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第37 讲 物质结构与性质填空题突破
[复习目标] 1.明确物质结构与性质填空题的题型特点和常考热点。2.掌握解答物质结构与
性质填空题的思维模式，提升综合运用物质结构与性质知识分析问题的能力。
物质结构与性质填空题中的各小题之间相对独立，主要考查原子结构与性质、分子结构与性
质、晶体结构与性质，具体考查角度如下：
(1)以原子或离子结构为主线的考查角度
(2)以分子结构为主线的考查角度
(3)以晶体结构为主线的考查角度
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1．(2022·西安模拟)硒(Se)是一种有重要作用的元素，可以形成多种化合物。
(1)基态硒原子的核外电子排布式为________。
(2)H2SeO3的中心原子杂化类型是________，SeO 的空间结构是________。
(3)H2Se 属于________(填“极性”或“非极性”)分子。
(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ρ g·cm－3，硒化锌的摩尔质量为M g·mol－1，NA代表阿伏加
德罗常数的值，则晶胞参数a 为________pm。
答案 (1)[Ar]3d104s24p4
(2)sp3 三角锥形
(3)极性
(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。
(2)SeO 的中心原子Se 的价层电子对数为3＋×(6＋2－3×2)＝4，有一个孤电子对，所以SeO
的空间结构是三角锥形。
(3)H2Se 分子中有孤电子对，空间结构为V 形，正、负电中心不重合，所以H2Se 属于极性分
子。
(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＝ cm＝×1010 pm。
2．(2022·四川南充模拟)乙酰丙酮是“一种有酯气味的无色透明液体，常用作溶剂、有机合
成中间体、金属络合剂等。它有两种主要互变异构体A、B，与Be2＋、Mg2＋、Cu2＋、Zn2＋
等形成配合物C。回答下列有关问题：
(1)基态Cu2＋的价层电子排布式为________，Be 和Mg 第一电离能较大的是________原子。
(2)A 中C 原子杂化轨道类型为________；按VSEPR 模型预测B 中∠HCC 约为________、
________(填角度)。B 在碱性条件下断裂极性最大的键是________。具有分子内氢键的是
________(填“A”或“B”)。
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(3)C 中σ 键与π 键数目之比为________。
(4)乙酰丙酮易溶于醇、氯仿、丙酮等多数有机溶剂，理由是_________________________。
(5)金属铜的某些参数如下：
金属
堆积类型
密度/(g·cm－3)
相对原子质量
Cu
ρ
64
根据上述数据，计算Cu 的原子半径为________pm (列出计算表达式，设NA是阿伏加德罗常
数的值)。
答案 (1)3d9 Be
(2)sp2和sp3 120° 109°28′ O—H B
(3)15∶2
(4)乙酰丙酮的极性与有机溶剂相似，故在有机溶剂中溶解性较好
(5)×1010
解析 (1)Cu 的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，则基态Cu2＋的价层电子排布式为3d9；同一主
族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，Be 和Mg 同属于第ⅡA 族，且Be 的原子序数
小于Mg，则第一电离能较大的是Be 原子。
(2)A 中，饱和C 原子采取sp3杂化，碳氧双键中的C 原子采取sp2杂化，故A 中C 原子杂化
轨道类型为sp2和sp3；按VSEPR 模型，B 中碳碳双键上的一个碳原子和其相邻的原子构成
了接近正三角形的结构，该结构中的∠HCC 约为120°，甲基和相邻的碳原子构成了接近正
四面体的结构，故该结构中的∠HCC 约为109°28′；B 中O 和H 的电负性差异最大，故极
性最大的键为O—H；如图所示，B 分子中的酮羰基上的O 和羟基上的H 形成分子内氢键。
(3)C 中，单键、配位键是σ 键，1 个双键含有1 个σ 键和1 个π 键，则C 中σ 键的数目为
2×(13＋2)＝30，π 键的数目为2×2＝4，则C 中σ 键与π 键数目之比为30∶4＝15∶2。
(4)根据“相似相溶”规律，乙酰丙酮的极性与有机溶剂相似，故在有机溶剂中溶解性较好。
(5)设Cu 的原子半径为r pm，晶胞棱长为a pm，则a＝4r，a＝2r，则晶胞体积为(a×
10－10 cm)3＝(2r×10－10 cm)3；晶胞中含有Cu 的个数为8×＋6×＝4，晶胞质量为
g，则ρ g·cm－3＝，解得r＝×1010。
3．(2022·山西临汾模拟)国产大飞机C919 的制造使用了较多含硼材料(如硼纤维、氮化硼等)，
多项技术打破了国外垄断。
(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NH3、BCl3和触媒剂Ca3B2N4。
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①Ca、B、N 三种元素电负性从大到小的顺序为________。
②BCl3中B 原子的________轨道与Cl 原子的________轨道形成σ 键；形成BCl3过程中基态
B 原子价电子层上的电子先激发，再杂化，激发后B 原子的价层电子轨道表示式为________。
③BCl3在四氯化碳中的溶解度远大于NH3，原因是________。
(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1 mol 该阴离子存在
的配位键的物质的量为________，n＝________。
(4)制造硼合金的原料硼化钙(CaB6)晶胞结构如图2 所示，硼原子全部组成B6正八面体，各
个顶点通过B—B 互相连接成三维骨架。已知该晶体晶胞参数为a pm，B6八面体中B—B
的键长为d pm，M 点原子的坐标参数为(，，)，则N 点原子的坐标参数为(________，
1,0)。
答案 (1)电子(运动)状态 3
(2)①N>B>Ca ②sp2杂化 3p
③BCl3和四氯化碳均为非极性分子，而氨气属于极性分子，相似相溶
(3)2 mol 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逐渐增大，故Ca、B、N 三种
元素电负性从大到小的顺序为N>B>Ca。②BCl3中B 原子的价层电子对数为3，其杂化方式
为sp2，故BCl3中B 原子的sp2杂化轨道与Cl 原子的3p 轨道形成σ 键；基态B 原子价电子层
上的电子先激发，再杂化，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
层电子轨道表示式为
。(3)由图1 可知，图中连有羟基的B 原子含
有配位键，故1 mol 该阴离子存在的配位键的物质的量为2 mol，在该阴离子中B 显＋3 价，
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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成晶胞的立方晶系图，由M 点坐标知该原子位于晶胞的体心，
且每个坐标系的单位长度都记为1，已知B6八面体中B—B 的键长为d pm，晶胞参数为a
pm，则八面体中心到顶点的距离为d，则N 点在棱的处，其坐标为(，1,0)。
1．(2022·全国乙卷，35)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答
下列问题：
(1)氟原子激发态的电子排布式有__________，其中能量较高的是__________。(填标号)
a．1s22s22p43s1
b．1s22s22p43d2
c．1s22s12p5
d．1s22s22p33p2
(2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C 的一个____________________________________________
杂化轨道与Cl 的3px轨道形成C—Cl________________________________________________
键，并且Cl 的3pz轨道与C 的2pz轨道形成3 中心4 电子的大π 键(Π)。
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl 键长的顺序是
________________________________________________________________________，
理由：(ⅰ)C
的杂化轨道中
s
成分越多，形成的
C—Cl
越强；
(ⅱ)_________________________。
(3)卤化物CsICl2 受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X 和红棕色液体Y。X 为
__________。解释X 的熔点比Y 高的原因__________________________________________。
(4)α-AgI 晶体中I－作体心立方堆积(如图所示)，Ag＋主要分布在由I－构成的四面体、八面体
等空隙中。在电场作用下，Ag＋不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此，α-AgI 晶体在
电池中可作为__________。
已知阿伏加德罗常数的值为NA，则α-AgI 晶体的摩尔体积Vm＝________________m3·mol－
1(列出算式)。
答案 (1)ad d (2)①sp2 σ ②一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔 Cl 参与形成的大π 键越多，
形成的C—Cl 越强
(3)CsCl CsCl 为离子晶体，ICl 为分子晶体
(4)电解质
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解析 (1)F 的原子序数为9，其基态原子电子排布式为1s22s22p5,1s22s22p43s1为基态氟原子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；1s22s22p43d2，核外共10
个电子，不是氟原子，b 错误；1s22s12p5，核外共8 个电子，不是氟原子，c 错误；
1s22s22p33p2为基态氟原子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；同一原子3p 能级的能量比3s 能级的能量高，因此能量较高的是1s22s22p33p2。(2)①
一氯乙烯的结构式为
，碳原子采取sp2杂化，因此C 的一个sp2杂化轨道
与Cl 的3px轨道形成C—Cl σ 键。②C 的杂化轨道中s 成分越多，形成的C—Cl 越强，C—
Cl 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s 成分多，sp3杂化时s 成分少，同时Cl 参与形成的大π 键越多，形成
的C—Cl 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
(Π)，一氯乙炔中Cl 的3p 轨道与C 的2p 轨道形成2 个3 中心4 电子的大π 键(Π)，因此三种
物质中C—Cl 键长的顺序为一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔。(3)CsICl2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，依据
化学式AgI 可知，银离子个数也为2，晶胞的物质的量n＝mol＝ mol，晶胞体积V＝
a3 pm3＝(504×10－12)3 m3，则α-AgI 晶体的摩尔体积Vm＝＝＝ m3·mol－1。
2．(2022·广东，20)硒(Se)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(AIE)效应以来，AIE 在发光材料、生物医学等领
域引起广泛关注。一种含Se 的新型AIE 分子Ⅳ的合成路线如下：
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(1)Se 与S 同族，基态硒原子价层电子排布式为__________。
(2)H2Se 的沸点低于H2O，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Se—Se 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sp 与sp2
E．Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O 电负性最大
(4)Ⅳ 中具有孤电子对的原子有__________。
(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4___________________________________________
(填“>”或“<”)H2SeO3。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引起
的中毒。SeO 的空间结构为________。
(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Mr，晶体密度为ρ g·cm－3，则X 中相邻K 之间的最短距离为
______nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案 (1)4s24p4 (2)两者都是分子晶体，由于水分子存在分子间氢键，沸点高 (3)BDE
(4)O、Se (5)＞ 正四面体形
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(6)①K2SeBr6 ②××107
解析 (1)基态S 原子价层电子排布式为3s23p4，Se 与S 同族，Se 为第四周期元素，因此基
态Se 原子价层电子排布式为4s24p4。(3)Ⅰ中有σ 键，还有大π 键，故A 错误；Ⅰ中的Se—
Se 为非极性共价键，故B 正确；烃都难溶于水，因此Ⅱ难溶于水，故C 错误；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；根据同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素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。(4)分子Ⅳ中O、Se 都有孤电子对，C、
H、S 都没有孤电子对。(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H2SeO4＞H2SeO3。SeO 中Se 的价层电子对数为4＋×(6＋2－2×4)＝4，其空间结构为正
四面体形。(6)①根据晶胞结构得到一个晶胞中K 有8 个，
有8×＋6×＝4 个，则X 的
化学式为K2SeBr6。②设晶胞参数为a nm，得到ρ＝＝，解得a＝×107，X 中相邻K 之间的
最短距离为晶胞参数的一半，即为××107 nm。
课时精练
1．(2022·山东潍坊模拟)砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)等太阳能电池适合光电转换，可以直
接把光能转化成电能。回答下列问题：
(1)元素As 与N 同族，预测As 的氢化物分子的空间结构为________，其基态原子最外层p
轨道电子的自旋________(填“相同”或“相反”)。
(2)元素Cd 与Zn 是同一副族的相邻元素，Cd 的价层电子排布式为4d105s2，Cd2＋的价层电子
排布式为________。
(3)经X 射线衍射实验证明在碲酸(H6TeO6)分子内的6 个羟基排列在碲原子的周围呈八面体结
构，碲酸中碲原子的价层电子对数为________。
(4)Te 、Se 都是第ⅥA 族的元素，SeF6 与SF6 具有相似的结构，则熔、沸点
SeF6________SF6(填“>”“<”或“＝”，下同)；二硒键和二硫键是重要的光响应动态共
价键，其光响应原理可用如图表示，已知光的波长与其能量成反比，则图中实现光响应的波
长：λ1________λ2，其原因是________。
(5)CdTe 的晶胞属立方晶系，晶胞参数如图1 所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可
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以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。如原子M 的坐标为(0,0,0)，则原子N 的
坐标为________。
该晶胞沿其面对角线方向上的投影如图2 所示，则代表Te 原子的位置是________(填序号)，
晶胞中原子6 和11 之间的距离为________pm(用含a 的代数式表示)。
答案 (1)三角锥形 相同
(2)4d10
(3)6
(4)> < Se 的原子半径比S 原子大，Se—Se 的键能比S—S 的键能小，所以二硒键的波长
长
(5)(，，) 7、8、11 a
解析 (1)元素As 与N 同族，NH3中N 为sp3杂化，则AsH3中As 也为sp3杂化，则As 的氢
化物分子的空间结构为三角锥形；As 的核外价层电子排布式为4s24p3,4p 轨道的电子自旋相
同。(2)Cd 的价层电子排布式为4d105s2，Cd2＋的价层电子排布式为4d10。(3)碲酸(H6TeO6)分
子内的6 个羟基排列在碲原子的周围呈八面体结构，碲原子的价层电子对数为6。(4)SeF6与
SF6具有相似的结构，均为分子晶体，SeF6的相对分子质量大，分子间作用力强，熔、沸点
高，故熔、沸点：SeF6>SF6；Se 的原子半径比S 原子大，Se—Se 的键能比S—S 的键能小，
故λ1<λ2。(5)N 的坐标为(，，)；根据图1，可知代表Te 原子的位置是7、8、11；如图所示，
A 为6 球位置，AB 的长度为6 和11 球的距离，C 为B(11 球)在底面的投影，落在面对角线
的的位置，BC 的长度为边长的，为a pm；CD 的距离为面对角线的，长度为a pm；AD 长
度为面对角线一半，为a pm，AC 长度为 pm＝ pm，AB 的长度为 pm＝ pm＝a pm。
2．(2022·安徽马鞍山模拟)人类对第二周期的元素及化合物认识最早。
(1)第二周期的元素中，I1(第一电离能)从大到小排前三位的是________。
(2)XeF＋PtF 溶于水可生成Xe 和HPtF6，写出反应的化学方程式：_______________________。
(3)SCN—中C 原子的杂化轨道类型为________， 其中含有两个相同的大π 键，其形式为
________(用Π 表示，n 为原子数，m 为电子数)，检验Fe3＋时，SCN—以 S 原子配位不以N
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原子配位的原因是________。
(4)如图，在NaCl 的晶体中，Na＋和Cl—互相占据对方的正八面体空隙，CaF2晶体中，F－占
据由Ca2＋构成的所有正四面体空隙。钛镍合金具有形状记忆功能。某钛、镍原子个数比为
2∶1 的合金的晶体结构为镍原子呈面心立方排列，钛原子填充在由镍原子围成的所有八面
体空隙和一半的四面体空隙中，若最近的钛原子和镍原子紧密接触，镍原子周围距离最近的
钛原子数为________； 钛原子和镍原子的半径分别为r1 和r2，该晶体的空间利用率为
________(用含r 的代数式表示，不必化简，空间利用率＝×100%)。
答案 (1)Ne、F、N
(2)2XeF＋PtF＋2H2O===2Xe↑＋O2↑＋2HF＋2HPtF6
(3)sp Π S 元素的电负性小，离子中S 原子易给出孤电子对
(4)4 ×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。
(2)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＋2H2O===2Xe↑＋O2↑＋2HF＋2HPtF6。
(3)硫氰酸根离子的空间结构为直线形，所以碳原子的杂化轨道类型为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，硫原子易给出孤电子对，所以检验铁离
子时，离子以硫原子配位不以氮原子配位。(4)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，位于顶角和面心的镍原子个数为8×＋6×＝4，体对角线的长度为
4(r1＋r2)，则晶胞中钛原子和镍原子的体积为πr×8＋πr×4＝π(8r＋4r)，晶胞的边长为，体积
为[]3，则晶体的空间利用率为×100%。
3．(2022·河南商丘模拟)CIGS 靶材是一种主要含铜、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)的合金，由于其
良好的电学传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(1)基态Ga 的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1，转化为下列激发态时所需能量最少的是
________(填字母)。
A．
10
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B．
C．
D．
(2) 硫酸铜分别和氨水、EDTA[(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2] 可形成配合物
[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4、[Cu(EDTA)]SO4。
①SO 的空间结构为________，EDTA 中碳原子杂化方式为________________________。
②在[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4化合物中，阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图)，该阳离子中存
在的化学键类型为________，该化合物加热时首先失去的组分是________。
(3) 人体代谢甲硒醇(CH3SeH) 后可增加抗癌活性，下表中有机物沸点不同的原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
有机物
甲醇
甲硫醇(CH3SH)
甲硒醇
沸点/℃
64.7
5.95
25.05
(4)四方晶系CuInSe2的晶胞结构如图所示，晶胞参数为a＝b＝m pm，c＝2m pm，晶胞棱边
夹角均为90°。设阿伏加德罗常数的值为NA，CuInSe2的相对分子质量为M，则该晶体密度ρ
＝________g·cm－3 (用含有m、M 和NA的代数式表示)。该晶胞中，原子坐标分别为2 号Cu
原子(0,0.5,0.25)，3 号In 原子(0,0.5,0.75)，晶体中与单个In 键合的Se 有________个。
答案 (1)B (2)①正四面体形 sp2、sp3 ②共价键和配位键 H2O (3)三种物质都是分子
晶体，结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，但甲醇分子间存在氢键所以沸点最高
(4) 4
11
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解析 (1)根据核外电子排布规律可知，激发态B 的能量最低，故基态Ga 原子转化为激发态
B 时所需能量最少，故选B。(2)①SO 的σ 键的数目为4，孤电子对数为＝0，故SO 的空间
结构为正四面体形；EDTA 中，饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化，连有碳氧双键的碳原子
的杂化方式为sp2杂化，故EDTA 中碳原子杂化方式为sp3和sp2。②该配合物的阳离子中，
Cu2＋和配体之间形成配位键，配体分子内存在极性键，故该阳离子中存在配位键和极性键；
Cu2＋与H2O 形成的配位键比与NH3所形成的配位键弱，故该化合物加热时首先失去的组分
是H2O。(4)Cu 原子有4 个位于棱上、6 个位于面上，故Cu 原子的个数为6×＋4×＝4，In
原子有8 个位于顶角、4 个位于面上、1 个位于体心，故In 原子的个数为8×＋4×＋1＝4，
Se 原子全部在晶胞内部，故Se 原子的个数为8，则晶胞质量为 g，晶胞体积为(m×10－
10cm)×(m×10－10cm)×(2m×10－10cm)＝2m3×10－30 cm3，故晶胞密度ρ＝＝ g·cm－3；晶胞中
与单个In 键合的Se 有2 个，则晶体中与单个In 键合的Se 有4 个。
4．(2022·太原模拟)我国科学家研究了具有高稳定性的二维硼烯氧化物(BmOn)的超导电性。
回答下列问题：
(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
的
键
长
大
于
B—O
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)LiBH4-LiI 复合材料在低温下表现出较高的离子电导率。BH 中H 的化合价为－1，其原因
可能是________，BH 可以被PS 部分取代，PS 的空间结构为________。
(5)Fe3O4是电子导体，其导电率显著高于Fe2O3，这归因于Fe2＋和Fe3＋中心之间的电子交换。
如图甲所示， Fe3O4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)，Fe3O4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 、Fe2O3都具有与Fe3O4相似的立方堆积结构，氧化亚铁
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晶体的晶胞如图乙所示，已知：氧化亚铁晶体的密度为ρ g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数
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)①B2O sp2 ②O 的原子半径小于B 的原子半径，二维硼烯氧化物
中B—B 的键长大于B—O 的键长
(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 正四面体形 (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，Be 元素原子2s 轨道为全
充满稳定状态，N 元素原子2p 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，故第一电离能：N>O>C>Be>B。(2)①在每个环中，氧原子数为2×＝1，B 原子数为
6×＝2，该氧化物的化学式为B2O；1 个硼原子周围连接三个σ 键，没有孤电子对，杂化轨
道类型为sp2。(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，BH 中B 显正价，故H 的化合价为－1 价。PS 中
P 原子价层电子对数为4＋＝4，所以为sp3杂化，且不含孤电子对，是正四面体形。(5)Fe3O4
中n∶n∶n＝2∶1∶4，晶胞含有8 个正四面体空隙，即有2 个
Fe3＋和1 个Fe2＋，1 个三价铁离子放入正四面体空隙；晶胞中由3、6、7、9、8、12 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4、7、9、13 或1、3、4、7 等处
的原子形成的四面体空隙为正八面体空隙的，共12 条棱，则正八面体空隙有1＋12×＝4 个，
其中已经有一个放Fe3＋，另外一个Fe2＋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。晶胞中O2－占据顶角和面心，所以有8×＋6×＝4 个，Fe2＋有12 个在棱上、1
个在晶胞内，所以Fe2＋有12×＋1＝4 个，与Fe2＋紧邻且等距离的Fe2＋数目为12,1 个晶胞有
4 个FeO,1 个晶胞的质量为 g＝ g，ρ＝ g·cm－3，Fe2＋与O2－的最短核间距为d＝ cm＝ cm
＝ cm。
5．我国科学家制备的NiO/Al2O3/Pt 催化剂能实现氨硼烷(H3NBH3)高效制备氢气的目的，制
氢原理：H3NBH3＋4CH3OH――→NH4B(OCH3)4＋3H2↑。
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
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电负性
2.1
2.0
2.5
3.0
3.5
①上述制氢反应中，有________种元素的原子采取sp3杂化。
②NH3中键角∠HNH________(填“大于”“小于”或“等于”)H3NBH3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 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，1 mol 该有机物中含________mol σ 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)磷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，称为原子分数坐标。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________。
答案 (1)6∶7 (2)①4 ②小于 ③原子半径依次减小，得电子能力依次增强 ④负 (3)42
N>O>C>B (4)(，，)
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，则原子中核外
电子云轮廓图呈球形的s 能级、哑铃形的p 能级上电子数之比为6∶7。(2)①由化学方程式
可知，制氢反应中硼、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。
②氨分子中氮原子含有1 个孤电子对，H3NBH3中氮原子的孤电子对与硼原子形成配位键，
孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角∠HNH 小于H3NBH3中键角∠HNH。
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。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 中共用电子对偏向氢原子，
氢原子带部分负电荷。(3)由有机硼化合物的结构简式可知，1 mol 有机物中含有42 mol σ 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。(4)由a 点磷原子的坐标为(0,0,0)、b 点磷原子的坐标为(1,1,0)可知，晶胞的边长
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为1，则位于体对角线处的c 点硼原子的坐标为(，，)。
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