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专题 16 物质结构与性质综合题
1．CrSi，Ge-GaAs、聚吡咯和碳化硅都是重要的半导体化合物。下列说法正确的是
A．碳化硅属于分子晶体，其熔、沸点均大于金刚石
B．Ge-GaAs中元素Ge、Ga、As的第一电离能从小到大的顺序为As＜Ge＜Ga
C．聚吡咯的单体为吡咯( )，分子中σ键与π键的数目之比为5：2
D．基态铬与氮原子的未成对电子数之比为2：1
【答案】D【解析】A．SiC晶体与金刚石均为共价晶体，碳原子半径小于硅原子半径，碳硅键键长大于
碳碳键键长，故碳碳键键能更大，SiC晶体熔、沸点均小于金刚石，A错误；B．元素Ge、Ga、As中，只有
As的最外层4p轨道半充满，第一电离大于相邻元素，所以第一电离能从小到大的顺序为Ga＜Ge＜As，B错
误； C．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，由结构图可知，吡咯分子中，σ键与π键的数目之比
为10:2，即5:1，C错误；D．铬为24号元素，基态Cr原子价电子排布为3d54s1，核外未成对电子数为6；氮
为7号元素，基态氮原子价电子排布为2s22p6，核外未成对电子数为3；故基态铬与氮原子的未成对电子数之
比为2:1，D正确；故选D。
2．下列物质中属于分子晶体，而且既含σ键又含π键的是
A．KSCN B．CO C．HO D．Al(OH)
2 2 2 3
【答案】B【解析】A．KSCN属于离子晶体，故A不符合题意；B．CO 属于分子晶体，结构式为
2
O=C=O，含有σ键和π键，故B符合题意；C．HO 属于分子晶体，结构式为H-O-O-H，只含有σ键，故C不
2 2
符合题意；D．氢氧化铝的结构式为 ，只含有σ键，故D不符合题意；答案为B。
3．科学家合成出了一种新化合物，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外
电子数的一半。下列说法正确的是
A．元素非金属性强弱的顺序为X>Y>ZB．W、Z对应的简单离子半径：WC>Si N>O>C (2) Mn 基态Mn原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2，
4s能级是全满结构，更稳定，失去一个电子所需能量更高 (3)sp3杂化
(4) Mg Mg2+半径比Ca2+小，MgO的晶格能大 (5)2
【解析】（1）Si是14号元素，基态原子核外电子推布式 ，最外层电子排布式为 ，
同一周期主族元素从左向右电负性逐渐增大，同一主族元素从上到下电负性逐渐减小，C、O、Si三种元素的
电负性由大到小的顺序为O>C>Si；C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电
离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C；
（2）铬原子价电子排布式为 ，基态Mn原子的核外电子排布式为 ，4s能级是全满结构，更稳
定，失去一个电子所需能量更高构，因此Mn的电离能更大；（3）SiC中Si和C原子均形成四个单键，故其为 杂化；（4）XO和SiC的电子总数相等，故含有的电子数为20，则X含由12个电子，即Mg；晶格能与
所组成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同， 半径比 小，
MgO晶格能大，熔点高；（5）30g二氧化硅的物质的量为 ，每个Si原子形成4个Si-O
键，30g二氧化硅晶体中含有Si-O键的个数为0.5mol×4=2mol。
13．材料的发展水平始终是时代进步和人类文明的标志。当前含铁的磁性材料在国防、电子信息等领域中
具有广泛应用。请回答下列问题：
(1)基态铁原子的价电子排布图为_______，基态铁原子核外电子的空间运动状态有_______种， 其处在最
高能层的电子的电子云形状为_______。
(2)一种新研发出的铁磁性材料M的分子结构如图1所示。
①M分子中C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为_______。
②M分子中的Fe2+与上下两个五元碳环通过配位键相连且Fe2+共提供了6个杂化轨道，则铁原子最可能的
杂化方式为_______(填序号)。
A．sp2 B．sp3 C．dsp2 D．d2sp3
③分子中的大π键可用符号π 表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电
子数(如苯分子中的大π键可表示为π )， 则M分子中由碳、氧组成的五元环中的大π键应表示为_______。
(3)铁氮化合物因其特殊的组成和结构而具有优异的铁磁性能，某铁氮化合物的立方晶胞结构如图2所
示。①若以氮原子为晶胞顶点，则铁原子在晶胞中的位置为_______。
②该化合物的化学式为_______。
【答案】(1) 15 球形 (2) O>N>C D
（3）棱心和体心 Fe N
4
【解析】（1）铁元素的原子序数为26，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，原子轨道数为
15，则核外电子空间运动状态有15种， 基态原子的价电子排布图为 ，原子中最
高能层为电子云形状为球形的4s层；（2）①元素的非金属性越强，电负性越大，M分子中C、N、O三种元
素的非金属性依次增强，则电负性依次增大；②M分子中的亚铁离子与上下两个五元碳环通过配位键相连且
亚铁离子共提供了6个杂化轨道，则铁原子最可能的杂化方式为d2sp3，故选D；③由图可知，M分子中由
碳、氧组成的五元环中五个原子参与，每个碳上提供一个电子，氧原子提供2个电子，则大π键应表示为π
；（3）①由晶胞结构可知，若以位于体心的氮原子为晶胞顶点，晶胞中位于顶点的铁原子为晶胞的棱心，原
子在面心的铁原子在体心；②由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的铁原子的个数为 ，位
于体心的氮原子个数为1，则化合物的化学式为Fe N。
4
14．我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和(指 的排放总量和减少总量相当)，
这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。某科研小组探究 转化为甲醛等其他物质的途径，其中涉及以下
两步反应：
i、 ；ii、 。
研究发现，反应i在Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂的作用下具有高活性，另外含Mg、Fe、
Cu等元素的催化剂在捕捉回收 中也有很高的催化作用。
(1)Mn元素基态原子的价层电子排布式为___________，Fe元素在元素周期表中位于第四周期第
___________族。
(2)Mg元素的第一电离能高于Al元素的，原因是___________。
(3)反应ii中，HCHO分子中C原子采用的杂化方式为__________；下列关于 的说法错误的是
______(填标号)。
A．含 键B．含 键C．含极性共价键D．含非极性共价键E．分子的空间结构为直线形
(4)反应i和反应ii所涉及的4种含氢化合物中，沸点从高到低的顺序为___________(填化学)，原因是
___________。
(5)铜单质的晶胞结构如图所示，铜原子位于正方体的顶点和面心。已知铜原子的半径为d，铜单质的摩尔
质量为M， 表示阿伏加德罗常数的值。则铜原子的配位数为___________，铜晶体的密度为___________(填
含M、 、d的表达式)。
【答案】(1) ； Ⅷ； (2)Mg原子和Al原子的价层电子排布式分别为 、 ，Mg
原子最外层3s能级处于全满状态，较稳定； (3) ； BE； (4)
； HCHO分子间不存在氢键，另外3种化合物中含有的氢键数： ，氢键数目
越多，物质的沸点越高；(5) 12； 。【解析】（1）Mn是25号元素，Mn元素基态原子的价层电子排布式为： ，Fe是26号元素，Fe元
素在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。（2）Mg原子和Al原子的价层电子排布式分别为 、 ，Mg
原子最外层3s能级处于全满状态，较稳定，故Mg元素的第一电离能高于Al元素的；（3）HCHO分子中C
原子形成了三个σ键，且无孤电子对，故HCHO分子中C原子采用的杂化方式为： ； 的结构式为：
H-O-O-H，可知 有σ键，无 键 ，含极性共价键H-O，含非极性共价键O-O，根据 分子的成键特
点可知， 空间结构不是直线形，故A、C、D正确B、E错误；（4）HCHO分子间不存在氢键，另外3
种化合物中含有的氢键数： ，氢键数目越多，物质的沸点越高；（5）顶点铜为目标，
与它最近距离的铜原子在面心，三个截面，每个截面对应有四个面心，故铜原子的配位数为：3 4=12；铜晶
体的晶胞特点可知，铜原子的半径与键参数的关系为： ，铜晶体的密度为： 代入可
以求密度为： 。
15．配合物在光电传感器、电镀、染料方面有着重要的应用价值，一氧化碳、氨气、酞菁分子是常见形成
配合物的三种配位体，请回答下列问题：
(1)一氧化碳和氨气涉及的元素中电负性最大的是_______(填元素符号)。
(2)邻苯二甲酸酐( )和邻苯二甲酰亚胺( )都是合成酞菁的原料，熔点较高的是
_______(填化学式)，原因为_______。
(3) 和 可形成配离子 ，则该配离子的空间结构为_______。(4) 能与 形成配合物 。
① 中含有_______ 键；中心原子 的杂化类型为_______。
②金属 的原子堆积模型如图，则金属 的晶胞俯视图为_______(填标号)，假设 原子的半径是
，该晶体的密度是 ，则 的相对原子质量为_______(设 为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)O；(2) ； 两者均为分子晶体，但 能形成分子间氢键；
(3)正四面体形； (4) 8； ； B； 。【解析】（1）一氧
化碳和氨气涉及的元素中电负性大小顺序为：O>N>C>H，故电负性最大元素为：O；（2）苯二甲酰亚胺分子
间可以形成氢键，而邻苯二甲酸酐分子间不能形成氢键，故邻苯二甲酰亚胺熔点较高；（3） 由
配合物的结构可知，银离子形成了4个配位键，价层电子对数为4，故空间结构为：正四面体形；（4） 与
4个CO形成4个σ键，4个CO中，C、O之间均有一个σ键，故 中含有8molσ键； 的价层电
子对数=4+0=4，故杂化方式为： ；根据金属 的原子堆积模型图可知，金属 的原子堆积方式面心立方
堆积，晶胞俯视图为B图，由晶胞俯视图可知，晶胞参数与原子半径的关系为： ，得 ，则金
属 晶胞的密度为： ，代入可以求得M为： 。16．如表是部分短周期元素的性质或原子结构特点。
元素编号 元素性质或原子结构
T M层上有6个电子
X 最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
Z 元素最高正价是+7价
W 其最高价氧化物对应水化物既能跟酸反应，又能跟强碱反应
请回答下列问题：
(1)基态T原子的价电子排布式为_______
(2)比较Y元素，W元素的离子半径_______(用离子符号表示)
(3)元素Z在元素周期表中的位置是_______，元素Z与元素T相比，非金属性较强的是_______(用元素符
号表示)。下列表述中能证明这一事实的是_______(填序号)。
a.常温下Z的单质和T的单质状态不同
b.Z元素的简单气态氢化物比T元素的稳定
c.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比T的强
(4)T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应水化物中性质明显不同于其他三种的是_______(填化学式)
(5)W的最高价氧化物对应水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为_______。
【答案】(1)3s23p4 (2)N3- > Al3+ (3) 第三周期第ⅦA族 Cl bc (4)
(5)Al(OH) + OH- = AlO + 2H O
3 2
【分析】由信息可知，均为短周期元素，T的M层上有6个电子，T为S；X的最外层电子数是次外层电
子数的2倍，可知X只有2个电子层、最外层电子数为4，X为C；常温下Y的单质为双原子分子，其氢化物
水溶液呈碱性，可知Y为N；Z元素最高正价是+7价，Z为Cl；W的最高价氧化物对应水化物既能跟酸反
应，又能跟强碱反应，可知W为Al，以此来解答。
【解析】（1）由分析可知，T为16号元素硫元素，故基态T原子的价电子排布式为3s23p4；（2）由分析
可知，Y元素为N，W元素为Al，由于N3-、Al3+具有相同的电子层结构，且Al的核电荷数比N大，故其的离
子半径N3-＞Al3+；（3）由分析可知，元素Z为Cl，Cl是17号元素，其基态原子的核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p5，则其在元素周期表中的位置是第3周期第ⅦA族，同一周期从左往右元素的非金属依次增
强，元素Z即Cl与元素T即S相比，非金属性较强的是Cl， a.元素的金属性和非金属强弱是化学性质，与其状态无关，即常温下Z的单质和T的单质状态不同不饿能说明Cl的非金属性强于S，a不合题意；b.非金属元
素的简单氢化物的稳定性与其非金属性一致，故Z元素的简单气态氢化物比T元素的稳定可以说明Cl的非金
属性强于S的，b符合题意；c.非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性与其非金属性一致，故Z的最高
价氧化物对应水化物的酸性比T的强可以说明Cl的非金属性强于S的，c符合题意；（4）由分析可知，T、
X、Y、Z四种元素分别为：S、C、N、Cl，它们的最高价氧化物对应水化物分别为：HSO 、HCO、HNO 和
2 4 2 3 3
HClO，其中HCO 是弱酸，其余三种均为强酸，故性质明显不同于其他三种的是HCO；（5）由分析可知，
4 2 3 2 3
W为Al，则W的最高价氧化物对应水化物即Al(OH) 与NaOH溶液反应生成NaAlO 和HO，该反应的离子方
3 2 2
程式为：Al(OH) + OH- = AlO + 2H O。
3 2
17．黄铜矿(CuFeS)是炼铜的最主要矿物，火法炼铜时发生反应：
2
(1)Fe在周期表中的位置为____；Fe、S、O原子的第一电离能由大到小的顺序是_____。
(2)Cu元素的基态原子的电子排布式为_______，有_______个未成对电子。
(3)SO 分子的立体构型为_______，SO 可氧化生成SO ，SO 冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结
2 2 3 3
构的固体，其结构如图，此固态SO 中S原子的杂化轨道类型是_______。
3
【答案】(1) 第四周期第Ⅷ族 O＞S＞Fe (2) 1s22s22p63s23p63d104s1 1 (3) V
形 sp3
【解析】（1）已知Fe是26号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe在周期表中的位
置为第四周期第Ⅷ族，同一主族从上往下元素的第一电离能依次减小，金属元素易失去电子，第一电离能比非
金属元素小，则Fe、S、O原子的第一电离能由大到小的顺序是O＞S＞Fe；（2）已知Cu为29号元素，故Cu
元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，有4s上的1个为未成对电子；（3）SO 中S原子孤电
2
子对数=1，形成2个σ键，价层电子对数=1+2=3，在VSEPR模型基础忽略孤电子对可得微粒的空间构型为V
形，由题干图示信息可知，固态SO 中S原子形成4个σ键，杂化轨道数目为4，S原子的杂化轨道类型是sp3
3
杂化。
18．第四周期的元素形成的化合物在生产生活中有着重要的用途。
(1)镍铬钢抗腐蚀性能强，基态铬原子的核外电子排布式为_______，按照电子排布式，镍元素在周期表中位于_______区。
(2)硒常用作光敏材料，基态硒原子的价电子排布式为_______。
(3)“玉兔二号”月球车是通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作的。基态砷原子的电子占据最高
能级的电子云轮廓图为_______形。基态镓原子的核外有_______个未成对电子。
(4)基态Fe原子价层电子轨道表示式为_______。
(5)在BF 分子中，F-B-F的键角是_______，硼原子的杂化轨道类型为_______，BF 和过量NaF作用可生
3 3
成NaBF ， 的空间构型为_______。
4
(6)H O 为_______分子(填“极性”或“非极性”)。
2 2
【答案】(1) 1s22s22p63s23p63d54s1 d (2)4s24p4 (3) 哑铃 1 (4)
（3） 120° sp2杂化 正四面体 (6)极性
【解析】（1）铬为24号元素，基态铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，镍原子的电子排布
式为1s22s22p63s23p63d84s2，则其在周期表中位于d区。（2）硒与氧同为第ⅥA族元素，其位于第四周期，则
基态硒原子的价电子排布式为4s24p4。（3）基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，电子占据最
高能级的轨道为4p，则电子云轮廓图为哑铃形。基态镓原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则核外
有1个未成对电子。（4）基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则价层电子轨道表示式为
。（5）BF 分子呈平面正三角形结构，F-B-F的键角是120°，硼原子的价层电子对数为3，杂化
3
轨道类型为sp2杂化，BF 和过量NaF作用可生成NaBF ， 中，B原子发生sp3杂化，空间构型为正四面
3 4
体。（6）HO 分子中，O原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，由于受孤电子对的排斥作用，分子呈二面
2 2
角结构的半开书页形，所以为极性分子。
19．锗石含有人体所需的硒、锌、镍、钴、锰、镁、铁等三十多种对人体有益的微量元素。
(1)基态铁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°C，熔点−19.3°C，难溶于水，易溶于有机溶剂。推测Ni(CO) 是
4 4
_______分子(“极性”或“非性极”)。
(3)Co2+可与 形成配离子[Co(NO )]2−，该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为_______(用元
3 4素符号表示)， 中N的杂化方式为_______。
(4)氨气中H−N−H键的键角为107.3°，[Zn(NH )]2+离子中H−N−H键的键角_______107.3°(填“大于”“小
3 6
于”或“等于”)，原因是：_______。
(5)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数
的值为N ，该晶胞密度ρ为_______g·cm-3(只列出计算式，1pm=10-10cm)。
A
【答案】(1)3d64s2 (2)非极性 (3) Co＜O＜N sp2 (4) 大于 氨气分子中含有孤电子对而
[Zn(NH )]2+离子中N原子上的孤电子对与锌离子形成配位键(或[Zn(NH )]2+离子中N原子上没有孤电子对，孤
3 6 3 6
对电子与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力(5)
【解析】（1）Fe是26号元素，根据构造原理，可知基态Fe原子核外电子排布式是
1s22s22p63s23p63d64s2，则基态Fe原子价电子排布式为3d64s2；（2）Ni(CO) 常温下为无色液体，沸点42.1°C，
4
熔点−19.3°C，难溶于水，易溶于有机溶剂，物质的熔沸点比较低，该物质易溶于由非极性分子构成的溶剂
中，根据相似相溶原理，可推测Ni(CO) 是分子晶体，物质属于非极性分子；（3）在配离子[Co(NO )]2-，则
4 3 4
配离子[Co(NO )]2-中的元素有Co、N、O，一般情况下金属元素的电离能小于非金属元素；在同一周期元素，
3 4
原子序数越大，其第一电离能就越大，但由于N原子核外电子排布处于半充满的稳定状态，故N的第一电离
能比O大，因此元素的第一电离能由小到大的顺序为Co＜O＜N；在 中的中心N原子价层电子对数是3+
=3，N原子上无孤对电子，因此 中N原子杂化类型是sp2杂化；（4）氨气中H−N−H键的键角为
107.3°，由于配位体NH 分子中N原子上含有孤电子对，而[Zn(NH )]2+离子中N原子上的孤电子对，配位体
3 3 6
NH 的N原子的孤对电子与锌离子形成配位键(或[Zn(NH )]2+离子中N原子上没有孤电子对，孤对电子与成键
3 3 6
电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以[Zn(NH )]2+离子中H−N−H键的键角大于107.3°；
3 6
（5）在ZnSe晶体中，含有的Zn2+数目是4个，含有的Se2-数目是：8× +6× =4，因此在1个晶胞中含有4个ZnSe，由于晶胞边长为a pm，故该晶胞密度ρ= = g/cm3。
20．回答下列问题
(1)选择题(题目给出的四个选项中，有两个选项是符合题目要求的)下列关于晶体的说法中，不正确的是
_____
A．MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者粒子所带的电荷多，粒子半径小
B．第一电离能：Cl>S>P>Si
C．金属原子在二维平面里放置得到非密置层和密置层两种方式，配位数分别为4和6
D．共价键可决定分子晶体的熔、沸点
(2)黄铜矿(CuFeS)是炼铜的最主要矿物，火法炼铜时发生反应：2CuFeS + O = Cu S + 2FeS + SO 。
2 2 2 2 2
①Fe在周期表中的位置为_______；Fe、S、O原子的第一电离能由大到小的顺序是_______。
②Cu元素的基态原子的电子排布式为_______，有_______个未成对电子。
③SO 分子的立体构型为_______，SO 可氧化生成SO ，SO 冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结
2 2 3 3
构的固体，其结构如图，此固态SO 中S原子的杂化轨道类型是_______。
3
④已知FeO、FeS熔点分别为1369℃、1193℃，解释熔点FeO高于FeS的原因_______。
⑤Cu的晶胞如图所示，晶体密度为ρ g·cm-3，晶胞中等距最近的Cu原子有_______个，晶胞的边长为
_______(用含ρ和N 的式子表示)。
A
【答案】(1)BD (2) 第四周期第Ⅷ族 O>S>Fe 或
1 V形 和 均为离子晶体，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔、沸点越高，因为离子半径 > ，所以熔点FeO高于FeS 12
【解析】（1）A． MgO中含有 和 ，NaCl中含有 和 ，离子半径 > ； > ，
且MgO中粒子带电荷多，晶格能大，故A正确；B．Si、P、S、Cl处于同一周期，同一周期从左到右，元素
的第一电离能呈增大趋势，因P的3p能级为半满状态，导致其第一电离能较大，故第一电离能由大到小的顺
序为Cl>P>S>Si，故B错误；．金属晶体中的原子在二维空间密置层，配位数为6，非密置层，配位数为4，
故C正确；分子晶体的熔、沸点与分子间作用力、氢键有关，与共价键无关，故D错误；故填BD。（2）
①Fe在周期表中的原子序数为26，位于第四周期第Ⅷ族；原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一
个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小，则有
O>S，总体上金属元素第一电离能较小，非金属元素第一电离能较大，则有S>Fe，所以Fe、S、O原子的第一
电离能由大到小的顺序是：O>S>Fe；②Cu元素原子序数29，核外电子数29，Cu元素的基态原子的电子排布
式为 或 ，除4s轨道外，其他轨道均填满，成对，只有1个未成对电子；③根
据VSEPR模型， 中心原子价层电子对为 3，中心S原子为 杂化，有孤电子对，空间为V
形；根据如图所示，固态 的结构中S原子均以单键连接，则中心原子S为 杂化；④ 和 均为离
子晶体，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔、沸点越高，因为离子半径
> ，所以熔点FeO高于FeS；⑤如图，设晶胞边长为a，则晶胞中等距最近的Cu原子有12个，为 ；
晶胞中顶点占 ，面心占 ，Cu原子个数为 ，根据 ，可得 ，
解得 。1. （2022·广东卷）硒( )是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我
国科学家发现聚集诱导发光( )效应以来， 在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含 的
新型 分子 的合成路线如下：
（1） 与S同族，基态硒原子价电子排布式为_______。
（2） 的沸点低于 ，其原因是_______。
（3）关于I~III三种反应物，下列说法正确的有_______。
A．I中仅有σ键
B．I中的 键为非极性共价键
C．II易溶于水
D．II中原子的杂化轨道类型只有 与
E．I~III含有的元素中，O电负性最大
（4）IV中具有孤对电子的原子有_______。
（5）硒的两种含氧酸的酸性强弱为 _______ (填“>”或“<”)。研究发现，给小鼠喂食适量
硒酸钠( )可减轻重金属铊引起的中毒。 的立体构型为_______。
（6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于
加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。
①X的化学式为_______。
②设X的最简式的式量为 ，晶体密度为 ，则X中相邻K之间的最短距离为_______ (列
出计算式， 为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】（1）4s24p4
（2）两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高
（3）BDE （4）O、Se
（5）①. ＞ ②. 正四面体形
（6） ①. KSeBr ②.
2 6
【解析】
（1）基态硫原子价电子排布式为3s23p4，Se与S同族，Se为第四周期元素，因此基态硒原子价电子排布
式为4s24p4；
（2）H Se的沸点低于H O，其原因是两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高；
2 2
（3）A．I中有σ键，还有大π键，故A错误；B．Se−Se是同种元素，因此I中的Se-Se键为非极性共价
键，故B正确；C．烃都是难溶于水，因此II难溶于水，故B错误；D．II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的
碳原子杂化类型为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp，故D正确；E．根据同周期从左到右电负性逐渐
增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，因此I~III含有的元素中，O电负性最大，故E正确；综上所述，答
案为：BDE。
（4）根据题中信息IV中O、Se都有孤对电子，碳、氢、硫都没有孤对电子；
（5）根据非羟基氧越多，酸性越强，因此硒的两种含氧酸的酸性强弱为 ＞ 。 中Se价层电子对数为 ，其立体构型为正四面体形；
（6）①根据晶胞结构得到K有8个， 有 ，则X的化学式为KSeBr ；
2 6
②设X的最简式的式量为 ，晶体密度为 ，设晶胞参数为anm，得到
，解得 ，X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一
半即 。
2.（2022·海南卷）以 、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问
题：
（1）基态O原子的电子排布式_______，其中未成对电子有_______个。
（2）Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是_______。
（3）酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图，分子中所有原
子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取_______杂化。邻苯二甲酸酐( )和邻苯二甲酰亚胺(
)都是合成菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是_______。
（4）金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为
_______。（5）ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn-N键中离子键成分的百分数小
于Zn-O键，原因是_______。
（6）下图为某ZnO晶胞示意图，下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。
为所取晶胞的下底面，为锐角等于60°的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞
的底面_______、_______。
【答案】（1）1s22s22p4或[He]2s22p4 2
（2）自由电子在外加电场中作定向移动
（3） sp2 两者均为分子晶体，后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，熔点更高
（4）Zn+4NH +2H O=[Zn(NH )]2++2OH-+H ↑
3 2 3 4 2
（5）电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键
（6）
▱
cdhi ▱bcek
【解析】
（1）O为8号元素，其基态O原子核外有8个电子，因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或
[He]2s22p4，其2p轨道有2个未成对电子，即O原子有2个未成对电子；
（2）由于金属的自由电子可在外加电场中作定向移动，因此Cu、Zn等金属具有良好的导电性；
（3）根据结构式可知，N原子均形成双键，故N原子的杂化方式均为sp2，由于邻苯二甲酸酐和邻苯二甲
酰亚胺均为分子晶体，而后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，因此熔点更高；
（4）金属Zn与氨水反应可生成[Zn(NH )](OH) 和H，反应的离子方程式为Zn+4NH +2H O=[Zn(NH )]2+
3 4 2 2 3 2 3 4
+2OH-+H ↑；
2
（5）由于电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键，因此Zn—N键中离子键成
分的百分数小于Zn—O键；
（6）根据晶胞示意图，一个晶胞中8个O原子位于晶胞的顶点，1个O原子位于晶胞体内，4个Zn原子
位于晶胞的棱上，1个Zn原子位于晶胞体内，棱上的3个Zn原子和体内的Zn原子、O原子形成四面体结构，
则于其相邻的晶胞与该晶胞共用bc和cd，则相邻的两个晶胞的底面为 cdhi和 bcek。
▱ ▱
3. （2022·湖南卷）铁和硒( )都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
（1）乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：
①基态 原子的核外电子排布式为 _______；
②该新药分子中有_______种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态 分子_______ 离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
（2）富马酸亚铁 是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中 键与 键的数目比为_______；
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为_______。
为
（3）科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化 ，将 转化
，反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为_______；
②与 互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
（4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为_______；
②Fe原子的配位数为_______；
③该晶胞参数 、 。阿伏加德罗常数的值为 ，则该晶体的密度为_______
(列出计算式)。
【答案】（1）① [Ar] 3d104s24p4 ② 6 ③＞ SeO 3 的空间构型为平面三角形，SeO 3 2-的空间构型
为三角锥形 （2）①11:3 ②O＞C＞H＞Fe （3）①sp3杂化 ②HO
2
（4）①KFe Se ②4 ③
2 2
【解析】
（1）①硒元素的原子序数为34，基态原子的电子排布式为[Ar] 3d104s24p4；
②由结构简式可知，乙烷硒啉的分子结构对称，分子中含有6种化学环境不同的碳原子；
③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角
为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，键角
小于120°；
（2）①由球棍模型可知，富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH，分子中的单键为σ键，双键中含有1
个σ键和1个π键，则分子中σ键和π键的数目比为11：3；
②金属元素的电负性小于非金属元素，则铁元素的电负性最小，非金属元素的非金属性越强，电负性越
大，氢碳氧的非金属性依次增强，则电负性依次增大，所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为
O＞C＞H＞Fe；
（3）①由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化；
②水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8，互为等电子体；
（4）①由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为8×+1=2，均位于棱上和面上的铁原子
和硒原子的个数为12×+2×=4，则超导材料最简化学式为KFe Se ；
2 2②由平面投影图可知，位于棱上的铁原子与位于面上的硒原子的距离最近，所以铁原子的配位数为4；
③设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得： =abc×10—21×d，解得d=
。
4.（2022·江苏卷）硫铁化合物( 、 等)应用广泛。
（1）纳米 可去除水中微量六价铬 。在 的水溶液中，纳米 颗粒表面带正电荷，
主要以 、 、 好形式存在，纳米 去除水中 主要经过“吸附→反应→沉
淀”的过程。
已知： ， ； 电离常数分别为 、
。
①在弱碱性溶液中， 与 反应生成 、 和单质S，其离子方程式为_______。
②在弱酸性溶液中，反应 的平衡常数K的数值为_______。
③在 溶液中，pH越大， 去除水中 的速率越慢，原因是_______。
（2） 具有良好半导体性能。 的一种晶体与 晶体的结构相似，该 晶体的一个晶胞中
的数目为_______，在 晶体中，每个S原子与三个 紧邻，且 间距相等，如图给出了 晶
胞中的 和位于晶胞体心的 ( 中的 键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他 已省略)。如图中用
“-”将其中一个S原子与紧邻的 连接起来_______。（3） 、 在空气中易被氧化，将 在空气中氧化，测得氧化过程中剩余固体的质量与起始
的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。 时， 氧化成含有两种元素的固体产物为
_______(填化学式，写出计算过程)。
【答案】（1） ① ②5 ③c(OH-)越大，
表面吸附的 的量越少， 溶出量越少， 中 物质的量分数越大
（2）4
（3）Fe O；设 氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeO， ，则
2 3 x，则56+16x=80.04，x= ，即固体产物为Fe O
2 3
【解析】
（1）在弱碱性溶液中， 与 反应生成 、 和单质S的离子方程式为：
；反应 的平衡常数K=
，由题目信息可知， ， 电离常数
，所以K= = =5 ；在 溶液中，
pH越大， 去除水中 的速率越慢，是由于c(OH-)越大， 表面吸附的 的量越少， 溶
出量越少， 中 物质的量分数越大；故答案为：
；5 ；c(OH-)越大， 表面吸附的 的量越
少， 溶出量越少， 中 物质的量分数越大。
（2）因为 的晶体与 晶体的结构相似，由NaCl晶体结构可知，一个 晶胞含有4个 和
4个Cl，则该 晶体的一个晶胞中 的数目也为4； 晶体中，每个S原子与三个 紧邻，且
间距相等，根据 晶胞中的 和 的位置( 中的 键位于晶胞体对角线上)可知，每个S原子与
键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的 紧邻且间距相等，其中一个S原子与紧邻的 连接图如下： ；故答案为：4； 。
（3）有图可知， 时，氧化过程中剩余固体的质量与起始 的质量的比值为66.7%，设 氧
化成含有两种元素的固体产物化学式为FeO， ，则
x
，56+16x=80.04，x= ，所以固体产物为Fe O；故答案为：
2 3
Fe O；设 氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeO， ，则
2 3 x
，则56+16x=80.04，x= ，即固体产物为Fe O。
2 3
5. （2022·山东卷）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为 的
笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为
。回答下列问题：
（1）基态 原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_______。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键， 与 的配位数之比为_______； _______；晶胞中
有d轨道参与杂化的金属离子是_______。（3）吡啶( )替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的 大 键、则吡啶中N
原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A. 2s轨道 B. 2p轨道 C. sp杂化轨道 D. sp2杂化轨道
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_______，②_______。
（5） 、 、 的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是
_______。
【答案】（1）3d84s2 第4周期第VIII族 （2）2:3 2:1:1 Zn2+ （3）D
（4）吡啶能与HO分子形成分子间氢键 吡啶和HO均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子
2 2
（5）
【解析】
（1）已知Ni是28号元素，故基态Ni原子的价电子排布式为：3d84s2，在周期表中第四横行第10纵列即
位于第4周期第VIII族，故答案为：3d84s2；第4周期第VIII族；
（2）由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为：2×=1，Zn2+个数为：8×=1，含有CN-为：
8×=4，NH 个数为：8×=2，苯环个数为：4×=2，则该晶胞的化学式为： ，且晶
3
胞中每个N原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为：4，Zn2+周围形成的配位键数目为：6，则
Ni2+与Zn2+的配位数之比,4:6=2:3；x:y:z=4:2:2=2:1:1；由以上分析可知，Ni2+的配位数为4，则Ni2+采用sp3杂
化，而Zn2+的配位数为6，Zn2+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是Zn2+；
（3）吡啶( )替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的 大π键，则说明吡啶中
N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2
杂化轨道；
（4）已知苯分子为非极性分子，HO分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与HO分子形
2 2
成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯，故答案为：吡啶能与HO分子形成分子间氢键；
2
吡啶和HO均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子；
2
（5）已知-CH 为推电子基团，-Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为： ＞
3＞ ，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为 。
6.（2022·浙江卷）回答下列问题：
（1）两种有机物的相关数据如表：
物质 HCON(CH ) HCONH
3 2 2
相对分子质量 73 45
沸点/℃ 153 220
HCON(CH ) 的相对分子质量比HCONH 的大，但其沸点反而比HCONH 的低，主要原因是______。
3 2 2 2
（2）四种晶体的熔点数据如表：
物质 CF SiF BF AlF
4 4 3 3
熔点/℃ -183 -90 -127 ＞1000
CF 和SiF 熔点相差较小，BF 和AlF 熔点相差较大，原因是______。
4 4 3 3
【答案】（1）HCON(CH ) 分子间只有一般的分子间作用力，HCONH 分子间存在氢键，破坏一般的分子
3 2 2
间作用力更容易，所以沸点低。
（2）CF 和SiF 都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF 通过分子间
4 4 3
作用力形成分子晶体，AlF 通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。
3
【解析】
（1）HCON(CH ) 分子间只有一般的分子间作用力，HCONH 分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力
3 2 2
更容易，所以沸点低；
（2）CF 和SiF 都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF 通过分子间
4 4 3
作用力形成分子晶体，AlF 通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。
3
