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2026 届考前《物质结构与性质》大题专练(六)
1．铁元素单质及其化合物应用广泛，回答下列问题：
(1)纳米铁粉与高温水蒸气反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)血红素是血红蛋白的组成部分，结构如图所示。
①血红素与珠蛋白利用________官能团形成血红蛋白(填名称)。
②血红素中N 的杂化方式为________。
③CO、O2与血红蛋白形成配位键更牢固的是________。
(3)X－射线衍射得知四氧化三铁是反式尖晶石结构，可表示为Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)Fe(Ⅳ)O4]，具有铁磁性和
导电性。关于四氧化三铁导电性的解释正确的是________。
a．四氧化三铁是金属晶体，Fe 原子失去价电子形成遍布整块晶体、自由移动的“电子气”
b．四氧化三铁是分子晶体，两种FeO 和Fe2O3分子能自由移动
c．Fe2＋、Fe3＋在八面体位置上呈无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移
(4)如图所示，Fe3O4晶体中，O2－采取立方最密堆积，围成正四面体空隙(如1、3、6、7 等)和正八面
体空隙。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。有
________%的正八面体空隙没有填充阳离子。
(5)将鲁士蓝{KFe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)(CN)6]}(其摩尔质量为M g·mol－1)晶胞的如下[K＋未标出，占据四个互不
相邻的小立方体(晶胞的部分)的体心]。若该晶体的密度为ρ g·cm－3，则Fe3＋和Fe2＋的最短距离为
________ cm(NA为阿伏加德罗常数的值，写表达式)。
答案：(1)3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2 (2)①酰胺基 ②sp2 ③CO
(3)c (4)50 (5)a＝
解析：(1)纳米铁粉在高温条件下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的方程式为3Fe＋
4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2；
(2)①观察图中结构可知血红素中含有羧基，与珠蛋白形成血红蛋白可知，珠蛋白中含有氨基，因此
形成血红蛋白是通过酰胺基；②血红素中N 的价层电子数为3，因此杂化方式为sp2杂化；③CO 可以取
代O2与血红蛋白中的Fe2＋配位，使血红蛋白失去载氧能力从而使人中毒，因此CO 与血红蛋白中形成配
位键更牢固；
(3)四氧化三铁是一种特殊的晶体，并非是金属晶体或分子晶体，其中含有Fe2＋和Fe3＋，而Fe3O4有高
的电导率，是由于Fe3O4中电子在Fe2＋与Fe3＋之间的传递，因此a、b 错误，c 正确；
(4)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(1－)×100%＝
50%的正八面体空隙没有被填充；
(5)设Fe3＋和Fe2＋的最短距离为a，根据已知条件晶体的密度为ρ g·cm－3，普鲁士蓝摩尔质量为M
g·mol－1，从晶胞的部分图示结构可知Fe3＋和Fe2＋的最短距离为晶胞参数的，由图示可知Fe3＋和Fe2＋分别
位于立方体的四个顶点，而CN－位于棱的中点，故该单元中含有的Fe3＋数和Fe2＋数相等都为4×＝，CN－
的个数为12×＝3，根据电荷守恒可知K＋数为，因此该单元的摩尔质量为M，则有ρ＝＝，那么a＝。
2．硅材料和铝材料在生产生活中应用广泛。回答下列问题：
(1)一种磷酸硅铝分子筛常用于催化甲醇制烯烃的反应。由硅原子核形成的三种微粒：
a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1)，半径由大到小的顺序为________(填标号)；第三周期
元素中，第一电离能介于Al 和P 之间的元素有________种。
(2)N(SiH3)3是一种高介电常数材料。已知：N(SiH3)3中Si—N—Si 键角120°，N(CH3)3中C—N—C 键
角111°。共价键的极性Si—N________C—N(填“＞”“＝”或“＜”)。下列划线原子与N(SiH3)3中N 原
子杂化类型相同的是__________(填标号)。
A．Al(OCH3)3 B．NH3BH3 C．N(CH3)3 D．NH4NO3
(3)铝硼中间合金在铝生产中应用广泛。金属铝熔点为660.3 ℃，晶体硼熔点为2 300 ℃，晶体硼熔
点高于铝的原因是_________________________________________________。
(4)已知合金Na2AlAu3的立方晶胞结构如图1，Na 原子以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面
体空隙中填入Au3Al 四面体；图2 为沿x 轴投影晶胞中所有Na 原子的分布图。
每个Na 周围距离其最近的Na 有________个；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 点的分数坐标为(，，)，则B 点的分数坐标为________；设
NA为阿伏加德罗常数的值，Na2AlAu3的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，则A、C 两原
子间的距离为________ pm(列出计算表达式)。
答案：(1)cab；3 (2)＞；AD (3)晶体硼为共价晶体，铝为金属晶体
(4)4；(，，)；××1010
解析：(1)a．([Ne]3s23p2)为基态Si 原子；
b．([Ne]3s23p1)是基态Si 原子失去1 个电子得到的离子；
c．([Ne]3s23p14s1)是激发态Si 原子，半径由大到小的顺序为c>a>b。同周期元素从左到右第一电离能
有增大趋势，ⅡA 族原子s 能级全充满、ⅤA 族原子p 能级半充满，结构稳定，第一电离能大于同周期
相邻元素，第三周期元素中，第一电离能介于Al 和P 之间的元素有Mg、Si、S，共3 种；
(2)N 的电负性大于C，C 的电负性大于Si，元素电负性差值越大，形成共价键极性越强，共价键的极
性Si—N>C—N。N(SiH3)3中Si—N—Si 键角120°，空间构型为平面结构，N(SiH3)3中N 原子杂化类型为
sp2；
A．Al(OCH3)3中Al 原子价电子对数为3，Al 原子杂化类型为sp2，选A；
B．NH3BH3中B 原子形成4 个σ 键，B 原子杂化类型为sp3，不选B；
C．N(CH3)3中C－N－C 键角111° ，空间构型为三角锥形，N 原子杂化类型为sp3，不选C；
D．硝酸根离子中N 原子价电子对数为3，N 原子杂化类型为sp2，选D；
(3)晶体硼为共价晶体，铝为金属晶体，所以晶体硼熔点高于铝；
(4)根据图示，每个Na 周围距离其最近的Na 有4 个；根据A 点的分数坐标为(，，)，则B 点的分数
坐标为(，，)；根据均摊原则，1 个晶胞中含有钠原子数为8×＋6×＋4＝8 ，设NA为阿伏加德罗常数的值，
晶胞边长为a pm，Na2AlAu3的摩尔质量为M g·mol－1，1 mol 晶胞的质量为4M，晶体的密度为ρ g·cm－
3，ρ＝，a＝×1010 pm ，C 原子在面心，则A、C 两原子间的距离为××1010 pm。
3．氮及含氮化合物在自然界和人类生活中广泛存在，请回答下列问题：
(1)基态氮原子的价电子排布式为________。
(2)NH4Cl 的电子式为________，NH 的中心原子为________杂化。
(3)元素As 与N 同族。预测AsH3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)立方BN 晶体的硬度高、耐磨性好。其晶胞结构如图所示(已知：晶胞参数为a nm，α＝β＝γ＝
90°。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)。则原子
1 的分数坐标为________，该晶体的密度为________ g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含a、NA的
代数式表示，不必化简)。
答案：(1)2s22p3 (2)
；sp3 (3)三角锥形；低；NH3存在分子间氢键
(4)(，，)；
解析：(1)基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，其价电子排布式为2s22p3；
(2)NH4Cl 的电子式为
，NH 的中心原子N 杂化方式为sp3杂化；
(3)N、As 为同主族元素，分子结构具有相似性，NH3和AsH3都为三角锥形，虽AsH3的相对分子质
量大于NH3，但NH3分子间存在氢键，所以沸点远高于AsH3；
(4)BN 中原子排列与金刚石类似，故原子1 分数坐标为(，，)，该晶胞中含有4 个B、4 个N，故该晶
体密度为 g·cm－3。
4．氮元素可以形成很多重要的化合物。回答下列问题：
(1)NH3分子中氮原子和氢原子的价电子排布图分别为________(填字母序号)。
(2)N2O 和NO2分子中均含有以N 原子为中心原子的大π 键(Π)。
①N2O 分子中∠N—N—O________NO2分子中∠O—N—O(填“>”“<”或“＝”)。
②实验测定N2O 分子中氮氮键键长为112.6 pm、氮氧键键长为118.6 pm，且原子均满足最外层8e－稳
定结构。写出N2O 分子的结构式___________________。
(3)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列氮的氧化
物属于顺磁性物质的是________。
a．NO b．N2O3 c．NO2 d．N2O4
(4)硼氮化合物有多种晶型，其中六方氮化硼(类似石墨结构－左图)和立方氮化硼(类似金刚石结构－
右图)如图所示。
①下列说法正确的是________。
a．六方氮化硼是混合晶体，立方氮化硼是共价晶体，熔点都很高
b．N 的电负性大于B，π 电子集中在N 原子上，因此六方氮化硼是电绝缘体
c．氮硼键键长：六方氮化硼＜立方氮化硼
d．1 mol 立方氮化硼晶胞中含有σ 键的数目为16NA
②立方氮化硼中“B－N”键键长为a A(1 A＝10-10 m)，NA表示阿伏加德罗常数的值。立方氮化硼的
密度为________ g·cm－3(写表达式)。
答案：(1)bc (2)①> ②N＝N＝O (3)ac (4)①ac ②×1024
解析：(1)NH3分子中N 原子的价层电子对数为3＋＝4，N 原子采用sp3杂化，其价电子排布图为
；氢原子为1 号元素，其价电子排布图为
，故选bc；
(2)①N2O 分子为直线形，NO2为V 形分子，故N2O 中∠N－N－O>NO2分子中∠O－N－O；②N2O
与CO2分子为等电子体，具有相似的结构，其空间构型是直线形，实验测定N2O 分子中氮氮键键长为
112.6 pm、氮氧键键长为118.6 pm，且原子均满足最外层8e－稳定结构，结构式为N＝N＝O，中心原子N
原子采取sp 杂化，生成两个σ 键，两个三中心四电子π 键；
(3)NO、N2O3、NO2、N2O4中含有未成对电子的是NO、NO2，故属于顺磁性物质的是ac；
(4)①a.六方氮化硼类似石墨结构是混合晶体，立方氮化硼类似金刚石结构是共价晶体，熔点都很高，
a 正确；b.六方氮化硼类似石墨结构，层间存在π 电子，六方氮化硼是电导体，b 错误；c.六方氮化硼类似
石墨结构、立方氮化硼类似金刚石结构，类比石墨、金刚石中碳碳的键长，氮硼键键长：六方氮化硼＜
立方氮化硼，c 正确；d.据“均摊法”， 1 mol 立方氮化硼晶胞中含8×＋6×＝4 个N、4 个B，1 个N 原子
平均形成2 个σ 键，则1 mol 立方氮化硼晶胞中含有σ 键的数目为8NA，d 错误；②立方氮化硼中“B－N”
键键长为a A(1 A＝10－10 m)，其键长为体对角线的四分之一，则晶胞边长为 A；结合①中d 分析可知，
立方氮化硼的密度为×1024 g·cm-3＝×1024 g·cm－3。
5．氯化亚砜(SOCl2)是在有机合成中有重要应用的无机化合物。回答下列问题：
(1)常温常压下，SOCl2为液体，易水解，固态SOCl2的晶体类型为________，SOCl2的水解产物中属
于强电解质的是________。
(2)SOCl2分子空间构型为________，若将Cl 原子换成F 原子，则S—O 键的键能将________(填“变
大”“变小”或“不变”)。SOCl2中Cl—S—Cl 键角________SOF2中F—S—F 键角(填“>”“＝”或“<”)，
原因是_______________________________________________________________________。
(3)实验室可用CaSO3和PCl5混合共热制备SOCl2，同时生成化合物X 和Y，产物均含有氯元素，元
素化合价均未变化，其中X 的晶胞结构如图所示，Y 分子中心原子为sp3杂化。该反应的化学方程式为
____________________________________________________________________。
若该立方晶胞的参数为a pm，则阴、阳离子的最小核间距为________ pm。
答案：(1)分子晶体；HCl
(2)三角锥；变小；>；SOCl2和SOF2的中心原子杂化方式相同，Cl 电负性小于F，因此SOCl2中共用
电子对更偏向于S 原子，斥力大，键角大 (3)CaSO3＋2PCl5＝CaCl2＋SOCl2＋2POCl3；
解析：(1)根据常温常压下SOCl2为液体可知，其熔点较低，为分子晶体；SOCl2与水反应生成二氧化
硫和HCl，反应方程式为SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑，其中HCl 为强电解质；
(2)SOCl2分子中中心S 原子的价层电子对数为3＋＝4，有1 个孤电子对，分子构型为三角锥形；
SOX2分子O—S 键除了形成σ 键外，还有π 键，F 的电负性大于Cl，导致SOF2分子中O—S 键π 键减弱，
键能变小；F 的电负性比Cl 的大，使得SOCl2中成键电子对更偏向于S 原子，斥力更大，键角更大；
(3)由X 的晶胞图可知，8 个黑球位于体内，白球位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，由题意知，X
中含有Cl－，根据反应物可知，X 为CaCl2；则Y 中含有P、O、Cl，Y 中心原子为sp3杂化，即Y 中中心
原子为P，可知Y 的化学式为POCl3，化学方程式为CaSO3＋2PCl5===SOCl2＋CaCl2＋2POCl3；由CaCl2晶
胞图可知，阴、阳离子最小的核间距为体对角线的，即 pm。
6．(1)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，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晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge 单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为
_____________ g·cm－3(列出计算式即可)。
(2)①单质铜及镍都是由________键形成的晶体。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
②晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
③若合金的密度为d g/cm3，晶胞参数a＝________ nm。
④第ⅡA 族金属碳酸盐分解温度如下：
BeCO3
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
分解温度
100 ℃
540 ℃
960 ℃
1 289 ℃
1 360 ℃
分解温度为什么越来越高？______________________________________。
(3)GaAs 的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如下左图所示。该晶体的类型为________，
Ga 与As 以________键键合。Ga 和As 的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为
rGa pm 和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。
甲烷晶体的晶胞如下右图所示，该晶胞中含有________个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的
原因________________________________________________________。
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构示意图，
该合金储氢后，含1 mol La 的合金可吸附H2的数目为________。
(5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶角，铜原子位于面心，则
该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为________；若该晶体的晶胞棱长为a pm，则该合金密度为
________ g/cm3(列出计算式，不要求计算结果，阿伏加德罗常数的值为NA)。
(6)砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如
图所示，其晶胞边长为c pm，则密度为___________g·cm－3(用含c 的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数
的值)，a 位置As 原子与b 位置As 原子之间的距离为________ pm(用含c 的式子表示)。
答案：(1)①(，，) ②×107
(2)①金属 ②3∶1 ③×107 ④阳离子半径越小对氧的吸引力越大，夺取氧的能力越强
(3)共价晶体；共价键；×100%；4；甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而
分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小
(4)3 mol (5)1∶3 (6)；c
解析：(1)①根据各个原子的相对位置可知，D 在各个方向的1/4 处，所以其坐标是(，，)；②根据晶
胞结构可知，在晶胞中含有的Ge 原子数是8×＋6×＋4＝8，所以晶胞的密度ρ＝＝＝ g/cm3＝×107 cm3；
(2)①铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；
②根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×＝3，镍原子的个数为8×＝1，则铜和镍原子的数量比为
3∶1；
③根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d g/cm3，根据ρ＝m÷V，则晶胞参数a＝
×107 nm；
④在离子晶体中，离子半径越小晶格能越大，所以在第ⅡA 族金属碳酸盐中，阳离子半径越小对氧
的吸引力越大，就越容易导致碳酸根的分解，所以在第ⅡA 族金属碳酸盐中，随着原子序数的增加，原
子半径增大，碳酸盐的分解温度也增大；
(3)GaAs 的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示，熔点很高，所以晶体的类型为
共价晶体，其中Ga 与As 以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ca 和As 的个数均是4 个，所以晶胞
的体积是。二者的原子半径分别为rGa pm 和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs 晶胞中原子的体
积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%；根据晶胞结构知，甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷
晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小，
所以在常温常压下甲烷以气体形式存在而不能形成晶体；
(4)由晶胞可知，晶胞中La 位于顶角，平均含有8×＝1，Ni 位于面心和体心，共含有8×＋1＝5，H2
位于棱上和面心，共有8× ＋2×＝3，则含1 mol La 的合金可吸附H2的物质的量为3 mol；
(5)在晶胞中，Au 原子位于顶角，Cu 原子位于面心，该晶胞中Au 原子个数＝8×＝1，Cu 原子个数＝
6×＝3，所以该合金中Au 原子与Cu 原子个数之比＝1∶3，晶胞体积V＝(a×10－10 cm)3，每个晶胞中铜原
子个数是3、Au 原子个数是1，晶胞质量为 g，则晶胞密度ρ＝ g÷(a×10－10 cm)3＝ g·cm－3；
(6)晶胞中Ga 原子数为6×＋8×＝4，As 原子数为4，则ρ＝＝＝ g·cm－3；a 位置As 原子与b 位置As
原子之间的距离为晶胞立方体体面对角线的一半，则两原子之间的距离为＝c (pm)。
7．石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。
(1)以Ni—Cr—Fe 为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。基态Fe 原子未成对电子数为
________。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a________b(填
“>”“<”或“＝”)，原因是______________________________________________________________。
(2)比较表中碳卤化物的熔点，分析其熔点变化的原因是______________________________。
CCl4
CBr4(α 型)
CI4
熔点/℃
－22.92
48.4
168(分解)
(3)金刚石的晶胞如图1 所示。已知ZnS 晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1 中a 与ZnS 晶胞中
Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS 晶胞中的位置为________。
(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。
①在图3 所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有________(填元素符号)。
②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1 号C 与相邻C 原子间键能的变化是________(填“变大”“变小”
或“不变”)。
(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g 单
层石墨烯单面的理论面积约为__________ m2(列出计算式即可)。
答案：(1)4；<；石墨晶体中的碳碳键除σ 键外还有大π 键，金刚石晶体中碳碳键只有σ 键
(2)分子组成和结构相似，随相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，故CCl4、CBr4、CI4熔
点依次升高 (3)顶角、面心 (4)①C、O ②变小 (5)×NA×a2
解析：(1)基态Fe 原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，未成对电子数为4，在金刚石晶体中，C 原子
采用sp3杂化，碳原子之间只存在σ 键，而石墨晶体中的C 原子采用sp2杂化，碳原子之间除了σ 键外还
有大π 键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长小。
(2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分
子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4<CBr4<CI4，则熔点：
CCl4<CBr4<CI4。
(3)若图1 中a 与ZnS 晶胞中Zn2＋位置相同，则ZnS 晶胞中所含Zn2＋的个数为4，根据ZnS 的化学式
可知，只有S2－处于顶角和面心时，ZnS 晶胞中S2－的个数为8×＋6×＝4。
(4)①氧化石墨烯中所标的1 号碳原子形成3 个碳碳单键和一个碳氧单键，C 原子为sp3杂化，氧化石
墨烯中羟基上的氧原子形成一个碳氧单键和一个氧氢单键，还有2 个孤电子对，所以羟基上的氧原子为
sp3杂化。
②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1 号C 与相邻C 原子间的大π 键被氧化破坏变成了单键，键能变小。
(5)已知石墨烯中碳碳键的键长为a m，则其所在正六边形的面积为 m2，根据均摊法可以计算出每个
正六边形所占有的碳原子数为6×＝2，所以12 g(1 mol)单层石墨烯实际占有的正六边形个数为×NA，则单
层石墨烯单面的理论面积约为×NA×a2 m2。
8．碳、氮、氧、硫、氯和铝、铁、铜是中学化学中重要的元素，它们的单质和化合物在生活、生产
中有广泛的应用。回答下列问题：
(1)基态铜原子的价层电子排布式为________；基态铝原子核外电子云形状有________(填名称)。
(2)C、H、O、N 四种元素形成的丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应
可生成鲜红色沉淀，其结构如图1 所示。
①该结构中，碳原子之间的共价键类型是σ 键，从轨道重叠方式来分析，碳、氮原子之间的共价键
类型是________；氮、镍原子之间形成的化学键是________。
②该结构中，碳原子的杂化轨道类型为________。
(3)氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图2 所示。铝的配位
数为________。氮化铝的晶体类型是________。
(4)N 和Cu 形成的化合物的晶胞结构如图3 所示，则该化合物的化学式为________。
答案：(1)3d104s1；球形、哑铃形 (2)①σ 键和π 键；配位键 ②sp2、sp3
(3)4；共价晶体 (4)Cu3N
解析：(1)Cu 元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，其价层电子排布式为3d104s1。
基态铝的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，电子占据s、p 轨道，s 轨道为球形，p 轨道为哑铃形。
(2)①1 个双键是由1 个σ 键和1 个π 键组成的，所以碳、氮原子之间的共价键类型是σ 键和π 键；镍
原子有空轨道，氮原子有孤电子对，因此二者之间形成配位键。②在该结构中有4 个碳原子分别形成4 个
σ 键，另外4 个碳原子分别形成3 个σ 键和1 个π 键，因此杂化轨道类型分别是sp3和sp2。
(3)由氮化铝的空间结构知，1 个铝原子连接4 个氮原子，则铝的配位数为4；根据氮化铝具有耐高温、
耐磨等特性，推知它属于共价晶体。
(4)根据均摊法，每个晶胞平均含有铜原子数为12×＝3，含氮原子数为8×＝1，故其化学式为Cu3N。
9．钛及其合金因有比重轻、强度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能，广泛用于航天、航空、航海设施、
医药等领域。请回答：
(1)基态钛原子的价层电子排布式是________。
(2)Ti－Fe 合金、硼氮甲基环戊烷(
，间三氮三硼环在结构上与苯极为相似)都可作储
氢材料。下列说法正确的是________。
A．吸、放氢过程都发生了化学变化
B．铁元素位于第四周期、第ⅧB 族
C．硼氮甲基环戊烷组成元素中的第一电离能：N>B
D．硼氮甲基环戊烷组成元素中的C、N 原子的杂化方式都是sp3
(3)TiCl4分子结构与CCl4相同。
①TiCl4能形成[Ti(NH3)6]Cl4，则H－N－H 的键角：[Ti(NH3)6]Cl4________(填“大于”“小于”或
“等于”)NH3。
②CCl4遇水难水解，而TiCl4极易水解，原因是__________________________________。
(4)某硅钛化合物具有非常理想的导电性，可作电极材料。其晶胞如图，则化学式为________。
答案：(1)3d24s2 (2)AC
(3)①大于 ②钛的原子半径比碳的大，Ti—Cl 的键长比C—Cl 的长，Ti—Cl 的键能较小，易断裂
(4)TiSi2
解析：(1)Ti 为22 号元素，Ti 原子的价层电子排布式为3d24s2；
(2)因为间三氮三硼环在结构上与苯极为相似，故用苯环的结构来推导其结构性质；
A．吸氢、放氢过程都是化学变化，选项A 正确；
B．铁为26 号元素，位于第四周期、第Ⅷ族，选项B 错误；
C．根据电离能的递变规律曲线可知，电离能N>B，选项C 正确；
D．因为间三氮三硼环结构与苯极为相似，故由苯环结构推测其结构可知，N 的杂化方式sp2，C 的杂
化方式sp3，选项D 错误；
(3)①[Ti(NH3)6]Cl4中N 原子上的孤电子对已经与Ti 形成配位键，对N—H 的成键电子对的排斥作用
下降，故[Ti(NH3)6]Cl4中的H—N—H 的键角增大，答案为大于；
②Ti 原子半径比碳的大，Ti—Cl 的键长比C—Cl 的键长长，Ti—Cl 键能较小，易断裂，故CCl4遇水
难水解，而TiCl4极易水解；
(4)根据均摊法可知，一个晶胞中含有8×＋6×＋4＝8 个Ti，含有8×＋8×＋10＝16 个Si，故分子式为
TiSi2。
10．2022 年2 月我国科学家在《科学》杂志发表反型钙钛矿太阳能电池研究方面的最新科研成果论
文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。
(1)基态钛原子的py原子轨道上的电子数为________个。与钛同周期的第ⅡA 族和ⅢA 族两种元素中
第一电离能较大的是________(写元素符号)。
(2)Ti 的配合物有多种。在Ti(CO)6、Ti(H2O)和TiF 三种微粒的配体中，所含原子电负性由大到小排序
后，排第3 位的元素是________(写元素符号), Ti(H2O)中∠H—O—H__________(填大于、小于或等于)单
个水分子中∠H—O—H，原因为_______________________________________________；Ti(NO3)4的球棍
结构如图，Ti 的配位数是________，N 原子的杂化方式为________，与NO 互为等电子体的分子为
________(写分子式)。
答案：(1)4；Ca
(2)C；大于；H2O 中O 原子的孤电子对进入Ti2＋的空轨道，形成配位键，则孤电子对减少，斥力减小，
所以Ti(H2O)中∠H—O—H 大于单个水分中∠H—O—H 8 sp2 、SO3
解析：(1)Ti 的原子序数为22，核外有22 个电子，处于周期表中第四周期第ⅣB 族，基态钛原子的核
外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2，Py原子轨道上电子数2Py上有2 个，3Py上有2 个，所以Py原子轨道
上电子数共4 个；与钛同周期的第ⅡA 族和ⅢA 族两种元素分别为Ca、Ga，基态Ca 的电子排布式为
1s22s22p63s23p64s2，基态Ga 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则Ca 核外电子排布为全满稳定结构，
较难失电子，第一电离能比Ga 的大；
(2)由Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF 可知，它们的配体分别为CO、H2O、F－，含有的原子有H、C、O、F，
而C、O、F 的氢化物中它们均表现负化合价，说明电负性均大于氢元素的，C、O、F 属于同周期元素，
从左至右，非金属性增强，非金属越强，电负性越大，所以H、C、O、F 的电负性由大到小的顺序是
F>O>C>H；有2 个共价键且含有2 个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，O
原子上的孤对电子与Ti2＋形成配位键后，与另一个孤对电子间的排斥力减小，∠H－O－H 键角增大。由
球棍结构可知，每个NO 配体中有两个O 原子与Ti4＋形成环状结构，作为双齿配体，Ti 的配位数是2×4＝
8；NO 中中心原子N 原子的价层电子对数＝3＋＝3＋0＝3，无孤电子对，N 原子采取sp2杂化；在短周期
元素组成的物质中，与NO 互为等电子体的分子中含有4 个原子、价电子数为24 为SO3。
