第7講物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合題1.[2024湖南]硅、鍺（Ge）及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}：（1）基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為，晶體硅和碳化硅熔點(diǎn)較高的是SiC（填化學(xué)式）；（2）硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4。SiX4的熔沸點(diǎn)SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點(diǎn)/K183.0203.2278.6393.7沸點(diǎn)/K187.2330.8427.2560.7①0℃時(shí)，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是SiCl4（填化學(xué)式），沸點(diǎn)依次上升的緣由是SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均為分子晶體，分子晶體的熔沸點(diǎn)由分子間作用力（范德華力）確定，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高，氣態(tài)SiX4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體；②SiCl4與N－甲基咪唑（）反應(yīng)可以得到M2＋，其結(jié)構(gòu)如圖所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為sp2、sp3，H、C、N的電負(fù)性由大到小的依次為N＞C＞H，1個(gè)M2＋中含有54個(gè)σ鍵；（3）如圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。①已知化合物中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1∶4，圖中Z表示O原子（填元素符號(hào)），該化合物的化學(xué)式為Mg2GeO4；②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，則該晶體的密度ρ＝7.4×1023NAabcg·cm－3（設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、解析（1）硅原子核外有14個(gè)電子，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，其最外層的電子排布圖為；晶體硅、碳化硅均屬于共價(jià)晶體，原子半徑Si＞C，故鍵長C—Si＜Si—Si，鍵能C—Si＞Si—Si，則熔點(diǎn)碳化硅＞晶體硅。（2）①0℃對(duì)應(yīng)273K，由表中數(shù)據(jù)可分析出0℃時(shí)，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4中呈液態(tài)的為SiCl4。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相像，分子晶體的熔沸點(diǎn)由分子間作用力（范德華力）確定，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高，因此SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4熔沸點(diǎn)依次上升；SiX4分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝4＋4－4×12＝4，依據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型推斷該分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。②依據(jù)雜化軌道理論可分析出N－甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為sp2和sp3；同周期主族元素從左到右，電負(fù)性漸漸增大，則電負(fù)性N＞C，CH4中H顯正價(jià)，C顯負(fù)價(jià)，則電負(fù)性C＞H，故電負(fù)性由大到小的依次為N＞C＞H；單鍵為σ鍵，雙鍵中一個(gè)為σ鍵，一個(gè)為π鍵，故1個(gè)M2＋中含有54個(gè)σ鍵。（3）①依據(jù)均攤法，晶胞中X的個(gè)數(shù)為8×18＋6×12＋3＋4×14＝8，Y的個(gè)數(shù)為4，Z的個(gè)數(shù)為16，由于Ge與O的原子個(gè)數(shù)比為1∶4，故圖中Z表示O原子；該化合物的化學(xué)式為Mg2GeO4。②該晶胞質(zhì)量為4×（24×2+73+16×4）NAg，體積為a×10－7×b×10－7×c×10－7cm3，所以晶體密度為2.[2024重慶]配位化合物X由配體L2－（如圖）和具有正四面體結(jié)構(gòu)的[Zn4O]6＋構(gòu)成。（1）基態(tài)Zn2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10）。（2）L2－所含元素中，電負(fù)性最大的原子處于基態(tài)時(shí)電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為啞鈴形；每個(gè)L2－中實(shí)行sp2雜化的C原子數(shù)目為8個(gè)，C與O之間形成σ鍵的數(shù)目為8個(gè)。（3）X晶體內(nèi)部空腔可吸附小分子，要增加X與H2O的吸附作用，可在L2－上引入BC。（假設(shè)X晶胞形態(tài)不變）A.—Cl B.—OHC.—NH2 D.—CH3（4）X晶體具有面心立方結(jié)構(gòu)，其晶胞由8個(gè)結(jié)構(gòu)相像的組成單元（如圖）構(gòu)成。X晶胞的組成單元X晶胞的組成單元的對(duì)角面中[Zn4O]6＋與L2－配位示意圖①晶胞中與同一配體相連的兩個(gè)[Zn4O]6＋的不同之處在于排列方向不同或取向不同。②X晶體中Zn2＋的配位數(shù)為4。③已知鍵長為dnm，理論上圖中A、B兩個(gè)Zn2＋之間的最短距離的計(jì)算式為3a－2dnm。④已知晶胞參數(shù)為2anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，L2－與[Zn4O]6＋的相對(duì)分子質(zhì)量分別為M1和M2，則X的晶體密度為3M1＋M2a3N解析（1）基態(tài)Zn原子核外有30個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，則基態(tài)Zn2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。（2）L2－所含元素有C、H、O，其中電負(fù)性最大的為O，基態(tài)O原子電子占據(jù)的最高能級(jí)為2p，其電子云輪廓圖為啞鈴形。L2－中苯環(huán)上碳原子、形成碳氧雙鍵的碳原子實(shí)行sp2雜化，每個(gè)L2－中實(shí)行sp2雜化的C原子共8個(gè)。單鍵為σ鍵，雙鍵含1個(gè)σ鍵，故C與O之間形成σ鍵的數(shù)目為8個(gè)。（3）要增加X與H2O的吸附作用，引入的基團(tuán)需能與H2O形成氫鍵，因此可在L2－上引入—OH、—NH2。（4）①由題圖知，晶胞中與同一配體相連的兩個(gè)[Zn4O]6＋的不同之處在于排列方向不同或取向不同。②1個(gè)[Zn4O]6＋上、下、左、右、前、后共有6個(gè)L2－，每個(gè)L2－與[Zn4O]6＋形成2個(gè)Zn←O配位鍵，1個(gè)[Zn4O]6＋含有4個(gè)Zn←O配位鍵，則1個(gè)[Zn4O]6＋中Zn2＋形成的配位鍵數(shù)目為6×2＋4＝16，1個(gè)Zn2＋的配位數(shù)為4。③圖中A、B兩個(gè)Zn2＋之間的最短距離為晶胞組成單元的體對(duì)角線長度－Zn—