3.1物质的聚集状态与晶体的常识同步练习 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2（含答案）

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3.1物质的聚集状态与晶体的常识
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．化学图示能简洁地传递许多信息。下列图示表示正确的是
A．分子中正电中心和负电中心分布 B．细胞和细胞器的双分子膜
C．中心离子为杂化的 D．非晶态和晶态粉末X射线衍射图谱的对比
A．A B．B C．C D．D
2．化合物A被广泛用于聚合催化和开环催化中(其结构如图)。已知X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的前20号元素，其中X、W位于同一主族，Y、M原子的最外层电子数相同，下列说法一定正确的是
A．电负性： B．氢化物的沸点：
C．该化合物中Z不满足8电子稳定结构 D．Y形成的单质可能是共价晶体，也可能是分子晶体
3．利用反应可实现人工合成金刚石。已知、钠的晶胞如图所示：
下列关于该反应的说法错误的是
A．C(金刚石)属于共价晶体
B．晶胞中有2个钠原子
C．的杂化方式是杂化
D．晶体中每个周围有8个
4．下列说法不正确的是
A．利用超分子的分子识别特征可以分离和
B．聚乙炔可用于制备导电高分子材料
C．等离子体和离子液体中的粒子全是带电荷的离子
D．用射线衍射实验区别晶体与非晶体
5．下列说法中的不正确是
A．在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl-形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+
C．在CO2晶体中，每个CO2周围等距且紧邻的CO2有12个
D．冰中的每个水分子均摊4个氢键
6．砷化镓(GaAs)的晶胞结构如图甲所示。将Mn掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其晶胞结构如图乙所示。下列说法错误的是
A．图甲中，Ga位于As原子构成的正四面体空隙中
B．图甲中，Ga-As的键长为a pm，则晶胞边长为
C．基态As原子的价电子排布式4s24p3
D．稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为1∶2
7．有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是
A．在NaCl晶体中，处于形成的八面体空隙中
B．在晶体中，的配位数为8
C．在金刚石晶体中，平均1摩尔碳原子形成2摩尔碳碳键
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
8．稀磁半导体的立方晶胞结构如图甲所示，已知晶胞边长为，a点原子的分数坐标为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是
A．该晶体中，每个Li原子周围紧邻且距离相等的Zn原子共有4个
B．b点原子的分数坐标为
C．晶胞x轴方向的投影图为
D．该晶体的密度为
9．观察下列模型并结合有关信息，判断有关说法正确的是
物质 硼晶体结构单元 SF6分子 S8 HCN
结构模型示意图
备注 熔点 1873K — 易溶于CS2 —
A．单质硼属于共价晶体 B．SF6是由极性键构成的极性分子
C．固态硫S8属于共价晶体 D．HCN的结构式为H=C=N
10．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是
A．C(金刚石)和 B．和
C．和 D．和
11．氮化镓属于第三代半导体材料，晶体结构与金刚石相似，其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为pnm，a点原子分数坐标是(0，0，0)。下列说法正确的是
A．晶胞中镓原子的配位数为12
B．相邻两个N原子的最短距离为
C．晶胞中b点原子分数坐标为()
D．电负性：
12．可用作荧光粉的基质、光导体材料。其晶胞如图所示：
下列说法错误的是
A．晶胞中的配位数为4
B．垂直于晶胞对角面(平面)的投影为
C．晶胞中甲的原子分数坐标为，则乙的原子分数坐标为
D．晶胞棱长为，则晶体的摩尔体积
13．几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是
A．熔沸点：NaClB．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为6
C．若ZnS的晶胞边长为apm，则Zn2+与S2-之间最近距离为apm
D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS14．氮化铁晶体可用于磁记录材料领域，其立方晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A．该氮化铁的化学式为Fe4N
B．该晶胞中距离铁原子最近且距离相等的铁原子数目为12
C．若以N原子为晶胞的八个顶角，则铁原子的位置为棱心和体心
D．晶胞中两个铁原子的最短间距为
15．石墨晶体是层状结构，以下有关石墨晶体的说法正确的一组是
①石墨中存在两种作用力 ②石墨是混合型晶体 ③石墨中的原子为杂化 ④石墨熔点、沸点都比金刚石低 ⑤石墨中碳原子数和C-C数之比为1∶2 ⑥金刚石、石墨互为同分异构体 ⑦石墨层内导电性和层间导电性不同
A．全对 B．除⑤外 C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦外
二、填空题
16．铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
17．钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：
2Mn2++5S2O+8H2O2MnO+10SO+16H+
(1)基态锰原子的价电子排布式为 。
(2)上述反应涉及的元素属于同主族元素，其第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(3)已知H2S2O8的结构如图。
① H2S2O8硫原子的轨道杂化方式为 。
② 上述反应中被还原的元素为 。
③ 上述反应每生成1 mol MnO，S2O断裂的共价键类型及其数目为 、 。
(4)一定条件下，水分子间可通过氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。
① 右图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为 ；
② 实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·mol-1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol-1，其原因可能是 。
(5)MnO2可用于碱锰电池材料的正极材料，加入某种纳米粉体可以优化碱锰电池的性能，该纳米粉体的结构如右图。该纳米粉体的化学式为 。
(6)铑（Rh）与钴属于同族元素，性质相似。铑的某配合物的化学式为CsRh(SO4)2·4H2O，该物质易溶于水，向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2溶液，无沉淀生成，该盐溶于水的电离方程式为 。
18．硼普遍存在于蔬菜水果中,是维持骨骼健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个硼原子。请观察图形后回答：这个基本结构单元由 个硼原子组成，键角是 ，共含有 个B－B键。
19．填写表格
固体 外观 微观结构 自范性 各向异性 熔点
晶体
非晶体
本质区别
20．Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、长寿命等特点，在中国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。
(1)该晶胞中Ni原子与La原子的数量比为 。
(2)已知该晶胞的摩尔质量为，密度为。设为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是 (用含、、的代数式表示)。
(3)该晶体内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子时比较稳定。已知：，；标准状况下氢气的密度为；。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为 。
21．钕是最活泼的稀土金属之一，晶体为六方晶系，钕原子以六方最密堆积方式连接。晶胞参数：。每个晶胞含有 个钕原子，设阿伏加德罗常数为，则金属钕的密度为 g/cm3(Nd的相对原子质量为M，列出计算表达式)
22．磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：
如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为 。
23．是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题：(式量为)的晶胞结构如图a所示，阿伏加德罗常数为，则晶体的密度为 (列计算式)，图b为原子沿z轴方向向平面投影的位置，在图b中画出S原子在该方向的投影位置 (用“●”表示S原子)。
24．晶体中离子作体心立方堆积(如图所示)，主要分布在由构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下，不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此，晶体在电池中可作为 。
已知阿伏加德罗常数为，则晶体的摩尔体积 (列出算式)。
25．已知：氧化亚铁晶体的密度为ρ g/cm3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，Fe2+的个数为 ，与O2-紧邻且等距离的O2-数目为 ；Fe2+与O2-最短核间距为 pm。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D D C D D D D A B
题号 11 12 13 14 15
答案 C B D D C
1．B
【详解】A．分子的中心氧原子以sp2杂化轨道成键，由于电子云的分布不均匀，中间氧原子的电子云向两侧偏移，导致正电荷的重心位于中间的氧原子上，而负电荷的重心则位于左右两氧原子连线的中点上，A错误；
B．H2O是极性分子，由相似相溶原理可知，极性基团与水接触，非极性基团远离水，B正确；
C．中心离子为杂化的空间构型为正四面体形，不是平面结构，C错误；
D．X射线衍射图谱中晶态物质有尖锐的衍射峰，非晶态物质只有很宽的弥散峰，D错误；
故选B。
2．D
【分析】X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的前20号元素，其中X、W位于同一主族，Y、M原子的最外层电子数相同，结合所给的A的结构，X为H，Y为C，Z为O，M为Si，W为K；
【详解】A．元素非金属性越强，电负性越大，非金属性C>H>Si，故电负性Y>X>M，A错误；
B．未指明最简单氢化物，Y的氢化物即烃，种类很多，无法判断沸点高低关系，B错误；
C．Z与M共用一对电子，整个阴离子带1个负电荷，相当于Z再得到一个电子，故Z满足8电子稳定结构，C错误；
D．Y形成的单质，可以是金刚石，为共价晶体，也可以是C60，为分子晶体，D正确；
故选D。
3．D
【详解】A．金刚石硬度大、熔点高，C(金刚石)属于共价晶体，故A正确；
B．根据均摊原则，晶胞中钠原子有个，故B正确；
C．中C原子形成4个σ键、无孤电子对，C原子杂化方式是杂化，故C正确；
D．根据晶胞图，晶体中每个周围有6个，故D错误；
选D。
4．C
【详解】A． 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，超分子的重要特征是分子识别与自组装，利用超分子的分子识别特征可以分离和，故A正确；
B． 聚乙炔中含有单键与双键交替的结构单元，有类似于石墨的大π键，含有自由电子，能导电，聚乙炔可用于制备导电高分子材料，故B正确；
C． 由大量带电微粒（离子、电子）和中性微粒（原子或分子）所组成的物质聚集体称为等离子体，等离子体是一种特殊的气体，等离子体和离子液体中的粒子不一定是带电荷的离子，故C错误；
D． 当X射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或谱线，而非晶体则没有，所以X射线衍射实验是区分晶体与非晶体最可靠的方法，故D正确；
故选C。
5．D
【详解】A．据图可知距Na+最近的Cl-位于棱心和体心，共6个，形成正八面体，A正确；
B．Ca2+位于晶胞的顶点和面心，根据均摊法，Ca2+个数为，B正确；
C．由图知，在CO2晶体中，每个CO2周围等距且紧邻的CO2同层上下层各4个，共12个，C正确；
D．冰中的每个水分子均摊个氢键，D错误；
故选D。
6．D
【详解】A．距离Ga原子最近且等距离的As原子数是4个，且4个As原子构成正四面体结构，故Ga位于As原子构成的正四面体空隙中，故A正确；
B．Ga-As的键长为晶胞体对角线长度的1/4，设晶胞边长为x，则，所以x=，故B正确；
C．基态As原子的价电子排布式4s24p3，故C正确；
D．由图乙可知，掺杂Mn之后，晶胞中Mn的数目为1×+1×=，As的数目为4，故稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为5∶32，故D错误；
故选D。
7．D
【详解】A．氯化钠晶体中，据距Na+最近的Cl-有6个，即钠离子的配位数是6，6个氯离子形成正八面体结构，A正确；
B．氟化钙晶体中，以最上面的面心钙离子为例，本晶胞有4个氟离子，本晶胞上面的晶胞中还有4个氟离子，故的配位数为8，B正确；
C．金刚石晶体中，每个碳原子与4个碳原子相连，而碳碳键为2个碳原子共用，碳原子与C-C键的个数比为1:2，C正确；
D．由于是气态团簇分子，则图中所示为一个分子的结构，分子式可从图中直接读出，其分子式为E4F4或F4E4，D错误；
故选D。
8．D
【分析】由晶胞图可知，Li原子位于棱心和体心，共有12×个锂原子，As原子位于晶胞内部，共有4个As原子，Zn原子位于顶角和面心。共有8×=4个Zn原子。
【详解】A．由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的Li原子与位于面心的Zn原子紧邻且距离相等，则该晶体中，每个Li原子周围紧邻且距离相等的Zn原子共有6个，A错误；
B．根据a点原子的分数坐标可推断出b点原子的分数坐标为(，，)，B错误；
C．由晶胞结构可知，晶胞 x 轴方向的投影图为，C 错误；
D．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的锌原子个数为8×=4个Zn原子，位于体内的砷原子个数为4个，位于棱上和体心的锂原子个数为12×个，晶胞的质量= g，晶胞的体积=3×10-21cm3，该晶体的密度，D正确；
答案选D。
9．A
【详解】A．由图知，B12结构单为空间网状结构，熔点较高，为共价晶体，A正确；
B．不同原子构成的共价键是极性键，分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀、不对称的分子为极性分子。以极性键结合的双原子一定为极性分子，以极性键结合的多原子分子如结构对称，正负电荷的重心重合，电荷分布均匀，则为非极性分子，SF6是由极性键 S-F构成，空间构型为对称结构，分子极性抵消，SF6为非极性分子，B错误；
C．固态S是由S8构成的，该晶体中存在的微粒是分子，所以属于分子晶体，S8是一个环形分子，每个 S与两个其它S原子相连，C错误；
D．由比例模型可以看出分子中有1个碳原子和1个氮原子，1个氢原子，碳原子半径大于氮原子半径，氮原子半径大于氢原子半径，所以该比例模型中最左端的是氢原子，中间的是碳原子，最右边的是氮原子，其结构式为H-C≡N，D错误；
故选A。
10．B
【详解】A．金刚石是共价键结合的原子晶体，Ne分子晶体，A错误；
B．CH4和H2O都是分子晶体，都只含共价键，故B正确；
C．HBr是分子晶体，含有共价键，NaBr是离子晶体，含有离子键，故C错误；
D．Cl2是分子晶体，含有共价键，KCl是离子晶体，含有离子键，故D错误；
故选：B。
11．C
【详解】A．以上平面心的Ga为例，本晶胞有两个N，上边晶胞有两个N，共4个Ga晶胞中镓原子的配位数为4，A错误；
B．相邻两个N原子的最短距离为面对角线的一半，，B错误；
C．a点为()晶胞中b点原子分数坐标为()，C正确；
D．Ga与As同周期，同周期随原子序数递增电负性增大，电负性：，As与N同族，同族元素电负性由上到下减小，电负性：，故电负性：，D错误；
故选C。
12．B
【详解】A．晶胞中的周围有4个S2-，的配位数为4，A正确；
B．垂直于晶胞对角面(平面)的投影为，B错误；
C．晶胞中甲的原子分数坐标为，则乙的原子分数坐标为，C正确；
D．晶胞棱长为，晶体体积为，晶胞中含4个、4个S2-，则晶体的摩尔体积，D正确；
故选B。
。
13．D
【详解】A．NaCl 和CsCl都是离子晶体，Na+半径小于Cs+半径，半径越小，离子间的离子键越强，熔沸点越高，因此熔沸点：NaCl>CsCl，A错误；
B．由图可知，在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数且为12，B错误；
C．ZnS的晶胞边长为a pm，Zn2+与S2-之间的最近距离为体对角线的，因此为apm，C错误；
D．ZnS中阳离子配位数为4，NaCl中阳离子配位数为6，CsCl中阳离子配位数为8，因此阳离子的配位数大小关系为ZnS故选D。
14．D
【详解】A．根据晶胞中各原子位置可知晶胞中N含有1个，Fe有4个，故该氮化铁的化学式为Fe4N，A正确；
B．由图知，该晶胞中距离铁原子最近且距离相等的铁原子数目为12，B正确；
C．若以N原子为晶胞的八个顶角，则铁原子的位置为棱心和体心，C正确；
D．晶胞中两个铁原子的最短间距为晶胞棱长的倍，则其距离为，D错误；
故选D。
15．C
【详解】①石墨中存在共价键、金属键、范德华力三种作用力，①错误；
②石墨中存在共价键、金属键、范德华力三种作用力，是混合型晶体，②正确；
③石墨中的C原子为sp2杂化，③正确；
④石墨熔点比金刚石高，④错误；
⑤石墨中碳原子数和C-C数之比为2:3，⑤错误；
⑥金刚石、石墨均为C元素的单质，互为同素异形体，⑥错误；
⑦石墨层内导电，层间不导电，层内导电性和层间导电性不同，⑦正确；
故答案选C。
16．Fe3CuN
【详解】物质本身所含能量越低越稳定，所以更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型，则根据均摊法，一个晶胞中，Cu原子个数为8×=1，Fe原子个数为6×=3，N原子个数为1，所以化学式为Fe3CuN，故答案为：Fe3CuN。
17．(1)3d54s2
(2)O＞S
(3) sp3 O 非极性键 2.5NA
(4) 30 液态水中仍然存在大量氢键
(5)CoTiO3
(6)CsRh(SO4)2·4H2O＝Cs++[Rh(SO4)2]－+4H2O
【详解】（1）锰原子序数为25，质子数为25，原子核外电子数为25，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则可知基态锰原子的价电子排布式3d54s2；
（2）同主族自上而下第一电离能减小，O、S同主族，所以第一电离能由大到小的顺序为O＞S；
（3）① H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=4+=4，所以采取sp3杂化；
② 该反应中，Mn元素的化合价升高（+2→+7），O元素的化合价降低（－1→－2），所以被还原的元素为O；
③ 由反应可知，Mn元素的化合价升高（+2→+7），O元素的化合价降低（－1→－2），生成10molSO转移电子10mol电子，则每生成1 mol MnO，转移电子5mol电子，S2O断裂2.5mol（或2.5NA）O-O间非极性共价键；
（4）① 由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子形成的氢键属于2个五元环，故每个水分子形成氢键个数为：3/2，故总共形成氢键数为：＝30；
② 冰中氢键的作用能为18.8kJ/mol，而冰熔化热为5.0kJ/mol，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍在氢键；
（5）根据晶胞结构可知Co位于顶点，含有8×1/8＝1，Ti位于中心，共计是1个，O位于面心处，根据6×1/2＝3个，因此化学式为CoTiO3；
（6）铑的某配合物的化学式为CsRh(SO4)2·4H2O，该物质易溶于水，向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2溶液，无沉淀生成，这说明硫酸根离子是配体，则该盐溶于水的电离方程式为CsRh(SO4)2·4H2O＝Cs++[Rh(SO4)2]－+4H2O。
18． 12 60° 30
【详解】由图形可知，这个基本结构单元由12个硼原子组成；由于均为等边三角形，即键角为60°；每个B与其他五个B相连，故含有的B－B键数目为：=30。
故答案为：12，60°，30。
19． 具有自发形成的规则的几何外形 原子在三维空间呈周期性有序排列 有 有 固定 不能自发形成规则的几何外形 原子排列相对无序 没有 没有 不固定 微观原子在三维空间里是否呈现周期性有序排列
【详解】晶体具有自发形成的规则的几何外形，是原子在三维空间呈现周期性有序排列的表现，有自范性和各向异性，有固定的熔点，而非晶体没有自发形成的规则的几何外形，原子排列相对无序，也没有固定的熔点，所以二者的本质区别是微观原子在三维空间里是否呈现周期性有序排列。
20． 5：1 1236
【详解】(1)从题图中可以看出，La位于平行六面体的顶角，晶胞中La的原子数为；平行六面体的上、下两个面各有2个Ni原子，四个侧面各有1个Ni原子，体心还有1个Ni原子，故晶胞中Ni的原子数为；故该晶胞中Ni原于与La原子的数量比为5：1。
(2)由(1)知，该晶胞化学式为LaNi5，每个晶胞含1个LaNi5，则n(LaNi5)=，故该晶胞的质量m= mol，所以晶胞的体积为。
(3)该晶胞体积V=，一个晶胞能吸收6个氢原子，相当于3个H2，故所吸收H2的质量m=
则该合金储氢后氢气的密度，
故储氢能力。
21． 2
【详解】六棱柱结构体现了六方晶系层与层之间原子堆积方式，其实每个六棱柱可分割为三个底面为菱形的平行六面体晶胞，即每个晶胞含有2个Nd原子；每摩尔金属晶体含有个晶胞，一个晶胞的体积即为底面为菱形的四棱柱体积，，可求得晶体密度为。
22．PnO
【详解】由题中信息可知，n个磷酸分子间脱去(n-1)个水分子形成链状的多磷酸，因此，如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则可脱去n个水分子得到(HPO3)n，其失去H+后得到相应的酸根，故该酸根可写为PnO。
23．
【详解】用“均摊法”，一个晶胞内含Cu的数目：8×＋4×＋1=4个，含S的数目：8个，含In 4×＋6×=4个，则一个晶胞含4个CuInS2，晶胞的体积为x2ynm3，则该晶体的密度ρ= =g·cm-3；
根据晶胞结构可知，Cu原子在z轴方向投影位于顶点上和面心上，S原子在z轴方向投影位于顶点和面心的连线中点上，在图b中画出S原子在该方向的投影位置为：，故答案为：；。
24． 电解质
【详解】由题意可知，在电场作用下，Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移，因此α-AgI晶体是优良的离子导体，在电池中可作为电解质；每个晶胞中含碘离子的个数为8×+1=2个，依据化学式AgI可知，银离子个数也为2个，晶胞的物质的量n=mol=mol，晶胞体积V=a3pm3=(504×10-12)3m3，则α-AgI晶体的摩尔体积Vm===m3/mol。
25． 4 12 ×1010
【详解】亚铁离子位于顶点和面心，根据均摊法，Fe2+的个数为=4，；氧离子周围最近的氧离子，距离等于晶胞参数，同一水平面上，每个氧离子周围有4个等距离的氧离子，而氧离子的上方与下方也各有4个等距离氧离子，故共计12个氧离子；Fe2+与O2-的最短间距为等于晶胞棱长的，晶胞中Fe2+数目=6×+8×=4，O2-的数目=1+12×=4，相当有4个“FeO”，晶胞质量m=g，设晶胞棱长为x，则g=x3×ρ g cm-3，解得：x=cm=×1010pm，故Fe2+与O2-的最短间距为x=××1010pm=(×1010)pm，故答案为：4；12；×1010。
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