2022届高考化学二轮教学案-题型四物质结构与性质综合题(选考)真题示范.docxVIP

1．(2021·全国甲卷，35)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：

(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为______________；单晶硅的晶体类型为______________。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为______________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：

含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为__________(填标号)。

(2)CO2分子中存在______个σ键和________个π键。

(3)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之间，其原因是_______________________________________________________________________________。

(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4＋离子在晶胞中的配位数是________，晶胞参数为apm、apm、cpm，该晶体密度为__________g·cm－3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝________________(用x表达)。

答案(1)3s23p2原子晶体(或共价晶体)sp3②(2)22(3)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能形成氢键，且水比甲醇形成的氢键多(4)8eq\f(4×91＋8×16,a2c×NA×10－30)2－x

解析(1)基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，因此Si的价电子层的电子排布式为3s23p2；晶体硅中Si原子与Si原子之间通过共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构，因此单晶硅为原子晶体；SiCl4中Si原子价层电子对数为4＋eq\f(4－4×1,2)＝4，因此Si原子采取sp3杂化；由图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。

(2)CO2的结构式为O==C==O,1个双键中含有1个σ键和1个π键，因此1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键。

(3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，甲醇分子间氢键的总强度低于水分子间氢键的总强度，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间。

(4)以晶胞中右侧面心的Zr4＋为例，同一晶胞中与Zr4＋连接最近且等距的O2－数为4，同理可知右侧晶胞中有4个O2－与Zr4＋相连，因此Zr4＋在晶胞中的配位数是4＋4＝8；1个晶胞中含有4个ZrO2微粒，1个晶胞的质量为m＝eq\f(4×91＋8×16,NA)g,1个晶胞的体积为(a×10－10cm)×(a×10－10cm)×(c×10－10cm)＝a2c×10－30cm3，因此该晶体密度为eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4×91＋8×16,NA)g,a2c×10－30cm3)＝eq\f(4×91＋8×16,a2c×NA×10－30)g·cm－3；在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，其中Zn元素为＋2价，Zr为＋4价，O元素为－2价，根据化合物中各元素的化合价代数和为0可知2x＋4×(1－x)＝2y，解得y＝2－x。

2．(2021·全国乙卷，35)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：

(1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是______(填字母)。

A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1

B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动

C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是__________________，中心离子的配位数为____________。

(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。

PH3中P的杂化类型是__________，NH3的沸点比PH3的________，原因是________________。

H2O的键角小于NH3的，分析原因________________