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大题05 物质结构与性质综合题
物质结构与性质综合题为“拼盘”命制的题型，各小题之间相对独立，重点考查考生对基础知识的掌
握情况，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。①在原子结构部分主要命题点有
电子排布式或电子排布图的书写，电离能、电负性大小、微粒半径的比较与判断。②在分子结构部分主要
命题点有化学键类型的判断，空间结构的判断，中心原子杂化方式的判断，能从化学键角度认识分子的结
构、性质，从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。③在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的
判断，晶体结构的计算等。
预测2025 年高考试题有“三种”呈现形式：①以一种已知的元素立题，选取与其相关的某些典型单
质或化合物展开设问，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。②以几种已知的元素立题，依托不同元
素的物质分别独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。③以推断出的几种元素立题，依托它们之
间组成的物质综合考査原子结构、分子结构和晶体结构。
题型1 原子核外电子的排布
1．（2024·全国甲卷·高考真题）ⅣA 族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问
题：
(1)该族元素基态原子核外未成对电子数为 ，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为 。
(2)
俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为 (填标号)。
1
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a．离子键 b．极性共价键 c．非极性共价键 d．配位键
(3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷
，其中电负性最大的元素是 ，硅原子的杂化轨道类型为
。
2．（23-24 高三上·山东泰安·阶段练习）含
、
、
及S 的四元半导体化合物(简写为CZTS)，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)
与
相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 。
(3)
的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
1．能层、能级、原子轨道数及最多容纳电子数
能层
一
二
三
四
五
…
符号
K
L
M
N
O
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
…
包含原子轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
1
…
…
最多容纳电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
…
…
2
8
18
32
…
2n2
2.常见原子轨道电子云轮廓图
原子轨道
电子云轮廓图形状
轨道个数
s
球形
1
p
哑铃(或纺锤)形
3(px，py，pz)
3.基态原子的核外电子排布
(1)原子核外电子排布的“三规律”
能量最低原理
原子核外电子总是优先占有能量最低的原子轨道
泡利原理
每个原子轨道里，最多只能容纳2 个自旋状态相反的电子
洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占
据一个轨道，而且自旋状态相同
(2)基态原子核外电子排布的四种表示方法
表示方法
举例
电子排布式
Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化电子排布式
Cu：[Ar]3d104s1
价电子排布式
Fe：3d64s2
2
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电子排布图(或轨道表示式)
【易错点】原子轨道处于全空、半充满、全充满状态更稳定。Cr、Cu 的电子排布式分别为
1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，而非1s22s22p63s23p63d44s2、1s22s22p63s23p63d94s2。
1．（2025·山东·一模）铬是人体内微量元素之一，是重要的血糖调节剂。
(1)铬在元素周期表中的位置为 ，其基态原子核外电子占据的原子轨道数为 。
(2)已知
半径小，正电场较强，容易与
、
、
等分子或离子形成多种配合物，
是其中的一种。
①该配合物中提供孤对电子形成配位键的原子是 。
②中心原子杂化方式为 (填标号)。
a.sp2 b. sp3 c. sp3d d.d2sp3
2．（2026 高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(1)基态Fe 原子的价层电子排布式为 。
(2)钢铁表面成膜技术是钢铁防腐的重要方法。工业上利用某种转化液使钢铁表面形成致密的
膜以
进行防腐，该转化液是含KF、
（或
）等物质的溶液
。
的结构如下：
①比较O 原子和S 原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： 。
3．（24-25 高三上·北京海淀·阶段练习）
作牙膏的添加剂可预防龋齿，通常以氟化钠(NaF)与三偏
磷酸钠
在熔融条件下反应制得。
(1)基态F 原子的价层电子排布式为 。
(2)基态O 原子中，电子占据的最高能层的符号是 ，处于最高能级的电子的运动状态共有 个。
4．（2026 高三·全国·专题练习）超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等
领域。由Mo 将2 个
分子、2 个p-甲酸丁酯吡啶及2 个CO 分子利用配位键自组装的超分子结构如图所
示：
3
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(1)Mo 处于第五周期第ⅥB 族，价电子排布与Cr 相似，它的基态价电子排布式是 ；核外未成对电子
数是 个。
5．（24-25 高三下·山东·开学考试）卤族元素及其化合物种类繁多。回答下列问题：
(1)基态碘原子的价电子排布式为 。
(2)HF、HCl、HBr 的沸点由高到低的顺序为 ，实验测得HF 的相对分子质量大于理论值的原因是 。
(3)
分子中P-I 键是由磷的 轨道与碘的 轨道重叠形成σ 键，该分子的空间结构为 。
题型2 元素的电离能、电负性及微粒半径的大小比较
1．（2024·浙江·高考真题）氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知：
请回答：
(1)某化合物的晶胞如图，其化学式是 ，晶体类型是 。
(2)下列说法正确的是_______。
A．电负性：
B．离子半径：
C．第一电离能：
D．基态
2+的简化电子排布式：
4
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2．（2026 高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(2)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷
，其中电负性最大的元素是 ，硅原子的杂化轨道类
型为 。
(5)在硅酸盐中
四面体[如图（a）]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类
结构形式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si 原子的杂化轨道类型为 ，Si 与O 的
原子数之比为 ，化学式为 。
1．元素第一电离能的递变性
(1)规律
同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA 族、第ⅤA 族的特殊性)；同主族元素自上而
下，第一电离能逐渐减小。
(2)特殊情况
当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)
的结构时，原子的能量较低，为稳定状态，该元素具有较大的第一电离能，如第一电离能：Be>B；
Mg>Al；N>O；P>S。
(3)应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n。
2．元素电负性的递变性
(1)规律
同周期主族元素从左到右，电负性依次增大；同主族元素自上而下，电负性依次减小。
(2)应用
5
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3．微粒半径的比较（以短周期为例）
（1）相同电性微粒半径大小的比较
①原子半径：左下角的钠最大
②阳离子半径：左下角的钠离子最大
③阴离子半径：左下角的磷离子最大
（2）不同电性微粒半径大小的比较
①同周期：阴离子半径＞阳离子半径，如Na+＜Cl－
②同元素：电子数越多，微粒半径越大，如Fe2+＞Fe3+
③同结构：质子数越多，离子半径越小，如Na+＜O2－
1．（24-25 高三下·山东·开学考试）铁是人类历史上使用最广泛的金属元素，含有铁元素的物质，在生产
生活以及生命活动中有着重要的应用。请回答下列问题：
(3)元素周期表中，Fe 与Mn 处于同一周期的相邻位置，它们的第一电离能、第二电离能非常相近，第三电
离能却差别很大，请从原子结构角度解释第三电离能差值很大的原因是 。
2．（2025·上海闵行·一模）硼氢化钠(
)水解生成氢气：
，是一种环境友好的固体储氢材料。
第二周期中第一电离能介于B 和O 之间的元素是 。结合核外电子排布知识，解释B 和Be 第一电离能
的大小关系： 。
3．（2024·浙江温州·一模）过渡元素是构建化合物的重要元素。请回答：
6
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(3)下列说法不正确的是___________。
A．化合物M 为共价晶体
B．Zn 的第三电离能
的第二电离能
C．基态
的价层电子排布图：
D．电负性：
4．（24-25 高三上·安徽六安·阶段练习）按要求答题：
(1)[Co(NO3)4]2-配离子中各元素：第一电离能由小到大的顺序为 ，电负性由小到大的顺序为
(均填元素符号)。1mol 该配离子中含σ 键数目为 NA。
5．（24-25 高三上·安徽六安·阶段练习）镍及其化合物广泛用于生产不锈钢、电池以及催化剂领域。
(1)①Ni 是元素周期表中第28 号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni 相同的元素是 。
②比较基态原子的第二电离能I₂ 的大小：Ni Cu，说明理由： 。
题型3 “两大理论”与微粒构型
1．（2024·北京·高考真题）锡(
)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(2)
和
是锡的常见氯化物，
可被氧化得到
。
①
分子的
模型名称是 。
②
的
键是由锡的 轨道与氯的
轨道重叠形成σ 键。
2．（24-25 高三上·北京石景山·期末）对机理的研究有利于从微观层面理解化学反应的本质。一种
催
化
加氢制
的路径如下。(□表示氧空位)
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(2)
分子的
模型名称是 。
1．共价键
(1)
(2)σ 键和π 键的判定
①
②ss、sp、杂化轨道之间一定形成σ 键；pp 可以形成σ 键，也可以形成π 键(优先形成σ 键，其余只
能形成π 键)。
2．与分子结构有关的两种理论
(1)杂化轨道理论
①基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。
②杂化轨道类型与分子立体构型的关系
杂化轨道类型
杂化轨道数目
分子立体构型
实例
sp
2
直线形
CO2、BeCl2、HgCl2
sp2
3
平面三角形
BF3、BCl3、CH2O
V 形
SO2、SnBr2
sp3
4
四面体形
CH4、CCl4、CH3Cl
三角锥形
NH3、PH3、NF3
V 形
H2S、H2O
注意：杂化轨道数＝与中心原子结合的原子数＋中心原子的孤电子对数。
(2)价层电子对互斥理论
①基本观点：分子的中心原子上的价层电子对(包括σ 键电子对和中心原子上的孤电子对)由于相互排
斥，尽可能趋向彼此远离。
②价层电子对数的计算
中心原子的价层电子对数＝σ 键电子对数(与中心原子结合的原子数)＋中心原子的孤电子对数＝σ 键
电子对数＋(a－xb)
其中a 为中心原子的价电子数，x、b 分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结合的原子最多
能接受的电子数(H 为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”)。微粒为阳离子时，中心原子的价电子数
要减去离子所带电荷数；微粒为阴离子时，中心原子的价电子数要加上离子所带电荷数。如SO2中硫原子
的孤电子对数为＝1；H3O＋中氧原子的孤电子对数为＝1；CO 中碳原子的孤电子对数为＝0。
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【易错点】在计算孤电子对数时，出现0.5 或1.5，则把小数进位为整数，即1 或2。如NO2的中心原子N
的孤电子对数为＝0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR 模型为平面三角形，分子立体构型为V 形。
③利用价层电子对互斥理论判断分子(或离子)立体构型
价层电子对数
孤电子对数
分子(或离子)立体构型
示例
2
0
CO2、BeCl2
3
0
BF3、SO3、CO
3
1
SO2
4
0
CH4、NH、SO、CCl4
4
1
NH3、PCl3、H3O＋
4
2
H2O、H2S
1．（2024·浙江台州·一模）碘元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。请回答下列问题：
(2)
加入浓的KI 溶液，可获得
；文献指出，在一定条件下也可制备
。
①
中，中心原子I 的杂化类型为
；
中，中心原子I 的杂化类型为 。
②已知孤对电子对、成键电子对相互之间的排斥力随着角度减小而增大。图中，请参照
的VSEPR 几何构
型(小球表示I 或孤电子对)，判断
的实际几何构型为 (填写序号)。
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2．（24-25 高三上·天津·阶段练习）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
(6)PM2.5 微细粒子包含
等。
①
晶体中各种微粒间的作用力不涉及 (填序号)。
a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．范德华力 e．氢键
②
中阳离子的中心原子轨道采用 杂化，阴离子的空间构型为 。
3．（24-25 高三上·广东揭阳·期中）含
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：
(3)
的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
(6)元素As 与N 同族。预测As 的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填
“高”或“低”)，其判断理由是 。
4．（24-25 高三上·天津·阶段练习）我国科学家利用锰簇催化剂(
，x 代表氧原子数)解密光合作用。
锰簇的可逆结构异构化反应如图。请回答下列问题：
(5)
常用作
转化为
的催化剂。
分子的立体构型为 ；
气态为单分子，该分子
为 (填“极性”“非极性”)分子；
的三聚体环状结构如图所示，该结构中S 原子的杂化轨
道类型为 ；
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题型4 分子性质与微粒作用
1．（2024·福建·高考真题）锂云母的主要成分为
，实验室探索一种碱浸分
解锂云母制备
的工艺流程如下：
(5)
的晶胞结构如图所示。
①晶体中与一个O 紧邻的
有 个。
②一个
与所有紧邻O 形成的空间结构为 。
③晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a．氢键 b．离子键 c．金属键 d．范德华力 e．极性共价键 f．非极性共价键
2．（24-25 高三上·天津静海·阶段练习）氮、磷、砷、铁及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。
请按要求回答下列问题。
(4)肼(
)可用作火箭燃料等，它的沸点远高于乙烯的原因是 。
1．分子性质
(1)分子构型与分子极性的关系
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(2)溶解性
“相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂；若存在氢键，
则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
(3)无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R 相同，则n 值越大，R 的正电性越高，使R—O—H 中O 的
电子向R 偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。
2．范德华力、氢键、共价键的比较
范德华力
氢键
共价键
作用粒子
分子或原子(稀有气体)
氢、氟、氮、氧原子(分
子内、分子间)
原子
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、有饱和性
有方向性、有饱和
性
强度比较
共价键＞氢键＞范德华力
影响强度
的因素
①随着分子极性和相对分子
质量的增大而增大
②组成和结构相似的物质，
相对分子质量越大，范德华
力越大
对于A—H…B—，
A、B 的电负性越大，B
原子的半径越小，氢键
键能越大
成键原子半径越
小，键长越短，键
能越大，共价键越
稳定
对物质性
质的影响
①影响物质的熔、沸点、溶
解度等物理性质②组成和结
构相似的物质，随相对分子
质量的增大，物质的熔、沸
点升高
分子间氢键的存在，使
物质的熔、沸点升高，
在水中的溶解度增大
①影响分子的稳定
性
②共价键键能越
大，分子稳定性越
强
1．（24-25 高三上·北京·阶段练习）某钠离子电池以
的碳酸丙烯酯溶液作电解质溶液，
作正极材料，
作负极材料。
(1)
与环氧丙烷(
)在一定条件下反应制得碳酸丙烯酯。
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①
是 (填“极性”或“非极性”)分子。
②环氧丙烷中，O 原子的杂化轨道类型是 杂化。
③沸点：环氧丙烷
(填“>”或“<”)，解释其原因： 。
2．（24-25 高三上·辽宁沈阳·阶段练习）氧是构建化合物的重要元素。请回答：
(3)化合物
、
、
和
的结构如图。
①
、
和
中羟基与水均可形成氢键（—O—H…
），按照氢键由强到弱对三种酸排序
，请说明理由 。
②已知
、
钠盐的碱性
，请从结构角度说明理由： 。
3．（2024·浙江绍兴·模拟预测）铜是一种重要的过渡金属。已知原子序数大于21 的元素，其核外电子3d
轨道的能量低于4s 轨道。请回答：
(3)铁和铜等金属可与邻羟基苯甲酸(
)螯合，该机制在抗氧化的研究上具有重要意义。相关的
酸的电离常数如下表所示。
物质
邻羟基苯甲酸
苯甲酸
苯酚
常温下，邻羟基苯甲酸的
比苯甲酸的
更大，其原因可能为氧原子所带有效负电荷越多，越
(填“容易”或“困难”)形成氢键，从而导致 (提示：从平衡角度作答)，使得邻羟基苯甲酸的
更大。邻羟基苯甲酸的
苯酚的
。(填“>”、“<”或“=”)。
4．（24-25 高三上·上海·期中）向含1mol GaCl3·4NH3的溶液中加入过量AgNO3溶液，有1mol 难溶于硝酸的
白色沉淀生成。过滤后，充分加热滤液，有4mol 氨气逸出，且又有2mol 上述沉淀生成。(提示：充分加热
后破坏了配位键)
(1)NH3分子的空间结构是三角锥形，分子中N 原子的价层电子对的空间构型为_______。
A．直线形
B．平面三角形
C．三角锥形
D．四面体形
(2)液氨中存在的作用力有_______。
A．非极性键
B．极性键
C．离子键
D．氢键
题型5 成键方式、晶体类型的判断
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1．（24-25 高三上·天津·期末）氮是第VA 族中的非金属元素，可以形成众多的物质。回答下列问题：
(4)反应
所涉及的物质中，属于非极性分子的是 ，1 mol 尿素
CO(NH2)2分子中，σ 键和π 键的数目之比为 。
(5)HCN 是一种直线形分子，其中C 原子的杂化类型是 。
2．（24-25 高三上·北京·阶段练习）三醋酸锰[
]是一种很好的有机反应氧化剂，一种
制备方法：
，请
回答下列问题：
(1)该反应中被氧化的元素是 。
(2)
是乙酸酐，官能团为“
”。官能团中碳的杂化方式是 ，
形成
键的轨道是 。
1．σ 键、π 键的判断
(1)由轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为σ 键，“肩并肩”重叠为π 键
(2)由共用电子对数判断：单键为σ 键；双键或三键，其中一个为σ 键，其余为π 键
(3)由成键轨道类型判断：s 轨道形成的共价键全部是σ 键；杂化轨道形成的共价键全部为σ 键
配合物中σ 键的算法
配位键是一种特殊的共价键
1mol Ni(CO)4中含___molσ 键
4 个CO 中含有4 个σ 键，外加4 个配位键，也属于σ 键，总共8 个σ 键
2．晶体类别的判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为原子晶体；由分
子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶
体
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属氧化物和过氧化物(如K2O、Na2O2等)，强碱(如NaOH、KOH 等)，绝大多数的盐是离子晶
体
②部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体
是分子晶体
③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有SiC、SiO2、
AlN、BP、CaAs 等
④金属单质、合金是金属晶体
(3)依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如
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钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时均能导电
②原子晶体一般为非导体
③分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时，分子内的化
学键断裂形成自由移动的离子，也能导电
④金属晶体是电的良导体
(5)依据硬度和机械性能判断
一般情况下，硬度：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延
展性
1．（24-25 高三上·海南·期末）我国学者研制成功了一种简单的低成本二氟(草酸)硼酸钠(NaDFOB)的合成方
法(如图所示)，该物质可作为钠离子电池(SIB)的电解质盐。
回答下列问题：
(2)硼酸中B 原子的杂化类型为 ；硼酸中B 与3 个O 形成的空间构型是 。
(4)NaDFOB 的晶体类型为 ，构成晶体的非金属元素的电负性从大到小的顺序是 (用
元素符号表示)。
2．（24-25 高三上·辽宁丹东·阶段练习）
是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
(1)单质Sn 与干燥
反应生成
。常温常压下
为无色液体，
分子的空间构型为：
。基态Sn 原子其价电子排布式为 。
(2)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如下图所示)，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，称作原子分数坐标。其中A 原子的分数坐标为(1、0、0)，则B 原子的分数坐标为 。
若灰锡的晶胞边长为apm，则Sn 原子之间的最短距离为 pm。
(3)砷化镓(
)是一种应用广泛的半导体材料，与
、
晶体类型相同，其熔点数据如下表，其中Y
为 (填化学式)，请解释说明原因 。
15
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晶体
X
GaP
Y
熔点
1700
1480
1238
3．（24-25 高三上·天津北辰·期中）ⅣA 族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下
列问题：
(2)碳原子能形成很多种类物质。其中，
为 (极性或非极性)分子；金刚石中碳原子的杂化类
型为 杂化；石墨中，
碳原子形成
碳碳
键；
俗称电石，该化合物
中不存在的化学键类型为 (填标号)。
a．离子键 b．极性共价键 c．非极性共价键 d．配位键
(3)早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明
熔点明显高于
其他三者的原因： 。(电负性数值：
)
物质
熔点/℃
442
29
143
4．（24-25 高三上·四川眉山·期中）按要求回答下列问题。
(1)在下列各种晶体：①晶体硅；②硝酸钾；③金刚石；④碳化硅；⑤干冰；⑥冰，它们的熔点由高到低的
顺序是 (填序号)。
(2)某种氧化物MO 的电子总数与SiC 的相等，MO 是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl 晶体相似。MO
的熔点比CaO 的高，其原因是 。
(5)已知GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是 。
题型6 晶体化学式及粒子数确定
1．（2024·吉林·高考真题）为实现氯资源循环利用，工业上采用
催化氧化法处理
废气：
(6)负载在
上的
催化活性高，稳定性强，
和
的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体
积近似相等，
与
的密度比为1.66，则
的相对原子质量为 (精确至1)。
16
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2．（2024·浙江·高考真题）氧是构建化合物的重要元素。请回答：
(1)某化合物的晶胞如图1，
的配位数(紧邻的阳离子数)为 ；写出该化合物的化学式 ，写
出该化合物与足量
溶液反应的化学方程式 。
1．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
(1)原则：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份
额就是
(2)方法：
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
a．处于顶点上的粒子，同时为8 个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
b．处于棱边上的粒子，同时为4 个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
c．处于晶面上的粒子，同时为2 个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
d．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
三棱柱
六棱柱
平面型
石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个
碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占
2．熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
晶体
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
金刚石
晶体结构
17
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粒子数目
4 个Na
＋，
4 个Cl－
1 个Cs+，
1 个Cl－
4 个S2－，
4 个Zn2＋
4 个Ca2＋，
8 个F－
8 个C
晶体
简单立方
体心立方
面心立方
氮化硼
干冰
晶体结构
粒子数目
1 个原子
2 个原子
4 个原子
4 个B，4 个N
4 个CO2
1．（2024·海南·高考真题）锂电池是新型储能系统中的核心部件。作为锂电池中用到的电解质材料之一，
(阴离子
结构见下图。A)深受关注。
回答问题：
(6)
在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞(图1，长方
体棱长为a、b、c)，另一种取立方体形晶胞(图2，Cl 居于立方体中心，立方体棱长为d)。图中氢原子皆己
隐去。
①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●Li)位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为 ；该晶
型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为 。
②两种晶型的密度近似相等，则
。(以含a、b 和d 的代数式表达)
18
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2．（24-25 高三上·北京海淀·阶段练习）锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(2)白锡和灰锡是单质Sn 的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构：灰锡具有立方金刚
石结构。
①白锡中每个Sn 原子周围与它最近且距离相等的Sn 原子有 个。
②若灰锡的晶胞体积为vnm³，则灰锡晶体的密度是 g/cm3。(1 nm=10-7cm)
3．（2026 高三·全国·专题练习）某磷青铜晶胞结构如图所示。
(1)晶体的化学式为 。
(2)该晶体中距离
原子最近的
原子有 个，这些
原子所呈现的空间结构为 。
(3)若晶体密度为
，最近的
原子核间距为
(用含
的代数式表示，
表示阿伏加
德罗常数的值)。
4．（2025·上海崇明·一模）黄铜矿(主要成分为CuFeS2)可用于冶炼Cu2O，主要物质转化过程如下：
(3)下图中，表示Cu2O 晶胞的是 (填“图1”或“图2”)。
(4)CuFeS2的晶胞如图3 所示。
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①图4 所示结构单元不能作为CuFeS2晶胞的原因是 。
②阿伏加德罗常数的值为NA，CuFeS2晶体的密度是
(用计算式表示；1cm=1010pm；
CuFeS2的摩尔质量为
)。
题型7 原子分数坐标分析方法
1．（24-25 高三上·辽宁丹东·阶段练习）
是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
(2)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如下图所示)，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，称作原子分数坐标。其中A 原子的分数坐标为(1、0、0)，则B 原子的分数坐标为 。
若灰锡的晶胞边长为apm，则Sn 原子之间的最短距离为 pm。
2．（2025·新疆·二模）IB 族元素，又称铜族元素，有“货币金属”之称，它们在自然界中分布很广，其化
合态易形成共价化合物，具有丰富的化学性质。回答下列问题：
(3)
有
、、
等多种晶型，其中室温下的稳定性形式为
，具有立方闪锌矿结构，其结构如下
图所示。若A 点的分数坐标为
，则B 点表示为 ，
20
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1．原子分数坐标参数
(1)含义：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，称为原子分数坐标
(2)原子分数坐标的确定方法
①依据已知原子的坐标确定坐标系取向
②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1 个单位
③从原子所在位置分别向x、y、z 轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标
(3)示例
晶胞中原子坐标
A(0，0，0)， B(0，1，0)， C(1，1，0)，
D(1，0，0)，
E(0，0，1)， F(0，1，1)， G(1，1，1)， H(1，0，1)，
体心：(，，)， 上面心：(，，1)， 下面心：(，，0)，
左面心：(，0，)，右面心：(，1，)， 前面心：(1，，)，
后面心：(0，，)
2．典型晶胞结构模型的原子分数坐标
(1)简单立方体模型粒子坐标
粒子坐标
若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3 的原子分数坐标为(1，
1，0)，7 为(1，1，1)
(2)体心晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6 的原子分数坐
标为(0，1，1)，7 为(1，1，1)，9 为(，，)
A
B
C
D
E
F
G
H
x
y
z
21
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(3)面心立方晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若1(0，0，0)，13(，，0)，12(1，，)，则15 的原子分数坐标
为(，1，)，11 为(，，1)
(4)金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若a 原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、
3、4 的坐标分别为(，，)、(，，)、(，，)、(，，)
1．（24-25 高三上·四川眉山·期中）按要求回答下列问题。
③氮化硼(BN)晶体有多种相结构。一种立方BN 晶体与金刚石结构相似，其晶胞结构如下图(左)。左图中
表示N 原子的投影位置，在下图(右)中用
标出B 原子的投影位置 。
(4)晶胞有两个基本要素：a．原子坐标参数，b．晶胞参数。
①下图为Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数A 为(0，0，0)；B 为(
，0，
)；C 为(
，
，0)。则D 原
子的坐标参数为 。
2．（2024·浙江·模拟预测）硼元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(4)一定条件下，B2O3、KBF4、BeO 发生非氧化还原反应可制得晶体BeₓByOzFm，其晶胞结构与其俯视图如图
所示(氧原子未画出)，晶胞参数a=b≠c，α=120°，β=γ=90°。若A 点的原子分数坐标为(0，0，0)，则E 点的
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原子分数坐标为 。
3．（24-25 高三上·海南·阶段练习）铬是重要的金属元素之一，其化合物有着广泛的用途。回答下列问题：
(4)
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
原子在晶胞
中的位置如图所示：
①下列为晶胞中
原子沿
轴方向投影的是 (填标号)。
②若晶胞中最近的
原子和
原子相切，原子半径分别为
和
；晶胞中
原子的坐标是
、
，则距A 和B 最近的
原子的坐标是 ，
4．（24-25 高三上·安徽·阶段练习）铁、铜及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题：
(4)某铜的化合物的晶胞结构如图所示，晶胞参数分别为
、
，其中
、
原子的分数坐标分别为
和
。
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②晶体中
的配位数为 ；
原子的分数坐标为 。
题型8 有关晶胞参数的计算
1．（2024·广西·高考真题）广西盛产甘蔗，富藏锰矿。由软锰矿(
，含
和CuO 等
杂质)制备光电材料
的流程如下。回答下列问题：
已知：
物质
(6)
立方晶胞如图，晶胞参数为
，该晶体中与一个
紧邻的
有 个。已知
为阿伏加
德罗常数的值，晶体密度为
(用含
的代数式表示)。
2．（2024·贵州·高考真题）煤气化渣属于大宗固废，主要成分为
及少量MgO 等。一种利
用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料
和回收
的流程如下：
24
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已知：
①25℃时，
；
②
。
回答下列问题：
②
的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有
的单元数有 个。
③若“焙烧”温度为
时，生成纯相
，则
，其可能
的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
1．典型晶体模型
晶体
晶体结构
晶体详解
离子
晶体
NaCl
型
(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6
个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12 个；(2)
每个晶胞中含4 个Na＋和4 个Cl－
CsCl 型
(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8 个，每个
Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6 个；(2)
如图为8 个晶胞，每个晶胞中含1 个Cs＋、1 个Cl
－
CaF2型
在晶体中，每个F－吸引4 个Ca2＋，每个Ca2＋吸引
8 个F－，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4
25
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金属
晶体
简单立方堆
积
典型代表为Po，空间利用率为52%，配位数为6
体心立方堆
积
典型代表为Na、K、Fe，空间利用率为68%，配
位数为8
六方最密堆
积
典型代表为Mg、Zn、Ti，空间利用率为74%，配
位数为12
面心立方
最密堆积
典型代表为Cu、Ag、Au，空间利用率为74%，
配位数为12
分子
晶体
干冰
(1)8 个CO2分子构成立方体且在6 个面心又各占
据1 个CO2分子；(2)每个CO2分子周围等距且紧
邻的CO2分子有12 个
混合
型
晶体
石墨
层与层之间的作用是范德华力，平均每个正六边
形拥有的碳原子个数是2，C 采取的杂化方式是
sp2杂化
原子
晶体
金刚石
(1)每个碳原子与相邻的4 个碳原子以共价键结
合，形成正四面体结构；(2)键角均为109°28′；
(3)最小碳环由6 个C 组成且六个原子不在同一平
面内；(4)每个C 参与4 条C—C 键的形成，C 原
子数与C—C 键数之比为1∶2
SiO2
(1)每个Si 与4 个O 以共价键结合，形成正四面体
结构；(2)每个正四面体占有1 个Si，4 个“O”，
n(Si)∶n(O)＝1∶2；(3)最小环上有12 个原子，即
6 个O 和6 个Si
2．晶胞参数(边长)与半径的关系
晶体
晶体结构
图示关系
晶胞参数与边长关系
简单
立方
晶胞
晶胞参数(边长)为a，原子球半
径为r，则有a=2r
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体心
立方
晶胞
晶胞参数(边长)为a，原子球半
径为r，体对角线长为c，则有c
＝√3a＝4r
面心
立方
晶胞
晶胞参数(边长)为a，原子球半
径为r，则有4r＝√2a
六方
最密
堆积
晶胞
晶胞中原子球半径为r，六棱柱
边长为a，高为h，则有a＝2r，
h＝2 倍四面体高
金刚
石晶
胞
G 点是空的，没有球，是正立方
体的体心，A 球心到E 球心，是
2 个半径，即一个直径；同样，
E 球心到G，是2 个半径，即一
个直径，所以AG 是两个直径，
体对角线是AG 的两倍，所以体
对角线是4 个直径，即8r，则有
8r＝√3a
晶胞参数(边长)为a，原子球半
径为r，则有8r＝√3a。(体对角
线上五球相切，其中有两个假想
球)
3．晶体密度及微粒间距离的计算
晶体密度的计算公式推导过程
若1 个晶胞中含有x 个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝
N
N A ＝
x
N A mol
晶胞的质量为：m＝n·M＝
x
N A
⋅M
g，则密度为：ρ＝
m
V =
x
N A
⋅M
a3
= x⋅M
N A⋅a3
右图为CsCl 晶体的晶胞
假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl 的摩尔质量用M g·mol－1表示，则
CsCl 晶体的密度为ρ＝g·cm－3
金刚石晶胞
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4．金属晶体空间利用率的计算方法
(1)空间利用率的定义及计算步骤
①空间利用率(η)：指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比
②
空间利用率=
V 球
V 晶胞
=
球数× 4
3 π⋅r3
a3
×100%
(2)金属晶体空间利用率分类简析
类型
晶体结构示意图
图示关系
简单
立方
堆积
原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V 球＝πr3，V 晶胞＝(2r)3
＝8r3，空间利用率＝×100%＝×100%＝
π
6 ≈52%
体心
立方
晶胞
原子的半径为r，体对角线c 为4r，面对角线b 为a，由(4r)2＝a2
＋b2得a＝r。1 个晶胞中有2 个原子，故空间利用率＝×100%＝
×100%＝×100%＝
√3 π
8
≈68%
面心
立方
最密
堆积
原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V 晶胞＝a3＝(2r)3＝
16r3 ，1 个晶胞中有4 个原子，则空间利用率＝×100% ＝
×100%＝
√2π
6
≈74%
六方
最密
堆积
原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，
则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V 晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝
8r3，1 个晶胞中有2 个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%
＝
√2π
6
≈74%
金刚
石型
堆积
设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两
个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出
晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原
子。
η＝×100%＝×100%≈34.01%
1．（24-25 高三上·福建龙岩·期中）硼、砷等元素可形成结构、性质各异的物质，在生产、科研中发挥着
重要用途。回答下列问题：
金刚石晶胞
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(3)LiZnAs 晶体的立方晶胞结构如下图1 所示，
点原子分数坐标为
；LiZnAs 晶体部分
原子被
原子代替后可以形成一种新型稀磁半导体
，其立方晶胞结构如下图2 所示。
①M 点原子分数坐标为 。
②
。
③已知
为阿伏加德罗常数的值，
的摩尔质量为
，晶体密度为
。晶胞棱
长为
。
2．（2026 高三·全国·专题练习）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根
可看作
是
中的一个O 原子被S 原子取代的产物。
(2)
的晶胞形状为长方体，边长分别为anm、bnm、cnm，结构如图所示。
晶胞中的
个数为 。已知
的摩尔质量是
，阿伏加德罗常数为
，该晶体的密度为
。
3．（2026 高三·全国·专题练习）一定条件下，
发生非氧化还原反应可制得晶体
，其晶胞结构如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数
，
，
；若A、D、
E 三点的原子分数坐标分别为
、
、
，晶胞中D、E 间距离为 pm。设
阿伏加德罗常数的值为
，该晶体的密度为
(用含
的代数式表示)。
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4．（24-25 高三下·山东·开学考试）(7)某锂离子电池的电极材料充电后的晶胞结构如图所示，该晶胞为立
方晶胞，晶胞的参数是
。
晶胞中一个
周围距离最短且等距离的
有 个，距离是 nm（用含a 的代数式表示）。
题型9 解释原因类简答题
1．（2024·上海·高考真题）I.铝的三种化合物的沸点如下表所示：
铝的卤化物
沸点
1500
370
430
(1)解释三种卤化物沸点差异的原因 。
2．（24-25 高三上·天津南开·阶段练习）氟化镁(
)晶体广泛应用在光学、冶金、国防、医疗等领域。
(6)比较相同条件下化学反应速率的大小：a．Mg 与
；b．Mg 与
。
①小组同学预测化学反应速率：
，从键的极性角度解释原因： 。
②实验表明化学反应速率：
，分析其原因可能是 。
1．晶体熔、沸点的比较
(1)不同类型晶体熔、沸点的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体
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②金属晶体的熔、沸点差别很大，如：钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低
(2)同种晶体类型熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小
①共价晶体：看共价键的强弱，取决于键长，即：成键原子半径大小
规律：原子半径越小
键长越短
键能越大
熔沸点越高
如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
②离子晶体：看离子键的强弱，取决于阴、阳离子半径大小和所带电荷数
规律：衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度
越大。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，离子间的作用力就越强，离
子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl
③分子晶体：看分子间作用力 (一般先氢键后范德华力最后分子的极性)
a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，
如沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S
b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如沸点：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4
c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如沸点：CO＞N2
d．在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷
④金属晶体：看金属键的强弱，取决于金属阳离子半径和所带电荷数
规律：金属离子的半径越小，离子的电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点就越高
如熔、沸点：Na＜Mg＜Al
1．（24-25 高三上·黑龙江·阶段练习）镍是工业生产中重要的金属材料，广泛应用于采矿、冶炼、电镀、
化工、石油提炼、染料等领域。
(2)镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色的挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]中的
配位原子是 (填元素符号)；K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 ；1mol Ni(CO)4
中σ 键与π 键的数目之比为 。
2．（24-25 高三上·北京·阶段练习）配位滴定是常用的定量分析方法。
(1)乙二胺四乙酸(简写为H4Y，简称EDTA)是分析化学中广泛应用的配位滴定试剂，其结构如图所示。
②EDTA 在水中的溶解性大于相对分子质量相近的烃类，从微粒间相互作用的角度解释其原因： 。
(2)EDTA 在使用时经常制成钠盐，EDTA 钠盐的阴离子可与多种金属离子形成配合物，如图所示(M 为金属离
子)。
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②图中，中心离子的配位数是 ；碳原子不参与配位的原因是 。
③pH 偏低时，EDTA 钠盐阴离子的配位能力会减弱，原因是 。
3．（24-25 高三上·辽宁·期中）硒化锌是一种重要的半导体材料。回答下列问题：
(3)
为强酸性氧化物，溶于水生成酸性和氧化性都很强的硒酸(
)。则
的空间结构为
，
中
的键角比
的键角小的原因是 。
(4)
比
的沸点高的原因是 ；而
比
的沸点高的原因是 。
4．（24-25 高三上·山东临沂·期末）卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题：
(1)基态碘原子价电子排布式为 ；碘单质在
中的溶解度比在水中的大，原因是 。
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