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专题验收评价
专题15 物质结构与性质综合
内容概览
A·常考题不丢分
【考点一 结构决定性质原因解释】
【考点二 晶胞结构分析与计算】
【微专题 晶胞投影】
B·综合素养拿高分/拓展培优拿高分
C·挑战真题争满分
【考点一 结构决定性质原因解释】
1．（2023·四川绵阳·校考三模·节选）铁及其化合物在生活、生产中有重要应用。回答下列问题：
(1)乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe 是一种常用的补铁剂。
Fe
①
2+的价层电子排布式是 。
③乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
【答案】(1)3d6 O>C>H>Fe
【解析】（1）①基态Fe 原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2+核外电子排布式为[Ar]3d6，因此亚铁离子
的价层电子排布式为3d6，故答案为3d6；
③乳酸亚铁中含有元素为H、C、O、Fe，铁元素为金属元素，电负性最小，同周期从左向右电负性逐渐增
大，氧元素的电负性最大，碳氢化合物氢为正价，则碳的电负性大于氢，因此电负性由大到小顺序是O＞
C＞H＞Fe；故答案为O＞C＞H＞Fe；
2．（2023·四川成都·棠湖中学校考一模·节选）阿尔维德卡尔森因发现多巴胺获得了2000 年诺贝尔生理学
或医学奖，多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌物也能传递兴
奋及开心的信息。其结构式如下图a 所示，化学式为C8H11NO2。回答下列问题：
(2)多巴胺分子中碳原子的杂化方式有 。
(3)1 mol 多巴胺中含有
键的数目为 。
1
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(4)多巴胺与盐酸作用能形成盐酸多巴胺，结构如上图b 所示，多巴胺和盐酸多巴胺中H—N—H 键的键角，
前者 (填“大于”“等于”或“小于”)后者，理由是 。
【答案】(2)sp2、sp3(3)22NA (4)＜ 多巴胺中的氨基有一对孤对电子，盐酸多巴胺中-NH3Cl 中无孤对电子，
孤对电子对成键电子的斥力更大，中心原子杂化方式相同有孤电子对时键角更小
【解析】（2）苯环碳原子为sp2杂化，—CH2—中碳原子为sp3杂化；
（3）
苯环结构有12 个σ 键除此之外还有10 个单键，1 mol 多巴胺中含有
键的数目
为22NA；
（4）多巴胺中的氨基有一对孤对电子，盐酸多巴胺中-NH3Cl 中无孤对电子，孤对电子对成键电子的斥力
更大，因此多巴胺中的H—N—H 键的键角小于盐酸多巴胺中H—N—H 键的键角；
3．（2023·浙江·校联考一模·节选）氟及其化合物种类繁多，应用广泛。请回答：
(4)氟化氢是弱酸，在水溶液中存在
；但
，当HF 浓度大于5mol L-1
时，氢氟酸是一种相当强的酸，请解释原因： 。
【答案】(4)随着HF 浓度的增加，一部分F-通过氢键与未解离的HF 分子形成相当稳定的HF 等离子，促
进HF 的电离平衡正向移动，使得体系的酸度增大
【解析】（4）
有很强的结合质子的能力，随着HF 浓度增大，
会和HF 结合生成
，即
，该反有效地降低了溶液中
的浓度，促进HF 的电离，酸性增强；
4．（2024·陕西商洛·校联考一模·节选）
被认为是良好的光学基质材料，可由
、
、
制备。回答下列问题：
(1)基态Zn 原子的价电子轨道表达式为 ；基态N 原子中未成对电子数为 。
(2)O 的第一电离能小于N 的第一电离能的原因是 ；
的组成元素中电负性由大到小的顺
序为 (用元素符号表示)。
(3)
中阴离子的空间构型为 ；其中C 原子的杂化方式为 。
【答案】(1)
3
(2) N 原子的p 轨道处于半满稳定状态 F>N>H
(3) 平面三角形 sp2
【解析】（1）基态Zn 原子的价电子为3d104s2，轨道表达式为
，基态N 原子
2
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电子排布式为1s22s22p3，未成对电子数为3，故答案为
；3。
（2）N 原子电子排布式为1s22s22p3，p 轨道处于半满稳定状态，所以O 的第一电离能小于N 的第一电离能，
的组成元素为N、F、H，电负性由大到小为F>N>H，故答案为N 原子的p 轨道处于半满稳定状态；
F>N>H。
（3）
中阴离子为
，中心碳原子孤电子对数为0，价层电子对数为3，采取了sp2杂化方式与氧
原子成键，所有原子都在同一平面上，空间构型为平面三角形，故答案为平面三角形；sp2。
5．（2023·河南·淅川县第一高级中学校联考模拟预测·节选）工业上利用镁精矿石
可以制
备单质Mg，其反应原理为
、
。请回答下列问题：
(1)基态硅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 ；上述反应原理中所涉及的
非金属元素的电负性从大到小的顺序为 （用元素符号表示）。
(2)钙或钙盐的焰色为砖红色，该光谱属于 光谱（填“吸收”或“发射”）。
(3)单质镁、单质硅的晶体类型依次为 、 。
(4)排放出的二氧化碳可用碳酸酐酶固定，碳酸酐酶的部分结构如图所示：
已知：
为平面形分子。
①上述碳酸酐酶的部分结构中氮原子、氧原子的杂化类型依次为 、 。
1mol
②
分子中含有
键。
【答案】(1) 3:4 O>C>Si
(2)发射
(3)金属晶体 共价晶体
(4)
12
【解析】（1）基态硅原子核外电子排布1s22s22p63s23p2，s、p 电子数分别为6、8，则电子云轮廓图呈球形、
哑铃形的能级上电子数之比为6 8=3 4
∶
∶，反应原理中所涉及的非金属元素为C、O、Si，由电负性规律得电
3
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负性从大到小的顺序为O>C>Si；
（2）焰色是电子从较高能级跃迁到较低能级时以光的形式释放能量产生的，则焰色试验的光谱属于发射
光谱；
（3）金属(除Hg 外)在常温下都是金属晶体，则单质镁为金属晶体；单质硅中硅原子间都由共价单键结合，
属于共价晶体；
（4）①
为平面形分子，则氮原子采用sp2杂化，氧原子价层电子对数为4，则采用sp3杂化；
②共价单键是σ 键，双键有1 个σ 键，则1 个
分子中有12 个σ 键，所以1mol 该分子中含有
12molσ 键；
【考点二 晶胞结构分析与计算】
1．（2024·陕西安康·统考一模·节选）美国某大学一课题组在金属有机框架(MOF)中成功构筑了含有双核镍
氢中心
的新型催化剂，用以催化有机物的选择性氢化反应。回答下列问题：
提示：
，
为芳烃基，
，
为烃基。
(5)一种镍铌合金的晶胞结构如图所示。镍、铌原子的最近距离为 pm。该晶体密度为
。已知：
为阿伏加德罗常数的值，c>2a。
4
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【答案】(5)
【解析】（5）由晶胞结构可知，Nb 原子与Ni 原子的距离为面对角线的一半，为
。由晶胞结构可
知，晶胞中位于顶点和体心的Nb 的原子个数为8×
+1=2，位于棱上和面心的Ni 原子个数为4×
+10×
=6，由晶胞的质量公式可得
，解得密度p=
。
2．（2023·河南·淅川县第一高级中学校联考模拟预测·节选）工业上利用镁精矿石
可以制
备单质Mg，其反应原理为
、
。请回答下列问题：
(5)MgO 具有NaCl 型结构，X 射线衍射实验测得MgO 晶胞边长为anm。
设
为阿伏加德罗常数的值，则MgO 晶体的密度为
（（用含a、
的代数式表示）。
【答案】(5)
【解析】（5）根据均摊法，该晶胞中含Mg 原子数为
，含O 原子数为
，则该晶
胞中含4 个MgO，所以MgO 晶体的密度为
。
3．（2023·河北秦皇岛·昌黎一中校考模拟预测·节选）硼是第ⅢA 族唯一的非金属元素，是农作物生长必
需的微量营养元素。硼的单质及化合物都有重要用途。回答下列问题：
(6)一种由Cu、In、Te 组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te 原
子填充在Cu、In 围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为 ；该晶体的化学式为
。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，B
点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(
)，则C 点原子的分数坐标为 晶胞中C、D 间距离
。
5
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【答案】(6)50% CuInTe2 (
)
【解析】（6）从晶胞结构可知，铟原子形成的四面体空隙有8 个，形成的八面体空隙也有8 个，则四面体
空隙的占有率为
。
晶胞中位于顶点、面上、体心的铜原子个数为8、4、1，则一个晶胞中铜原子的个数为
；
位于棱上、面上的铟原子个数为4、6，则一个晶胞中铟原子的个数为
；位于体内的碲原子
个数为8，则一个晶胞中碲原子个数为8，则一个晶胞中铜原子、铟原子、碲原子的个数比为1：1：2，则
其化学式为CuInTe2。
根据A、B 的坐标，可知晶胞的边长为1，则位于体对角线
处，面对角线
处的C 点原子的坐标为(
，
，
)。
由晶胞中C、D 形成的直角三角形直角边长为
pm，
pm，根据勾股定理，求得C、D 之间的距离为
。
4．（2023·山东·校联考模拟预测·节选）硒是典型的半导体材料。
(3)锂硒电池正极的充放电原理为
硒晶胞中含有 个
原子，若
晶胞参数边长为
，在
晶胞中2 个
、
6
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间距离是
，
填充在
的 型空隙中，充电过程正极材料体积
(填“膨胀”、“不变”或“收缩”)
【答案】(3)3
立方体 收缩
【解析】（3）观察
晶体结构中重复的结构为
，将
看做一个球，则
晶体为简单立方结构，含一
个重复的结构，故硒晶胞中含有3 个
原子。在
晶胞中2 个
间距离是占据了面
心立方中不相邻的两个四面体空隙，距离为体对角线的长度一半，即
。
在
围成的空隙中，只
有当阳离子将阴离子撑开时晶体才稳定：
，因此嵌入
，
晶体会膨胀，反之减小。
填充在
的立方体型空隙中，充电过程正极材料体积收缩，故答案为：3；
；立方体；收缩；
5．（2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测·节选）镍是一种亲铁元素，地核主要由铁、镍元
素组成。
(4)某种镁、镍和碳三种元素形成的晶体具有超导性。该晶体可看作是镁原子做顶点，镍原子作面心的面心
立方堆积(晶胞结构如图，未标出碳原子位置)，碳原子只填充在由镍构成的八面体空隙。
①图中碳原子的位置位于晶胞的 。
②已知晶胞中相邻且最近的镁、碳原子间核间距为
为阿伏加德罗常数的值，其密度为
(列出算式即可)。
【答案】(4)体心
【解析】（4）①碳原子只填充在由镍构成的八面体空隙中，碳原子应位于体心；
②相邻且最近的镁、碳原子间核间距为apm，则晶胞的体对角线为2apm，所以晶胞的棱长
，体积为
，由均摊法可知，晶胞中C 原子数目为1，Ni 原子数目为
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，Mg 原子数目为
，所以一个晶胞是质量为
，即密度为
。
【微专题 晶胞投影】
1．（2024 上·山东烟台·高三统考期末·节选）铁的化合物种类繁多，应用广泛。回答下列问题：
(3)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。由铁、钾、
硒形成的一种超导材料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。
原子
坐标
x
y
z
K
0.5
0.5
0.5
Fe
0
0.5
m
Se
0
0
n
注：m、n 均≠0
晶胞中Fe 的数目为 ，距离K(0.5，0.5，0.5)最近的Se 的数目为 ，该晶体的密度ρ=
g·cm–3.(NA表示阿伏加德罗常数的值，用含a、c、NA的计算式表示)，该晶胞在yz 平面投影为
(填标号)。
A．
B．
C．
D．
【答案】(3)4 8
B
【解析】（3）根据原子坐标可知，白球为K，小黑球是Se，灰球为Fe，K 在顶点和体心，均摊为2 个，
Se 在面上，均摊为4 个，Fe 在棱心和内部，均摊为4 个，据此回答。
①晶胞中Fe 的数目为4 个；
②面上8 个Se 与K(0.5，0.5，0.5)距离最近，所以Se 的数目为8 个；
③晶胞质量为
g，晶胞体积为
cm3，则该晶体的密度ρ=
；
8
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④该晶胞在yz 平面投影，即是从右面看，图为
，选B。
2．（2024 上·山东威海·高三统考期末·节选）开发高效储氢材料是重要的研究方向。回答下列问题：
(2)镧(La)和氢原子可以形成一系列储氢晶体材料
，
属于立方晶系，La 原子作面心立方堆积。La
晶体吸附，形成
，
晶胞中H 填充在La 原子的正四面体空隙中，晶胞沿体对角线的投影如图①所
示。高压下，
中每个H 再结合4 个H 构成小正四面体结构形成，其晶胞从各个面的投影均如图②所
示。
①
晶胞中La 原子的分数坐标有 种，晶胞中La 原子个数与正四面体空隙数之比为
，H 原子的配位数为 。
②高压下，
吸附
得到晶体
的反应式为 (x 用数字表示)。若
晶胞棱长为
apm，La 原子与最近的氢原子的距离为bpm，则
晶胞中每个小正四面体内H-H 的最短距离为
pm(用含a 和b 的式子表示)。
【答案】(2)
4
①
4 ②
【解析】（2）①根据La 为面心立方堆积，处在立方体的顶点和面心，8 个顶点平移后坐标分数是一样的，
为
，同理可得，上面面心与下面面心为
，左面心与右面心为
，前后面心为
，则坐标分数有4 种；晶胞中La 原子个数为4，正四面体空隙为8 个，所以晶胞中La 原子个数与
正四面体空隙数之比为1:2；晶胞中H 填充在La 原子的正四面体空隙中，所以H 原子的配位数为4；
②高压下，LaH2中每个H 再结合4 个H 构成小正四面体结构，则H 的原子个数为(8+32)个，所以LaHx为
LaH10，反应式为
；已知LaH10晶胞棱长为apm，H 位于La 原子的正四面体空隙中，
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即体对角线的
处，为
，La 原子与最近的氢原子的距离为bpm，则LaH10晶胞中每个小正四面体内
H-H 的最短距离为
。
3．（2024 上·浙江宁波·高三统考期末·节选）硼是一种用途广泛的化工原料矿物，在生活中占有重要地位。
请回答：
(3)某种硼的离子化合物BxAy晶胞如图所示：
①晶胞中A 离子占据顶点、面心、棱心和体心位置，硼离子占据半数立方体空隙，BxAy的化学式为
；
②若将下底面左上角的A 离子选为晶胞顶点，则位于体心的A 离子分数坐标为(
，
，
)，已知该坐标
若出现负数是不合理的，写出以X 为晶胞顶点时剩余B 离子的分数坐标 ；
③已知该晶胞中B-A 的距离为apm，则B-B 的距离为 pm；
④沿XY 轴45 度夹角方向打出一道光，在晶胞后垂直于光的方向放置一块屏幕，晶胞在屏幕上形成的部分
投影如下，请补全。
【答案】(3)BA2 (
，
，
)，(
，
，
)，(
，
，
)
【解析】（3）①由图可知B 原子个数：4，A 原子个数：8×
+6×
+12×
+1=8，则BxAy的化学式为
BA2；
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②根据晶胞中各个原子的相对位置关系可知，以X 为晶胞顶点时剩余B 离子的分数坐标分别为：(
，
，
)，(
，
，
)，(
，
，
)；
③已知该晶胞中B-A 的距离为apm，则晶胞参数为
，B-B 的距离为
；
④根据晶胞中两种原子的相对位置的关系可知，晶胞在屏幕上形成的部分投影补全后如下：
。
4．（2024 上·内蒙古锡林郭勒盟·高三统考期末·节选）铬及其化合物被广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐
火及高科技等领域。
(4)Cr—N 系列涂层具有良好的耐磨和耐腐蚀性。某氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同，已知N 原子在晶胞
中的位置如图乙所示：
①下列为晶胞中 Cr 原子沿x 轴方向的投影的是 (填字母)。
a．
b．
c．
d．
②晶胞中 N 原子的坐标是 A(0，0，0)，B(
，
，0)，则距A 和B 最近的 Cr 原子的坐标是 。
【答案】(4)b
或
【解析】（4）①氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同，已知N 原子在晶胞中的位置如图所示，则铬原子位
于棱心、体心位，Cr 原子沿x 轴方向的投影位于正方形的顶点、边长中心、正方形中心，故选b；
②根据①分析，Cr 在体心和棱的中心，距A、B 最近的Cr 有两个，如图所示：
，其坐标为分别为
或
。
5．（2023 上·山东菏泽·高三统考期中·节选）铁系元素(铁、钴、镍)构成了丰富的物质世界，其形成的物质
在生产生活中用途广泛。回答下列问题：
(4)一种铁基超导材料晶胞结构如图a 所示，铁原子沿z 轴方向的投影如图b 所示。该材料的化学式为
，已知体心与顶点的
原子有着相同的化学环境，晶胞中
原子1 分数坐标为(0，0，0.628)，则
原子
2 的分数坐标为 ，体心
原子与
原子1 之间的距离为
。
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【答案】(4) CaFe2As2 (0.5，0.5，0.872)
pm
【解析】（4）由均摊法：一个晶胞中Ca 数目为
、Fe 数目为
、As 数目为
，
则该材料的化学式为CaFe2As2；晶胞中As 原子(1) 分数坐标为(0，0，0.628)，已知体心与顶点的Ca 原子
有着相同的化学环境，体心Ca 坐标为(0.5，0.5，0.5)则As 原子1 与体心Ca 在z 轴上的坐标差为0.628-
0.5=0.128，则As 原子2 的z 轴上距离顶面的坐标差为0.128，故As 原子2 的z 轴上坐标为1-0.128 =0.872，
故As 原子2 的分数坐标为(0.5，0.5，0.872)，与底面平行的体心Ca 所在平面和As 原子1 的距离为
0.128cpm，体心Ca 原子与As 原子1 所在的z 轴距离为
，则体心Ca 原子与As 原子1 之间的距离为
pm
故答案为：CaFe2As2、(0.5，0.5，0.872)、
pm。
1．（2024·山东潍坊·昌乐二中校考模拟预测）中国海军航母建设正在有计划、有步骤地向前推进，建造航
母需要大量的新型材料。航母的龙骨要耐冲击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。
(1)镍铬钢抗腐蚀性能强，Ni2＋的核外电子排布式为 ，铬元素位于周期表中 区。
(2)航母甲板涂有一层耐高温的材料——聚硅氧烷(结构如图所示)，其中C 原子的杂化方式为 杂化。
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(3)海洋是元素的摇篮，海水中含有大量卤族元素。
①根据下表数据判断，最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是 (填元素符号)。
卤素原子
氟
氯
溴
碘
第一电离能/(kJ/mol)
1 681
1 251
1 140
1 008
②根据价层电子对互斥理论，预测ClO 的空间构型为 形；写出一个ClO 的等电子体的化学符号：
。
(4)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。乙二
胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是 ，其中与乙二胺形成的化合物稳定性
相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d8 d
(2)sp3
(3)I 三角锥 SO
(4)sp3 sp3 乙二胺的两个N 提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2+
【解析】（1）Ni 基态原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d84s2，失去2 个电子形成镍离子，Ni2+基态原
子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d8；Cr 为24 号元素，基态Cr 原子价电子排布为3d54s1，位于d 区；
（2）C 原子周围都与其他原子形成4 个σ 键，且C 上没有孤电子对，因此杂化方式为sp3杂化；
（3）①第一电离能越小，越易失去电子，则越易形成阳离子，因此最有可能生成较稳定的单核阳离子的
卤素原子是I；
ClO
②
中心原子的价层电子对数为3＋
=4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，等电子体是
指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团，ClO 的等电子体的化学符号为SO
；
（4）乙二胺分子中氮形成3 个共价键且存在1 对孤电子对，为sp3杂化，碳形成4 个共价键，为sp3杂化；
Mg2+、Cu2+等金属离子存在空轨道，乙二胺的两个N 提供孤对电子给金属离子形成配位键，故乙二胺能与
Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子；铜离子半径大于镁离子，使得铜的配位数多于镁离子，故
Cu2+与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高。
2．（2023·浙江·校联考模拟预测）分析物质的结构可以解释物质的性质。请回答：
(1)水分子中的共价键，依据原子轨道重叠的方式判断，属于 键，该键是由 杂化轨道和
轨道重叠形成的，水分子的VSEPR 模型名称是 。
(2)由铁原子核形成的四种微粒，价电子排布图分别为：①
、②
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、
、④
，有关这些微粒的叙述，
不正确的是______。
A．微粒半径：④>
>
①②
B．得电子能力：②>
>
①③
C．电离一个电子所需最低能量：②>
>
①④
D．微粒③价电子在简并轨道中单独分占，且自旋相同，故不能再继续失去电子
(3)八硝基立方烷结构如图所示，是一种新型高能炸药，其爆炸性强的原因是 。
(4)某种冰的晶胞结构如图所示，晶胞参数
，
，
。该晶体密度为
(列出数学表达式，不必计算出结果)。
【答案】(1)
氧原子的
氢原子的
四面体形
(2)BD
(3)八硝基立方烷的碳碳键角为
，其杂化方式为
，在动力学上不稳定；其分解产物为稳定的
和
，反应熵增加较大，且放热量大，爆炸性很强
(4)
【解析】（1）对于水分子中的共价键，依据原子轨道重叠的方式判断，属于σ 键；该σ 键是由氧原子的
sp3杂化轨道和氢原子的1s 轨道重叠形成的；H2O 中O 原子价层电子对数：
，含2 对孤电
子对，水分子的VSEPR 模型名称是四面体形；
（2）由价电子排布图可知，①为Fe 原子，②为Fe2+，③为Fe3+，④为Fe 原子的激发态；
A．一般电子层数越多原子半径越大，而Fe 原子失电子数越多，原子半径越小，因此微粒半径：④＞①＞
②，故A 正确；
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B．能量越低越易得到电子，则得电子能力：③＞②＞①，故B 错误；
C．能量越高越容易失去电子，基态原子的第一电离能小于第二电离能，则电离一个电子所需最低能量：
②>
>
①④，故C 正确；
D．Fe3+3d 轨道上有电子，能再继续失去电子，故D 错误；
答案选BD；
（3）八硝基立方烷的碳碳键角为
，其杂化方式为
，在动力学上不稳定；其分解产物为稳定的
和
，反应熵增加较大，且放热量大，爆炸性很强；
（4）由晶胞结构可知该晶胞中含有4 个水分子，晶胞质量：
，晶胞的体积：
，则晶胞密度：
。
3．（2024·四川内江·统考一模）铁和氮是化学学习中的重要元素，高附加值的铁和氮的化合物也逐渐融入
我们的学习和生活中｡
Ⅰ、富马酸亚铁(
)是一种补铁剂，富马酸分子结构模型如图：
(1)基态铁原子的价电子排布式是 ｡
(2)由富马酸分子的结构模型可知其结构简式为
，则富马酸分子中
键与
键的
数目比为 ｡
Ⅱ、磷酸铁锂(
)电池是绿色环保型电池
(3)Fe､P､O 三种元素电负性从大到小的顺序是 ｡
(4)写出一种与
互为等电子体的分子 (填化学式)｡
(5)磷酸铁锂(
)电池的负极材料是镶嵌了
的石墨，
嵌入石墨的两层间，导致石墨的层堆积方
式发生改变，形成化学式为
的嵌入化合物，平面结构如图所示，则
｡
Ⅲ、雷氏盐是分析化学中常用的试剂，其化学式为
｡
(6)
的沸点比
高的主要原因是 ，
分子易与
形成配离子，而
不易形成配离子的原因
是 ｡
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(7)雷氏盐中阳离子的空间结构为 (填字母，下同)，阴离子的空间结构最可能的是 ｡
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
或
或
(5)
(6)
和
均为分子晶体，
分子间存在氢键，而
分子间只存在范德华力 F 的电负性很大，
使
键的成键电子对偏向F，导致
中N 很难提供孤电子对与
形成配位键
(7)B C
【解析】（1）Fe 是26 号元素，其价电子排布为：
，故答案为：
；
（2）一个单键就是一个
键，双键中有一个
键与一个
键，因此
键与
键的数目比为11：3，故答案
为11：3；
（3）Fe 为金属电负性在三种元素中最小，同周期元素核电荷数越大电负性越大，同主族元素核电荷数越
大电负性越小，因此电负性O＞S＞P，故Fe、P、O 的电负性从大到小为：
，故答案为：
；
（4）等电子体为电子总数相等或者价电子总数相等，因此与磷酸根离子互为等电子体的分子有
或
或
；答案为：
或
或
；
（5）根据均原则，每个环实际占用2 个碳原子，实际上每个Li+占用6 碳原子，所以x ：y 为1： 6。故答
案为1：6；
（6）
和
均为分子晶体，
分子间存在氢键，而
分子间只存在范德华力，因此
的沸点高
于
；F 的电负性很大，使
键的成键电子对偏向F，导致
中N 很难提供孤电子对与
形成配
位键，因此
分子易与
形成配离子，而
不易形成配离子，故答案为：
和
均为分子晶体，
分子间存在氢键，而
分子间只存在范德华力；F 的电负性很大，使
键的成键电子对偏向F，
导致
中N 很难提供孤电子对与
形成配位键；
（7）阳离子为铵根离子，有4 个
键，没有孤对电子，为B 所显示空间结构；阴离子中中心金属阳离子
的配位数为6，是C 所显示的空间结构，故答案为：B、C。
4．（2023·陕西汉中·统考一模）砷化铝(AlAs)常用作光谱分析试剂和制备电子组件的原料，是一种新型半
导体材料。回答下列问题：
(1)基态As 原子的核外价电子排布式为 ；第一电离能
(填“>”或“＜”)，其原
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因是 。
(2)
是一种剧毒气体，其中心原子杂化轨道类型 。
(3)
的熔点约为712℃，
的熔点约为194℃，其晶体类型分别是 、 。
(4)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图1 所示，其中的致密保护膜可阻止
刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
①上述致密保护膜是一种常见的金属氧化物，其化学式为 。
②已知AlAs 的立方晶胞如图2 所示，其中As 的配位数为 ；该晶体密度为
，设
为阿伏
加德罗常数的值，晶胞参数为 pm。
【答案】(1)
＞ As 最外层的4p 能级为比较稳定的半充满结构，较稳定，故第一电离能
大于
(2)
(3)离子晶体 分子晶体
(4)
4
【解析】（1）As 为33 号元素，位于第四周期第VB 族，价电子排布式为
；同周期主族元素随原子
序数增大第一电离能呈增大趋势，但As 原子4p 轨道为半充满稳定状态，能量更低更稳定，故第一电离能：
As＞Se；
（2）
中心原子的价层电子对数为3+
=4，有1 个孤电子对，中心原子杂化轨道类型为sp3杂化；
（3）一般来说，离子晶体熔点较高，分子晶体熔点较低，由AlF3的熔点约为1040℃，AlCl3的熔点为
194℃，其晶体类型分别是离子晶体、分子晶体，故答案为：离子晶体；分子晶体；
（4）①上述致密保护膜是一种常见的金属氧化物，其化学式为Al2O3；
②由图可知，距离As 原子最近的Al 原子有4 个，故As 的配位数为4；As 原子位于晶胞内部，个数为4，
Al 原子位于顶点和面心，个数为8×
+6×
=4，晶胞质量为
，设晶胞参数为apm,晶胞体积为
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(a×10-10)3cm3，由ρ=
可得，ρg•cm-3=
，则a=
pm。
5．（2023·海南·模拟预测）N、P、
为第VA 族元素，该族元素及其化合物在生产，生活中有广泛应用。
回答下列问题：
(1)基态砷原子核外有 个未成对电子，位于元素周期表的 区。
(2)已知：
，
的空间结构为 ，
原子的杂化类型为 ；
为正四面体结构，则1
中含
键。
(3)《本草纲目》中记载砒霜(
)可入药，已知：
的熔点为312.3℃，沸点为465℃。古代采用
“升华法”提纯砒霜，砒霜升华时破坏的作用力有 ；
(4)
的键角为93.5°，
的键角为92.1°，
的键角大于
的键角的原因是 ；
(5)由砷，铁，钙组成的某种新材料
，的晶胞结构如图所示。已知：
，底边边长
为a
，高为b
，1 号原子的高为
。
1
①号原子的坐标为 ，距离2 号原子最近的
原子有 个。
②该晶体密度为
(
为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)3 p
(2)三角锥形
6
(3)范德华力(或分子间作用力)
(4)
含有1 个孤电子对，
含有2 个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大
(5)
8
【解析】（1）As 的电子排布式为1s22s22p63s3p63d104s24p3，核外有3 个未成对电子，位于元素周期表的p
区；
（2）AsH3与NH3是等电子体，空间构型相同都是三角锥形；中心原子As 成键电子对为3 对，孤电子对为
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对，价层电子对为4，杂化类型为sp3杂化；As4为正四面体，结构与P4相同，一分子As4中有6
个σ 键，1
中含6
键；
（3）As2O3的熔沸点较低，有升华现象，属于分子晶体，升华时破坏的是范德华力或者分子间作用力；
（4）PH3和H2S 中心原子都是sp3杂化，
含有1 个孤电子对，
含有2 个孤电子对，孤电子对对成键
电子对的排斥作用较大；
（5）①1 号原子位于坐标x 方向的1/2 处，y 方向的1/2 处，z 方向高度的1/8 处，坐标为：
；根
据结构分析，2 号原子为Ca 原子，距离2 号原子最近的As 为8 个(黑球或白球)；
②经过分析可知，该晶胞中含有Ca 原子2 个，Fe 原子4 个，As 原子4 个，晶胞的质量为
g=
g，晶胞的体积为a2b×10-21cm3，该晶体的密度为
g/cm3。
6．（2024·陕西西安·统考一模）“中国紫”—— 硅酸铜钡(BaCuSi2O6)，其合成原料为BaCO3、孔雀石
[Cu2(OH)2CO3]和砂子(SiO2)。回答下列问题：
(1)基态
原子核外电子的空间运动状态有 种；基态
原子的价电子排布式
。
(2)
中
中C 原子的杂化方式为 ，与
互为等电子体的分子是
（写出一种即可）。
(3)孔雀石溶于强酸可生成
，
与过量氨水可形成配离子，
还可与其他微粒形成配离子，如与
乙二胺形成配离子的结构如图：
①此配离子内部不含有的化学键类型是 （填字母）。
A．离子键 B．非极性键 C．配位键 D．氢键
②此配离子中的配位原子为 ，配位数为 。
③此配离子中三种非金属元素的电负性由大到小依次为 （用元素符号作答）。
④
与
相似，也能与乙二胺形成稳定环状离子，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的
（填“
” 或“
” ）。
(4)
和C 为同主族元素，但它们的氧化物干冰CO2和
晶体的熔点差异很大，其原因是
。
(5)
和
形成的某种合金的立方体晶胞结构如图所示，设
为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为
ρg/cm3，则晶胞参数为a=
（列出计算式）。
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【答案】(1)8 3d104s1
(2)sp2 SO3
(3)A N 4 N＞C＞H Cu2+
(4)CO2是分子晶体，SiO2是共价晶体，共价晶体的熔沸点高于分子晶体
(5)
×107
【解析】（1）硅元素的原子序数为14，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，轨道数为8，则原子核
外电子的空间运动状态有8 种；铜元素的原子序数为29，基态原子的价电子排布式为3d104s1，故答案为：
8；3d104s1；
（2）碳酸根离子中碳原子的价层电子对数为3，则碳原子的杂化方式为sp2杂化；三氧化硫与碳酸根离子
的原子个数都为3、价电子数都为24，互为等电子体，故答案为：sp2；SO3；
（3）①氢键是较强的分子间作用力，不属于化学键，由结构可知，配离子中含有极性键、非极性键和配
位键，不含有离子键，故选A；
②由结构可知，配离子中中心离子为铜离子，配体为氮原子，配位数为4，故答案为：N；4；
③元素的非金属越强，电负性越大，配离子中三种非金属元素的非金属性强弱顺序为N＞C＞H，则电负性
的大小顺序为N＞C＞H，故答案为：N＞C＞H；
④铜离子的离子半径大于镁离子，与具有孤对电子的氮原子形成头碰头的配位键的重叠程度大，所以乙二
胺与铜离子形成的配合物的稳定性较强，故答案为：Cu2+；
（4）二氧化碳是熔沸点低的分子晶体，二氧化硅是熔沸点高的共价晶体，一般情况下，共价晶体的熔沸
点高于分子晶体，所以二氧化碳与二氧化硅的熔点相差很大，故答案为：CO2是分子晶体，SiO2是共价晶
体，共价晶体的熔沸点高于分子晶体；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的钡原子个数为8×
=1，位于面上和体心的铜原子个数为8×
+1=5，由晶胞的质量公式可得：
=(10—7a)3ρ，解得a=
×107nm，故答案为：
×107。
7．（2023·宁夏石嘴山·石嘴山市第三中学校考三模）Co 元素的某些化合物在电池、光电材料、催化剂等
方面有广泛应用。回答下列问题：
(1)一种具有光催化作用的配合物A 结构简式如图所示：
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①基态Co 原子价电子排布图为 。
②外界
的空间构型为 ，钴元素价态为 。
③配合物A 配位数为 ，中心离子的杂化方式为 (填标号)。
A．sp3 B．dsp2 C．d2sp3 D．sp3d
④咪唑(
)具有类似苯环的结构，①号N 比②号N 更易与钴形成配位键的原因是 。
(2)Co 的一种化合物为六方晶系晶体，晶胞结构如图所示，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，称作原子分数体标。
已知晶胞含对称中心，其中1 号氧原子的分数坐标为(0.6667，0.6667，0.6077)，则2 号氧原子的分数坐标
为 ；NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为 g/cm3(用计算式表示)。
【答案】(1)
三角锥形 +3 6 C ②号氮原子孤电
子对参与形成大π 键，使电子云密度降低，与钴离子配位能力减弱
(2)(0.3333，0.3333，0.1077)
【解析】（1）①钴元素的原子序数为27，基态原子的价电子排布式为3d74s2，价电子排布图为
，故答案为：
；
②外界氯酸根离子中氯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；外界氯
酸根离子带1 个单位负电荷，则配离子带1 个单位正电荷，所以配离子中钴元素的化合价为+3 价，故答案
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为：三角锥形；+3；
③由结构简式可知，配离子中中心离子为钴离子，4 个氮原子和2 个氧原子为配体，则钴离子的配位数为
6，由配位键的数目为6 可知，固离子的杂化方式为d2sp3杂化，故选C，故答案为：6；C；
④由咪唑具有类似苯环的结构可知，配离子中咪唑的②号氮原子孤电子对参与形成大π 键，使电子云密度
降低，与钴离子配位能力减弱，所以①号N 比②号N 更易与钴形成配位键，故答案为：②号氮原子孤电子
对参与形成大π 键，使电子云密度降低，与钴离子配位能力减弱；
（2）由晶胞结构可知，2 号氧原子、1 号氧原子和晶胞含对称中心，则由1 号氧原子的分数坐标为
(0.6667，0.6667，0.6077)可知，1 号氧原子的分数坐标为(0.3333，0.3333，0.1077)，晶胞中位于体内的氧
原子和氢原子个数都为2，位于顶点和棱上的钴原子个数为8×
+4×
=2，设晶体的密度为dg/cm3，由晶
胞的质量公式可得：
=(
10—10 a2b)3d，解得d=
，故答案为：(0.3333，0.3333，
0.1077)；
。
8．（2023·上海浦东新·统考一模）钛被誉为太空金属和亲生物金属，拥有卓越的金属特性。它在特定温度
下能与多种物质发生反应，在生产和日常生活中都能找到它的踪影。
(1)
原子的价电子排布式为
，它在元素周期表中的位置是 。
(2)钠合金材料可用于制造超音速飞机，下列钛合金的性质与该用途无关的是___________。
A．密度小
B．硬度大
C．熔点高
D．无磁性
(3)
合金常用于牙科领域。在基态的
原子和
原子中，它们的核外电子具有不同的
___________。
A．能层数
B．能级数
C．占据轨道数
D．单电子数
(4)钛能与卤素单质发生反应，生成用途多样的卤化钛。
①卤族元素(
、
、
、)随着原子序数的递增，相关性质逐渐增强或变大的是 。
A．元素的电负性 B．简单离子的还原性
C．气态氢化物的热稳定性 D．最高价氧化物对应水化物的酸性
②
的不同四卤化物熔点如图所示，利用晶体知识解释它们熔点变化的原因 。
③
易与
形成
。下列关于
分子说法错误的是 。
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A．键角为
B．是极性分子 C．含有
键 D．中心原子采取
杂化
(5)钛溶于盐酸制得的三氯化钛(
)，可作为聚丙烯生产过程中的催化剂。
晶体有两种异构
体：
(绿色)、
(紫色)，两者配位数 (选填“相同”或“不
同”)，绿色晶体中配体是 。
(6)利用钛粉和碳粉反应可生成硬度接近金刚石的碳化钛，它在刀具制造领域有重要应用。碳化钠晶胞如图
所示，其化学式为 。设
为阿伏加德罗常数的值，若晶胞边长为
，则晶体的密度为
。(写出表达式)
【答案】(1)第4 周期第IVB 族(或第4 周期第4 族)
(2)D
(3)C
(4)B TiF4为离子晶体，其余为分子晶体，离子晶体熔点一般高于分子晶体。后三者组成和结构相似，
随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔点升高 A
(5)相同 H2O、Cl-
(6)TiC
【解析】（1）
原子的价电子排布式为
，它在元素周期表中的位置是第4 周期第IVB 族(或第4
周期第4 族)。
（2）钛合金材料可用于制造超音速飞机，这是因为其密度小、硬度大、熔点高，和无磁性无关，故选D。
（3）基态Ti 核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，镍为28 号元素，其核外电子排布为[Ar]3d84s2，具有相
同的能层数、能级数、单电子数，它们的核外电子具有不同的占据轨道数，故选C。
（4）①卤族元素(
、
、
、)随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱；
A．元素的电负性逐渐减弱，A 不选；
B．简单离子的还原性逐渐增强，B 选；
C．气态氢化物的热稳定性逐渐减弱，C 不选；
D．最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，D 不选；
故选B。
②
的不同四卤化物熔点变化的原因TiF4为离子晶体，其余为分子晶体，离子晶体熔点一般高于分子晶体。
后三者组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔点升高。
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PCl
③
3分子中心原子是P 原子，σ 键电子对数为3，孤电子对数为
=1，PCl3分子中每个原子的最外层
都达到8 电子稳定结构，PCl3分子的空间构型是三角锥形，键角约为109°28′，PCl3分子是极性分子，PCl3
分子中的价层电子对数为3+
=4，P 原子的杂化类型为sp3杂化，故选A。
（5）
(绿色)、
(紫色)，两者配位数均为6，故填相同，绿色晶体中配
体是H2O、Cl-，紫色的为H2O。
（6）根据均摊法，该晶胞含C 为
，含Ti 为
，其化学式为TiC。设
为阿伏加
德罗常数的值，若晶胞边长为
，则晶体的密度为
=
。
9．（2024·四川资阳·统考二模）某合金基体是铁碳合金，还含有一定量的Cr、Ni、Cu、C 等元素。回答下
列问题：
(1)基态碳原子核外电子所处的最高能层符号为 ，基态
的外围电子排布图为 。
(2)六羰基铬[Cr(CO)₆]中σ 键和π 键的个数比为 ，与CO 互为等电子体的是 。
A．
B．
C．
D．
E．HCl
(3)完成下列含碳化合物相关分析：
A
①
分子中采取sp² 杂化的碳原子有 个。
B
②
的沸点低于对羟基苯甲醛(
)的沸点，其原因是 。
(4)
是离子晶体，其晶格能可通过Born-Haber 循环计算得到。
通过图中数据 (填“能”或“不能”)计算出Cu 原子的第一电离能，
的晶格能为
kJ∙mol-1。
(5)
的晶胞结构如图所示，A 的原子坐标参数为(0，0，0)，B 为(
则C 的原子坐
标为 ；已知该晶体的密度为
和
的半径分别为
和
，NA代表阿伏加德
罗常数的值，则该晶胞中离子的空间利用率为 (用代数式表示)。
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【答案】(1)L
(2)1:1 AD
(3)7 有机物B 易形成分子内氢键，对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，故B 的沸点低
(4)不能 5643
(5)
【解析】（1）基态碳原子核外电子排布在 K、L 层，所以最高能层为 L；
（2）基态 Cr3+的外围电子排布式为 3d3，所以外围电子排布图为
；
CO 中含有1σ 个键和2 个π 键，CO 和Cr 形成6 个配位键，故 Cr(CO)6中σ 键和π 键的个数比为
(6+6):12=1:1，与 CO 互为等电子体的是
、CN-，故选AD；
（3）①苯环和基碳原子均为 sp2杂化，故为7；
②有机物 B 中羟基与醛基位于苯环的邻位碳原子上，故易形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛处于对位，易
形成分子间氢键，故B 的沸点低；
（4）第一电离能是指基态的气态原子失去最外层的一个电子变为气态离子所需能量，图中表示的是固态
Cu 原子，故不能确定Cu 原子的第一电离能；
晶格能是指气态基态离子形成lmol 离子化合物所释放的能量，故 Cu3N 的晶格能为3285 kJ·mol-1-822
kJ·mol-1+3180kJ·mol-1 =5643 kJ·mol-1；
（5）根据A 的原子坐标参数为(0，0，0)，B 为(
则C 点坐标为
；
利用均摊法，
位于顶点与面心，
位于体心与棱上，则1 个晶胞中含有4 个
和4 个
，故离
子体积为
，1 个晶胞的体积为
，则该晶胞中离子的体积占晶胞体积大百分
率为
。
10．（2023·陕西渭南·统考模拟预测）近日，科学家利用铁配合物催化氮气选择性转化成肼。铁配合物结
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构如图所示(Et 为乙基)。
回答下列问题：
(1)基态
最外层有 个电子，
转化为
时失去的是 轨道上的电子。
(2)
所含元素中，电负性最大的元素是 。P 原子的杂化类型是 。
(3)
和
的相对分子质量相同，但是常温常压下，
呈液态，而
呈气态，其主要原因是
。
(4)
的VSEPR 模型为 。
最多能与
反应。
(5)某种磁性氮化铁的晶胞结构如图所示。已知：
为阿伏加德罗常数的值，六棱柱底边的边长为
，
高为
，该晶体中Fe、N 原子个数最简比为 。该晶体的密度为
(只列计算式)。
【答案】(1)14 3d
(2)N sp3
(3)N2H4分子间存在氢键，H2S 分子间只存在范德华力，氢键的作用力比范德华力强
(4)四面体形 2
(5)3:1
【解析】（1）Fe 为26 号元素，基态Fe 原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe 原子失去最外层2 个电
子得到Fe2+，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6，最外层有2+6+6=14 个电子，
再失去1 个电子转化为
时失去的是3d 轨道上的电子。
（2）Fe(depe)(N2)所含元素有C、N、H、P、Fe，电负性最大的元素是N；由图可知，P 原子形成3 个键，
并且孤电子对形成了配位键，杂化类型是sp3。
（3）N2H4和H2S 的相对分子质量相同，但是常温常压下，N2H4呈液态，而H2S 呈气态，其主要原因是：
N2H4分子间存在氢键，H2S 分子间只存在范德华力，氢键的作用力比范德华力强。
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（4）NH3中心原子价层电子对数为3+
=4，VSEPR 模型为四面体形；N2H4是二元弱碱，1molN2H4
最多能与2mol H+反应。
（5）由均摊法可知，Fe 原子的个数为3+12
+2
=6，N 原子的个数为2，该晶体中Fe、N 原子个数最
简比为3:1；该晶体的质量为
，密度为
。
1.(2023•全国乙卷•节选)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物
(MgxFe2-xSiO4)。回答下列问题：
(1)基态Fe 原子的价电子排布式为_______。橄榄石中，各元素电负性大小顺序为_______，铁的化合价为
_______。
【答案】(1) 3d64s2 O＞Si＞Fe＞Mg +2
【解析】(1)Fe 为26 号元素，基态Fe 原子的价电子排布式为3d64s2。元素的金属性越强，其电负性越小，
元素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石(MgxFe2-xSiO4)中，各元素电负性大小顺序为O＞Si＞
Fe＞Mg；因为MgxFe2-xSiO4中Mg、Si、O 的化合价分别为+2、+4 和-2，x+2-x=2，根据化合物中各元素的
化合价的代数和为0，可以确定铁的化合价为+2。
2.(2022•河北省选择性考试•节选)含Cu、Zn、Sn 及S 的四元半导体化合物(简写为
)，是一种低价、无
污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(1)基态S 原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为_______。
(2)Cu 与Zn 相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是_______，原因是_______。
【答案】(1)1：2 或2：1
(2) Cu Cu 的第二电离能失去的是3d10的电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn 的第二电离能失去的是
4s1的电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大
【解析】(1)基态S 的价电子排布是3s23p4，根据基态原子电子排布规则，两种自旋状态的电子数之比为：
1：2 或2：1；(2)Cu 的第二电离能失去的是3d10的电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn 的第二电离能
失去的是4s1的电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大。
3．（2023·山东·统考高考真题·节选）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(2)
中心原子为
，
中心原子为
，二者均为
形结构，但
中存在大
键
。
中
原子的轨道杂化方式 ；为
键角
键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较
与
中
键的键长并说明原因 。
【答案】(2)
＞
分子中
键的键长小于
中
键的键长，其原因是：
分子中既
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存在σ 键，又存在大
键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中
键的键长较小，而
只存在普通
的σ 键。
【解析】（2）
中心原子为
，
中心原子为
，二者均为V 形结构，但
中存在大
键(
)。
由
中存在
可以推断，其中
原子只能提供1 对电子，有一个
原子提供1 个电子，另一个
原子
提供1 对电子，这5 个电子处于互相平行的
轨道中形成大
键，
提供孤电子对与其中一个
形成配位
键，与另一个
形成的是普通的共价键（σ 键，这个
只提供了一个电子参与形成大
键），
的价层电
子对数为3，则
原子的轨道杂化方式为
；
中心原子为
，根据价层电子对的计算公式可知
，因此，
的杂化方式为
；根据价层电子对互斥理论可知，
时，价电子对的几何构
型为正四面体，
时，价电子对的几何构型平面正三角形，
杂化的键角一定大于
的，因此，虽然
和
均为
形结构，但
键角大于
键角，孤电子对对成键电子对的排斥作用也
改变不了这个结论。
分子中
键的键长小于
中
键的键长，其原因是：
分子中既存
在σ 键，又存在大
键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中
键的键长较小，而
只存在普通的
σ 键。
4．（2022·湖南·高考真题·节选）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：
(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)。
【答案】(3)
sp
①
3杂化 H2O
【解析】（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，故答案为：H2O；
5．（2021·全国·高考真题·节选）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。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。
回答下列问题：
(3)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是 。
【答案】甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多
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【解析】(3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，甲醇分子之
间氢键的总强度低于水分子之间氢键的总强度，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间，故答案为：甲硫醇
不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多；
6.（2019·海南卷·节选）Ⅱ.锰单质及其化合物应用十分广泛。回答下列问题：
(4)已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示，其中锰离子的化合价为 ，其配位数为 。
【答案】(4)+2 6
【解析】II. (4)在晶胞中含有的Mn 离子数目为：
，含有的O 离子数目为：
，Mn
离子：O 离子=4：4=1：1，所以该氧化物的化学式为MnO，化合物中元素正负化合价代数和等于0，由于
O 的化合价为-2 价，所以Mn 的化合价为+2 价；根据晶胞结构可知：在Mn 离子上、下、前、后、左、右
6 个方向各有一个O 离子，所以Mn 离子的配位数是6。
7．（2023·山东·统考高考真题·节选）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(3)一定条件下，
和
反应生成
和化合物
。已知
属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞
参数
)，其中
化合价为
。上述反应的化学方程式为 。若阿伏伽德罗常数
的值为
，化合物
的密度
(用含
的代数式表示)。
【答案】(3)
【解析】（3）一定条件下，
、
和
反应生成
和化合物X。已知X 属于四方晶系，其中Cu 化
合价为+2。由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为
、白球的个数为
、灰色球的个数为
，则X 中含有3 种元素，其个数比为1:2:4,由于其中Cu 化
合价为+2、
的化合价为-1、K 的化合价为+1，根据化合价代数和为0，可以推断X 为
，上述反应
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的化学方程式为
。若阿伏加德罗常数的值为
，晶胞的质量为
，
晶胞的体积为
，化合物X 的密度
。
8．（2021·重庆·统考高考真题·节选）三磷酸腺苷(ATP) 和活性氧类(如 H2O2和O )可在细胞代谢过程中产
生。
(4)研究发现纳米CeO2可催化O 分解，CeO2晶体属立方CaF2型晶体结构如图所示。
①阿伏加德罗常数的值为NA，CeO2相对分子质量为M，晶体密度为ρg·cm-3，其晶胞边长的计量表达式为
a= nm。
②以晶胞参数为单位长度建立的中标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子分数坐标。A 离子的坐标为
(0，
，
)，则B 离子的坐标为 。
③纳米CeO2中位于晶粒表面的Ce4+能发挥催化作用，在边长为2 a nm 的立方体晶粒中位于表面的Ce4+最多
有 个。
【答案】(4)
(
，
，
) 50
【解析】（4）该晶胞中含有Ce4+个数为
，含有O2-个数为8。
①阿伏加德罗常数的值为NA，CeO2相对分子质量为M，晶体密度为ρg·cm-3，则ρ=
，则晶胞边长的计量表达式为a=
nm；
A
②
离子位于晶胞左侧面心，坐标为(0，
，
)，则位于晶胞体内，由上面心、后面心、右侧面心、右侧
上后顶点的Ce4+构成的正四面体中心的B 离子的坐标为(
，
，
)；
③在边长为2 a nm 的立方体晶粒中，含有8 个该立方晶胞，可看作上层四个、下层四个，则位于表面的
Ce4+最多有：晶胞面心的4 个、四个晶胞共用的顶点1 个在晶粒的面上，有
，顶点8、棱心12 个，
共50 个。
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9．（2022·重庆·统考高考真题）配位化合物X 由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。
(1)基态Zn2+的电子排布式为 。
(2)L2-所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形；每个L2-
中采取sp2杂化的C 原子数目为 个，C 与O 之间形成σ 键的数目为 个。
(3)X 晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X 与H2O 的吸附作用，可在L2-上引入 。(假设X 晶胞形状
不变)。
A．－Cl
B．－OH
C．－NH2
D．－CH3
(4)X 晶体具有面心立方结构，其晶胞由8 个结构相似的组成单元(如图)构成。
①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6+的不同之处在于 。
X
②
晶体中Zn2+的配位数为 。
③已知ZnO 键长为dnm，理论上图中A、B 两个Zn2+之间的最短距离的计算式为 nm。
④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为NA，L2-与[Zn4O]6+的相对分子质量分别为M1和M2，则X
的晶体密度为 g•cm-3(列出化简的计算式)。
【答案】(4)与Zn2+相连的双键氧原子不在对称轴的同侧 4
a—2d
【解析】（4）①由X 晶胞的组成单元的对角面可知，晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6+的不同之处在
于与Zn2+相连的双键氧原子不在对称轴的同侧，故答案为：与Zn2+相连的双键氧原子不在对称轴的同侧；
1
②个[Zn4O]6+上、下、左、右、前、后共有6 个L2-，每个L2-与[Zn4O]6+形成2 个Zn←O 配位键，1 个
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[Zn4O]6+含有4 个Zn←O 配位键，1 个[Zn4O]6+中Zn2+形成的配位键数目为6×2+4=16，1 个Zn2+的配位数为
4；
③由X 晶胞的组成单元结构可知，[Zn4O]6+中两个处于体对角线的氧离子距离、边长和面对角线构成直角
三角形，氧离子距离为单元结构的体对角线，设A、B 两个锌离子之间的最短距离为xnm，由体对角线的
长度可得：x+2d=
，解得x=
a—2d，故答案为：
a—2d；
④由X 晶胞的组成单元结构可知，单元结构中位于顶点的[Zn4O]6+的个数为8×=1，位于棱上的L2-的个数
为12×=3，设晶体的密度为dg/cm3，由X 晶体具有面心立方结构，其晶胞由8 个结构相似的组成单元构成
可得：=(2a×10—7) 3d，解得d=，故答案为：。
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