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物质结构与性质综合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
第33 讲 物质结构与性质综合题突破
01 明确物质结构与性质综合题的题型特点和常考热点。
02 掌握解答物质结构与性质综合题的思维模式，提升综合运用物质结构与性质知识分析问题的能力。
重点·夯基易错
1
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晶体类型的5 种判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。
②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。
③分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。
④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
(2)依据物质的分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有
的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)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，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高。
②原子晶体的熔点很高。
③分子晶体的熔点低。
④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。
②原子晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体，而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，使分子内的化学
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
①离子晶体硬度较大、硬而脆。
②原子晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
方法·规律总结
2
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④金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。
【点拨】 (1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg 除外)。
(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键
的键长(键长为1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190 ℃)。
(4)合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。
1．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，空间结构为角形，正、负电重心不重合，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。
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。
(1)
位于元素周期表的第5 周期第IVA 族。将
的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。
点拨·能力培养
真题·明考向
3
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(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。
(3)白锡和灰锡是单质
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灰锡中每个
原子周围与它最近且距离相等的
原子有 个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为
和
，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。
(4)单质
的制备：将
与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至
，由于固体之间反应慢，未明
显发生反应。若通入空气在
下，
能迅速被还原为单质
，通入空气的作用是 。
【答案】(1)
(2) 平面三角形
杂化
4
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(3) 4
(4)与焦炭在高温下反应生成
，
将
还原为单质
【解析】（1）
Sn 位于元素周期表的第5 周期ⅣA 族，基态Sn 原子的最外层电子排布式为5s25p2，Sn 的基态原子最外层
轨道表示式为
；
（2）①SnCl2中Sn 的价层电子对数为2+
×(4-2×1)=3，故SnCl2分子的VSEPR 模型名称是平面三角形；
SnCl
②
4中Sn 的价层电子对数为4+
×(4-4×1)=4，有4 个σ 键、无孤电子对，故Sn 采取sp3杂化，则SnCl4
的Sn—Cl 键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p 轨道重叠形成σ 键；
（3）①灰锡具有立方金刚石结构，金刚石中每个碳原子以单键与其他4 个碳原子相连，此5 碳原子在空间
构成正四面体，且该碳原子在正四面体的体心，所以灰锡中每个Sn 原子周围与它最近且距离相等的Sn 原
子有4 个；
②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn 原子数为8×
+1=2，灰锡晶胞中含Sn 原子数为8×
+6×
+4=8，所以白
锡与灰锡的密度之比为
∶
=
；
（4）将SnO2与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800℃，由于固体之间反应慢，未发生明显反应；
若通入空气在800℃下，SnO2能迅速被还原为单质Sn，通入空气的作用是：与焦炭在高温下反应生成
CO，CO 将SnO2还原为单质Sn，有关反应的化学方程式为2C+O2
2CO、2CO+SnO2
Sn+2CO2。
2．（2024·山东·高考真题）锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
(1)
在元素周期表中位于第 周期 族；同周期中，基态原子未成对电子数比
多的元素
是 (填元素符号)。
5
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(2)
如某种氧化物
的四方晶胞及其在xy 平面的投影如图所示，该氧化物化学式为 。
当
晶体有O 原子脱出时，出现O 空位，
的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”)，O
空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是 (填标号)。
A．
B．
C．
D．
(3)
(见图)是
晶型转变的诱导剂。
的空间构型为 ；
中咪唑环存在
大
键，则N 原子采取的轨道杂化方式为 。
(4)
可作
转化为
的催化剂(见下图)。
的熔点远大于
，除相对分子质量存在差
异外，另一重要原因是 。
【答案】(1) 四 ⅦB Cr
(2) MnO2 降低 A
(3) 正四面体形 sp2
(4)FDCA 形成的分子间氢键更多
【解析】（1）Mn 的原子序数为25，位于元素周期表第四周期ⅦB 族；基态Mn 的电子排布式为：
，未成对电子数有5 个，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn 多的元素是Cr，基态Cr 的电
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子排布式为
，有6 个未成对电子；
（2）由均摊法得，晶胞中Mn 的数目为
，O 的数目为
，即该氧化物的化学式为
MnO2；
晶体有O 原子脱出时，出现O 空位，即x 减小，
的化合价为+2x，即Mn 的化合价降低；
CaO 中Ca 的化合价为+2 价、V2O5中V 的化合价为+5 价、Fe2O3中Fe 的化合价为+3、CuO 中Cu 的化合价
为+2，其中CaO 中Ca 的化合价下降只能为0，其余可下降得到比0 大的价态，说明CaO 不能通过这种方
式获得半导体性质；
（3）
中B 形成4 个σ 键（其中有1 个配位键），为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在
大
键，N 原子形成3 个σ 键，杂化方式为sp2；
（4）由HMF 和FDCA 的结构可知，HMF 和FDCA 均能形成分子间氢键，但FDCA 形成的分子间氢键更
多，使得FDCA 的熔点远大于HMF。
3．（2024·全国·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)。
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
。
(4)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，结合变化规律说明原因： 。
物质
熔点/
442
29
143
(5)结晶型
可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中
的配位数为 。设
为
阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为
(列出计算式)。
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【答案】(1) 2 +4
(2)bd
(3) C
(4)SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，分子晶体的
相对分子量越大，分子间作用力越强，熔点越高
(5) 6
【解析】（1）ⅣA 族元素基态原子的价层电子排布为
，其核外未成对电子数为2，因最外层电子数
均为4，所以在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为+4；
（2）
俗称电石，其为离子化合物，由
和
构成，两种离子间存在离子键，
中两个C 原子
之间存在非极性共价键，因此，该化合物中不存在的化学键类型为极性共价键和配位键，故选bd；
（3）
一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷
，含C、Si、H 三种元素，其电负性大小：C>H>Si，则电负性最
大的元素是C，硅原子与周围的4 个原子形成共价键，没有孤电子对，价层电子对数为4，则硅原子的杂
化轨道类型为
；
（4）根据表中数据可知，SnF4的熔点均远高于其余三种物质，故SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4
属于分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，SnCl4、SnBr4、SnI4三种物质的相对分子质量依次增大，
分子间作用力依次增强，熔点升高，故原因为：SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，离
子晶体的熔点比分子晶体的高，分子晶体的相对分子量越大，分子间作用力越强，熔点越高；
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（5）由
晶胞结构图可知，该晶胞中有4 个
和4 个
，距离每个原子周围最近的原子数均为6，因此
的配位数为6。设
为阿伏加德罗常数的值，则
个晶胞的质量为
，
个晶胞的体积
为
，因此该晶体密度为
。
4．（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 。
(2)下列有关单核微粒的描述正确的是_______。
A．
的基态原子电子排布方式只有一种
B．
的第二电离能
的第一电离能
C．
的基态原子简化电子排布式为
D．
原子变成
，优先失去
轨道上的电子
(3)化合物
和
的结构如图2。
①
和
中羟基与水均可形成氢键(
)，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 。
【答案】(1) 12 K3ClO K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3∙H2O
(2)AB
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(3) HC>HB>HA O、S、Se 的电负性逐渐减小，键的极性：C=O＞C=S＞C=Se，使得HA、HB、
HC 中羟基的极性逐渐增大，其中羟基与H2O 形成的氢键逐渐增强 S 的原子半径大于O 的原子半径，
S—H 键的键长大于O—H 键，S—H 键的键能小于O—H 键，同时HC 可形成分子间氢键，使得HD 比HC
更易电离出H+，酸性HD＞HC，C-的水解能力大于D-，碱性NaC＞NaD
【解析】（1）由晶胞结构知，Cl 位于8 个顶点，O 位于体心，K 位于面心，1 个晶胞中含Cl：8×
=1 个、
含O：1 个、含K：6×
=3 个，该化合物的化学式为K3ClO；由图可知，Cl-的配位数为
=12；该化合
物可看成KCl∙K2O，故该化合物与足量NH4Cl 溶液反应生成KCl 和NH3∙H2O，反应的化学方程式为
K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3∙H2O。
（2）A．根据原子核外电子排布规律，基态Ar 原子的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种，A 项正确；
B．Na 的第二电离能指气态基态Na+失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量，Na+和Ne 具有
相同的电子层结构，Na+的核电荷数大于Ne，Na+的原子核对外层电子的引力大于Ne 的，故Na 的第二电
离能＞Ne 的第一电离能，B 项正确；
C．Ge 的原子序数为32，基态Ge 原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2，C 项错误；
D．基态Fe 原子的价电子排布式为3d64s2，Fe 原子变成Fe+，优先失去4s 轨道上的电子，D 项错误；
答案选AB。
（3）①O、S、Se 的电负性逐渐减小，键的极性：C=O＞C=S＞C=Se，使得HA、HB、HC 中羟基的极性
逐渐增大，从而其中羟基与水形成的氢键由强到弱的顺序为HC>HB>HA；
HC
②
、HD 钠盐的碱性NaC＞NaD，说明酸性HC＜HD，原因是：S 的原子半径大于O 的原子半径，S—H
键的键长大于O—H 键，S—H 键的键能小于O—H 键，同时HC 可形成分子间氢键，使得HD 比HC 更易
电离出H+，酸性HD＞HC，C-的水解能力大于D-，钠盐的碱性NaC＞NaD。
5．（2024·全国·高考真题）
(四羰合镍，沸点43℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反
应的催化剂。回答下列问题：
(1)Ni 基态原子价电子的轨道表示式为 。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为
，镍原子半
径为 。
(2)
结构如图甲所示，其中含有σ 键的数目为 ，
晶体的类型为 。
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(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa 下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，
体积分数x 与温度的
关系如图乙所示。反应
的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。从热力学角
度考虑， 有利于
的生成(写出两点)。
、100℃时CO 的平衡转化率α= ，该温度
下平衡常数
。
(4)对于同位素交换反应
，20℃时反应物浓度随时间的变化关系为
(k 为反应速率常数)，则
反应一半所需时间
(用k
表示)。
【答案】(1)
(2) 8 分子晶体
(3) 小于 降低温度、增大压强 97.3% 9000
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(4)
【解析】（1）
Ni 为28 号元素，其基态原子的核外电子排布式为
，则其价电子轨道表示式为
；铜晶胞示意图为
，镍的晶胞结构类型与铜的相同，则镍原
子半径为晶胞面对角线长度的
，因为晶胞体积为
，所以晶胞棱长为a，面对角线长度为
，则镍原
子半径为
。
（2）单键均为σ 键，双键含有1 个σ 键和1 个π 键，三键含有1 个σ 键2 个π 键，由
的结构可知，
4 个配体CO 与中心原子Ni 形成的4 个配位键均为σ 键，而每个配体CO 中含有1 个σ 键2 个π 键，因此1
个
分子中含有8 个σ 键。
的沸点很低，结合其结构可知该物质由分子构成，因此其晶体
类型为分子晶体。
（3）随着温度升高，平衡时
的体积分数减小，说明温度升高平衡逆移，因此该反应的
；
该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于
的生成；由
上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中
的体积分数增大，则压强：
，即
对应的压强是1.0MPa．由题图乙可知，
、100℃条件下达到平衡时，CO 和
的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO 为4mol，反应生成的
为xmol，可得
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三段式：
，反应后总物质的量为：（4-3x）mol，根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物
质的量分数，因此有
，解得
，因此达到平衡时
，CO 的平衡转化率
；气体的分压=总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数
。
（4）由题给关系式可得
，当
反应一半时
，即
，
，
，则
。
1．（2025·浙江·模拟预测）氮及其化合物在生产生活中有重要用途。
(1)同周期第一电离能比N 大的元素有 (用元素符号表示)；
的大π 键可表示为 。
(2)三硝基甲苯可用来制作炸药TNT，试从分子结构中分析其易爆炸的原因 。
(3)下列说法不正确的是___________。
A．
分子的极性比
的大
B．碱性：
C．
的熔点为
，硬度高，推测它为共价晶体
D．
中存在配位键，提供空轨道的是B
演练·提能力
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(4)已知
，
的空间结构均为正四面体形，
的结构式为
(→表示共用电子对由N
原子单方面提供)，请画出
的结构式(要求画出配位键) 。
(5)
与N 形成的某种化合物晶体的晶体结构如图所示，已知六棱柱底面边长为
，高为
，阿伏伽
德罗常数为
，则该晶体的密度为
。
【答案】(1)
、
(2)三硝基甲苯的分子结构中包含三个高能的硝基，硝基在受到冲击或者摩擦时会迅速发生分解
(3)AB
(4)
(5)
【解析】（1）根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA 族大于第ⅢA 族，第VA 族大于第
ⅥA 族，则同周期第一电离能比N 大的元素有F、Ne；
是“V”形结构，
的大π 键中参与原子数
为3，氮原子剩余电子数
，O 原子剩余电子数6-1=5，根据“单出1，偶除2”，则大π 键可表示
为
；故答案为：
、
；
。
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（2）三硝基甲苯可用来制作炸药TNT，试从分子结构中分析其易爆炸的原因三硝基甲苯的分子结构中包
含三个高能的硝基，硝基在受到冲击或者摩擦时会迅速发生分解；故答案为：三硝基甲苯的分子结构中包
含三个高能的硝基，硝基在受到冲击或者摩擦时会迅速发生分解。
（3）A. 氮的电负性比P 的电负性大，N 与Cl 的电负性差值小于P 与Cl 的电负性差值，因此
分子的
极性比
的大，故A 错误；
B. 氮的碱性是氮孤对电子起作用，电负性O>N>H>C，
为氨基取代，
为羟基取代，
为甲基取代，甲基是供电子基团，而吸引电子能力是羟基＞氨基，则碱性：
，故B 错误；C. 根据晶体熔点分析，一般共价晶体熔点高，
的熔点
为
，硬度高，推测它为共价晶体，故C 正确；D.
中存在配位键，氮原子有1 对孤对电子，
B 原子最外层电子数全部用完，因此提供空轨道的是B，故D 正确；综上所述，答案为：AB。
（4）
根据P4为正四面体结构分析N4，结合
的结构式为
，则得到
的结构式是N4中每
个氮原子形成配位键，则
的结构式
；故答案为：
。
（5）
与N 形成的某种化合物晶体的晶体结构如图所示，晶胞中N 个数为2，Fe 个数为
，已知六棱柱底面边长为
，高为
，阿伏伽德罗常数为
，则该晶体的密度
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为
；故答案为：
。
2．（2024·四川成都·模拟预测）碳族元素的单质及化合物广泛存在于生产生活的方方面面。请回答下列问
题：
(1)基态C 原子，共有 种不同空间运动状态的电子。Ge 的核外电子排布式为 。
(2)电石CaC2与萤石CaF2的“离子键成分百分数”相较更大的是 。
(3)金刚石和石墨互为 。石墨的晶体类型为 。金刚石为三维骨架结构(如图)，在由共价键形
成的碳原子环中，最小的环为 元环。
(4)在硅酸盐中，
四面体(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型
式。图b 为一种无限长单链结构的多硅酸根，其化学式为 。
(5)玛瑙(非晶态/玻璃态)与水晶(晶态)均由熔融SiO2冷却形成，则冷却速率玛瑙 水晶(填“>”或
“＜”，后同)。青铜是铜与锡(Sn)的合金，硬度青铜 纯铜。
(6)PbI2在饱和溶液中析出时现象酷似“水中黄金雨”，极具观赏性，已知PbI2固体以单分子形式存在，则
Pb 的杂化形式为 。
(7)已知Ge(OH)4与Sn(OH)4均为两性化合物，且酸性Ge(OH)4>Sn(OH)4，碱性Ge(OH)4＜Sn(OH)4，试从结
构角度予以解释 。(“Ge-O”与“Sn-O”可视作极性共价键)。
【答案】(1) 4 [Ar]3d104s24p2
(2)CaF2
(3) 同素异形体 混合型晶体 六
(4)(SiO3)
(5) ＞ ＞
(6)sp2
(7)成键模型简化为R—O—H。电负性O＞Ge＞Sn，因此a 键极性Ge(OH)4＜Sn(OH)4，后者更易解离出
OH-，碱性更强。b 键极性Ge(OH)4＞Sn(OH)4，前者更易解离出H+，酸性更强
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【解析】（1）基态C 原子的核外电子排布式为1s22s22p2，占据的是1s、2s 和2p（三个轨道中的两个），
所以共有4 种不同空间运动状态的电子。Ge 的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2。
（2）CaF2中两原子的电负性差值更大，所以电石CaC2与萤石CaF2的“离子键成分百分数”相较更大的是
CaF2。
（3）金刚石和石墨是同种元素的不同单质，互为同素异形体。石墨的晶体类型为混合型晶体。从金刚石
为三维骨架结构图可知，在由共价键形成的碳原子环中，最小的环为六元环。
（4）图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中每个硅原子和4 个氧原子形成四面体结构，Si 与O 的
原子数之比为1∶3，化学式为(SiO3)
。
（5）玛瑙(非晶态/玻璃态)与水晶(晶态)均由熔融SiO2冷却形成，玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水
晶则是熔融态SiO2缓慢冷却形成的，则冷却速率玛瑙＞水晶。青铜是铜与锡(Sn)的合金，合金的硬度一般
大于其任一成分，硬度青铜＞纯铜。
（6）Pb 的价层电子排布是6s26p2，阶层电子对数为
，则Pb 的杂化形式为sp2。
（7）成键模型简化为R—O—H。电负性O＞Ge＞Sn，因此a 键极性Ge(OH)4＜Sn(OH)4，后者更易解离出
OH-，碱性更强。b 键极性Ge(OH)4＞Sn(OH)4，前者更易解离出H+，酸性更强。
3．（2024·四川成都·模拟预测）我国是有色金属资源最丰富的国家之一，铜、钴、镍、锰等有色金属及化
合物在机械制造、磁性材料、新型电池或高效催化剂等许多领域都有着广泛的应用。请回答下列问题：
(1)Mn(BH4)2是一种储氢材料，
基态核外电子排布式为 ，Mn(BH4)2中B 原子的杂化类型为
。
(2)研究发现，在CO2低压合成甲醇的反应(CO2+3H2→CH3OH+H2O)过程中，镍氧化物负载的纳米粒子催化
剂具有高活性，显示出良好的应用前景。生成物H2O 的沸点比CH3OH 的高，原因是 。
(3)钴元素可形成种类繁多的配合物。三氯五氨合钴的化学式为Co(NH3)5Cl3，是一种典型的维尔纳配合物，
具有反磁性，0.01mol Co(NH3)5Cl3与足量硝酸银溶液反应时生成2.87 白色沉淀。
①Co(NH3)5Cl3中Co3+的配位数为 ；
②三氯五氨合钴中不存在的化学键有 (填标号)。
a．共价键 b．配位键 c．氢键 d．离子键 e．金属键
(4)Cu-Mn-Al 合金的晶胞结构如图1 所示，该晶胞可视为Mn、Al 位于Cu 形成的立方体体心的位置，图2
是沿立方格子对角面取得的截面图。
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①若A 原子的坐标参数为(0，0，0)，C 为(1，1，1)，则B 原子的坐标参数为 。
②已知r(Cu)≈r(Mn)=127pm，r(Al)=143pm，则Cu 原子之间的最短核间距离为 pm。
③该晶胞的密度为 g.cm-3。(列出计算式即可，设NA为阿伏加德罗常数的值)
【答案】(1)
(或
)
(2)平均一个水分子能形成两个氢键，平均一个甲醇分子只能形成一个氢键，氢键数越多，熔、沸点越高
(3) 6 e
(4)
(或
，或311.76)
【解析】（1）锰为25 号元素，失去2 个电子形成锰离子，Mn2+基态核外电子排布式为
(或
)，中心B 原子价层电子对个数4+
=4 且不含孤电子对，中心原子为sp3杂化；
（2）平均一个水分子能形成两个氢键，平均一个甲醇分子只能形成一个氢键，氢键数越多，熔、沸点越
高，导致水的沸点比CH3OH 的高；
（3）①0.01mol Co(NH3)5Cl3与足量硝酸银溶液反应时生成2.87g 白色沉淀，该白色沉淀为0.02molAgCl，
说明有氯离子处于外界，处于外界的氯离子数目为0.02mol÷0.01mol=2，该配合物为[Co(NH3)5Cl]Cl2，其配
位数为6；
②三氯五氨合钴中存在氯离子和配离子[Co(NH3)5Cl]2+，存在离子键；[Co(NH3)5Cl]2+中存在钴氮、钴氯配位
键；氮分子中存在氮氢共价键；当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子（例如氟、氧、氮）上时，
可以形成氢键，则也会存在氢键；不存在金属键；
故选e；
（4）①A 为原点，C 为(1，1，1)，B 为右面面心，所以B 的坐标为
；
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②根据截面图结合几何知识可知[2r(Cu)+2r(Al)]为体对角线的一半，设晶胞的棱长为a，则有
a=2[2r(Cu)
+2r(Al)]=4×(127+143)pm，所以a=
pm；根据晶胞结构可知铜原子之间的最短核间距为棱长的一半，
即
a=
(或
，或311.76)；
③晶胞的质量m=
，晶胞的体积V=a3=(
)3pm3=(
×10-10) 3cm3，所以晶胞的
密度
g•cm-3。
4．（2024·山东泰安·模拟预测）新质生产力催生生物技术、新材料高质量发展。
(1)色胺酮来源于天然植物中药板蓝根，是板蓝根抗菌、抗病毒活性成分之一。以甲醇为溶剂，Co2+可与色
胺酮分子配位结合，形成对DNA 具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如图所示)。
①基态Co2+价电子排布式为 。
②色胺酮分子中，含氧官能团名称 ；所含元素第一电离能由大到小的顺序为 ；该
分子结构上具有较好配位的氮原子和氧原子以及超共轭的平面大π 键体系，则分子中N 原子的杂化类型为
；形成配位键的N 原子是 (填“1”或“2”)。
③色胺酮钴配合物中钴的配位数为 ；X 射线衍射分析显示色胺酮钴配合物晶胞中还含有一个
CH3OH 分子，CH3OH 是通过 作用与色胺酮钴配合物相结合。
(2)超高硬度生物材料Ti3Au 合金是理想的人工髋关节和膝关节材料，其晶体有α-Ti3Au、β-Ti3Au 两种结构，
如下图所示。
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①α-Ti3Au 晶胞中，Ti 原子周围与它最近且距离相等的Ti 原子有 个。
②β-Ti3Au 的晶胞边长为509pm，每个晶胞面上有两个Ti 原子。β-Ti3Au 晶体的密度是
g·cm-3(列出计算式，设阿伏加德罗常数的值为NA)。
③与β-Ti3Au 晶体相比，α-Ti3Au 晶体有更长的Ti-Au 键键长。上述两种晶体中硬度较高的是
(填“α-Ti3Au”或“β-Ti3Au”)。
【答案】(1) 3d7 酰胺基、羰基 N>O>H>C sp2 1 4 氢键
(2) 8
β-Ti 3 Au
【解析】（1）①钴为第27 号元素，失去最外层2 个电子形成Co2+，其价电子排布式3d7。
②结合色胺酮分子结构可知，含氧官能团为酰胺基、羰基；
色胺酮中包含元素：N、O、H、C，同周期主族元素第一电离能随原子序数增大而增大，N 元素的2p 电子
排布为半充满结构，电离能高于同周期相邻C、O 元素，故第一电离能为：N>O>H>C；
色胺酮分子结构上具有较好配位的氮原子和氧原子形成超共轭的平面大π 键体系，结合苯环中碳原子的杂
化类型可知，N 原子的杂化类型为sp2；配位原子为1 号原子。
③结合色胺酮钴配合物的结构可知，中心原子Co 与分别两个N 原子、两个O 原子形成配位键，则钴的配
位数为4；
色胺酮钴配合物中O 及N 原子均有孤对电子，CH3OH 分子中羟基上的氢原子，可通过氢键与色胺酮钴配
合物相结合。
（2）①结合α-Ti3Au 晶胞结构可知，Ti 原子位于晶胞的面心，则Ti 原子周围与它最近且距离相等的Ti 原
子有8 个；
②β-Ti3Au 的晶胞边长为509pm，每个晶胞面上有两个Ti 原子，则晶胞中Ti 原子数为
，根据化学
式β-Ti3Au 可知Au 原子数为
，密度为
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；
③α-Ti3Au 晶体有更长的Ti-Au 键键长，键长越长，键能越小，硬度更低，因此硬度较高的是β-Ti 3 Au。
5．（2024·海南·三模）过渡元素在材料，化工生产和生活中均占有重要地位。研究相关元素及它们所衍生
出的化合物对科学和社会发展有重要意义。回答下列问题：
(1)具有高能量密度的
是值得深入研究的电池正极材料。基态Co 原子的核外电子排
布式是 。
(2)Mn 的一种配合物化学式为［
］，
与Mn 原子配位时，提供孤电子对的是
原子，配体
中，所含元素电负性由小到大的顺序为 ；两个C 原子的杂化类型为 ，
键与
键数目之比为 。
(3)Zn 和Cu，第二电离能与第一电离能之差较小的是 （填“Zn”或“Cu”），判断理由是 。
(4)铁硫簇是普遍存在于生物体内的最古老的生命物质之一。一种铁硫原子簇的结构如图所示：
该化合物的化学式为 ，中心原子Fe 的配位数为 。
(5)氧化铈（
）常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂
，
占据原来
的位置，可以
得到更稳定的结构，这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性质和应用。假设
晶胞边长为
apm。晶胞结构如下图：
晶胞中，与
相邻且最近的
有 个。若掺杂
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后得到
的晶体，则此晶体中
的空缺率为 。
【答案】(1)1s22s22p23s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(2) N H<C<N sp3、sp 5∶2
(3) Zn 基态Zn 原子的价电子排布式为3d104s2，处于全满状态，比较稳定，而基态Cu 原子价电子
排布式为3d104s1，易失去1 个电子，形成稳定的3d10结构，故Cu 的第一电离能小于Zn 的；基态Zn+价层
电子排布式为3d104s1，易失去1 个电子形成3d10结构，基态Cu+价层电子排布式为3d10，比较稳定，故Cu
的第二电离能比Zn 的大
(4) KFeS2 4
(5) 12 5%
【解析】（1）Co 是27 号元素位于第四周期第Ⅷ族，其核外电子排布式为：1s22s22p23s23p63d74s2或
[Ar]3d74s2；
（2）CH3CN 与Mn 原子配位时，N 含有孤电子对，能提供孤电子对的是N 原子；同周期从左到右元素的
电负性逐渐增大，CH3CN 所含元素电负性由小到大的顺序为H<C<N；CH3CN 中甲基C 原子的杂化类型为
sp3，-C≡N 中碳原子为sp 杂化；单键均为σ 键，三键含有1 个σ 键2 个π 键；CH3CN 中σ 键与π 键数目之
比为5∶2；
（3）基态Zn 原子的价电子排布式为3d104s2，处于全满状态，比较稳定，而基态Cu 原子价电子排布式为
3d104s1，易失去1 个电子，形成稳定的3d10结构，故Cu 的第一电离能小于Zn 的；基态Zn+价层电子排布式
为3d104s1，易失去1 个电子形成3d10结构，基态Cu+价层电子排布式为3d10，比较稳定，故Cu 的第二电离
能比Zn 的大，则第二电离能与第一电离能之差较小的是Zn；
（4）由图可知，结构中每两个四元环构成一个重复单元，结构中含有两个钾离子，两个铁离子，4 个硫离
子，则其化学式为KFeS2，在该结构中，中心原子Fe 附近有4 个硫离子，故其配位数为4；
（5）与Ce4+相邻且最近的Ce4+位于相邻的面心，共
=12 个；由CeO2晶胞可知，1mol 晶胞中含有
4molCe4+和8molO2-，掺杂Y2O3后，设有xmolCe4+被Y3+取代，根据n(CeO2)：n(Y2O3)=0.8：0.1 可得，
=
，x=0.8mol,即含有3.2molCe4+和0.8molY3+，根据电荷规则可知，3.2mol×4+0.8mol×3=n(O2-)×2，
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n(O2-)=7.6mol，晶体中O2-的空缺率为
×100%=5%。
6．（2024·宁夏银川·模拟预测）碳和硅是同主族元素，但是
和
的性质和应用却有着很大差异。
(1)原子结构与元素性质分析
①基态碳原子占据的最高能级的原子轨道的形状是 (填名称)。
②基态
的价层电子轨道表示式是： 。
③元素C、Si、O 的电负性由大到小的关系是 。
(2)微粒间相互作用与物质性质
①
和
中同时存在
键和
键的是 (填化学式)。
②
分子的空间结构是 ，碳原子的杂化轨道类型为 。
③
晶体结构如下图所示，
晶体中每个最小环上的原子数为 。
(3)不同聚集状态的物质与性质
①Si 与C 同主族，但
与
的熔沸点等物理性质差距很大，请从晶体结构角度解释其原因 。
②干冰晶体结构如上图所示，下列关于
与
叙述正确的是 。
a．固体
一定是晶体
b．干冰晶体中，每个
周围紧邻12 个
c．
晶胞中，含有Si 原子8 个和O 原子16 个
③某种含硅化合物晶胞结构如图所示，这种含硅化合物的化学式为 。
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④已知该化合物的晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为
，则其晶体的密度为
。
【答案】(1) 哑铃形
O＞C＞Si
(2)
直线型 sp 12
(3) 二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体，一般来说原子晶体熔沸点高于分子晶体熔沸点
bc Mg2Si
【解析】（1）①基态碳原子占据的最高能级为2p 能级，其原子轨道的形状是哑铃形；
②基态
的价层电子排布式为3s23p2，价层电子轨道表示式：
；
③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，则元素C、Si、O 的电负性由
大到小的关系：O＞C＞Si；
（2）①
为分子晶体，分子中存在碳氧双键，即同时存在
键和
键，
为共价晶体，只含硅氧单键，
即只含
键；
②
分子中中心原子碳原子价层电子对数：
，无孤电子对，空间结构：直线形；碳原
子杂化类型为sp 杂化；
③根据二氧化硅晶胞结构可知，每个最小环为12 元环，含6 个C 和6 个O；
（3）①二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体，一般来说原子晶体熔沸点高于分子晶体熔沸点；
②
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a．固体
不一定是晶体，比如玛瑙，a 错误；
b．干冰晶体中，以顶点的二氧化碳分析，每个横截面有紧邻的四个二氧化碳，共三个横截面，因此每个
周围紧邻12 个
，b 正确；
c．
晶胞中硅原子个数：
，因此晶胞中含有Si 原子8 个和O 原子16 个，c 正确；
③某种含硅化合物晶胞结构如下图所示，硅原子个数：
，Mg 原子个数为8，则这种含硅
化合物的化学式为Mg2Si；
④已知该化合物的晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体的密度：
。
7．（2024·浙江杭州·模拟预测）学习结构化学，有助于洞悉物质内部奥秘。回答下列问题：
(1)根据下图所示规律，1～18 号元素中位置最低的元素的基态原子核外电子排布式为 。
(2)已知某化合物的结构简式为
，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，则Se 的杂化方式为 。
(3)谷氨酸的电离常数Ka1=6.46×10-3，Ka2=5.62×10-5，Ka3=2.14×10-10。请在下图标出Ka1、Ka2、Ka3对应的基
团。
(4)一定条件下
与
以物质的量之比为1：1 混合得到一种固态离子化合物，其结构组成可能为：
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(a)
或(b)
，该离子化合物最可能的结构组成为 (填“a”或
“b”)，理由是 。
(5)钾元素与氧元素形成的某些化合物可以作为宇宙飞船的供氧剂。其中一种化合物的晶胞在xy 平面、xz
平面、yz 平面上的投影如图所示，其晶胞边长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为
(用含a、NA的代数式表示)。
【答案】(1)1s22s22p63s1
(2)sp2
(3)
(4) a
中
原子周围价层电子对数为4，而
中
原子周围价层电子对数为3，存在空
轨道，更容易与氯离子上的孤电子对结合，形成配位键，构成
离子
(5)
【解析】（1）根据图1 预测，1～18 号元素中位置最低的元素是钠，钠的基态原子核外电子排布式为
1s22s22p63s1；
（2）在 分子中，4 个C 原子采取sp2杂化，垂直杂化轨道的4 个p 轨道共有4 个电子参与形成大π 键，Se
采取sp2杂化；
（3）
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根据结构，右边的羧基表现的酸性最强，其次是左边的羧基，酸性最弱的是-NH ，故标出Ka1、Ka2、Ka3
对应的基团为
；
（4）SbCl3与中Sb 原子周围价层电子对数为8，而GaCl3分子中Ga 原子周围价层电子对数为3，是电子对
的接受体，更容易与Cl-上的孤电子对结合，形成配位键，构成[GaCl ]离子，因此可能结构应是
，
（5）根据晶胞的三视图可以知道，K 原子在晶胞的顶点和体心，一个晶胞含有K 原子8×
+1＝2，O 原子
有两个在晶胞内，八个在棱上，一个晶胞中含有的O 原子2+8×
＝4，晶胞内K 原子与O 原子个数比为
1
2
﹕，所以钾元素和氧元素形成的化合物的化学式为KO2；一个晶胞中含有2 个K 原子和4 个O 原子，晶
胞参数为apm,，晶体密度为
=
g⋅cm−3＝
g⋅cm−3。
8．（2024·河南郑州·模拟预测）某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收
溶液的有
机高聚物(结构片段如图所示)作固态电解质，其电池总反应为
，电池结构如图所示。
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回答下列问题：
(1)如图所示的几种含碳物质中，不与碳纳米管互为同素异形体的是 (填名称，下同)，存在分子
间作用力的是 ；属于共价晶体的是 。
(2)
中
的化合价是 ，有机高聚物中C 的杂化方式为 。
(3)
键中离子键成分的百分数小于
键，原因是 。
的第二电离能 (填
“大于”或“小于”)
。
(4)一种新型稀磁半导体
的立方晶胞结构如图所示。
①m= ，n= 。
②已知
为阿伏加德罗常数的值，
的摩尔质量为
，晶体密度为
。该晶体中
原子与
原子之间的最短距离为 nm(列出计算式)。
【答案】(1) 碳化硅 石墨炔、
金刚石、碳化硅
(2) +3
、
(3) N 的电性小于O 大于
(4) 0.75 0.25
【解析】（1）同素异形体是指同种元素形成的结构不同的单质、碳纳米管、石墨炔、金刚石、
互为同
素异形体；石墨炔、
是分子晶体，存在分子间作用力；金刚石、碳化硅是共价晶体，作用力是共价键。
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（2）MnOOH 中，O 为-2 价，H 为+1 价，根据化合物中各元素化合价代数和为0 可知，Mn 的化合价是+3
价；有机高聚物中含有碳氧双键和碳碳单键，
的杂化方式包括
、
。
（3）
的电负性小于
，故
键中离子键成分的百分数小于
键。基态
原子的价电子排布式
为
，失去1 个电子后
轨道处于半充满状态，较稳定，不易再失去一个电子、而基态
原子的价电
子排布式为
，失去1 个电子后
轨道有两个电子，相对容易再失去一个电子，故
的第二电离能大
于
。
（4）①根据均摊法，每个晶胞中含有的
原子数为
，
原子数为
，
原子
数为
，
原子数为4，化简即可得
中
，
。
②
原子与
原子之间的最短距离为晶胞体对角线长的
，为晶胞棱长的
。设晶胞棱长为
，一个
晶胞中含有4 个“
”，所以
，
。
原子与
原子之
间的最短距离为
。
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