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专题 18 物质结构与性质（选修）
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 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)。
2．（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)。
1．（2021·广东卷）很多含巯基（-SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物I可
与氧化汞生成化合物Ⅱ。
（1）基态硫原子价电子排布式为__________。（2）HS、CH、HO的沸点由高到低顺序为__________。
2 4 2
（3）汞的原子序数为80，位于元素周期表第______周期第ⅡB族。
（4）化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有________。
A．在I中S原子采取sp3杂化
B．在Ⅱ中S元素的电负性最大
C．在Ⅲ中C-C-C键角是180°
D．在Ⅲ中存在离子键与共价键
E. 在Ⅳ中硫氧键的键能均相等
（5）汞解毒剂的水溶性好，有利于体内 重金属元素汞的解毒。化合物I与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的
是________。
（6）理论计算预测，由汞（Hg）、锗（Ge）、锑（Sb）形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。
X的晶体可视为Ge晶体（晶胞如图9a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。
①图9b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是
__________________。
②图9c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为_________；该晶胞中粒子个数比Hg：
Ge：Sb = _________。
③设X的最简式的式量为M，则X晶体的密度为________g/cm3（列出算式）。
r
2．（2021·河北卷）KH PO 晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH PO 晶体已
2 4 2 4
应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：
（1）在KH PO 的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是__(填离子符号)。
2 4
（2）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+ 表示，与之相反的用- 表示，称为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为___。
（3）已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ•mol-1)如表：
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
从能量角度看，氮以N、而白磷以P(结构式可表示为 )形式存在的原因是___。
2 4
（4）已知KH PO 是次磷酸的正盐，HPO 的结构式为___，其中P采取___杂化方式。
2 4 3 2
（5）与PO 电子总数相同的等电子体的分子式为__。
（6）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：
如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为___。
（7）分别用○、●表示HPO 和K+，KH PO 晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是
2 2 4
HPO 、K+在晶胞xz面、yz面上的位置：
2
①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm，阿伏加德罗常数的值为N ，晶体的密度__g•cm-3(写出表达式)。
A
②晶胞在x轴方向的投影图为__(填标号)。
3．（2021·湖南卷）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：
（1）基态硅原子最外层的电子排布图为_______，晶体硅和碳化硅熔点较高的是_______(填化学式)；（2）硅和卤素单质反应可以得到 ， 的熔沸点如下表：
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
①0℃时， 、 、 、 呈液态的是____(填化学式)，沸点依次升高的原因是_____，气态
分子的空间构型是_______；
② 与N-甲基咪唑 反应可以得到 ，其结构如图所示：
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，H、C、N的电负性由大到小的顺序为_______，1个
中含有_______个 键；
（3）下图是 、 、 三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。
①已知化合物中 和 的原子个数比为1：4，图中Z表示_______原子(填元素符号)，该化合物的化学式
为_______；
②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm， ，则该晶体的密度 _______(设阿伏加德罗常数的值为 ，用含a、b、c、 的代数式表示)。
4．（2021·山东卷）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原子核外电子的运动状态有__种。
（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__(填“高于”或“低
2 2
于”)Cl O，原因是___。
2
（3）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF 室温下易升华。XeF 中心原子的价层电子对数为
2 2
___，下列对XeF 中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。
2
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
（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。以
2 2
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。
5．（2021·海南·高考真题）金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO) 是锰的一种简单
5
羰基配位化合物，其结构示意图如下。
回答问题：
(1)基态锰原子的价层电子排布式为___________。(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(CO) 中锰原子的配位数
5
为___________。
(3)第一电离能的大小：C___________O(填“大于”或“小于”)。
(4) 中碳原子的杂化轨道类型是___________，写出一种与具有相同空间结构的-1价无机酸根离子的化
学式___________。
(5) CH Mn(CO) 可看作是HMn(CO) 中的氢原子被甲基取代的产物。CHMn(CO) 与I 反应可用于制备
3 5 5 3 5 2
CHI，反应前后锰的配位数不变，CHMn(CO) 与I 反应的化学方程式为___________。
3 3 5 2
(6)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型，如图所示。前者的熔点明显高于后者，其主要原因是___________。
以晶胞参数为单位长度建立坐标系，可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。在晶胞坐标系中，a
点硫原子坐标为 ，b点锰原子坐标为 ，则c点锰原子坐标为___________。
6．（2021·福建·高考真题）类石墨相氮化
碳( )作为一种新型光催化材料，在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂
(O、S等)能提高其光催化活性。 具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如下图所示。回答下列问题：
(1)基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为_______。
(2)N、O、S的第一电离能( )大小为 ，原因是_______。
(3) 晶体中存在的微粒间作用力有_______(填标号)。
a.非极性键 b.金属键 c.π键 d.范德华力
(4) 中，C原子的杂化轨道类型_______，N原子的配位数为_______。
(5)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替，形成O掺杂的
。 的化学式为_______。
1．[2020江苏卷]以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH )Fe(C HO)]。
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（1）Fe基态核外电子排布式为 ▲ ； 中与Fe2+配位的原子是 ▲ （填元素符号）。
（2）NH 分子中氮原子的轨道杂化类型是 ▲ ；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为
3
▲ 。
（3）与NH +互为等电子体的一种分子为 ▲ （填化学式）。
4
（4）柠檬酸的结构简式见题21A图。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为 ▲
mol。2．[2020天津卷]Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题:
（1）Fe、Co、Ni在周期表中的位置为 ，基态Fe原子的电子排布式为 。
（2）CoO的面心立方晶胞如图1所示。设阿伏加德罗常数的值为N ，则CoO晶体的密度为 g﹒
A
cm−3：三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为 。
（3）Fe、Co、Ni能与Cl 反应，其中Co和为Ni均生产二氯化物，由此推断FeCl 、CoCl 和Cl 的氧化性
2 3 3 2
由强到弱的顺序为 ，Co(OH) 与盐酸反应有黄绿色气体生成，写出反应的离
3
子方程式： 。
（4）95℃时，将Ni片浸在不同质量分数的硫酸中，经 4小时腐蚀后的质量损失情况如图 2所示，当
大于63%时，Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为 。由于Ni与
HSO 反应很慢，而与稀硝酸反应很快，工业上选用HSO 和HNO 的混酸与Ni反应制备NiSO 。为
2 4 2 4 3 4
了提高产物的纯度，在硫酸中添加HNO 的方式为 （填“一次过量”或“少量多次”），
3
此法制备NiSO 的化学方程式为 。
4
3．[2020年山东新高考]CdSnAs 是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
2
（1）Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl 反应生成SnCl 。常温常压下SnCl 为无色液体，SnCl 空间
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构型为 ，其固体的晶体类型为 。
（2）NH 、PH 、AsH 的沸点由高到低的顺序为 （填化学式，下同），还原性由强到
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弱的顺序为 ，键角由大到小的顺序为 。
（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子（或原子）通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合
物。一种Cd2+配合物的结构如图所示， 1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol，该
螯合物中N的杂化方式有 种。（4）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，称作原子的分数坐标。四
方晶系CdSnAs 的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
2
坐标
x y z
原子
Cd 0 0 0
Sn 0 0 0.5
As 0.25 0.25 0.125
一个晶胞中有 个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn （用分数坐标表示）。CdSnAs
2
晶体中与单个Sn键合的As有 个。
