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重点知识(二) 物质结构与性质
重点知识9 基态原子的核外电子排布与电离能、电负性 [主观题]
考向1 基态原子的核外电子(价层电子)排布
高考真题导向
1.(2024·广东高考节选)基态N 原子价层电子的轨道表示式为_______________。
2．(2024·湖北高考节选)基态Be2＋的轨道表示式为_____________________。
3．(2024·全国卷甲节选)ⅣA 族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。
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____________。
4．(2024·山东高考节选)Mn 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Mn 多的元素是________(填元素符号)。
5．(2024·湖南高考节选)Cu 属于__________区元素，其基态原子的价电子排布式为
_______________________________________________________________。
解题必备知能
1.排布规律
(1)能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使
整个原子的能量最低，如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。
(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2 个自旋相反的电子。
(3)洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。
2．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
价层电子排布式
Fe：3d64s2
轨道表示式
(电子排布图)
3.常见错误防范
(1)电子排布式
3d、4s 书写
顺序混乱
如：
违背洪特
规则特例
如：
如：
(2)电子排布图
排布
违背原则
能量最低原理
泡利原理
洪特规则
1
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洪特规则
题组跟进演练
1.按要求填空。
(1)Sc 的价电子排布式为_____________________________________________。
(2)V 的价电子排布图为_____________________________________________。
(3)基态Ga 原子的核外电子排布式(简写)为_____________________________。
(4)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式(简
写)为________________________________________________________。
(5)Sm 的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________________。
(6)基态Fe 原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________，基态S 原
子电子占据最高能级的电子云轮廓图为______________形。
(7)基态K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是__________，占据该能层电子的
电子云轮廓图形状为__________。
(8)镍元素基态原子的电子排布式为________________________________，3d 能级上的
未成对电子数为____________。
(9)基态铁原子有______个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为_______________。
2．某些过渡金属(如钛、铜)及其化合物，以其高导电性和丰富的物理化学性质在材料
领域大放异彩。
(1)钛比钢轻、比铝硬。基态钛原子的价层电子排布式为____________________，钛原
子核外电子占据的轨道数为_________________________________________。
(2)铜的下列状态中，失去最外层一个电子所需能量最小的是________(填字母)。
A．[Ar]3d104p1 B．[Ar]3d10
C．[Ar]3d94s1 D．[Ar]3d104s1
考向2 电离能、电负性的理解与应用
高考真题导向
1.(2021·山东高考节选)O、F、Cl 电负性由大到小的顺序为________________。
2．(2020·全国卷Ⅰ)Goodenough 等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料
研究方面的卓越贡献而获得2019 年诺贝尔化学奖。回答下列问题：
(1)基态Fe2＋与Fe3＋中未成对的电子数之比为________。
(2)Li 及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是
__________________________________________________________________。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是__________________________________________。
I1/(kJ·mol－1)
Li
520
Be
900
B
801
Na
496
Mg
738
Al
578
解题必备知能
1.元素第一电离能的递变性
2
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(1)规律
同周期从左到右，主族元素第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA 族、第ⅤA 族的特殊
性)；同主族自上而下元素第一电离能依次减小。
(2)特例
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
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
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，如钠元
素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 价
2.元素电负性的递变性
(1)规律
同周期元素，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
题组跟进演练
1.尿素[CO(NH2)2]分子中N、O 元素的第一电离能为N>O，原因是
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________。
2．Na＋和Ne 互为等电子体，电离能为I2(Na)>I1(Ne)，原因是
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
3．已知电负性：H 2.1；C 2.5；F 4.0；P 2.1；I 2.5。CH3I 是一种甲基化试剂，CF3I 可
用作制冷剂，CH3I 和CF3I 发生水解时的主要反应分别是CH3I＋H2O―→CH3OH＋HI 和
CF3I＋H2O―→CF3H＋HIO。CF3I 的水解产物是HIO，结合电负性解释原因：
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
重点知识10 分子结构与性质 [主观题＋客观题]
题型一 以主观题形式单一考查
3
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考向1 共价键类型、杂化轨道及分子的空间结构
高考真题导向
1.(2024·山东高考节选)[BMIM]＋BF4
−(见下图)是MnOx晶型转变的诱导剂。BF4
−的空间
构型为____________；[BMIM]＋中咪唑环存在Ⅱ5
6大π 键，则N 原子采取的轨道杂化方式为
_______________________________________________________。
2.(2023·湖南高考节选)相关物质的沸点：
物质
Ga(CH3)3
Et2O
CH3I
NR3
沸点/℃
55.7
34.6
42.4
365.8
回答下列问题：
比较分子中的C—Ga—C 键角大小：Ga(CH3)3________Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或
“＝”)，其原因是_____________________________________________。
解题必备知能
1.掌握判断分子中心原子杂化轨道类型的“四种方法”
(1)根据杂化轨道的空间结构判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形，则分子的中心原子采取sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子采取sp 杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子采取sp3杂化；若杂化轨道之间
的夹角为120°，则分子的中心原子采取sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子
的中心原子采取sp 杂化。
(3)根据中心原子的价层电子对数判断
如果中心原子的价层电子对数为3，则一定是sp2杂化，价层电子对数为2，则是sp 杂
化。如中心原子的价层电子对数为4，说明有四个杂化轨道，如果中心原子属于第二周期
元素，则一定是sp3杂化，如果不是，则可能是sp3杂化，也可能由d 轨道参与杂化，此时，
可结合分子空间结构进行判断，sp3杂化对应分子的空间结构一定是四面体形。价层电子对
数的计算方法如下：
①a 为中心原子的价电子数(对于主族元素，等于原子的最外层电子数)。
②b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。
③x 为与中心原子结合的原子数。
(4)根据分子或离子中有无π 键及π 键数目判断
如果没有π 键，则为sp3杂化，含1 个π 键(如碳碳双键、碳氧双键)，则为sp2杂化，含
2 个π 键(如碳碳三键、碳氮三键)，则为sp 杂化。
2.中心原子杂化类型和分子空间结构的相互判断
4
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分子组成
(A 为中
心原子)
中心原子
的孤电子
对数
中心原
子的杂
化方式
分子的
空间结构
实例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2
1
sp2
V 形
SO2
2
sp3
V 形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角锥形
NH3
AB4
0
sp3
正四面体形
CH4
[特别提醒]用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构，不仅要考虑中心原子的孤电
子对所占据的空间，还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为LP
—LP>LP—BP>BP—BP(LP 代表孤电子对，BP 代表成键电子对)。
3.键角大小的判断方法
(1)杂化类型不同
sp>sp2>sp3，如键角：CH4<BF3<CO2。
(2)单键、双键、三键的影响
三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：
三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。
如乙烯分子中H—C===C 的键角是121.3°；H—C—H 的键角是117.4°，均接近120°。
(3)杂化类型相同，中心原子的孤电子对数越多，键角越小
如键角：CH4>NH3>H2O；NH 4
+>NH3；H3O＋>H2O。
(4)杂化类型和孤电子对数均相同，中心原子的电负性越大，键角越大
键角：NH3>PH3>AsH3。
解释：N、P、As 的电负性逐渐减小，中心原子的电负性越大，成键电子对越靠近中
心原子，成键电子对排斥力增大，键角增大。
(5)杂化类型、孤电子对数和中心原子均相同，配位原子的电负性越大，键角越小
键角：NF3<NH3。
解释：F 的电负性比H 大，NF3中成键电子对偏向F，成键电子对排斥力比NH3小，且
NF3的孤电子对偏向N，孤电子对对成键电子对的排斥力较大。
[注意] 对于第(4)、(5)种类型，可以归纳为判断中心原子的电子云密度，中心原子的电
子云密度越大，则该分子的成键电子对排斥力越大，则键角越大。
题组跟进演练
1.Na3[Co(NO2)6]常用作检验K＋的试剂，配体NO2
−的中心原子的杂化方式为__________，
空间结构为________________。
大π 键可用符号Ⅱm
n 表示，其中m 代表参与形成大π 键的原子数，n 为各原子的单电子
数(形成σ 键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大π 键可表示为Ⅱ6
6)，则NO2
−中
大π 键应表示为________。
2.(1)(2022·湖南高考节选)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型
如图所示：
5
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富马酸分子中σ 键与π 键的数目比为__________。
(2)(2021·全国卷甲节选)CO2分子中存在______个σ 键和______个π 键。
(3)(2020·江苏高考节选)柠檬酸的结构简式见图。1 mol 柠檬酸分子中碳原子与氧原子
形成的σ 键为__________mol。
3．(2023·全国卷乙节选)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：
已知一些物质的熔点数据如下表：
物质
熔点/℃
NaCl
800.7
SiCl4
－68.8
GeCl4
－51.5
SnCl4
－34.1
Na 与Si 均为第三周期元素，NaCl 熔点明显高于SiCl4，原因是_____________
_________________________________________________________________。
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因：
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
SiCl4的空间结构为____________，其中Si 的轨道杂化形式为________。
4．(2023·山东高考节选)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
ClO2中心原子为Cl，Cl2O 中心原子为O，二者均为V 形结构，但ClO2中存在大π 键(
Ⅱ3
5)。
ClO2中Cl 原子的轨道杂化方式为____________________________________；
O—Cl—O 键角________Cl—O—Cl 键角(填“>”“<”或“＝”)。比较ClO2与Cl2O 中Cl
—O 键的键长并说明原因：____________________________________。
考向2 分子结构与性质的原因解释题
高考真题导向
1.(2024·山东高考节选)MnOx可作HMF 转化为FDCA 的催化剂(见下图)。FDCA 的熔点
远大于HMF，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
2．(2024·浙江6 月选考节选)化合物HA、HB、HC 和HD 的结构如图所示。
6
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(1)HA、HB 和HC 中羟基与水均可形成氢键(—O—H…OH2)，按照氢键由强到弱对三
种酸排序为________________________，请说明理由：_______________________________。
(2)已知HC、HD 钠盐的碱性NaC>NaD，请从结构角度说明理由：
_________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
解题必备知能
1.分子结构与分子极性的关系
(1)比较范德华力的大小：相同情况下，极性分子>非极性分子。
(2)比较溶解性：相似相溶。
2．范德华力、共价键及其对物质性质的影响
项目
范德华力
共价键
作用微粒
分子
原子
强度比较
共价键>氢键>范德华力
影响因素
组成和结构相似的物质，相对分子质量越
大，范德华力越大
原子半径
对性质的
影响
影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
键能越大，稳定性越强
3.氢键对物质性质的影响
(1)对沸点和熔点的影响
分子间氢键的形成使物质的沸点和熔点升高，分子内氢键的形成使物质的沸点和熔点
降低，如熔点：邻硝基苯酚<间硝基苯酚<对硝基苯酚。
(2)对溶解度的影响
在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。如
HF 和NH3在水中的溶解度比较大。如果溶质分子内形成氢键，则在极性溶剂里的溶解度减
小。
(3)对黏度的影响
分子间有氢键的液体，一般黏度较大。例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由
于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为黏稠状液体。
(4)对密度的影响
液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF，在通常条件下，除了简
单的HF 分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n。(HF)n中的n 可以是2，3，
4，…。分子缔合的结果会影响液体的密度。
(5)对酸性的影响
7
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如苯甲酸的电离常数为K，则在邻位、间位、对位上带有羟基时，电离常数依次为
15.9K、1.26K 和0.44K，如左右两边邻位上各取代一羟基，则电离常数为800K。这是由于
邻位上的羟基与苯甲酸根生成带氢键的稳定的阴离子，从而增大了羧基中氢原子的电离度。
4．用氢键分析物质性质特点时注意的问题
(1)注意氢键的特点：具有方向性和饱和性。
(2)注意氢键的强弱与数目：X—H…Y 中X、Y 的电负性越大，氢键越强；相同的氢键
数目越多，作用力越强。如水常温下为液体，而HF 常温下为气体，水的熔、沸点大于
HF，主要原因是水分子间的氢键数目多，而NH3常温下为气体，水的熔、沸点大于氨，则
是由于水分子间的氢键更强。
题组跟进演练
1.按要求回答问题：
(1)酸性：CCl3COOH______CHCl2COOH(填“＞”或“＜”下同)，其原因是
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)酸性：CH3COOH____CH3CH2COOH，其原因是
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
2．(2023·湖北高考节选)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有____(填字母)。
a．Si—Cl 键极性更大
b．Si 的原子半径更大
c．Si—Cl 键键能更大
d．Si 有更多的价层轨道
3．(2021·全国卷甲)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之间
其原因是__________________________________________________。
4．(2024·安徽高考节选)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O6
2−
的结构为(a)而不是(b)的原因：
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
题型二 以选择题形式综合考查
高考真题导向
1.(2024·甘肃高考)温室气体N2O 在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧
8
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化苯制苯酚。下列说法错误的是( )
A．相同条件下N2比O2稳定
B．N2O 与NO2
+的空间构型相同
C．N2O 中N—O 键比N—N 键更易断裂
D．N2O 中σ 键和大π 键的数目不相等
2．(2024·湖北高考)结构决定性质，性质决定用途。下列事实解释错误的是( )
选项
事实
解释
A
甘油是黏稠液体
甘油分子间的氢键较强
B
王水溶解铂
浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C
冰的密度小于干冰
冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D
石墨能导电
未杂化的p 轨道重叠使电子可在整个碳原子平面
内运动
3．(2024·河北高考)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体，与某些易燃物作用可全部
生成气态产物，如：NH4ClO4＋2CNH3↑＋2CO2↑＋HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的
是( )
A．HCl 的形成过程可表示为
B．NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR 模型和空间结构
C．在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D．NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
4．(2024·山东高考)由O、F、I 组成化学式为IO2F 的化合物，能体现其成键结构的片
段如图所示。下列说法正确的是( )
A．图中
代表F 原子
B．该化合物中存在过氧键
C．该化合物中I 原子存在孤对电子
D．该化合物中所有碘氧键键长相等
5．(2024·安徽高考)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是( )
A．该物质中Ni 为＋2 价
B．基态原子的第一电离能：Cl>P
C．该物质中C 和P 均采取sp2杂化
D．基态Ni 原子价电子排布式为3d84s2
9
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6．(2024·湖南高考)通过理论计算方法优化了P 和Q 的分子结构，P 和Q 呈平面六元并
环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是( )
A．P 为非极性分子，Q 为极性分子
B．第一电离能：B<C<N
C．1 mol P 和1 mol Q 所含电子数目相等
D．P 和Q 分子中C、B 和N 均为sp2杂化
题组跟进演练
1.(2024·山西晋中模拟)下列有关物质结构与性质的说法正确的是( )
A．CH3OH 和(CH3)2NNH2中C、O、N 杂化方式均相同
B．含有手性碳原子的分子叫做手性分子
C．NaClO 和NaCl 均为离子化合物，他们所含的化学键类型相同
D．BeCl2的空间结构为V 形
2．(2024·湖北襄阳四中一模)下列关于物质结构与性质的说法正确的是( )
A．臭氧是由极性键构成的极性分子，因此其在水中的溶解度大于在四氯化碳中的溶
解度
B．O—H…O 的键能大于F—H…F 的键能，因此水的沸点高于氟化氢的沸点
C．石墨层间靠范德华力维系，因此石墨的熔点较低
D．水晶内部微观粒子呈现周期性有序排列，因此水晶不同方向的导热性不同
3．(2024·湖北黄冈模拟)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的
是( )
选项
性质差异
结构因素
A
沸点：乙醇(78.3 ℃)高于乙醛(20.8 ℃)
分子间氢键
B
熔点：KAl2Cl7熔点远高于Al2Cl6的熔点
分子间作用力
C
键角：PF3(94°)小于PCl3(109.5°)
电负性差异
D
分解温度：HBr(500 ℃)高于HI(300 ℃)
键能大小
4．(2024·黑龙江牡丹江一模)苯的硝化反应反应机理如下：
H
①
2SO4＋HNO3NO2
+＋HSO4
−＋H2O
②
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③
下列说法正确的是( )
A．NO2
+的空间结构为直线形
B．反应③的活化能比反应②高
C．该反应的类型为加成反应
D．
中碳原子均为sp2杂化
重点知识11 化学用语的规范使用 [选择题]
高考真题导向
1.(2024·黑、吉、辽高考)下列化学用语或表述正确的是( )
A．中子数为1 的氦核素：He
2
1
B．SiO2的晶体类型：分子晶体
C．F2的共价键类型：pp σ 键
D．PCl3的空间结构：平面三角形
2．(2024·山东高考)下列化学用语或图示正确的是( )
A．
的系统命名：2甲基苯酚
B．O3分子的球棍模型：
C．激发态H 原子的轨道表示式：
D．pp π 键形成的轨道重叠示意图：
3．(2024·湖北高考)化学用语可以表达化学过程，下列化学用语表达错误的是( )
A．用电子式表示Cl2的形成：
·
B ．亚铜氨溶液除去合成氨原料气中的CO ：[Cu(NH3)2]2+ ＋CO ＋
NH3⥫⥬[Cu(NH3)3CO]2+
C．用电子云轮廓图示意pp π 键的形成：
D.制备芳纶纤维凯芙拉：
11
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题组跟进演练
1.(2024·广东韶关二模)下列化学用语或图示表达正确的是( )
A．CO2的电子式为
B.基态锗原子的简化电子排布式：[Ar]4s24p2
C．甲基的电子式：
D.铝原子最高能级的电子云轮廓图：
2．(2024·北京四中模拟)下列化学用语或模型正确的是( )
A．2甲基戊烷的键线式：
B．P4的空间结构：
C．Al3+的结构示意图：
D．CH3CHO 的空间填充模型：
3．(2024·安徽六安模拟)下列化学用语正确的是( )
A．SO3的VSEPR 模型：
B．乙炔分子的空间填充模型：
C．基态22Ti 原子的价层电子轨道表示式：
D．顺2丁烯的键线式：
4．(2024·广东湛江二模)下列化学用语或图示表达错误的是( )
A．CH3CH(CH2CH3)2的名称：3甲基戊烷
12
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B．SO2的VSEPR 模型：
C．CH4中C 原子杂化轨道的电子云轮廓图：
D．CaF2的形成过程：
5．(2024·湖南岳阳模拟)已知反应：RC≡CAg＋2CN－＋H2O→RC≡CH＋[Ag(CN)2]－＋
OH－，该反应可用于提纯炔烃。下列说法错误的是( )
A.CN－的电子式为
B．基态O 原子的价电子排布图为
C．CO2-
3的球棍模型为
D．[Ag(CN)2]－中σ 键与π 键的个数比为1 2∶
重点知识12 元素“位—构—性”的关系及应用 [选择题]
考向1 语言描述型元素推断
高考真题导向
1.(2024·新课标卷)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物具有高效的
细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z 的原子序数依次增加，且W、X、Y 属
于不同族的短周期元素。W 的外层电子数是其内层电子数的2 倍，X 和Y 的第一电离能都
比左右相邻元素的高。Z 的M 层未成对电子数为4。下列叙述错误的是( )
A．W、X、Y、Z 四种元素的单质中Z 的熔点最高
B．在X 的简单氢化物中X 原子轨道杂化类型为sp3
C．Y 的氢氧化物难溶于NaCl 溶液，可以溶于NH4Cl 溶液
D．Y3[Z(WX)6]2中WX－提供电子对与Z3+形成配位键
2．(2024·甘肃高考)X、Y、Z、W、Q 为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子
数之和为18。Y 原子核外有两个单电子，Z 和Q 同族，Z 的原子序数是Q 的一半，W 元素
的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
A．X、Y 组成的化合物有可燃性
B．X、Q 组成的化合物有还原性
C．Z、W 组成的化合物能与水反应
D．W、Q 组成的化合物溶于水呈酸性
3．(2023·湖北高考)W、X、Y、Z 为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、
Y、Z 相邻，W 的核外电子数与X 的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，4 种元素可
形成离子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列说法正确的是( )
A．分子的极性：WZ3<XZ3
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B．第一电离能：X<Y<Z
C．氧化性：X2Y3<W2Y3
D．键能：X2<Y2<Z2
解题必备知能
根据“位—构—性”关系推断元素的一般思路
[注意] (1)元素推断时，要综合考虑原子核外电子排布的特点、微粒结构特点、结构式
提供的信息特点、元素组成的物质的性质或用途特点等信息。
(2)充分关注一些特殊情况，如出现碳元素务必关注有机化合物，N 元素的氢化物要考
虑到N2H4，O 元素的氢化物要考虑到H2O2；涉及化合价要考虑O、F 的化合价特点；比较
第一电离能时，要考虑到第ⅡA 族和第ⅤA 族的特例等等。
题组跟进演练
1.物质E 由短周期元素组成，其分子式为X2W7YZ，其中每个原子都达到稳定结构。W
是宇宙中含量最多的元素，基态X 原子和基态Z 原子具有相同的单电子数，基态Z 原子的
s 电子总数和p 电子总数均为4。W、X、Y 和Z 的原子序数之和为22。下列叙述正确的是(
)
A．原子半径：Z<Y<X
B．简单氢化物的稳定性：Z<Y
C．E 一定只含极性共价键
D．电负性：Y<Z<X
2．(2024·广西贵港模拟)化合物 XY3Z3M2E12是良好的电和热绝缘体，组成元素原子序
数均小于20，且在前四个周期均有分布。仅X 和M 同族，电负性：X<M；Y 和Z 同周期，
Y 的基态原子价层电子排布式为nsn-1npn-2，Z 的基态原子价层的s 和p 轨道电子数相同；E
在地壳中含量最多。下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z>Y
B．同周期元素中比E 第一电离能大的有2 种
C．熔点：ZE2>ZM4
D．M3E＋中的E 的杂化方式为sp2
3．(2023·湖南高考)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W 3(Z X 4)2·W Y 2。已
知：X、Y、Z 和W 为原子序数依次增大的前20 号元素，W 为金属元素。基态X 原子s 轨
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道上的电子数和p 轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z 原子的未成对电子数之比为
2∶1∶3。下列说法正确的是( )
A．电负性：X>Y>Z>W
B．原子半径：X<Y<Z<W
C．Y 和W 的单质都能与水反应生成气体
D．Z 元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
考向2 根据元素周期表片段进行元素推断
高考真题导向
1.(2022·广东高考)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊
的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
2．(2021·浙江6 月选考)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q 和R 在周期表中的相对位置
如下所示，其中Y 的最高化合价为＋3。下列说法不正确的是( )
A．还原性：ZQ2<ZR4
B．X 能从ZO2中置换出Z
C．Y 能与Fe2O3反应得到Fe
D．M 最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
解题必备知能
该类题目一般给出两种信息：一是给出局部的元素周期表，展示出几种不同元素的相
对位置；二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的
特殊性质。解答此类题目时，要先根据给出的某种元素的特殊结构或性质，确定该元素在
周期表中的位置，然后以此为“坐标原点”，根据其他元素与该元素的位置关系，进而确
定其他未知的元素。
(1)同一周期中相邻元素的原子序数：
x－1
x
x＋1
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(2)同主族上下周期元素的原子序数关系
①若在第ⅠA 族或第ⅡA 族，原子序数之差为上周期所包含的元素种数。
②若在第ⅢA～第ⅦA 族，原子序数之差为下周期所包含的元素种数。
如第三和第四周期的同族相邻元素，若在第ⅠA 或第ⅡA 族，原子序数之差为8，若
在第ⅢA～第ⅦA 族，原子序数之差为18。
题组跟进演练
1.(2024·浙江杭州模拟)W、X、Y、Z、M、N 六种主族元素，它们在周期表中位置如图
所示。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：X>Y
B．W 元素位于第二周期第ⅣA 族
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：M>Z
D．N 元素的单质可作半导体材料
2．X、Y、Z、W、M 五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示，Z 的最外
层电子数比内层电子数多3。以下说法错误的是( )
Y
Z
W
X
M
A.非金属性：W>Z>Y
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：M>Y
C．通过电解熔融的X2W3可制得X 单质
D．气态Z2W4的体系为无色
3．短周期元素X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法不
正确的是( )
A．W、Y 对应的简单氢化物的稳定性前者高
B．阴离子的还原性：W2-＞Q－
C．离子半径：Y2-＞Z3+
D．元素的非金属性：Y>W
考向3 物质结构示意图型元素推断
高考真题导向
1.(2024·湖北高考)主族元素W、X、Y、Z 原子序数依次增大，X、Y 的价电子数相等，
Z 的价电子所在能层有16 个轨道，4 种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
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A．电负性：W>Y
B．酸性：W2YX3>W2YX4
C．基态原子的未成对电子数：W>X
D．氧化物溶于水所得溶液的pH：Z>Y
2．(2024·广东高考)一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如图。已知R、
W、Z、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z 和Y 同族，则( )
A．沸点：ZR3<YR3
B．最高价氧化物的水化物的酸性：Z<W
C．第一电离能：Z<X<W
D．Z X 3
−和W X 3
2−空间结构均为平面三角形
解题必备知能
能根据结构式中的成键情况初步判断元素
(1)只能形成一个键的短周期元素：H、F、Cl。
(2)能形成2 个键的短周期元素：O、S。
(3)能形成3 个键的短周期元素：B、N、Al、O(H3O＋，含配位键)。
(4)能形成4 个键的短周期元素：C、Si、B(含配位键)、Al(含配位键)、N(含配位键)、
P(含配位键)。
(5)能形成5 个键的短周期元素：P。
(6)能形成6 个键的短周期元素：S。
题组跟进演练
1.离子液体具有电导率高、熔点低、不燃烧、热稳定性高等优越性能，在电池电解质
领域展现了良好的应用前景。某离子液体的结构如图所示，其中P、Q、W、X、Y、Z 是
原子序数依次增大的短周期主族元素。下列说法错误的是( )
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A．原子半径：P>W>X>Y
B．最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：W<Z<X<Y
C．少量P 单质的保存方法是密封在固体石蜡中
D．常温下元素Y 对应的单质可以发生置换反应生成X 的单质
2．(2024·河南郑州模拟)同一短周期元素X、Y、Z、W 的原子序数依次增大，其中X
被认为目前形成化合物种类最多的元素，四种元素形成的某种化合物如图所示。下列说法
错误的是( )
A．简单离子半径：Y>Z>W
B．元素的第一电离能：Z<Y<W
C．分子中X 原子杂化类型有sp2、sp3
D．W 的氢化物分子间形成了直线形氢键，故简单氢化物的沸点：W>X
3．(2024·福建泉州模拟)某种钾盐具有鲜艳的颜色，其阴离子结构如图所示，X、Y、
Z、W 为原子序数依次增加的前四周期元素，X、Y 在第二周期且未成对电子数之比为
2∶3，Z 的最高化合价与最低化合价的代数和为4，W 为日常生活中应用最广泛的过渡金
属。下列说法错误的是( )
A．W 的化合价为＋3
B．第一电离能：Y>Z>W
C．氢化物的沸点：Y>Z>X
D．X、Y、Z 均满足最外层8 电子结构
重点知识13 配位键、配合物的结构与性质 [主观题]
高考真题导向
(2023·全国卷甲节选)将酞菁钴酞菁三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催
化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：
(1)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2 所示。
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酞菁分子中所有原子共平面，其中p 轨道能提供一对电子的N 原子是________(填图2
酞菁中N 原子的序号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为________，氮原子提供孤对电子
与钴离子形成________键。
(2)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3a 所示，二聚体中Al
的轨道杂化类型为________。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以
判断铝氟之间的化学键为________键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3b 所示，F－的配位
数为________。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝____________g·cm-3(列出计算式，阿伏
加德罗常数的值为NA)。
解题必备知能
常见配合物的结构与性质
配合物的
组成
[中心原子或离子(配体)n][外界]
(有些无外界)
典型配合物
[Cu(NH3)4]
SO4
Fe(SCN)3
[Ag(NH3)2]
OH
中心离子
Cu2+
Fe3+
Ag＋
中心离子
或原子的
结构特点
一般是金属离子或原子，特别是过渡金属离子或原子，必
须有空轨道
配体
NH3
SCN－
NH3
配体结构
特点
分子或离子必须含有孤电子对(如NH3、H2O、CO、Cl－、
SCN－等)
配位数(n)
4
3
2
外界
SO4
2−
无
OH－
颜色
深蓝色
红色
无色
配离子所
含化学键
配体通过配位键与中心离子结合
配合物所
含化学键
配位键、多数含有离子键，配体或外界中可能还含有共价
键
配合物的
常见性质
多数属于离子化合物，多数能溶解、能电离，多数有颜色
金属羰基
配合物
是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍
[Ni(CO)4]。在许多有机化合物的合成反应中，金属羰基配
合物常常作为这些反应的催化剂
[注意] 配位数是指与中心原子或离子相连的配位原子数，其与配位键数、配体数有时
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是不一致的。配位键数可理解为配位原子向中心原子提供的孤电子对数，如下图所示二聚
AlCl3中，配位键数为2，而不是8。
判断配位键时要特别注意形成配合物后，中心原子或离子可以含有单电子，但配位原
子不可能含有单电子，若有单电子，首先单电子通过普通σ 键与中心原子成键。
题组跟进演练
1.邻二氮菲(
)中N 原子可与Fe2+通过配位键形成橙红色邻二氮菲亚铁离子，
利用该反应可测定Fe2+浓度，该反应的适宜pH 范围为2～9，试解释选择该pH 范围的原因：
___________________________________________________。
2．一种具有光催化作用的配合物A 结构简式如图所示：
(1)配离子ClO3
−的空间结构为________，钴元素的价态为________，通过螯合作用形成
的配位键有________个。
(2)配合物A 无顺磁性，则中心离子的杂化方式为________(填字母)。(若中心离子具有
单电子，则配合物为顺磁性物质)
A．sp3 B．sp3d8
C．d2sp3 D．sp3d
(3)咪唑(
)具有类似苯环的芳香性，①号N 比②号N 更易与钴形成配位键的原因
是____________________________________________________________。
3．(2024·天津河西模拟预测)铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
在血液中，以Fe2+为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，可用于输
送O2。图为载氧后的血红蛋白分子示意图。
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(1)基态Fe 的价电子轨道表示式为____________________________________。
(2)载氧时，血红蛋白分子中Fe2+脱去配位的H2O 并与O2 配位；若人体吸入CO，则
CO 占据配位点，血红蛋白失去携氧功能。由此推测，与Fe2+配位能力最强的是______(填
字母)。
a．H2O b．O2 c．CO
(3)一种最简单的卟啉环结构如图。
①该卟啉分子中，1 号位N 的杂化方式为__________。
②比较C 和N 的电负性大小，并从原子结构角度说明理由：
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
③该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱，原因是
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
重点知识14 晶体类型判断与晶胞结构的分析与计算 [主观题＋选择题]
高考真题导向
1.(2024·河北高考)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的
一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ 点的截面图，晶胞的边长为a pm，NA为阿伏加德
罗常数的值。下列说法错误的是( )
A．该铋氟化物的化学式为BiF3
B．粒子S、T 之间的距离为 √11
4 a pm
C．该晶体的密度为
1 064
N A×a
3×10
−30 g·cm-3
D．晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6 个
2．(2024·甘肃高考节选)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x 轴方向的投影为图
乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca 与N 的距离为
________pm；化合物的化学式是________，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的
值是NA，则晶体的密度为___________g·cm-3(列出计算表达式)。
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解题必备知能
1.原子分数坐标
(1)含义：表示晶胞内部各原子的相对位置。
(2)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。
2．晶胞投影
(1)立方晶胞中原子的投影规律
(2)面心立方晶胞及投影
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(3)体心立方晶胞及投影图
3．晶胞中微粒数的计算——切割法(均摊法)
(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
(2)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如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1
3。
4．晶胞中微粒配位数的计算
(1)晶体中原子(或分子)的配位数
若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或
分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目，常见晶胞的配位数：
简单立方：6；面心立方：12；体心立方：8。
(2)离子晶体的配位数
指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。以NaCl 晶体为例：
①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如上图中心的黑球(Cl－)。
②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如上图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－
的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。
5．晶体结构的相关计算
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(1)空间利用率＝晶胞占有的微粒体积
晶胞体积
×100%。
(2)立方堆积的金属晶体中的几组计算公式(设棱长为a)
①面对角线长＝√2a。
②体对角线长＝√3a。
③体心立方堆积4r＝√3a(r 为原子半径)。
④面心立方堆积4r＝√2a(r 为原子半径)。
6．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
题组跟进演练
题组1 晶胞结构的分析
1 ．(2024· 贵州高考) 我国科学家首次合成了化合物[K(2 ，2 ，2crypt)]
[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似
的高对称性。下列说法错误的是( )
A．富勒烯C60是分子晶体
B．图示中的K＋位于Au 形成的二十面体笼内
C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA 族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
2．(2024·湖南高考)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH＋C＋N2
高温
❑Li2CN2＋H2，晶胞如图所示，下列说法错误的是( )
A．合成反应中，还原剂是LiH 和C
B．晶胞中含有的Li＋个数为4
C．每个C N 2
2−周围与它最近且距离相等的Li＋有8 个
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D．C N 2
2−为V 形结构
3．(2024·湖北高考)黄金按质量分数分级，纯金为24K。AuCu 合金的三种晶胞结构如
图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是( )
A．Ⅰ为18K 金
B．Ⅱ中Au 的配位数是12
C．Ⅲ中最小核间距AuCu<AuAu
D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au 与Cu 原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
4．(2024·黑、吉、辽高考)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1 是钴硫化物晶胞的
一部分，可代表其组成和结构；晶胞2 是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下
列说法错误的是( )
A．结构1 钴硫化物的化学式为Co9S8
B．晶胞2 中S 与S 的最短距离为√3
2 a
C．晶胞2 中距Li 最近的S 有4 个
D．晶胞2 和晶胞3 表示同一晶体
题组2 晶胞计算
5．(2023·湖南高考)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶
胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A．晶体最简化学式为KCaB6C6
B．晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2+有8 个
C．晶胞中B 和C 原子构成的多面体有12 个面
D．晶体的密度为2.17×10
32
a
3· N A
g·cm-3
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6．(2024·广东高考节选)一种含Ga、Ni、Co 元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga
与Ni 交替填充在Co 构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒
子个数最简比Co∶Ga∶Ni 为__________，其立方晶胞的体积为__________nm3。
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