

专题 15 物质结构与性质综合题1．（2023·全国甲卷）将酞菁—钴钛—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_______，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，其中轨道能提供一对电子的原子是_______(填图 2 酞菁中原子的标号)。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)气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图 3a 所示，二聚体中的轨道杂化类型为_______。的熔点为，远高于的，由此可以判断铝氟之间的化学键为_______键。结构属立方晶系，晶胞如图 3b 所示，的配位数为_______。若晶胞参数为，晶体密度_______(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。【答案】(1)同素异形体 金刚石 范德华力(2)③ +2 配位(3) 离子 2 【详解】（1）同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图 1 所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，属于分子晶体，碳纳米管不属于原子晶体；间的作用力是范德华力；（2）已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的 C 原子和所有的 N 原子均为杂化，且分子中存在大 π 键，其中标号为①和②的 N 原子均有一对电子占据了一个杂化轨道，其 p 轨道只能提供 1 个电子参与形成大 π 键，标号为③的 N 原子的 p 轨道能提供一对电子参与形成大 π 键，因此标号为③的 N 原子形成的 N—H 键易断裂从而电离出；钴酞菁分子中，失去了 2 个的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为+2，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。（3）由的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al 原子价层电子对数是 4，其与其周围的 4 个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中 A1 的轨道杂化类型为。AlF3的熔点为 1090℃，远高于 AlCl3的192℃，由于 F 的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。由AlF3的晶胞结构可知，其中含灰色球的个数为，红色球的个数为，则灰色的球为，距最近且等距的有 2 个，则的配位数为 2。若晶胞参数为 a pm，则晶胞的体积为，晶胞的质量为，则其晶体密度。2．（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()。回答下列问题：(1)基态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/℃800.7与均为第三周期元素，熔点明显高于，原因是_______。分析同族元素的氯化物、、熔点变化趋势及其原因_______。的空间结构为_______，其中的轨道杂化形式为_______。(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿 c 轴的投影图如下所示，晶胞中含有_______个。该物质化学式为_______，B-B 最近距离为_______。 【答案】(1) O＞Si＞Fe＞Mg +2(2)钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而为分子晶体 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：、、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 (3) 1 【详解】（1）为 26 号元素，基态原子的价电子排布式为。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()中，各元素电负性大小顺序为 O＞Si＞Fe＞Mg；因为中、、的化合价分别为+2、+4 和-2，x+2-x=2，根据化合物中各元素的化合价的代数和为 0，可以确定铁的化合价为+2。（2）与均为第三周期元素，熔点明显高于，原因是：钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，其熔点较高；而为分子晶体，其熔点较低。由表中的数据可知， 、、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...