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专题 12 物质结构与性质
1．（2022·湖南高三模拟）重金属的化合物易对环境造成污染及引起人体伤害，元素砷本身无毒，其存在
于自然界各种金属矿中，它主要以各种砷化物的形式经呼吸道、消化道、皮肤进入体内引起人体中毒。回
答下列问题：
(1)基态砷原子核外电子排布中有___________个未成对电子；第一电离能数据I(As)大于I(Se)，可能的原因
是___________。
(2)砷烷(AsH)的空间构型为___________；砷烷中心原子杂化方式为___________；AsH 的熔沸点高于
3 3
PH ，其主要原因是___________。NaAsO 可作杀虫剂，其组成元素的电负性大小顺序是___________。
3 3 4
(3)砷与铟(In)形成的化合物(X)具有优良的光电性能，广泛应用于光纤通信用激光器，其立方晶胞结构如图
所示，晶胞边长a=666.67pm，则其密度为___________g/cm3(边长a可用2000/3近似计算，设N =6.0×1023
A
mol-1)
(4)已知砷黄铁矿(FeAsS)煅烧可生成砒霜(As O)和红棕色固体，则该反应的化学方程式为___________。
2 3
【答案】3 As核外电子排布为半满稳定结构，第一电离能更大 三角锥形 sp3 AsH 的相对分
3
子质量大于PH O>As>Na 4.275 2FeAsS+5O As O+Fe O+2SO
3 2 2 3 2 3 2
【解析】
(1)As位于第4周期第ⅤA族，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3，有3个未成对的电子，为半满稳
定结构，Se核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p4，不存在特殊的稳定结构，所以As得第一电离能大于
Se。
(2) 砷烷(AsH)有三个σ键且中心原子As有一个孤电子对，所以为三角锥形，杂化方式为sp3杂化；AsH
3 3
与PH 结构相似，AsH 的相对分子质量大于PH ，分子间作用力更大，沸点更高；同主族元素从上往下电
3 3 3
负性减弱，非金属元素电负性一般大于金属元素，所以答案为：O>As>Na。
(3)每个晶胞中含有In数目为 ，含有As数目为４，晶胞的体积V=a3pm3=
cm3，晶胞密度 ＝ ＝ =4.275 g/cm3。
(4) 反应物为FeAsS和氧气，煅烧可生成砒霜As O 及红棕色的Fe O，硫元素最终转化为SO ，所以该反
2 3 2 3 2应的化学方程式为：2FeAsS+5O As O+Fe O+2SO。
2 2 3 2 3 2
2．（2022·山东日照市高三一模）工业上以纯碱、水、二氧化硫为原料，利用“干法”工艺制备食品抗氧
化剂焦亚硫酸钠(Na SO)。
2 2 5
回答下列问题：
(1)原料涉及的元素中，电负性最大的是____(填元素符号)；纯碱中阴离子的中心原子杂化方式为____。
(2)二氧化硫易溶于水的原因除与水反应外，还有_____；与二氧化硫互为等电子体的阴离子有_______(填
化学式，写一种即可)。
(3)焦亚硫酸根的结构图为： ，标有“*”的硫的化合价为____。
(4)Na SO 加热至一定温度时分解为NaO和SO ，NaO晶胞为立方晶胞，结构如图，图中黑球代表阳离
2 2 5 2 2 2
子，白球代表阴离子(N 为阿伏加德罗常数的值)。
A
①阴离子的配位数为___。
②若晶胞参数为a nm，则晶胞的密度为___g·cm-3.(用含a、N 的式子表示)。
A
【答案】O sp2 SO 与 HO 极性相同（或 SO 与 HO 均为极性分子） NO +5 8
2 2 2 2
【解析】
(1)纯碱、水、二氧化硫所含元素有H、C、O、Na、S，同周期元素从左到右电负性增强，同主族元素从上
到下电负性减弱，则电负性最强为O，纯碱中阴离子为 ，中心碳原子的价电子对数= ，采用
sp2杂化；
(2)二氧化硫中心原子的价电子对数为： ，有一对孤电子对，为V形结构，正负电荷中心不重合，为
极性分子，根据相似相溶原理可知其易溶于极性溶剂水；等电子体是原子数和价电子数相同的粒子，与二
氧化硫互为等电子体的阴离子有NO ；
(3)由结构式可知标有“*”的硫与三个氧原子形成共价键有5对共用电子，化合价为+5价，故答案为：+5；
(4)①由晶胞结构可知：以面心白球为观察对象可知其在一个晶胞中连接的黑球有4个，由此可知阴离子周
围等距的阳离子有8个，配位数为8；②Na O晶胞为立方晶胞中Na位于体内个数为8，O有8个在顶点，6个在面心，个数为 ，
2
晶胞的质量为： g，晶胞的体积为 ，则晶胞的密度=
g·cm-3。
3．（2022·广东广州市高三一模）HOGe(BH ) 是钙钛矿型化合物(ABX 型)，量子化学计算结果显示，其
5 2 4 3 3
具有良好的光电化学性能。
回答下列问题：
(1)基态Ge的价层电子排布式为___________。
(2) 的结构如图所示。 含有共价键的类型是___________。1mol 含有化学键的个数为
___________。
(3)根据杂化轨道理论，BH 由B的4个___________(填杂化轨道类型)杂化轨道与4个H的1s轨道重叠而
成，因此BH 的空间构型是___________。
(4)CsPbI 是HOGe(BH ) 的量子化学计算模型，CsPbI 的晶体结构如图所示
3 5 2 4 3 3
①原子1的坐标为( ，0，0)，则原子2和3的坐标分别为___________、___________。
②I-位于该晶体晶胞的___________(填“棱心”、“体心”或“顶角”)。
③已知HOGe(BH ) 晶体属于立方晶系，晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为N ，则HOGe(BH )
5 2 4 3 A 5 2 4 3
的密度为___________g·cm-3(列出计算式)。
【答案】4s24p2 极性共价键 sp3 正四面体 (0，0， ) ( ，1，1) 棱心
【解析】(1)基态Ge的价层电子排布式为4s24p2；
(2)通过结构图可知， 只有极性共价键；一个 中有4个共价键，2个配位键，所以1mol 含
有化学键的个数为 ；
(3)BH 的B没有孤电子对，配位原子个数为4，所以是sp3杂化，BH 的空间构型是正四面体；
(4)①2的位置是z轴上 ，2的坐标是(0，0， )，由晶体结构可知，3的坐标是( ，1，1)；
②在棱心上的粒子数目是3，在体心和顶角的粒子数目是1，I-的数量是3，所以I-在棱心上；
③HOGe(BH ) 晶体属于立方晶系，晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为N ，HOGe(BH ) 的摩尔质
5 2 4 3 A 5 2 4 3
量为155g/mol，则HOGe(BH ) 的密度为 。
5 2 4 3
4．（2022·山东高三模拟）我国科研工作者最近发现并制备了一系列主要由 O、P、Se、Bi 等元素组成的
导电材料。回答下列问题：
(1)基态硒原子的价电子排布式为_______；SeO 的熔点为 350 ℃，加热易升华，固态SeO 属于_______ 晶
2 2
体。
(2)O、P、S三种元素中，电负性最大的是_______；键角：HO_______H Se(填">"、"<"或"=")。
2 2
(3)纯净的磷酸粘度极大，随温度升高粘度迅速下降，原因是_______；熔融状态的磷酸导电性很好，这是
由于在纯磷酸中存在如下质子交换导电机理。
由此可以推知纯磷酸液体中存在的导电微粒是 和_______， 的空间构型为_______。
【答案】4s24p4 分子 O > 温度升高，磷酸分子间的氢键被破坏 正四面体
【解析】
(1)Se是与O、S同族的主族元素，位于S的下一周期，即第四周期，主族元素价电子即最外层电子，故Se
的价电子排布式为：4S24P4；SeO 晶体熔点低，且易升华，符合分子晶体的物理性质，故属于分子晶体；
2
(2)非金属性：O＞S＞P，电负性变化规律与非金属性一致，故三者电负性最大的为：O；HO和HSe中心
2 2
原子O和Se均含两对孤对电子，但由于电负性O＞Se，故O对孤对电子的引力强于Se，导致HO中孤对
2
电子对O—H的斥力小于HSe中孤对电子对Se—H的斥力，故键角：HO＞HSe；
2 2 2
(3)由于磷酸分子间存在氢键，故纯净的磷酸粘度极大，当温度升高时，部分磷酸分子间的氢键被破坏，导致粘度迅速下降；由图示知，导电微粒为[P(OH) ]+和 ，故此处填 ；[P(OH) ]+中心P原子价
4 4
层含4个σ电子对，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论知[P(OH) ]+空间构型为正四面体；
4
5．（2022·山东德州市高三一模）Fe、Co、Ni 是几种重要的金属元素。请回答下列问题：
(1)基态 Ni 原子的价电子排布式为_______。
(2)Ni(CO) 常温下为无色液体，沸点42.1℃，熔点-19.3℃，难溶于水，易溶于有机溶剂。推测Ni(CO) 是
4 4
_______分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)实验室常用 KSCN 溶液或苯酚( )检验 。
①第一电离能：N_______O(填“>”或“<”)
②苯酚中碳原子杂化类型为_______。
(4)配位化合物 中心原子Co的配位数为_______，配位原子为_______。
(5)如图所示，Fe O 晶体中，O2-围成正四面体空隙(1、3、6、7围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12
3 4
围成)，Fe O 中有一半的 填充在正四面体空隙中， 和另一半 填充在正八面体空隙中。则没
3 4
有填充阳离子的正四面体空隙数与没有填充阳离子的正八面体空隙数之比为_______。
(6)已知 Ni可以形成多种氧化物，其中一种 Ni O 晶体的晶胞结构为 NaCl 型，由于晶体缺陷导致
x
x=0.88，晶胞参数为a nm，则晶体密度为_______g·cm-3(N 表示阿伏加德罗常数的值，只需列出表达式)。
A
【答案】 非极性 > sp2 6 N、Cl 7：2
【解析】
(1)基态 Ni 原子的价电子排布式为 ；
(2)H O为极性分子，Ni(CO) 难溶于水，则Ni(CO) 为非极性分子；
2 4 4
(3)①N原子的价电子排布式为2s22p3，O原子的价电子排布式为2s22p4，N达到了半充满稳定结构，故较难
失电子，第一电离能较大，所以第一电离能：N＞O；
②苯酚中的C共同形成大π键，有1个p轨道未杂化，为sp2杂化；
(4)配位化合物 中心原子Co的配位数为6；配位原子是N、Cl；(5) Fe O 晶胞中O2-个数为： 个，所以有 2个，有 1个，其中正四面体空隙共8
3 4
个，1个 填充在正四面体空隙中，剩余7个正四面体空隙，正八面体空隙共 个，一个
和一个 填充在正八面体空隙中，剩余2个正八面体空隙，故没有填充阳离子的正四面体空隙数
与没有填充阳离子的正八面体空隙数之比为7：2；
(6)一个晶胞的质量为 ，体积为 ，因此密度为 。
6．（2022·广东湛江市高三一模）雷氏盐是一种铬的配合物(结构简式如图1)，常用作分析试剂，制备反应
为 (雷氏盐)
。回答下列相关问题：
(1) 的核外电子排布式为______；其基态原子核外电子的空间运动状态有______种；氟和氯处于同一
主族， 的熔点为1100℃， 的熔点为83℃，前者比后者高得多，是因为______。
(2)雷氏盐中与铬形成配位键的原子是______；中心原子的配位数为______。
(3) 中氮原子的杂化方式为______，其立体构型的名称为______。
(4) 所含元素中电负性最小的是______(填元素符号，下同)，它们的基态原子的第一电离能最大
的是______。
(5)金属铬的晶胞结构如图2所示，设晶胞边长为 ，则铬的原子半径为______ 。
【答案】 24 是离子晶体， 是分子晶体 N 6 杂化
正四面体形 H N
【解析】
(1)铬的原子序数为24， 的核外电子排布式为 ；原子核外有24个电子就有24种空
间运动状态，故基态铬原子核外电子的空间运动状态有24种； 的熔点为1100℃， 的熔点为
83℃，前者比后者高得多，是因为 是离子晶体， 是分子晶体。(2)由图可知与铬形成配位键的原子是N;中心原子的配位数为6；
(3) 中氮原子的杂化方式为 杂化，其立体构型为正四面体形。故答案为： 杂化；正四面体形；
(4) 所含元素中电负性最小的是H，基态原子的第一电离能最大的是N。
(5)晶胞边长为 ，晶胞体对角线长为 ，晶胞体对角线等于铬原子半径的4倍，所以铬的原子半
径为 。
1．（2022·河北衡水高三一模）钙及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
(1)基态钙原子的核外电子排布式为_______，能量最高的电子的电子云轮廓图形状是_______。
(2)含氟牙膏中氟离子将羟基磷酸钙[Ca (PO )OH]转化为耐腐蚀的氟磷酸钙[Ca (PO )F]。与 互为等电
5 4 3 5 4 3
子体的分子为_______(填一种)。
(3)元素T与钙位于同周期，在前四周期中基态T原子的未成对电子数最多。T的一种离子与H
2
NCH CHNH (后面简写为en)、OH-、HO组成配合物[T(OH) ( H O)(cn)]。
2 2 2 2 3 2
①该配合物配位中心离子是_______(填离子符号) ，其配位数为_______。
②该配合物中所含元素C、N、O分别可以和氢原子构成CH、NH 、HO三种分子的键角依次减小，其主
4 3 2
要原因是_______。
(4)CaF、CaCl 晶体的熔点依次为1402℃、782℃，二者熔点相差较大的主要原因是_______。
2 2
(5)CaSe(硒化钙)晶胞结构如图所示：
①该晶胞中，面心上6个Se2-相连构成的几何体是_______( 填字母)。
A．正四面体 B．立方体 C．正八面体 D．三角锥形
②已知硒化钙晶体的密度为dg∙cm-3，N 表示阿伏加德罗常数的值，则该晶胞中距离最近的Ca2+之间的距离
A
为_______pm(用含d和N 的代数式表示)。
A
【答案】1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2 球形 CCl 、SiF 等 Cr3+ 6 C、N、O的孤对电子对数
4 4
依次为0、1、2，孤对电子数越多，对成键电子对排斥力越大，键角越小 CaF 、CaCl 都是离子晶体，
2 2
F−的半径小于Cl− ， 故CaF 的晶格能较大，离子键较强 c × ×10-10
2
【解析】(1)钙为20号元素，基态钙原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，能量最高的电子，位于4s
能级，电子云轮廓图形状是球形；
(2)原子总数相等，最外层电子总数相等是等电子体的条件，由于 的原子个数为5，价层电子总数为
5+3+6×4=32，找其相邻族的元素可知 的等电子体为：CCl 、SiF 等；
4 4
(3)①元素T与钙位于同周期，在前四周期中基态T原子的未成对电子数最多，为Cr，价电子排布为：
3d54s1，T的一种离子组成配合物[T(OH) ( H O)(cn)]中，配体呈电中性，该配合物配位中心离子是Cr，其配
3 2
位数为5；
②该配合物中所含元素C、N、O分别可以和氢原子构成CH、NH 、HO三种分子，由于 C、N、O的孤
4 3 2
对电子对数依次为0、1、2，孤对电子数越多，对成键电子对排斥力越大，键角越小；
(4)CaF、CaCl 为离子晶体，由于r(F-)＜r(Cl-)，则CaF 离子键强于CaCl ，晶格能大，熔点高；故CaF 、
2 2 2 2 2
CaCl 晶体的熔点依次为1402℃、782℃，二者熔点相差较大；
2
(5)由图可知，①该晶胞中，面心上6个Se2-相连两个正四面体构成的正八面体；
②设晶胞的边长为a，则该晶胞中距离最近的Ca2+之间的距离为 acm，已知硒化钙晶体的密度为
dg∙cm-3，N 表示阿伏加德罗常数的值，根据V= = = ，由均摊法可知，一个晶胞中含有4个
A
Ca2+，4个Se2-，a3= cm3，1cm=1010pm，则该晶胞中距离最近的Ca2+之间的距离为 a=
× ×1010pm。
2．（2022·福建漳州市高三一模）铁元素是最重要的金属元素之一，很多含铁化合物具有重要作用。
(1)通常情况下，铁的+2价化合物没有+3价的稳定，请你从核外电子排布的角度解释其原因_______。
(2)向含Fe3+的溶液中滴加少量的KSCN溶液，溶液中生成红色的[Fe(SCN)(H O) ]2+。
2 5
①与N同周期的主族元素中，第一电离能比N大的元素是_______。
② [Fe(SCN)(H O) ]2+中Fe3+的配位数为_______。
2 5
③与SCN−互为等电子体的非极性分子的化学式为_______(任写一种)。
(3)血红素结构如图所示，在图中画出Fe2+与N原子间的化学键_______ (若是配位键，需要用箭头加以表
示)，血红素中C原子的杂化方式是_______。(4)FeCO 可作补血剂，CoCO 可用于陶瓷工业的着色剂。已知：①r(Fe2+)为61 pm，r(Co2+)为65 pm。②隔
3 3
绝空气加热：FeCO FeO+CO↑；CoCO CoO+CO↑。分别加热FeCO 和CoCO 时，FeCO 的分
3 2 3 2 3 3 3
解温度低于CoCO，其原因是_______。
3
(5)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物，其晶胞如图所示。正六棱柱底边边长为x cm，高为y cm，N 为阿
A
伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为_______g∙cm-3(列出计算式即可)。
【答案】+2价铁3d轨道有6个电子，而+3价铁3d轨道有5个电子，处于半充满状态，较稳定 F(或
“氟”) 6 CO 或CS sp2、sp3 FeO和CoO都是离子晶体，
2 2
r(Fe2+)＜r(Co2+)，晶格能FeO>CoO，FeO比CoO更稳定，FeCO 比CoCO 易分解
3 3
【解析】
(1) 铁的原子序数为26，外围电子构型为3d64s2，+2价铁3d轨道有6个电子，而+3价铁3d轨道有5个电
子，处于半充满状态，因此通常情况下铁的+2价化合物没有+3价的稳定。
(2)①同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N的2p能级为半满稳定状态，能量低，第
一电离能高于同周期相邻元素O的第一电离能，则与N同周期的主族元素中，第一电离能比N大的元素是
F。② [Fe(SCN)(H O) ]2+中Fe3+的配体有SCN-及HO，配位数为6。③SCN−中含有3个原子，且其价电子
2 5 2数是16，与SCN−互为等电子体的一种非极性分子的为CO(或CS) (任写一种)。
2 2
(3) 配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子，Fe2+提供空轨道，N原子提供电子对， Fe2+与N
原子间的化学键为 ，血红素中含碳碳双键和饱和碳原子，则C原子的杂化方式是
sp2、sp3。
(4) 不溶性碳酸盐分解的过程实质是金属阳离子与碳酸根中的氧离子结合的过程，产物FeO和CoO都是离
子晶体，金属阳离子半径越小，形成的氧化物晶格能越大、物质越稳定，由于r(Fe2+) < r(Co2+)，则FeO比
CoO更稳定， FeCO 越易分解，故其分解温度低于CoCO。
3 3
(5)晶胞中有2个N原子，Fe原子位于内部、顶点、面心，注意1个顶点为图中6个晶胞共用，晶胞中Fe
原子数目 ，正六棱柱底边边长为x cm，底面为正六边形，底面面积为
，高为y cm，体积为：
，N 为阿伏加德罗常数的值，晶胞中原子总质量为
A
，则晶胞的密度为 g∙cm-3(列出计算式即可)。
3．（2021·湖南高三零模）VA族元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。
(1)① 常用于制造火柴，P和S的第一电离能较大的是______。
② 俗称雄黄，其中基态 原子的核外电子排布式为 ______，有______个未成对电子。
③P、S、 电负性由大到小的顺序是______。
(2) 、 、 中沸点最高的是______，其主要原因是______。
(3)①白磷在氯气中燃烧可以得到 和 ，其中气态 分子的立体构型为______。
②研究发现固态PCl 和PBr 均为离子晶体，但其结构分别为 和 ，分析PCl 和
5 5 5
PBr 结构存在差异的原因是______。
5
(4)锑酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm， ，则：①锑酸亚铁的化学式为______。
②晶体的密度为______ (设 为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】P 3d104s24p3 3 S>P>As NH NH 分子间存在氢键 三角锥 Br-半径较大，
3 3
无法形成[PBr ]- Fe(SbO )
6 3 2
【解析】
(1)①P元素3p能级轨道半满，更稳定，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能较大的是P；
②As元素为为33号元素，第四周期第ⅤA族，原子核外电子排布为[Ar]3d104s24p3；核外有4p轨道上3个
未成对电子；
③非金属性S>P>As，所以电负性S>P>As；
(2)PH 、AsH 分子间只存在范德华力，而NH 分子间还存在氢键，所以NH 沸点最高；
3 3 3 3
(3)①PCl 中心P原子价层电子对数为 =4，不含孤电子对，所以立体构型为三角锥形；
3
②Br-半径较大，而Cl-半径较小，所以P周围可以容纳6个Cl-，而无法容纳6个Br-，无法形成[PBr ]-；
6
(4)①据图可知一个晶胞中含有Sb原子的个数为 +2=4，O原子的个数为 +10=12个，Fe2+的个数
为 +1=2，所以锑酸亚铁的化学式为Fe(SbO )；
3 2
②晶胞的质量为 = g，晶体的体积为abc nm3=abc10-21cm3，所以晶体的密度为
= g·cm3。
4．（2021·福建高三零模）ZnGeP 和KTiOPO 都是非线性光学晶体材料，在激光技术方面有广泛用途。
2 4
回答下列问题：
(1)基态Ge原子的价电子排布式为_______。
(2)O、 P、 K、 Zn按电负性由大到小的顺序排列为_______。
(3)H O、PH 、KH按熔点由高到低的顺序排列为_______，熔点差异的原因_______。
2 3
(4)以Zn为顶点的ZnGeP 晶胞结构如图所示。
2①Zn的配位数为_______ 。
②以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于_______。
【答案】4s24p2 O>P>Zn>K KH> H O>PH KH为离子晶体，HO、PH 均为分子晶体，HO分子
2 3 2 3 2
间存在氢键 4 棱心、面心
【解析】
(1)基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)，其价电子排布式为4s24p2；
(2)非金属性越强电负性越大，非金属性O>P>Zn>K，则电负性O>P>Zn>K；
(3)KH为离子晶体，HO、PH 均为分子晶体，离子晶体熔点一般高于分子晶体，所以KH的熔点最高，而
2 3
HO分子间存在氢键，所以沸点高于PH ，则熔点由高到低的顺序排列为KH> HO>PH ；
2 3 2 3
(4)①以体心的Zn为例，距离其最近且距离相等的原子有4个，所以配位数为4；
②结合晶胞结构示意图可知，若以以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于棱心、面心。
5．（2021·湖南永州市高三二模）钛(Ti)被称为“未来金属”，广泛应用于国防、航空航天、生物材料等领
域。钛的氯化物有如下转变关系：2TiCl TiCl ↑＋TiCl ，回答下列问题：
3 4 2
(1)基态钛原子的价电子排布式为___________。与钛同周期的第ⅡB族和ⅢA族两种元素中第一电离能较
大的是___________(写元素符号)，原因是___________。
(2)钛的氯化物的部分物理性质如下表：
氯化物 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
TiCl -24 136 可溶于非极性的甲苯和氯代烃
4
TiCl 1035 1500 不溶于氯仿、乙醚
2
①TiCl 与TiCl 的晶体类型分别是___________、___________。
4 2
②TiCl 与 互为等电子体，因为它们___________相同； 中心原子的杂化方式是___________。
4
(3)Ti的配合物有多种。 的配体所含原子中电负性最小的是___________；
的球棍结构如图Ⅰ，Ti的配位数是___________。(4)钙钛矿(CaTiO )是自然界中的一种常见矿物，其晶胞结构如图Ⅱ。
3
①设N 为阿伏加德罗常数的值，计算一个晶胞的质量为___________g。
A
②假设O2-采用面心立方最密堆积，Ti4＋与O2-相切，则 ___________。
【答案】3d24s2 Zn Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 分子晶体 离子晶体
原子总数、价电子总数 sp3 H 8 或0.414
【解析】
(1) Ti是22号元素，基态钛原子的价电子排布式为3d24s2。与钛同周期的第ⅡB族、ⅢA族两种元素分别
是锌、镓元素，其中第一电离能较大的是Zn，原因是Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子。
(2)①根据表格性质可知TiCl 熔沸点低，易溶于有机溶剂，则TiCl 是由分子构成的分子晶体；而TiCl 熔
4 4 2
沸点较高，在乙醇、乙醚中不能溶解，说明TiCl 的晶体类型属于离子晶体。②按定义可知TiCl 与 互
2 4
为等电子体：原子总数、价电子总数相等，因此二者互为等电子体相同； 的中心原子的价层电子对数
为 ，故杂化方式是sp3。
(3)Ti的配合物有多种。 的配体分别是CO、HO、F-，其中含有的非金属性
2
元素有C、O、H、F，元素的非金属性： ，元素的非金属性越弱，其电负性就越小，故上
述所含非金属元素原子中电负性最小的是H；根据Ti(NO ) 的球棍结构图示可知Ti的配位数是8。
3 4
(4)①在一个晶胞中含有Ca数目是1；含有Ti数目为8 =1，含有的O数目为12 =3，则一个晶胞中含
有1个CaTiO ，设N 为阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为 = g；②设晶胞
3 A
的边长为a，由于O2−采用面心立方最密堆积，则面对角线长度是O2−半径的4倍，则 ，得
，Ti4+与O2-相切，则 ， 得 ，则
。6．（2021·四川高三二模）2020年底，我国嫦娥五号月球探测器成功发射，进行无人采样后已顺利回收。
(1)月球表面的月海玄武岩中富含钛和铁，基态钛原子的核外电子排布式是____，基态铁原子核外电子占据
的最高能级是____。
(2)将月海玄武岩用硝酸溶解，所得溶液用KSCN检验，溶液呈红色。KSCN中K、C、N的电负性从大到
小的顺序是______，C 原子的杂化轨道类型是____，SCN-的空间构型是______，SCN- 中含有的 键数目
是______。
(3)嫦娥五号采样机中的钻杆是由中国科学院科学家研制的碳化硅增强铝基复合材料制成，具有轻质、高刚
度、高强度和耐磨损等特点。
①铝基复合材料中有一种重要的物质氮化铝(AlN， 熔点为2249°C)，氮化铝属类金刚石氮化物，则它属于
______(填晶体类型名称)。氮化铝可用氧化铝(增点为2054°C)为原料来制取，从晶体类型角度分析AlN的
熔点比氧化铝高的原因是______。
②氮化铝的晶体结构如图所示，其中铝原子的配位数是___________，Al与N原子最近的距离为acm，则
该品体的密度为_____g/cm3 (写出表达式即可)。
【答案】[Ar]3d24s2 4s N>C>K sp 杂化 直线形 2 原子晶体 AlN 是原子晶体，
Al O 是离子晶体，所以 AlN 熔点比 Al O 高 4
2 3 2 3
【解析】
(1)钛元素是第四周期，IVB 族元素，所以基态原子的核外电子排布式是[Ar]3d24s2。铁原子中核外电子占
据的最高能级是4s。
(2)C、N同周期，同周期元素电负性从左到右增强，K为活泼金属电负性弱，因此电负性由强到弱的顺序
为：N>C>K，SCN-的中心原子孤电子对数=(4+1-2-3)/2=0，空间构型为直线型，C原子的杂化轨道类型是
sp杂化，三种原子成键方式为S－C≡N，每一个离子中含 2 个σ键。
(3)①由题给信息氮化铝属类金刚石氮化物及熔点可知，AlN 属于原子晶体，所以熔点也比氧化铝高。
②由图中信息可知，铝原子的配位数是 4，由晶胞结构可知，Al 与 N 原子最近的距离是晶胞体对角线的
四分之一，由此可计算出晶胞的边长为 4a，每个晶胞中含4个AlN，由此可以计算出密度为 。
8．(2022·山东省潍坊市高三学科核心素养测评)铜和钴掺杂的含氮碳层材料是一种新型催化材料，具有氧
还原催化性能。回答下列问题：
(1)下列状态的N原子或离子的核外电子在跃迁时，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是_____(填序号)。
A．1s22s22p3 B．1s22s2 C．1s22s12p4 D．1s22s22p6
(2)已知氮的两种化合物NH 和NH OH都能结合H+而具有弱碱性，二者的碱性强弱：NH_____NH OH(填
2 4 2 2 4 2
“强于”或“弱于”)，理由是___。(3)叠氮酸根NN -的空间结构是______，NONO -中含有的价层电子对数目为______。
3 2
(4)Co的第四电离能比铁的第四电离能______(填“大”或“小”)，理由是____。
(5)高导电紫铜常用硼化钙提高导电率，其晶胞如图所示，具有立方晶系的对称性，B原子全部组成正八面
体，各个顶点通过B—B键连接成三维骨架，则该硼化钙的化学式是___________，B原子半径为r nm，阿
伏加德罗常数的值为N ，则硼化钙的密度 为___________g·cm-3。
A
【答案】(1)C
(2)强于 O原子电负性大，使得NH OH分子中N原子周围电子云密度降低，结合质子能力减弱，碱性
2
减弱
(3)直线形 3
(4)小 Co失去3个电子后价电子排布式为3d6，容易失去1个电子形成稳定的半充满3d5结构，Fe失去3
个电子后价电子排布式为3d5，3d轨道为稳定的半充满结构，不易失去电子
(5)CaB ×1021
6
【解析】(1)电子从激发态到基态会释放能量形成发射光谱，1s22s12p4是氮原子的激发态，则核外电子在跃
迁时，用光谱仪可捕捉到发射光谱，故选c；(2)O原子电负性大，使得NH OH分子中N原子周围电子云密
2
度降低，结合质子能力减弱，碱性减弱；O原子电负性大，使得NH OH分子中N原子周围电子云密度降
2
低，结合质子能力减弱，碱性减弱；(3)叠氮酸根和二氧化碳的原子个数都为3、价电子数都为16，互为等
电子体，等电子体具有相同的空间构型，则叠氮酸根和二氧化碳的空间构型都为直线形；亚硝酸根离子中
氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1；(4)铁原子的价电子排布式为3d64s2，失去3个电子后所得
离子的价电子排布式为3d5，3d轨道为稳定的半充满结构，不易失去电子，钴原子的价电子排布式为
3d74s2，失去3个电子后所得离子的价电子排布式为3d6，易失去1个电子形成稳定的半充满3d5结构，所以
钴的第四电离能比铁的第四电离能小；(5)由晶胞结构可知，晶胞中含有1个钙原子，硼原子全部组成正八
面体，每个正八面体含有6个硼原子，则晶胞中硼原子的个数为8× ×6=6，硼化钙的化学式为CaB ；由
6
晶胞结构可得如下八面体结构结构： ，图中O为正八面体的中心，也是晶胞的顶点，AOB为等腰三角形，硼原子的原子半径为rnm，则AB为2rnm，OB为 AB= rnm，晶胞的参数为
2OB+2r=2(1+ ) rnm，由晶胞的质量公式可得：[2(1+ )r×10—7]3ρ= ，解得ρ=
×1021g/cm3。
9．(2022·山东省潍坊市高三联考)在工业上用磷化铜(Cu P)制造磷青铜，磷青铜是含少量钪、锡、磷的铜
3 2
合金，主要用作耐磨零件和弹性合金原件。
(1)基态Sc原子的价电子排布式为_______；同周期中未成对电子数与Sc相同的元素有_______种。
(2)磷青铜中的锡、磷两种元素电负性的大小为Sn_______P(填“>”“<”或“=”)。
(3)NH 易与Cu2+形成[Cu(NH )]2+配离子，在该配离子中H-N-H键角比NH 分子中H-N-H键角大的原因是
3 3 4 3
_______。[Cu(NH )]2+中2个NH 被2个HO取代，得到两种结构的配离子，则[Cu(NH )]2+的空间构型是
3 4 3 2 3 4
_______(填“正四面体”或“正四边形”)。
(4)某立方磷青铜晶体的晶胞结构如图所示。
①原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子分数坐标：A为(0，0，0)，B为(1，1，
0)，C为(0，1，1)，则D原子的分数坐标为_______。
②若晶体密度为ρg/cm3，最近的Cu原子核间距为_______pm(用含ρ、N 的代数式表示)。
A
【答案】(1) 1s22s22p63s23p63d14s2或者[Ar] 3d14s2 5 (2)＜
(3)由于NH 分子中存在1对孤电子对，形成络离子后则不存在孤电子对转化为成键电子对，而孤电子对对
3
成键电子对的排斥作用＞成键电子对对成键电子对的排斥作用 正四边形
(4)(0.5，1，0.5) × ×1010pm
【解析】(1)已知钪Sc是21号元素，故基态Sc原子的价电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2或者[Ar]
3d14s2，其中只有1个未成对电子，同周期中未成对电子数与Sc相同的元素有价电子排布为4s1的K、为
3d54s1的Cr、为3d104s1的Cu，为4s24p1的Ga、4s24p5的Br共5种；(2)根据同一周期从左往右元素的电负性
依次增强，同一主族从上往下元素的电负性依次减小，则有P＞Si＞Ge＞Sn，故磷青铜中的锡、磷两种元
素电负性的大小为Sn＜P；(3)NH 易与Cu2+形成[Cu(NH )]2+配离子，由于NH 分子中存在1对孤电子对，
3 3 4 3
形成络离子后则不存在孤电子对转化为成键电子对，而孤电子对对成键电子对的排斥作用＞成键电子对对
成键电子对的排斥作用，故在该配离子中H-N-H键角比NH 分子中H-N-H键角大，如果[Cu(NH )]2+ 是正
3 3 4
四面体结构，则[Cu(NH )]2+中2个NH 被2个HO取代，只能得到一种结构(类似于甲烷中的2个H被两个
3 4 3 2
Cl取代一样)，现在却得到两种结构的配离子，则[Cu(NH )]2+的空间构型是正四边形；(4)①原子分数坐标
3 4可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子分数坐标：A为(0，0，0)，B为(1，1，0)，C为(0，1，
1)，由晶胞图可知，D位于后面的面心上，则D原子的分数坐标为(0.5，0.5，0.5)；②一个晶胞中含有Sn
的数目为8× =1个，含有Cu的数目为6× =3个，含有P的数目为1个，取1mol晶胞，则有N 个晶胞，
A
质量为m=(64×3+31+119)g，设晶胞的边长为apm，则根据密度为ρ＝ = g/cm3，解得：a=
×1010pm，晶胞中P占据体心，Cu占据面心，铜、磷原子最近距离为 a pm，有晶胞图可知，铜与
铜原子最近距离为 a= × ×1010pm。
10．(2022·四川省达州市第一次诊断考试)金属钛(Ti)及化合物在化工、医药、材料等领城具有广泛应用。
回答下列问题：
(1)Li Ti O 是电池的电极材料。与Li不同族但性质相似的元素是___________，其电子占据最高能级的电
4 5 12
子云轮廓图是___________
(2)K与Ti位于同一周期，K和Ti的第一电离能(I)较大的是___________，它们的第二电离能(I)分别为
1 2
3051kJ/mol、1310kJ/mol，其原因是___________。
(3)钛与卤素形成的化合物TiX 熔点如下表
4
TiX TiF TiCl TiBr TiI
4 4 4 4 4
熔点℃ 377 -24 38.3 153
它们熔点差异的原因___________
(4)Ti(IV)的某配合物可用于催化环烯烃聚合，其结构如图所示，该配合物中：Ti的配位数为___________，
与Ti形成配位键的元素是___________，碳碳键类型是___________；所含非金属元素的含氧酸根离子中心
原子杂化轨道类型是sp2的是___________、立体构型是V形的是___________
(5)已知N与Ti形成的化合物的晶胞结构如图所示，晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为apm；晶胞的密
度为p=___________g/cm3(阿伏加德罗常数值为N ，N、Ti的相对原子质量分别用Ar(N)和Ar(Ti)表示)
A【答案】(1)Mg 球形
(2) Ti K＋已形成3s23p6全充满稳定结构，难失电子
(3)TiF 为离子晶体，TiCl 、TiBr 、TiI 为分子晶体，其相对分子质量增大，分子间范德华力增大
4 4 4 4
(4)6 O σ键和π键 CO ClO
(5)
【解析】(1)根据元素周期表对角线规则，相邻两主族左上右下的两种元素有相当相似的化学性质，所以本
问第一空应填“Mg”；Mg元素价电子层是2s，其原子轨道的轮廓是球形的，所以本问第二空应填“球
形”；(2)K的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，K元素最外层能级
4s只有一个电子，而Ti元素最外层能级4s上有2个电子，Ti的第一电离能更大一些，所以本问第一空应
填“Ti”；失去一个电子后K+最外层能级是3p，且上面满电子，不容易失去电子，故其第二电离能相对较
大，所以本问第二空应填“K＋已形成3s23p6全充满稳定结构，难失电子”；(3)TiF 是离子化合物，形成的
4
晶体是离子晶体，故有相对高的熔沸点，Cl、Br、I元素的非金属性逐渐减弱，所形成的TiX 化合物是共
4
价化合物，形成的晶体是分子晶体，熔沸点整体较低，分子晶体熔沸点与其分子质量相关，分子质量越
大、熔沸点越高(分子间有氢键的结构除外)，所以本问应填“TiF 为离子晶体，TiCl 、TiBr 、TiI 为分子晶
4 4 4 4
体，其相对分子质量增大，分子间范德华力增大”；(4)中心原子Ti周围连接有六个原子，所以本问第一空
应填“6”；由图中结构可以看到，Ti原子与Cl原子，单键O原子之间都是共价键，和双键O原子之间是
Ti原子提供空轨道，O原子提供孤电子对(O原子自身未成对电子形成CO双键)形成配位键，所以本问第二
空应填“O”；结构中碳碳之间有单键，也有双键，所以本问第三空应“δ、π”；图中非金属元素原子能形
成含氧酸根的只有Cl与C，其中CO2-结构中C原子价层电子对数为3(3个δ键，孤电子对数0)，故CO2-
3 3
为平面三角形，则C原子杂化轨道类型为sp2，所以本问第四空应填“CO2-”；Cl的几种含氧酸根的立体构
3
型，ClO -为四面体形，ClO -为三角锥形，ClO -为V形，所以本问第五空应填“ClO -”；(5)一个晶胞中N原
4 3 2 2
子个数是 ，Ti原子个数是 ，晶胞棱长是NTi最短距离2倍，将数据代入晶胞密度
计算公式，得 ，所以本问应填“ ”。
11．(2022·重庆市高三第四次质量检测)钛是一种稀有金属，具有密度小、强度高、耐腐蚀等特点，钛和钛
的化合物在航天、化工、建筑、日常生活中都有着广泛的用途。已知：阿伏加德罗常数的值为N 。
A
(1)基态钛原子价电子排布式为___________；与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的
还有___________种。(2)钛的一种常见化合物是[Ti(HO) ]Cl 。 该物质中含有σ键的数目为___________，配体HO的
2 6 3 2
VSEPR模型名称是___________，其沸点高于HS，原因是___________。
2
(3)常温下，TiCl 是易溶于CCl 、易挥发的无色液体。TiCl 挥发过程中破坏的作用力类型是___________。
4 4 4
(4)Ti(NO ) 的结构如图所示，Ti(IV)的配位数为___________。分子或离子中的大π键可用符号 表示，其
3 4
中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中大π键的可表示为π 6)，
6
则配体NO -中含有的大π键应表示为___________。
3
(5)氮化钛(TiN)晶体呈金黄色，化学稳定性好，可应用于超导材料。已知氮化钛晶体具有 NaCl型结构，则
该晶体中阳离子的配位数为___________；已知该晶体的晶胞参数为423.5 pm，其晶体密度的计算表达式
为___________ g· cm-3。
【答案】(1)3d24s2 3
(2)18N 四面体型 HO分子间可以形成氢键，HO的极性更强
A 2 2
(3)分子问作用力
(4)8 π 6 (5) 6
4
【解析】(1)基态钛原子电子排布式为[Ar] 3d24s2，故其价电子排布式为3d24s2，基态钛原子有2对未成对电
子数，同周期的元素中有 2 对未成对电子数 Ni、Se、Ge 三种元素。(2)1mol[Ti(HO) ]Cl 中氢氧键有
2 6 3
12mol，配位键有6mol，故含有σ键的数目为18N ；配体HO的价层电子对数为4，故VSEPR模型是四面
A 2
体；由于HO分子间可以形成氢键，故其沸点高于HS。(3)由题目可知TiCl 为分子晶体，故TiCl 挥发过
2 2 4 4
程中破坏的作用力类型是分子间作用力。(4)由Ti(NO ) 的结构可知，配位原子是氧原子，故Ti(IV)的配位
3 4
数为8，在NO -中，N原子上的2对孤电子对和3个氧原子上的3个单电子以及得到一个电子形成了6电子
3
4中心的大大π键，则配体NO -中含有的大π键应表示为π 6。(5)氮化钛晶体具有NaCl型结构，故其结构
3 4
为 ，由晶胞结构示意图可知该晶体中阳离子的配位数为 6，根据均摊法可知该晶胞含有 4个
TiN，故TiN密度为 g· cm-3 。
12．(2022·湖南省五市十校教育教改共同体高三第二次大联考)主族元素N、P、 、 、 等的某些化
合物对工农业生产意义重大，回答下列问题：(1)N、P、 电负性由大到小的顺序为___________， 的第一电离能比 的第一电离能大的原因为
___________。
(2)阿散酸(如图)是一种饲料添加剂，能溶于 溶液中，常含有HAsO 、 等杂质，该结构中 的
3 3
杂化方式为___________，AsO 3-的空间构型为___________。
3
(3)液氨可作制冷剂，汽化时吸收大量的热的原因是___________。
(4)CrCl 能与HO、NH 形成配位数为6的配合物，且相应两种配体的物质的量之比为2：1， 该配合
3 2 3
物溶于水，加入足量的硝酸银溶液可得 白色沉淀，则该配合物的化学式为___________。
(5)β-MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积，晶胞结构如图所示。
① 中 的配位数为___________。
②若该晶体的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为N ，则β-MnSe的密度 ___________(列出表达式)
A
g· cm-3。
【答案】(1)N>P>As As的4p能级是半充满状态，能量更低，更稳定
(2)sp3杂化 三角锥形
(3)NH 分子间存在氢键，汽化时克服分子间氢键，需要消耗大量的能量
3
(4)[Cr(H O) (NH )]Cl
2 4 3 2 3
(5)4
【解析】(1)N、P、As位于同一主族，同主族元素从上至下元素非金属性逐渐减弱，因此电负性：
N>P>As；As位于第四周期VA族，价电子排布式为4s24p3，Se位于第四周期VIA族，价电子排布式为
4s24p4，As原子4p能级半充满，相对较为稳定，更难失去第一个电子；(2)阿散酸中N原子的价层电子对
数= ，因此N原子的杂化方式为sp3；AsO 3-中As原子的价层电子对数= ，
3
孤对电子对数为1，因此AsO 3-的空间构型为三角锥形；(3)液态NH 分子之间存在氢键，液氨汽化过程中
3 3
需要吸收大量能量使氢键发生断裂，能够使环境温度降低；(4)1mol该配合物溶于水，加入足量的硝酸银溶液生成白色沉淀，该白色沉淀为AgCl， 430.5g AgCl的物质的量为 ，说明该配合物中Cl-
全部在外界，溶于水后全部电离，内界配体为HO、NH ，且相应两种配体的物质的量之比为2:1， Cr3+的
2 3
配位数为6，因此该配合物化学式为[Cr(H O) (NH )]Cl ；(5)①根据晶胞结构分析，Mn位于四面体中心，
2 4 3 2 3
周围有4个Se，则Mn的配位数为4；②由图可知，Mn原子在晶胞内部，含有4个；Se位于晶胞的顶点和
面心，含有 个，晶胞质量 ，晶胞体积 ，根据 可
知，密度为 。
13．(2022·辽宁省大连市八中高三期中)锌及锌的化合物应用广泛。例如，测定铜合金中的铅、锌时要利用
锌配离子的下列反应：
[Zn(CN) ]2++4HCHO+4H O= Zn2++4HOCH CN+4OH-
4 2 2
回答下列问题：
(1)基态Zn的价电子排布式为_____，基态C原子核外电子占据_______个空间运动状态不同的原子轨道。
(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为______，HOCH CN分子中含有的σ键与π键数目之
2
比为________。
(3)HCHO分子中碳原子轨道的杂化类型是_______，福尔马林是HCHO的水溶液，HCHO极易与水互溶的
主要原因是______。
(4)[Zn(CN) ]2+中Zn2+与CN-之间的化学键称为_____，提供孤电子对的成键原子是______。
4
(5)Zn与S形成某种化合物的晶胞如图所示：
① 填入 组成的_______空隙中；
A．四面体 B．六面体 C．八面体 D．十二面体
②已知晶体密度为 ，该晶胞的边长表达式为____pm(写计算表达式)。
【答案】(1)3d104s2 4 (2)N>O>C 3：1
(3)sp2 HCHO与水分子间存在氢键 (4)配位键 C
(5)A
【解析】(1)Zn位于周期表中第4周期第ⅡB族，则其基态核外电子排布式为：[Ar]3d104s2；C的基态核外电子排布式为1s22s22p2，则轨道表达式为 ，占据4个不同的原子轨道；(2)C、O、N元素
都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满
稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N>O>C；单键为σ键，三键中一根
为σ键，两根为π键，HOCH CN分子中含有的σ键有6个，含有π键数目为2，所以含有的σ键与π键数
2
目之比为3：1；(3)甲醛分子中含有碳氧双键，1个甲醛分子中含有2个碳氢σ键，1个碳氧σ键，共有3个
σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化，因甲醛中碳原子采取sp2杂化；福尔马林是HCHO的水溶液，
HCHO极易与水互溶是因为HCHO与水分子间存在氢键；(4)含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成
配位键，Zn2+提供空轨道、CN-中C原子提供孤电子对而形成配位键，提供孤电子对的成键原子是C原子；
(5)①ZnS和金刚石晶胞的相似性，S2-形成的是正四面体结构，则Zn2+填在了S2-形成的正四面体空隙中，故
答案为A；②取1mol晶胞，则有N 个晶胞，设晶胞参数为acm，则一个晶胞的体积为V=a3cm3，对于立方
A
晶胞，顶点粒子占 ，面心粒子占 ，内部粒子为整个晶胞所有，则一个ZnS晶胞中，含有Zn的数目为
8× +6× ＝4，含有S的数目为4，因此1molZnS的质量为m=4×(65+32)g=388g，已知晶体的密度为dg/
cm3，则有 ，解得： 。
