热点专攻17物质结构综合题1.(2019全国Ⅲ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。(3)苯胺()的晶体类型是。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0℃)、沸点(110.6℃),原因是。(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。答案:(1)Mg相反(2)4(3)分子晶体苯胺分子之间可以形成氢键(4)Osp3σ(5)(PnO3n+1)(n+2)-解析:(1)根据元素周期律可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。(2)根据信息可知,双聚分子为Fe2Cl6,其结构式应为。Fe原子与周围4个氯原子成键,即Fe的配位数为4。(3)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。(4)根据元素周期律可知,H、N、P、O四种元素的电负性大小顺序为:O>N>P>H。由于磷酸分子的结构或()可推知NH4H2PO4中的P的杂化类型为sp3杂化,磷原子与氧原子形成的是σ键。(5)根据题干中焦磷酸根离子和三磷酸根离子的模型可推知两者的化学式分别为P2O74-、P3O105-,两化学式差值为PO3-,由此得到PnO3nn-,再由P2O74-与(PO3-)2(即P2O62-)的差值(O2-)可得这类磷酸根离子的化学式通式为:PnO3nn-+O2-=(PnO3n+1)(n+2)-。2.磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题:(1)基态砷原子的价电子排布式为。(2)生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为,电负性由大到小的顺序为。(3)COS(羰基硫)可用作粮食的熏蒸剂,其中碳原子的杂化轨道类型为,所含共价键的类型为,写出一种与COS键合方式相同且立体构型也相同的微粒:。(4)H2O与H2S为同族元素的氢化物,H2O可以形成H9O4+¿¿或H3O+,而H2S几乎不能形成类似的H9S4+¿¿或H3S+,其原因是。(5)AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2000℃,其晶胞结构如图所示。①磷化铝的晶体类型为。②A、B点的原子坐标如图所示,则C点的原子坐标为。③磷化铝的晶胞参数a=546.35pm,其密度为g·cm-3(列出计算式即可,用NA表示阿伏加德罗常数的数值)。答案:(1)4s24p3(2)Cl>P>SCl>S>P(3)spσ键和π键(写“极性键”也可)CO2(或CS2、BeF2等)(4)氧的电负性大且原子半径小,H2O分子间及与H+可形成氢键,而硫的电负性较小且原子半径大,几乎不能形成氢键(5)①原子晶体②(14,14,34)③4×58(5.4635×10-8)3×NA解析:(3)COS中C原子的孤电子对数是4-2-22=0,价层电子对数是1+1+0=2,所以碳原子的杂化轨道类型是sp,COS的立体构型是直线形,结构式是OCS,含有2个σ键和2个π键;与COS键合方式相同且立体构型也相同的微粒应与COS是等电子体,最容易想到的就是CO2和CS2。(4)H3O+是由H2O和H+通过配位键形成的,H9O4+¿¿是由(H2O)4和H+通过配位键形成的,其中(H2O)4是H2O分子间通过氢键形成的缔合分子,因此应从氢键的形成条件去考虑H2S不能形成H9S4+¿¿或H3S+的原因。(5)①磷化铝的晶胞结构类似金刚石,且其熔点很高,因此磷化铝属于原子晶体。②由磷化铝的晶胞结构可以看出,Al原子位于立方体的体对角线的14处,因此C点的原子坐标为(14,14,34)。③1个AlP晶胞中含有的P原子数是8×18+6×12=4,Al原子数也是4,因此一个晶胞的质量m=58×4NAg,而晶胞的体积V=(a×10-10)3cm3=(5.4635×10-8)3cm3,所以磷化铝的密度ρ=mV=4×58(5.4635×10-8)3×NAg·cm-3。3.由P、S、Cl、...
