【重点·方法·点拨】第33讲 　物质结构与性质综合题突破-2025年高考化学大一轮复习卓越讲义

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 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 方法·规律总结 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。 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。 点拨·能力培养 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。 真题·明考向 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： 。 (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 。 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)。 (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 。 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)。 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 。 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 。 (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)。 演练·提能力 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 (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 。 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)。 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。 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) 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。 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”)。 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。若掺杂后得到的晶体，则此晶体中的空缺率为 。 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 。 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 。 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：(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)。 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。 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)。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 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 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 方法·规律总结 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。 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。 点拨·能力培养 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。 真题·明考向 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： 。 (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 (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； ②SnCl4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+O22CO、2CO+SnO2Sn+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)。 (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)。 【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； （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 (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； ②HC、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 。 (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 (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。 演练·提能力 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 (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：、；。 （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 【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。 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； 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。 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； 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，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 。 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 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：(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） 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。 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。 （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。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$