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专题 17 物质结构与性质综合题
1．(2022·全国甲卷)2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了
奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH=CH )与四氟乙烯(CF=CF )的共聚物(ETFE)制成。
2 2 2 2
回答下列问题：
(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为_______。
(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图
是_______(填标号)，判断的根据是_______；第三电离能的变化图是_______(填标号)。
(3)固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF) 的链状结构_______。
3
(4) CF =CF 和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为_______和_______；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚
2 2
乙烯，从化学键的角度解释原因_______。
(5)萤石(CaF )是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是_______；若该立方晶胞
2
参数为a pm，正负离子的核间距最小为_______pm。
【答案】(1)
(2) 图a 同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N
元素的第一电离能较C、O两种元素高 图b(3)
(4) sp2 sp3 C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能越大，化学性质越稳定
(5) Ca2+ a pm
【解析】根据基态原子的电子表示式书写价电子排布式；根据电离能的排布规律分析电离能趋势和原因；
根据氢键的表示方法书写(HF) 的结构；根据键能影响物质稳定性的规律分析两种物质的稳定性差异；根据
3
均摊法计算晶胞中各粒子的个数，判断粒子种类。
(1)F为第9号元素其电子排布为1s22s22p5，则其价电子排布图为 ，故答案为
。
(2)C、N、O、F四种元素在同一周期，同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p
能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高，因此C、N、O、F四种元素的第一电
离能从小到大的顺序为C一氯乙烯>一氯乙炔 Cl参与形成的大π键越多，形成的C-Cl键的键长
越短
(3) CsCl CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体
(4) 电解质
【解析】(1)F的原子序数为9，其基态原子电子排布式为1s22s22p5，
a．1s22s22p43s1，基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上，属于氟原子的激发态，a正确；
b．1s22s22p43d2，核外共10个电子，不是氟原子，b错误；
c．1s22s12p5，核外共8个电子，不是氟原子，c错误；
d．1s22s22p33p2，基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上，属于氟原子的激发态，d正确；
答案选ad；
而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高，因此能量最高的是1s22s22p33p2，答案选d。
(2)①一氯乙烯的结构式为 ，碳为双键碳，采取sp2杂化，因此C的一个sp2杂化轨道与Cl
的3p 轨道形成C-Clσ键。
x
②C的杂化轨道中s成分越多，形成的C-Cl键越强，C-Cl键的键长越短，一氯乙烷中碳采取sp3杂化，一
氯乙烯中碳采取sp2杂化，一氯乙炔中碳采取sp杂化，sp杂化时p成分少，sp3杂化时p成分多，因此三种
物质中C-Cl键键长顺序为：一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔，同时Cl参与形成的大π键越多，形成的C-Cl
键的键长越短，一氯乙烯中Cl的3p 轨道与C的2p 轨道形成3中心4电子的大π键( )，一氯乙炔中Cl
x x的3p 轨道与C的2p 轨道形成2套3中心4电子的大π键( )，因此三种物质中C-Cl键键长顺序为：一
x x
氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔。
(3)CsICl 发生非氧化还原反应，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体为CsCl，红
2
棕色液体为ICl，而CsCl为离子晶体，熔化时，克服的是离子键，ICl为分子晶体，熔化时，克服的是分子
间作用力，因此CsCl的熔点比ICl高。
(4)由题意可知，在电场作用下，Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移，因此α-AgI晶体是优良的离子导
体，在电池中可作为电解质；每个晶胞中含碘离子的个数为8 +1=2个，依据化学式AgI可知，银离子
个数也为2个，晶胞的物质的量n= mol= mol，晶胞体积V=a3pm3=(504 10-12)3m3，则α-AgI晶体的
摩尔体积V = = = m3/mol。
m
4．(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 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)＞ 正四面体形
(6) KSeBr
2 6
【解析】(1)基态硫原子价电子排布式为3s23p4， 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) 的沸点低于 ，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。
(3)A．I中有 键，还有大π键，故A错误；B．Se−Se是同种元素，因此I中的 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 。
4．(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_______。
(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 转化为 ，
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) [Ar] 3d104s24p4 6 ＞ SeO 的空间构型为平面三角形，SeO 的空间构型为三角锥
3
形
(2) 11:3 O＞C＞H＞Fe
(3) sp3杂化 HO
2
(4) KFe Se 4
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，故答案为：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 2
②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=
。1．(2022·陕西西安·二模)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
(1)基态硒原子的价层电子排布式为_______。
(2)H SeO 的中心原子杂化类型是：_______， 的立体构型是_______。与 互为等电子体的分子
2 3
有_______(写一种物质的化学式即可)。
(3)H Se属于_______(填“极性”或“非极性”)分子；比较HSe与HO沸点高低，并说明原因：_______。
2 2 2
(4)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，该晶胞中硒原子的配位数为_______；若
该晶胞密度为ρg·cm-3，硒化锌的摩尔质量为Mg·mol-1，N 代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数a为
A
_______。
【答案】(1)4s24p4
(2) sp3 三角锥形 PCl
3
(3) 极性 HSe比HO沸点低；因为HO中存在分子间氢键，沸点较高，不HSe存在氢键
2 2 2 2
(4) 4 ×1010
【解析】(1)硒为34号元素，基态Se原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，价层电子排布式为4s24p4，故答
案为：4s24p4；
(2)H SeO 的中心原子的价层电子对数为 =4，所以Se杂化方式为sp3杂化， 的中心原
2 3
子Se的价层电子对数为 =4，离子中有一对孤电子对，所以 的立体构型是三角锥形，等
电子体是指价电子总数和原子总数都相等的微粒，与 互为等电体的分子有PCl ，故答案为：sp3； 三
3
角锥形；PCl ；
3(3)H Se分子中有孤电子对，立体构型为V形，正、负电荷中心不重合，所以HSe属于极性分子； HSe
2 2 2
比HO沸点低；因为HO中存在分子间氢键，沸点较高， HSe不存在氢键；
2 2 2
(4)根据硒化锌晶胞结构图可知，每个锌原子周围有4个硒原子，每个硒原子周围也有4个锌原子，所以硒
原子的配位数为4；该晶胞中含有硒原子数为8× +6× =4，含有锌原子数为4，根据ρ＝ = ，所以
V= ，则晶胞参数a为 cm= ×1010pm，故答案为：4； ×1010。
2．(2022·陕西汉中·二模)主族元素N、F、Si、As、Se、Cl等的某些化合物对工农业生产意义重大，回答下
列问题：
(1)Si N 陶瓷是世界上最坚硬的物质之一，具有高强度、低密度、耐高温等性质，其属于_______晶体；
3 4
SiCl 中Si采取的杂化类型为_______。
4
(2)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为_______；OF 分子的空间构型为_______；OF 的熔、沸点低于
2 2
ClO，原因是_______。
2
(3)Se元素基态原子的原子核外电子排布式为_______；As的第一电离能比Se的第一电离能大的原因为
_______。
(4)XeF 晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有_______个XeF 分子。
2 2
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的
分数坐标为( ， ， )。已知Xe-F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为_______；晶胞中A、B间距离
d=_______pm。
【答案】(1) 原子 sp3
(2) F＞O＞Cl V形 OF 和ClO是结构相似的分子晶体，ClO的相对分子量大于OF ，分子
2 2 2 2间作用力大于OF
2
(3) [Ar]3d104s24p4 As原子的4p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素
(4) 2 (0，0， )
【解析】(1)由物理性质可知，四氮化三硅为熔沸点高、硬度大的原子晶体；四氯化硅中硅原子的价层电子
对数为4，硅原子的杂化方式为sp3杂化，故答案为：原子；sp3；
(2)元素的非金属性越强，电负性越大，氟、氧、氯三种元素的非金属性强弱顺序为F＞O＞Cl，则电负性
的大小顺序为F＞O＞Cl；OF 分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，则分子的空间构型
2
为V形；结构相似的分子晶体，相对分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，OF 和ClO是结构相
2 2
似的分子晶体，ClO的相对分子量大于OF ，分子间作用力大于OF ，所以OF 的熔、沸点低于ClO，故
2 2 2 2 2
答案为：F＞O＞Cl；V形；OF 和ClO是结构相似的分子晶体，ClO的相对分子量大于OF ，分子间作用
2 2 2 2
力大于OF ；
2
(3)硒元素的原子序数为34，位于元素周期表第四周期ⅥA族，基态原子的原子核外电子排布式为
[Ar]3d104s24p4；砷原子的4p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，所以砷的第一电
离能比硒的第一电离能大，故答案为：[Ar]3d104s24p4；As原子的4p轨道为稳定的半充满结构，元素的第
一电离能大于相邻元素；
(4)由晶胞结构可知，晶胞中原子半径大的氙原子位于顶点和体心，原子个数为8× +1=2，原子半径小的
氟原子位于棱上和体内，原子个数为原子半径小的氟原子位于棱上和体内，原子个数为8× +2=4，所以晶
胞中有2个XeF 分子；由晶胞中体心A点原子的分数坐标为( ， ， )可知，晶胞的边长为1，则位于
2
棱的 处B点原子的分数坐标为(0，0， )；由晶胞结构可得如下示意图： ，图中y为面对角线的 ，则y为 ，x为( —r)，则A、B间距离d为 ，故答案为：2；(0，0， )；
。
NiO/Al O /Pt
3．(2022·陕西榆林·三模)我国科学家制备的 2 3 催化剂能实现氨硼烷(H NBH )高效制备氢气的目
3 3
H NBH 4CH OH催化剂NH BOCH 3H
的，制氢原理： 3 3 3 4 3 4 2
请回答下列问题：
(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为_______。
(2)已知几种元素的电负性如下表所示。
元素 H B C N O
电负性 2.1 2.0 2.5 3.0 3.5
sp3
①上述制氢反应中，有_______种元素的原子采取 杂化。
NH H NBH
② 3中键角∠HNH_______(填“大于”、“小于”或“等于”) 3 3中键角∠HNH。
③B、C、N、O的电负性依次增大，其主要原因是_______。
④在氨硼烷中，H—B键中H带部分_______(填“正”或“负”)电荷。
(3)某有机硼化合物的结构简式如图1所示，1mol该有机物中含_______molσ键。组成该有机物的第二周期
元素第一电离能由大到小的顺序为_______(填元素符号)。
(4)化硼是一种新型无机非金属材料，晶胞结构如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，表示晶胞
中各原子的位置，称为原子坐标。a点磷原子的坐标为(0，0，0)，b点磷原子的坐标为(1，1，0)，则c点
硼原子的坐标为_______。(5)四氢铝钠(NaAlH )是有机合成中重要的还原剂，晶胞结构如图3所示。
4
AlH AlH
① 4的空间构型为_______， 4的配位数为_______。
gcm-3
②已知N 为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为_______(用含a、N 的代数式表示) 。
A A
【答案】(1)6∶7
(2) 4 小于 原子半径依次减小，得电子能力依次增强 负
(3) 42 N>O>C>B
1 3 3
(4)( ， ， )
4 4 4
1081021
(5) 正四面体形 8 N a3
A
【解析】(1)铝元素的原子序数为13，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，则原子中球形的s能级与哑
铃形的p能级上电子数之比为6∶7，故答案为：6∶7；
(2)①由方程式可知，制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种原子的价层电子对数都为4，杂化方式均为
sp3杂化，故答案为：4；
H NBH
②氨分子中氮原子含有1对孤对电子， 3 3中氨分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成
H NBH
键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角∠HNH小于 3 3中键角∠HNH，故答案为：小于；
③同周期元素，从左到右原子半径依次减小，得电子能力依次增强，元素的非金属性依次增强，元素的电负性依次增大，则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大，故答案为：原子半径依次减小，得电子能
力依次增强；
④由电负性的大小可知，氢元素的电负性大于硼元素，则在氨硼烷中，H—B键中共用电子对偏向氢原子，
氢原子带部分负电荷，故答案为：负；
(3)有机物分子中单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，由有机硼化合物的结构简式可知，1mol有
机物中含有42molσ键；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满
结构，第一电离能大于相邻元素，则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的顺序为
N>O>C>B，故答案为：42；N>O>C>B；
(4)由位于顶点a点磷原子的坐标为(0，0，0)、顶点b点磷原子的坐标为(1，1，0)可知，晶胞的边长为1，
1 1 3 3 1 3 3
则位于体对角线 处的c点硼原子的坐标为( ， ， )，故答案为：( ， ， )；
4 4 4 4 4 4 4
(5)①四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，则离子的空间构型为正四面体
形；由晶胞结构可知，位于体心的四氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近，则四氢合铝酸
根离子的配位数为8，故答案为：正四面体形,8；
1
1
②由晶胞结构可知，位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8× +4× =4，位于棱上、面
8 2
1 454
1
上的钠离子个数为4×4+6×2=4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得： N
A
=(a×10—
1081021 1081021
7)2×2a×10—7×d，解得d= N a3 ，故答案为： N a3 。
A A
4．(2022·山西太原·二模)我国科学家研究了具有高稳定性的二维硼烯氧化物(B O)的超导电性。回答下列
m n
问题：
(1)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素为_______(填元素符号)。
(2)①已知二维硼烯氧化物的部分结构如图所示，则该氧化物的化学式为_____，其中硼原子的杂化轨道类
型为_____。②键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。经过该实验测定，二维硼烯氧化物中B-B键的键
长大于B-O键的键长，其原因是_______。
(3)硼烷又称硼氢化合物，随着硼原子数的增加，硼烷由气态经液态至固态，其原因_______。
(4)LiBH -LiI复合材料在低温下表现出较高的离子电导率。BH 离子中H的化合价为-1，其原因可能是
4
_______，BH 可以被PS 离子部分取代，PS 离子的空间结构为_______。
(5)Fe O 是电子导体，其导电率显著高于Fe O，这归因于Fe2+和Fe3+中心之间的电子交换。如图甲所示，
3 4 2 3
Fe O 晶体中，O2-围成正四面体空隙(如：1、3、6、7围成)和正八面体空隙(如：3、6、7、8、9、12围成)，
3 4
Fe O 中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中， Fe2+和另一半 Fe3+填充在正八面体空隙中。则没有填充阳离
3 4
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_______。FeO 、Fe O 都具有与Fe O 相
2 3 3 4
似的立方堆积结构，氧化亚铁晶体的晶胞如图乙所示，已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3，N 代表阿
A
伏加德罗常数的值。在该晶体中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_______ ；Fe2+与O2-的最短核间距为
_______cm(列出计算式)。
【答案】(1)Be、C、O
(2) B O sp2 O的原子半径小于B的原子半径，二维硼烯氧化物中B-B键的键长大于B-O键的键长
2
(3)随着B原子数增多，硼烷相对分子质量增大，范德华力增强，沸点升高
(4) 电负性H>B 正四面体(5) 7：2 12
【解析】(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， 元素原子 轨道为全充满稳定状
态， 元素原子 轨道为半充满稳定状态，其第一电离能均高于同周期相邻元素的，故第一电离能：
，故答案为： ；
(2)①在每个环中，有氧原子个数2× =1，B原子数6× =2，该氧化物的化学式为B O；1个硼原子周围连
2
接三个σ键，没有孤对电子，杂化轨道类型为sp2杂化；
②一般来说，原子半径越大，键长越长；O的原子半径小于B的原子半径，二维硼烯氧化物中B-B键的键
长大于B-O键的键长；
(3)硼烷属于分子晶体，随着B原子数增多，硼烷相对分子质量增大，范德华力增强，沸点升高；
(4) 由于电负性H>B， 中B显正价，故H的化合价为-1价，故答案为：电负性H>B；
中P原子价层电子数 ，所以为 杂化，且不含孤电子对，是正四面体构型；
(5) 中 ： ： ： ： ，晶胞含有 个正四面体空隙，即有 个 和 个
， 个三价铁离子放入正四面体空隙；晶胞中由 、 、 、 、 、 处的原子形成一个正八面体空
隙，剩余的空间以每条棱分析：如 、 、 、 或 、 、 、 等处的原子形成的四面体空隙为正八面
体空隙的 ，共 条棱，则正八面体空隙有 个，其中已经有一个放 ，另外一个 占据
一个正八面体空隙，所以有2个正八面体空隙没有被填充，故答案为： ： ；
晶胞中 占据顶点和面心，所以有 个， 有 个在棱上， 个在晶胞内，所以 有
个，与 紧邻且等距离的 数目为12，得到 个晶胞有 个FeO， 个晶胞的质量
为 ， ， 与 的最短核间距为 = ，故答案
为：12，5．(2022·山西临汾·三模)总订单数已经超过1000架的国产大飞机C919预定在今年交付，其制造使用了较
多含硼材料(如硼纤维、氮化硼等)，多项技术打破了外国垄断。
(1)原子的能量由核电荷数、电子数、_______三个因素共同决定；基态B原子的核外电子填充在_______个
轨道中。
(2)耐高温材料立方BN制备流程中用到NH 、BCl 和触媒剂Ca B N。
3 3 3 2 4
①Ca、B、N三种元素电负性从大到小的顺序为_______。
②BCl 中B原子的_______轨道与Cl原子的_______轨道形成σ键；形成BCl 过程中基态B原子价电子层
3 3
电子先激发，再杂化，激发后B原子的价电子排布图为_______。
③BCl 在四氯化碳中的溶解度远大于NH ，原因是_______。
3 3
(3)硼砂是非常重要的含硼矿物。一种硼砂阴离子的结构如图1所示，则1mol该阴离子存在的配位键物质
的量为_______，n=_______。
(4)制造硼合金的原料硼化钙(CaB )晶胞结构如图2所示，硼原子全部组成B 正八面体，各个顶点通过B-B
6 6
键互相连接成三维骨架。已知该晶体晶胞参数为apm，B 八面体中B-B键的键长为dpm，M点原子的坐标
6
参数为( ， ， )，则N点原子的坐标参数为(___，1，0)。_______
【答案】(1) 电子(运动)状态 3
(2) N>B>Ca sp2杂化 3p BCl 和四氯化碳均为非极性分子，
3
而氨气属于极性分子，相似相溶(3) 2mol 2
(4)
【解析】(1)整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子(运动)状态三个因素共同决定；基态B原子的电子
排布式为：1s22s22p1，故其核外电子填充在1s，2s，2p三个轨道中；
(2)①金属的电负性较小，另外，同周期元素电负性从左向右在增大，故Ca、B、N三种元素电负性从大到
小的顺序为：N>B>Ca；
②BCl 中B原子的价层电子对数为3，其杂化方式为sp2，故BCl 中B原子的sp2杂化轨道与Cl原子的3p
3 3
轨道形成σ键；基态B原子价电子层上的电子先进行激发，再进行杂化，说明B原子激发后的三个轨道能
量相同，故激发时B原子的价电子排布图为： ；
③极性相似的物质溶解度较大，BCl 和四氯化碳为非极性分子，氨气为极性分子，故原因是：BCl 和四氯
3 3
化碳均为非极性分子，而氨气属于极性分子，相似相溶；
(3)由图1可知，图中连有羟基的B原子含有配位键，故1mol该阴离子存在的配位键物质的量为2mol，在
该阴离子中B显+3价，O显-2价，H显+1价，根据化合价的关系可知，n=2；
(4)将8个正八面体的中心连接呈晶胞的立方晶系图，由M点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系
的单位长度都记为1，已知B 八面体中B -B键的键长为d pm，晶胞参数为a pm，则八面体中心到顶点的
6
距离为： ，则N点在棱的 处，其坐标为( ，1，0)。
6．(2022·河南郑州·三模)2022年以来，全球化石能源价格一路飙升，对全球经济复苏产生巨大影响。氢能
源是一种不依赖化石燃料的储量丰富的清洁能源。
(1)电解水产氢是目前较为理想的制氢技术，这项技术的广泛应用一直被高价的贵金属催化剂所制约。我国
科学家开发了一种负载氧化镍纳米晶粒的聚合物氮化碳二维纳米材料，大幅提高了催化效率。
①基态 Ni原子的价电子排布式为_______，该元素在元素周期表中的位置是_______。
②C、N、O的电负性的由大到小的顺序是_______。
③为寻找更多的金属催化剂，科学家从众多金属元素中选取Co、Fe、Cu进行了相关研究，并取得了成功。
选取这三种金属进行相关研究的原因可能是_______。(2)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。氨硼烷(NH BH)是一种潜在的储氢材料，可由
3 3
(HB=NH) (结构为平面六元环状)通过如下反应制得：3CH+2(HB=NH) +6H O=3CO+6NHBH。
3 4 3 2 2 3 3
①请解释CH、HO、CO 的键角大小顺序_______。
4 2 2
②(HB=NH) 中B、N原子的杂化轨道类型分别为_______。
3
③氨硼烷(NH BH)中N、B都达到稳定结构，用化学键表示出(NH BH)分子的结构式_______。
3 3 3 3
(3)有储氢功能的铜银合金晶体具有立方堆积结构，晶胞中Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，氢原子可
进到由Cu原子与Ag原子构成的全部四面体空隙中。
①该晶体储氢后的化学式为_______。
②储氢材料的储氢能力= ，若晶胞参数为apm，忽略吸氢前后晶胞的体积变化，标准状
况下氢气的密度为bg·cm-3，则该储氢材料的储氢能力为_______。(N 表示阿伏加德罗常数，写出表达式即
A
可)
【答案】(1) 3d84s2 第四周期第Ⅷ族 O>N>C 这三种元素都是过渡元素，在元素周期表中
位置和Ni相近，可能具有相似的性质
(2) CO 中心原子为sp杂化，键角为180度；CH 和HO中心原子均为sp3杂化。HO中孤对电子与成键
2 4 2 2
电子对之间的斥力大于CH 中成键电子对之间的斥力，故键角：CO>CH >H O sp2、sp2
4 2 4 2
(3) Cu AgH
3 8
【解析】(1)基态 Ni原子的价电子排布式为3d84s2；该元素在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；C、
N、O位于同周期，同周期从左往右电负性呈增大趋势，故电负性由大到小的顺序是O>N>C；寻找更多的
金属催化剂，在过渡金属区域进行寻找，原因是这三种元素都是过渡元素，在元素周期表中位置和Ni相近，
可能具有相似的性质；
(2)CO 中心原子为sp杂化，键角为180度；CH 和HO中心原子均为sp3杂化。HO中孤对电子与成键电
2 4 2 2
子对之间的斥力大于CH 中成键电子对之间的斥力，故键角：CO>CH >H O；(HB=NH) 中B、N原子均形
4 2 4 2 3
成双键，共有3个 键，杂化轨道类型分别为sp2、sp2；氨硼烷(NH BH)中N、B都达到稳定结构，即最外
3 3层均为8电子结构，氮原子提供孤电子对，与硼原子之间形成配位键， NH BH 分子的结构式：
3 3
；
(3)铜银合金晶体具有立方堆积结构，晶胞中Cu原子位于面心，根据均摊法铜原子个数为3，Ag原子位于
顶点，银原子个数为1，氢原子可进到由Cu原子与Ag原子构成的全部四面体空隙中，四面体空隙共8个，
故晶体的化学式为：Cu AgH ；储氢后氢气的密度为： ，
3 8
。
7．(2022·河南开封·三模)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
(1)基态F原子的外围电子排布式为___________。
(2)N F(二氟氮烯)分子中，氮原子的杂化类型为sp2，则N F 的结构式为______。
2 2 2 2
(3)NaHF 熔点为160°C(分解)，电解可制得氟气，推测NaHF 中所含作用力的类型有_____。
2 2
(4)OF 主要用于火箭工程液体助燃剂，其分子的空间构型为_____；OF 的熔、沸点_____ClO(填“高于”
2 2 2
或“低于”)，原因是____。
(5)XeF 在无机氟化物制备中有广泛的应用，其晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为
2
90°，该晶胞中有___________个XeF 分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的
2
位置，称为原子的分数坐标，如图中A点原子的分数坐标为( ， ， )。已知Xe-F键长为r pm，则B
点原子的分数坐标为_____；晶胞中O、C间距离d=_____pm。【答案】(1)2s22p5
(2)F-N=N- F
(3)离子键、共价键、氢键
(4) 角(V)形 低于 OF 和ClO都是分子晶体，结构相似，ClO的相对分子质量大，
2 2 2
ClO的熔、沸点高
2
(5) 2 (0，0， )
【解析】(1)基态F原子的外围电子排布式为：2s22p5；
(2)氮原子的杂化类型为sp2，可以确定N与N之间应为双键，N与F之间应存在1条 键，每个N还有一
对孤对电子，故NF 的结构式为：F-N=N- F；
2 2
(3)NaHF 可电解说明其为离子化合物，存在离子键，H与F之间为共价键，F电负性较强，还存在氢键；
2
(4)OF 孤对电子数为2，价层电子数为4，故其分子的空间构型为角(V)形；OF 和ClO都是分子晶体，结
2 2 2
构相似，相对分子质量OF F > N
(2)BC
(3)2XeF+PtF + 2H O =2Xe↑ + O ↑ + 2HF + 2HPtF
2 2 6(4)HNO 中的非羟基氧多，吸引羟基氧原子的能力强，能有效降低氧原子上的电子密度，使O—H键极性
3
增强，易发生电离
(5) sp π S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子
(6) 4 ×100%或 ×100%
【解析】(1)第二周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，稀有气体氖原子的2p轨道为稳定的全充满
结构，第一电离能最大，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素第一电离能大于相邻元素，则第一电
离能从大到小排前三位的是氖、氟、氮，故答案为：Ne > F > N；
(2)A．由化学式可知，稀有气体化合物是离子化合物，熔化状态下能电离出自由移动的离子，能导电，故
错误；
B．XeF+离子中氟原子和氙原子都满足8电子稳定结构，故正确；
C．由PtF 中的键角有90°和180°两种可知，离子的空间构型为正八面体形，铂原子位于八面体的体心，
氟原子位于八面体的顶点，则用两个氯替换氟后，所得PtFCl 有两种结构，故正确；
4 2
D．由化学式可知，稀有气体化合物是离子化合物，化合物中含有离子键、极性键、和配位键，不含有非
极性键，故错误；
故选BC；
(3)由题意可知，XeF+PtF 与水反应生成氙、氧气、氢氟酸和六氟合铂酸，反应的化学方程式为2XeF+PtF
+ 2H O =2Xe↑ + O ↑ + 2HF + 2HPtF ，故答案为：2XeF+PtF + 2H O =2Xe↑ + O ↑ + 2HF + 2HPtF ；
2 2 6 2 2 6
(4)硝酸是强酸，亚硝酸是弱酸，原因是硝酸中的非羟基氧多于亚硝酸，非羟基氧吸引羟基氧原子的能力强
于亚硝酸，能有效降低氧原子上的电子密度，使氢氧键极性增强，易发生电离，故答案为：HNO 中的非
3
羟基氧多，吸引羟基氧原子的能力强，能有效降低氧原子上的电子密度，使O—H键极性增强，易发生电
离；
(5)硫氰酸根离子与二氧化碳的原子个数都为3、价电子数目都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的
空间构型，则硫氰酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为sp杂化；
离子中碳原子未参与杂化的2个p电子与硫原子和氮原子的p电子形成大π键，其形式为π ；硫氰酸根离子中硫元素的电负性小于氮元素，相对于氮原子，硫原子易给出孤对电子，所以检验铁离子时，离子以硫
原子配位不以氮原子配位，故答案为：sp；π ；S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子；
(6)由题意可知，镍钛合金形成的晶胞中，位于体内的钛原子个数为8，位于顶点和面心的镍原子个数为8×
+6× =4，体对角线的长度为4(r+r )，则晶胞中钛原子和镍原子的体积为 πr ×8+ πr ×4= π(8r +4 r
1 2
)，晶胞的边长为 ，体积为[ ]3，则晶体的空间利用率为 ×100%=
×100%，故答案为： ×100%或 ×100%。
11．(2022·甘肃兰州·一模)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，太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。
(1)与硅同主族的锗元素的价层电子排布式为____。
(2)NCl 、SiCl 、SCl 的键角由大到小的顺序为____，其中SCl 的分子构型为____。
3 4 2 2
(3)环戊基二乙基硅基乙炔分子结构为 ，分子中σ键和π键的个数比为____。
(4)碳与硅元素同主族，但形成的晶体性质却有不同。单晶硅不导电，但石墨能导电，石墨能够导电的原因
是____。
(5)SiC和单晶硅具有相似的晶体结构，但SiC熔点更高，其原因是____。
(6)晶胞中原子的位置通常可用原子分数坐标表示(原子分数坐标：将原子位置的坐标表示为晶胞棱长的分
数)。复杂结构的三维表示往往难以在二维图上绘制和解释，可以从晶胞的一个方向(通常选择晶胞的一个
轴的方向)往下看，某面心立方晶胞的投影图如图1所示。某种硫化硅晶体的晶胞结构的投影图如图2所示。①该硫化硅晶体的化学式为____。
②在该晶胞中与S距离最近的Si的数目为____。
③若距离最近的Si和S的核间距为dnm,阿伏加德罗常数的值为N ，则该硫化硅晶体的密度为
A
____g·cm-3(列出算式即可)。
【答案】(1)4s24p2
(2) SiCl 、NCl 、SCl V形或折角形
4 3 2
(3)16：1
(4)石墨中每个碳原子均为sp2杂化，剩余1个p电子可在层间自由移动
(5)同为原子晶体，r(C)
