抢分秘籍3 物质结构与性质
考向预测 ①原子核外电子的排布 ②元素的电离能、电负性及微粒半径的大小比较 ③“两大理论”与微粒构型 ④分子性质与微粒间作用 ⑤成键方式、晶体类型的判断 ⑥有关晶体的计算 ⑦解释原因类简答题
物质结构与性质的相关知识不论在必修模块还是选修模块中均处于相当重要的地位，是分析物质的结构和性质重要的理论依据，随着新课标新高考的实施，在选择题中涉及物质结构与性质的题目增多，创新
增大，综合性增强。木专题的考查点主要围绕原子、分子和晶体的结构与性质设置的，根据试题的外观征以及考查模块的不同，可将物质结构与性质分为四个考查热点：一是原子、分子和晶体结构与性质的正误判断；二是“位一构一性”的元素综合推断；三是晶胞结构分析与计算；四是选择性必修2模块单设题目的考查。
技法1 原子或离子中各微粒间的数量关系
（1）对于原子:质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。
（2）质量数=质子数+中子数。
（3）质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带正电荷数。
（4）质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带负电荷数。
技法2 元素、核素、同位素之间的关系
技法3 核外电子排布
（1）核外电子排布规律
（2）原子结构示意图
（3）基态原子的核外电子排布原理
1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
2)泡利不相容原理
每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。
3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为
，不能表示为或
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
（4）表示基态原子核外电子排布的四种方法
表示方法 举例
电子排布式 Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式 Cu:[Ar]3d104s1
价电子排布式 Fe:3d64s2
电子排布图(或轨道表示式) O:
技法4 微粒半径的比较（以短周期为例）
1.相同电性微粒半径大小的比较
①原子半径：左下角的钠最大
②阳离子半径：左下角的钠离子最大
③阴离子半径：左下角的磷离子最大
2.不同电性微粒半径大小的比较
①同周期：阴离子半径＞阳离子半径，如Na+＜Cl－
②同元素：电子数越多，微粒半径越大，如Fe2+＞Fe3+
③同结构：质子数越多，离子半径越小，如Na+＜O2－
技法5 根据价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构
1.方法I
根据上述方法I计算出σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数，在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：
σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构
以CO2、NH4+、NF3为例：
①CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，配位原子数为2，即有2对σ键电子对数，中心C原子上的孤电子对数=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。
②NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-1-4x(2-1)]/2=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。
③NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-3x(8-7)]/2=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。
2.方法II
根据上述方法II计算出价层电子对总数和中心原子上的孤电子对数，根据价层电子对总数得出VSEPR模型，由VSEPR模型略去孤电子对就可以得出分子的实际构型。
价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构
以CO2、NH4+、NF3为例：
①CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，不计算配位原子数，中心C原子的价层电子对数=4/2=2，中心碳原子与两个氧原子结合，故CO2中C原子孤电子对数=2-2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。
②NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+4-1)/2=4，中心N原子与4个氢原子结合，故NH4+中N原子孤电子对数=4-4=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。
③NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+3)/2=4，中心N原子与3个氟原子结合，故NF3中N原子孤电子对数=4-3=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。
【特别说明】①中心原子不含孤电子对的分子(或离子)，VSEPR模型与分子(或离子)的空间结构一致。
②中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥，则 VSEPR模型与分子的空间结构不一致。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR模型中的孤电子对。
技法6 杂化轨道类型的判断方法
1.根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构
在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数
根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下：
价层电子对数 杂化轨道类型 成键电子对数 孤电子对数 杂化轨道数 分子空间结构 实例
2 sp 2 0 2 直线形 BeCl2、CO2、HCN
3 sp2 3 0 3 平面三角形 BF3、SO3、CO32—
2 1 V形 SnBr2、SO2、NO2—
4 sp3 4 0 4 四面体形 CHCl3、SiCl4、PO43—
3 1 三角锥形 NH3、PCl3、SO32—
2 2 V形 OF2、H2O、NH2—
2.根据杂化轨道间的夹角判断
杂化轨道间的夹角 杂化轨道类型
109 28 sp3
120 sp2
180 sp
3.根据分子或离子的空间结构判断
分子或离子的空间结构 杂化轨道类型
正四面体形 sp3
平面三角形 sp2
直线形 sp
4.根据共价键类型判断
由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如：
①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。
②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O，C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
5.以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型
①没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、
②形成一个π键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、
③形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)
技法7 确定等电子体的方法
1.确定方法：同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变
序号 方法 示例
1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2
2 横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO
3 可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子 O3与NO、CH4与NH CO与CN－
2.常见的等电子体汇总
微粒 通式 价电子总数 立体构型
CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直线形
CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形
SO2、O3、NO AX2 18e－ V形
SO、PO AX4 32e－ 正四面体形
PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角锥形
CO、N2 AX 10e－ 直线形
CH4、NH AX4 8e－ 正四面体形
技法8 晶体类型的判断方法
1.依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为原子晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体
2.依据物质的分类判断
①活泼金属氧化物和过氧化物(如K2O、Na2O2等)，强碱(如NaOH、KOH等)，绝大多数的盐是离子晶体
②部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体
③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有SiC、SiO2、AlN、BP、CaAs等
④金属单质、合金是金属晶体
3.依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低
4.依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时均能导电
②原子晶体一般为非导体
③分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时，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
一般情况下，硬度：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性
技法9 晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
1.原则：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是
2.方法：
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
a．处于顶点上的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
b．处于棱边上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
c．处于晶面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
d．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
三棱柱
六棱柱
平面型 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
3.熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
晶体 NaCl CsCl ZnS CaF2 金刚石
晶体结构
粒子数目 4个Na＋， 4个Cl－ 1个Cs+， 1个Cl－ 4个S2－， 4个Zn2＋ 4个Ca2＋， 8个F－ 8个C
晶体 简单立方 体心立方 面心立方 氮化硼 干冰
晶体结构
粒子数目 1个原子 2个原子 4个原子 4个B，4个N 4个CO2
技法10 原子分数坐标参数的确定方法
1．原子分数坐标参数
（1）概念：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，称为原子分数坐标
（2）原子分数坐标的确定方法
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
（3）示例
晶胞中原子坐标
A(0，0，0)， B(0，1，0)， C(1，1，0)， D(1，0，0)， E(0，0，1)， F(0，1，1)， G(1，1，1)， H(1，0，1)， 体心：(，，)， 上面心：(，，1)， 下面心：(，，0)， 左面心：(，0，)，右面心：(，1，)， 前面心：(1，，)， 后面心：(0，，)
2．典型晶胞结构模型的原子分数坐标
（1）简单立方体模型粒子坐标
粒子坐标
若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3的原子分数坐标为(1，1，0)，7为(1，1，1)
（2）体心晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6的原子分数坐标为(0，1，1)，7为(1，1，1)，9为(，，)
（3）面心立方晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若1(0，0，0)，13(，，0)，12(1，，)，则15的原子分数坐标为(，1，)，11为(，，1)
（4）金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为(，，)、(，，)、(，，)、(，，)
技法11 计算晶体密度的思维方法
技法12 计算晶体中粒子间距离的思维方法
1、关于元素周期律、元素周期表的认识误区
（1）误认为主族元素的最高正价一定等于族序数。但是，F无正价。
（2）误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强。但是，HClO、H2SO3是弱酸，忽略了关键词“最高价”。
（3）误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差等于1。忽视了相差11(第4、5周期)和25(第6、7周期)。
（4）误认为失电子难的原子得电子的能力一定强。碳原子、稀有气体元素的原子失电子难，得电子也难。
（5）误认为得失电子多的原子，得失电子的能力一定强。
（6）误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的某些元素。忽视了第ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价。
2、分子结构性质认识的5个易错易混点
（1）误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关，其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。
（2）误认为组成相似的分子，中心原子的杂化类型相同，其实要看其σ键和孤电子对数是否分别相同。如CO2和SO2中心原子的杂化方式不同，CO2分子中C原子是sp杂化，SO2分子中S原子是sp2杂化。
（3）误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高，其实不一定，分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高，而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。
（4）误认为只含有极性键的分子都一定是极性分子，其实不ー定。如CO2、BF3等是非极性分子。
（5）误认为杂化轨道构型和分子构型一致，其实不一定。如H2O中氧原子是sp3杂化，杂化轨道构型为四面体，但由于分子中存在孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知，H2O的分子构型是V形。
3、晶胞计算易错提醒
（1）在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有。如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心原子依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
（2）在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。
（3）注意晶胞与团簇分子的区别，前者可用均摊法计算，后者不能用均摊法计算，而是直接数原子个数计算分子式。
【热点一】原子、分子和晶体结构与性质的正误判断
1．（2025·山东烟台·一模）SO3固态时有无限长链形式(β-SO3)和三聚分子形式(γ-SO3)，其结构如图所示，受热可分解生成以单分子形式存在的 SO3(g)。下列说法正确的是
A．β-SO3中键长：m>n
B．分子中O-S-O键角：SO3(g)<γ-SO3
C．β-SO3晶体中存在的作用力只有共价键
D．1mol γ-SO3分子中含共价键的数目为9NA
【答案】A
【解析】A．在SO3中的链状结构中，硫通过“桥氧”彼此相连，桥键(S–O)一般比端基(S=O)的双键更长，则键长：m>n，A正确；B．气态SO3的空间构型为平面正三角形结构，中心原子为sp2杂化，键角约120°，而γ-SO3中S原子形成4个键，为sp3杂化，则分子中O-S-O键角：SO3(g)>γ-SO3，B错误；C．β-SO3为无限长链的聚合物，链内以共价键连接，但不同链间还存在分子间作用力，C错误；D．由γ-SO3分子结构可知，其中含有6个S—O键和6个S=O键，1mol γ-SO3分子中含共价键的数目为18NA，D错误；故选A。
2．（2025·四川遂宁·三模）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项 实例 解释
A H2O的沸点高于HF H-O…O的键能大于F-H…F的键能
B 铍和铝都能与NaOH反应 铍和铝电负性相近，极化能力相似
C 磷脂分子头部亲水，尾部疏水；细胞膜是磷脂双分子层 细胞膜双分子层头向外，尾向内排列
D 识别K+的能力：18-冠-6>12-冠-4 冠醚空腔直径大小不同
【答案】A
【解析】A．水分子间形成的氢键数目大于氟化氢分子间形成的氢键数目，故水的沸点高于氟化氢的沸点，故A错误；B．Be和Al处于周期表的对角线位置，电负性相近，化学性质相似，故能与NaOH反应，故B正确；C．细胞膜是磷脂双分子层，磷脂分子头部亲水，尾部疏水使细胞膜双分子层头向外，尾向内排列，故C正确；D．识别K+的能力与冠醚空腔直径的大小有关，故D正确；故选：A。
3．（2025·河北邯郸·三模）钴的一种配合物在分析化学中常用来检验，原理为(亮黄色)。下列化学用语表述正确的是
A．中子数为33的钴原子：
B．中钴元素的化合价为+3价，配位数为3
C．中原子的杂化轨道类型为，其空间结构为形
D．基态钾原子最外层的电子云图为
【答案】C
【解析】A．钴的原子序数为27，中子数为33的钴原子：，A错误；B．中钴元素的化合价为+3价，配位离子为，配位数为6，B错误；C．中原子的价层电子对数为2+=3，杂化轨道类型为，有1个孤电子对，其空间结构为形，C正确；D．基态钾原子最外层的电子排布为4s1，电子云为球形，D错误；故选C。
4．（2025·北京房山·一模）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列对事实的解释不正确的是
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B 键角：NH3 > H2O 孤电子对与成键电子对的斥力小于成键电子对之间的斥力
C 沸点：CO > N2 CO为极性分子，N2为非极性分子
D 酸性：CF3COOH>CH3COOH 电负性F>H，CF3COOH羧基中羟基的极性更大
【答案】B
【解析】A．原子光谱是不连续的线状谱线说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，故A正确；B．氨分子中氮原子的孤对电子对数为1，水分子中孤对电子对数为2，孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，且孤对电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，所以氨分子的键角大于水分子，故B错误；C．一氧化碳和氮气都是相对分子质量为28的双原子分子，一氧化碳是正负电荷重心不重合的极性分子，氮气是正负电荷重心重合的非极性分子，所以一氧化碳的分子间作用力大于氮气，沸点高于氮气，故C正确；D．氟元素的电负性强于氢元素，氟原子是吸电子基，会使羧酸分子的羧基中羟基的极性增大，更易电离出氢离子，使羧酸的酸性增强，所以三氟乙酸的酸性强于乙酸，故D正确；故选B。
5．（2025·河北·模拟预测）下列有关物质的性质或结构的解释错误的是
A．氨气极易溶于水，因为氨分子与水分子间能形成氢键且二者均为极性分子
B．甲醛为平面结构，因为分子中C原子采取的杂化类型为
C．三氟乙酸的酸性大于乙酸，因为氟的电负性大于氢
D．圆形容器中结出的冰是圆形的，因为晶体具有自范性
【答案】D
【解析】A．氨分子与水分子间能形成氢键且二者均为极性分子，所以氨气极易溶于水，故A正确；B．甲醛分子中C原子采取的杂化类型为，所以甲醛为平面结构，故B正确；C．氟的电负性大于氢，F原子吸引电子能力强，使羧基中O-H键极性增强，所以三氟乙酸的酸性大于乙酸，故C正确；D．晶体的自范性是晶体能自发地呈现多面体外形的性质，圆形容器中结出的冰虽然呈圆形，但不是自发形成的，所以不能体现晶体的自范性，故D错误；选D。
【热点二】“位一构一性”的元素综合推断
6．（2025·陕西·二模）前四周期元素X、Y、Z、W、R原子序数依次增大，其中由X、Y、Z组成的化合物常作合成药品中的溶剂或原料，其结构如图所示。X与其它4种元素均不在同一周期；W的基态原子价电子排布式为；R的基态原子M层填满电子，N层填充了1个电子。下列说法正确的是
A．元素的第一电离能：W>Z>Y
B．X、Z、W三种元素形成的化合物只含共价键
C．ZX3和X3W+空间结构均为三角锥型
D．R元素在元素周期表中属于s区
【答案】C
【分析】X与其它4种元素均不在同一周期，且X原子序数最小，则X是H，W的基态原子价电子排布式为，W是O，R的基态原子M层填满电子，N层填充了1个电子，则R是Cu，Y形成4个共价键，Z形成3个共价键，且Y原子序数比Z小，则Y是C，Z是N，即X是H，Y是C，Z是N，W是O，R是Cu，以此解题。
【解析】A．Y是C，Z是N，W是O，同周期越靠右电离能越大，其中第ⅡA族、ⅤA族大于同周期相邻主族的元素，则元素的第一电离能：N>O>C，A错误；B．X是H，Z是N，W是O，这三种元素可以形成硝酸铵，存在离子键，B错误；C．X是H，Z是N，W是O，则NH3和H3O+这空两种微粒中心原子的价层电子对数都是4，故电子对数为1，则其空间结构均为三角锥型，C正确；D．R是Cu，是29号元素，在元素周期表中属于ds区，D错误；故选C。
7．（2025·四川宜宾·二模）某营养补充剂的结构如图所示。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z同周期，的电子总数为23，R是血红蛋白中重要的金属元素。下列说法正确的是
A．电负性：
B．第一电离能：
C．简单氢化物的热稳定性：
D．基态原子的未成对电子数：
【答案】D
【分析】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W能形成1个共价键，X能形成4个共价键，Y能形成3个共价键，Z能形成2个共价键，X、Y、Z同周期，的电子总数为23，则W是H元素、X是C元素、Y是N元素、Z是O元素，R是血红蛋白中重要的金属元素，R是Fe元素。
【解析】A．电负性：，故A错误；B．N原子2p能级半充满，结构稳定，N原子第一电离能大于同周期相邻元素，第一电离能：，故B错误；C．非金属性O>N，简单氢化物的热稳定性：，故C错误；D．基态Fe原子，价电子排布为3d64s2，未成对电子数为4。基态C原子，价电子排布为2s22p2，未成对电子数为2，未成对电子数Fe>C，故D正确；选D。
8．（2025·四川遂宁·三模）短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，其中基态Y原子s能级电子数是p能级电子数的两倍，Z和M位于同一主族且其基态原子中未成对电子数在同周期元素中最多，由上述五种元素形成的某化合物可作离子导体，其结构如图所示，阳离子有类似苯环的结构。下列说法错误的是
A．该离子导体中含有离子键、共价键、配位键
B．简单阴离子半径大小顺序：Z > N > M
C．电负性大小顺序：X < Y < Z
D．化合物ZN3的水解产物之一可用于漂白
【答案】B
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，其中基态Y原子s能级电子数是p能级电子数的两倍，核外电子排布式为1s22s22p2，则Y为C元素；Z和M位于同一主族，可知Z处于第二周期、M处于第三周期，且其基态原子中未成对电子数在同周期元素中最多，则Z为N元素，M为P元素，阴离子中N形成1条共价键，其原子序数大于M，则N为Cl元素；阳离子中X形成1条共价键，X的原子序数小于碳，则X为H元素；由上述推断可知，X、Y、Z、M、N分别为H、C、N、P、Cl；
【解析】A．该离子导体中有阴阳离子，有离子键，阴阳离子内有共价键，阴离子为PCl，PCl中P形成了6个键，其中还有配位键；故A正确；B．Z形成的阴离子只有2个电子层，离子半径最小，P3-和Cl-电子层结构相同，P3-的核电荷数小半径大，故离子半径P3->Cl->N3-，即M>N>Z，故B错误；C．同周期从左到右电负性逐渐增大，电负性：H9．（2025·湖北·二模）X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z、W在第二周期且相邻：M的基态原子3d轨道上有2个未成对电子，且价层电子的空间运动状态有6种。由该五种元素形成的一种配合物的结构如图所示，其中Y、Z、W原子的最外层均达到8电子稳定结构。下列说法正确的是
A．该配合物中存在的化学键有共价键、配位键、氢键
B．1mol该配合物中含有4mol配体，且M的化合价为+2
C．X、Y、Z三种元素可以形成盐
D．ZX3形成的晶体中配位数为12
【答案】C
【分析】由题干信息可知，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z、W在第二周期且相邻，M的基态原子3d轨道上有2个未成对电子即3d2或者3d8，且价层电子的空间运动状态有6种，即占有6根轨道，即为3d84s2，则为Ni，由该五种元素形成的一种配合物的结构图所示信息可知，Y形成4个共价键，Z形成4个共价键，W形成2个共价键且能形成氢键，其中Y、Z、W原子的最外层均达到8电子稳定结构，则W为O、Z为N、Y为C，X只形成1个共价键，则X为H， 据此分析解题。
【解析】A．氢键不是化学键，则该配合物中存在的化学键有共价键、配位键，A错误；B．由题干配合物的结构可知，1mol该配合物中含有2mol配体()，且M的化合价为+2，B错误；C．由分析可知，X为H、Y为C、Z为N，故X、Y、Z三种元素可以形成盐如NH4CN，C正确；D．由分析可知，X为H、Z为N，由于NH3分子间存在氢键，即ZX3形成的晶体不能形成面心立方，故其配位数不为12，D错误；故答案为：C。
10．（2025·河南信阳·二模）原子序数依次增大的短周期元素、、、，在一定条件下形成结构如图所示的一种团簇分子。是宇宙中含量最多的元素，元素基态原子的价层电子排布是， 元素基态原子最外层电子数与最内层电子数相等，元素基态原子最外层电子数等于其电子层数。下列说法确的是
A．该团簇分子的分子式为
B．基态原子第一电离能：
C．工业上主要采用电解水溶液法制备的单质
D．常温下的单质能溶于浓硝酸
【答案】B
【分析】X、Y、Z、M是原子序数依次增大的短周期元素，X是宇宙中含量最多的元素，X是H元素；Y元素基态原子的价层电子排布是，n=2，Y是O元素；Z元素基态原子最外层电子数与最内层电子数相等，Z是Mg元素；M元素基态原子最外层电子数等于其电子层数，M是Al元素，据此回答。
【解析】A．由团簇分子结构可知，该团簇分子的分子式为，A错误；B．Mg原子3s能级全充满，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，所以基态原子第一电离能，B正确；C．工业上主要用电解熔融氯化镁法获得金属镁，而不是水溶液，C错误；D．常温下，单质铝在浓硝酸、浓硫酸中钝化，D错误；故选B。
【热点三】晶胞结构分析与计算
11．（2025·陕西·二模）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，下列说法正确的是
A．图甲中，As原子位于Ga原子构成的正四面体空隙中
B．图甲中，距离As原子最近的As原子数为6
C．图甲中，若晶胞参数为apm，则Ga原子与As原子的最短距离为
D．稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为1：2
【答案】A
【解析】A．图甲中，As原子与周围四个Ga相连，四个Ga构成正四面体结构，As位于Ga原子构成的正四面体空隙中，A正确；B．图甲中，距离As原子最近的As原子数：，B错误；C．图甲中，Ga原子与As原子的最短距离为体对角线的四分之一，即，C错误；D．稀磁性半导体材料中，As有4个位于体内，Mn一个位于顶点，一个位于面心，个数：，Mn、As的原子个数比为5：32，D错误；答案选A。
12．（2025·四川·二模）一种钽(Ta)的化合物的四方晶胞结构如图所示()。已知为阿伏加德罗常数的值。原子分数坐标x、y、，原子分数坐标为1时记为0。M、N的原子分数坐标分别为，，下列说法错误的是
A．P的原子分数坐标为 B．该化合物的化学式为
C．与Q距离相等且最近的有8个 D．该晶体的密度是
【答案】D
【解析】A．已知原子分数坐标为1时记为0，P在X轴的坐标分数为，在Y轴的坐标分数为1，则记为0，Z轴坐标分数为，故P的原子分数坐标为，A正确；B．根据均摊法，的个数是，的个数是，则晶胞的化学式为，B正确；C．与Q距离相等且最近的分别位于上下两个晶胞的面上，因此，与Q距离相等且最近的共有8个，C正确；D．由B选项可知，一个晶胞含有两个，则晶胞的质量为=，晶胞的体积为，则该晶体的密度是，D错误；故选D。
13．（2025·江西赣州·一模）汞及其化合物在我国应用的历史悠久，可用作医药、颜料等。一种含汞化合物的立方晶胞结构如图所示，该晶胞的密度为，A的分数坐标为。
下列说法正确的是
A．B的分数坐标为 B．晶胞中相邻的两个之间的距离为
C．阿伏加德罗常数为 D．图2是晶胞的俯视图
【答案】D
【解析】A．A的分数坐标为， A为坐标原点，则B的分数坐标为，故A错误；B．根据图示，晶胞中相邻的两个之间的距离为面对角线的一半，则两个之间的距离为anm，故B错误；C．面对角线为2anm，则晶胞边长为，根据均摊原则，晶胞中S2-数为4、Hg2+数为，d= 阿伏加德罗常数=，故C错误；D．从上往下看晶胞，得到正方形，四个顶点和对角线交点有Hg2+，四个小正方形的中心有S2—，即图2是晶胞的俯视图，故D正确；选D。
14．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）锑酸亚铁晶胞的结构如图，其晶胞参数分别为anm、anm、cnm，，以晶胞参数建立分数坐标系，原子填充在原子形成的八面体空隙中。下列说法正确的是
A．每个晶胞含有12个O原子
B．距离体心原子最近的原子一定有10个
C．晶胞中点原子的原子的数坐标为
D．设为阿伏加德罗常数的值，该晶体密度为
【答案】A
【分析】据图可知一个晶胞中含有Sb原子的个数为，O原子的个数为，铁原子的个数为，据此解答。
【解析】A．根据分析，可知每个晶胞含有12个O原子，故A正确；B．Sb原子填充在O原子形成的八面体空隙中，距离体心原子最近的原子看原子上下原子和到棱上的原子是否一样近，所以不一定有10个，故B错误；C．位于体心的Fe原子的分数坐标为，由晶胞结构可知，晶胞中M点Sb原子的原子分数坐标为，故C错误；D．一个晶胞中含有Sb原子的个数为，O原子的个数为，铁原子的个数为，其晶胞参数分别为anm、anm、cnm，该晶体的密度为，故D错误；答案选A。
15．（2025·湖南·二模）铜和氧形成的一种离子化合物的晶体结构如图所示，设阳离子和阴离子的半径分别为和。下列相关说法不正确的是
A．该离子化合物的化学式可以表示为
B．晶体中每个阳离子周围紧邻且距离相等的阳离子个数为12个
C．晶体的密度
D．晶胞沿面对角线的剖面图为
【答案】D
【解析】A．氧离子占据顶点和体心，数目为，铜离子均位于晶胞内部，数目为4，Cu和O的原子个数比为，化学式为，A正确；B．若晶胞中其中1个Cu原子位于顶点，则晶胞中其余3个Cu原子位于面心，铜离子周围紧邻且距离相等的铜离子个数为12个，B正确；C．每个晶胞的质量，设晶胞的棱长为，则有，带入密度公式算得C项正确；晶胞内部的四个铜，C正确；D．晶胞内部的四个铜离子在四个小正方体的体心交错排列，因此正确的剖面图应为，D错误；故选D。
【热点四】物质结构与性质综合题
16．（2025·海南·一模）含氮化合物丰富多彩，由于组成和结构的不同，有的呈碱性、有的呈中性、有的呈酸性。请回答下列问题：
（1）硝酸是一种强酸，能溶解很多物质，HgS的极小，不溶于硝酸，但溶于王水(浓盐酸、浓硝酸的混合液)：。
①基态硫原子核外电子的运动状态有 种。Cl元素位于周期表的 区。Hg为第六周期元素，与Zn同族，则基态Hg原子的价层电子排布式为 。
②请解释HgS不溶于硝酸而溶于王水的原因： 。
（2）乙胺呈碱性，其衍生物乙酰胺接近中性。在乙酰胺分子中，氮原子上的孤对电子与碳氧双键能形成p-共轭体系，影响氨基氮上的电子云密度。
①乙胺中N原子的杂化方式为 。
②乙酰胺的碱性比乙胺弱，请分析其原因： 。
（3）氨硼烷()储氢密度高，是最具价值的优质固体储氢材料之一。可用如下两种方法制备氨硼烷。
方法ⅰ：和在THF()作溶剂的条件下可合成氨硼烷：。
方法ⅱ：和在DMA()作溶剂的条件下可合成氨硼烷：。
实验表明，方法ⅰ比方法ⅱ的产率更高，相同条件下，、DMA和THF分别与B原子的结合能力由大到小的顺序为 。
【答案】（1）16 p HgS溶解产生的能与形成稳定的配合物离子，从而使溶液中的浓度降低，进一步促使HgS的溶解平衡向右移动，使HgS不断溶解
（2） 乙酰胺分子中形成的p-共轭体系使氨基氮上的电子云密度降低，减弱了它接受质子的能力
（3）
【解析】（1）①S原子核外有16个电子，根据泡利原理，有16种不同的运动状态；Cl在第三周期VIIA族，属于p区；Zn为第四周期IIB族，价电子排布式为3d104s2，Hg位于第六周期IIB族，价电子排布式为5d106s2；
②HgS是沉淀，存在沉淀溶解平衡，溶解产生的能与形成稳定的配合物离子，从而使溶液中的浓度降低，进一步促使HgS的溶解平衡向右移动，使HgS不断溶解；
（2）乙胺的结构简式为CH3CH2NH2，N原子的成键电子对为3，孤电子对为1，价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化；
有机物的碱性与结合H+的难易有关，容易结合H+碱性强，乙酰胺分子中形成的p-π共轭体系使氨基氮上的电子云密度降低，减弱了它接受质子的能力，碱性减弱；
（3）根据方法i反应可知，NH3比THF更易结合B原子，根据方法ii，方法ⅰ比方法ⅱ的产率更高，说明结合DMA比THF更易结合B原子，且DMA与B原子不易分离，故相同条件下，、DMA和THF分别与B原子的结合能力由大到小的顺序为：。
17．（2025·浙江绍兴·一模）结构探究是化学研究的重要内容，请回答：
（1）的晶胞结构如图，的配位数是 。若晶胞棱长，则与O的最小核间距为 。
（2）某离子存在如图所示按六边形扩展的二维层状结构，该离子的最简式为 ，其中N原子的杂化方式为 。
（3）下列描述正确的是___________
A．的熔点高于是因为离子键百分比更高
B．基态原子价层电子的空间运动状态为6种
C．分子内的化学键有方向性，分子间的作用力没有方向性
D．含钙化合物中钙元素常显价，原因是钙的第二电离能小于其第一电离能
（4）已知可被氧化为。试从物质结构的角度分析的结构应为(a)而不是(b)的原因： 。
（5）已知：中心B原子有空轨道，可以与分子形成配位键，从而使原有的键削弱、断裂，发生水解。下列卤化物最难发生水解的是___________。
A． B． C． D．
【答案】（1）8
（2）[Hg3(NH)2Br]+ 或 [Hg3(NH)2]2+Br- sp3
（3）B
（4）(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧根，过氧根的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构
（5）C
【解析】（1）根据晶胞结构图，大球个数为8，小球个数为：，根据化学式，可知大球表示氧原子，小球表示原子，以顶点原子为例，距离其最近且等距的氧原子个数为8，故其配位数为8；
晶胞中与最近O原子的核间距为晶胞对角线长度的，即；
（2）该结构片段中，含溴离子个数为1，-NH-被三个六边形公用，个数为：，Hg两个六边形公用，个数为：，该离子的最简式为：[Hg3(NH)2Br]+ 或 [Hg3(NH)2]2+Br-；
N原子价层电子对数为4，N原子的杂化方式为：sp3；
（3）A. 和均为离子晶体，熔点高是因为晶格能大，A错误；B. 基态原子价层电子排布式为：3d54s1，3d轨道有5个空间运动状态，4s轨道1个空间运动状态，基态原子价层电子的空间运动状态为6种，B正确；C. 分子内的化学键有方向性，分子间的作用力是氢键，具有方向性，C错误；D. 钙的第二电离能大于其第一电离能，含钙化合物中钙元素常显价，原因是钙最外层有2个电子，容易失去2个电子呈+2价，D错误；答案选B；
（4）根据a、b的结构可知，a中含有过硫键、b中含有过氧键，过氧键氧化性强于I2，则硫代硫酸钠被I2氧化的产物不可能为b，而且a结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，b结构中正负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，因此产物为a。
（5）、、中的中心原子均有空轨道可以和水分子形成配位键，从而使原有的键削弱、断裂，发生水解， 中碳原子没有空轨道，不易水解，答案选C。
18．（2025·山东枣庄·一模）氮、磷元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
（1）甲中钒的化合价为 ，中心离子配位数为 ；钒元素在周期表中的位置为 。
（2）乙中氮原子的孤电子对位于 轨道上；碳氧键键长小于甲醇中碳氧键键长，可能的原因是 。
（3）用●、○分别表示K+和某未知微粒，其构成的四方晶胞如图a所示，图b、图c分别显示的是K+和该未知微粒在晶胞xz面、yz面上的位置：
①未知微粒为 (填标号)。
A． B． C．
②若晶体的密度为ρ g/cm3，晶胞高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞正方形底边的边长为 pm(填代数式)。
③晶胞在x轴方向的投影图为 (填标号)。
【答案】（1）+3 6 第四周期ⅤB族
（2） 乙中存在大键，N原子与芳环的共轭效应可在一定程度上缩短碳氧原子之间的键长
（3）C D
【解析】（1）甲中配体有3个O（-2价）和3个N（-3价），根据化合物中各元素化合价代数和为0，设V的化合价为x，则，解得x = + 3；中心离子与3个N原子和3个O原子形成配位键，所以配位数是6；钒元素的原子序数是23，在周期表中的位置为第四周期ⅤB族；
（2）乙中氮原子形成1个双键和1个单键，还有1对孤电子对，价层电子对数为3，杂化类型为杂化，所以孤电子对位于轨道上；由于乙中存在大键，N原子与芳环的共轭效应可在一定程度上缩短碳氧原子之间的键长；
（3）①；根据图 a、b、c，利用均摊法计算的个数：（棱上的被4个晶胞共用，面上的被2个晶胞共用，体内的完全属于该晶胞）；未知微粒个数：)（顶点的未知微粒被8个晶胞共用，面上的未知微粒被2个晶胞共用，体内的未知微粒完全属于该晶胞）。所以与未知微粒的个数比为4:4 = 1:1，根据化合物中正负化合价代数和为0，K为+1价，则未知微粒带1个负电荷，所以未知微粒为，答案选C；
②若晶体的密度为ρ g/cm3，晶胞高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，设晶胞正方形底边边长为xpm，则，解得晶胞正方形底边的边长为；
③由图(a)、(b)、(c)可知，晶胞在x轴方向的投影图为，选D。
19．（2025·北京朝阳·一模）碳元素具有丰富的化学性质，碳及其化合物有着广泛的应用。
（1）能测定含碳化合物的骨架结构。在基态原子中，核外存在 对自旋相反的电子。
（2）我国科学家利用与等活泼金属反应合成了金刚石，为金刚石的合成提供了重要的研究思路。
①第一电离能由大到小的顺序为 。
②的键是由碳的 轨道与氯的轨道重叠形成键。
（3）早期以石墨为原料在高温高压条件下合成金刚石。图a为金刚石晶胞，图b为石墨的层状结构(虚线所示部分为其晶胞，如图c所示)。
①石墨晶胞所含碳原子数为 。
②金刚石的密度为，晶胞形状为立方体，边长为，阿伏加德罗常数的值为 (用含的关系式表示)。
（4）碳在物质转化中起着重要作用。与较难发生反应：，加碳生成可使反应得以进行。解释加碳反应更易进行的原因： 。
【答案】（1）2
（2） 1个杂化
（3）4
（4）C和生成并放热，使反应趋势变大(碳与反应生成放出热量，使体系温度升高，同时降低，均促进反应正向进行)
【解析】（1）基态原子核外有6个电子，电子排布式为1s22s22p2，核外存在2对自旋相反的电子；
（2）①同周期从左到右第一电离能有增大趋势，故第一电离能Cl>Mg>Na；
②CCl4的中心原子为C，价层电子对数为4+，孤电子对为0，杂化方式为sp3杂化，C Cl键是由碳的1个sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键；
（3）①图c为石墨的晶胞，内部有1个C原子，面上有2个C原子，棱上有4个C原子，顶角有8个C原子，C原子个数为1+2；
②金刚石晶胞中C原子数为4+8+6=8，质量为，体积为(a×10-7)3cm3，根据密度公式，NA=；
（4）， S<0，反应难以自发进行，加碳生成CO，放出热量，使温度升高，总反应趋势变大，同时消耗了O2，使平衡正向进行。
20．（2025·天津河西·一模）硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。回答问题：
（1）Ga与B同主族，Ga的基态原子价层电子排布式为 ，第一电离能大小顺序为：Ga B(填“>”或“<”)。
（2）硼化镁晶体有超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，如图1是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。硼化镁的化学式为 ；立方氮化硼的结构(图2)与金刚石相似，该晶胞中N原子的配位数是 。
（3）硼氢化钠是储氢材料，常用作还原剂，与水反应可以释放氢气并放热，反应原理为：，回答问题：
①的电子式是 ，的空间构型为 形。
②上述反应速率较慢，研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比之间的关系，如图所示，解释ab段变化的原因：随着投料比增加， 。
③“有效氢”含量是衡量含氢还原剂的还原能力指标，的“有效氢”含量为 g。(有效氢是指1g含氢还原剂的还原能力与多少相当，保留1位小数)
【答案】（1） <
（2） 4
（3）① 正四面体 ②的浓度增大，生成氢气的速率增大(合理即可) ③0.2
【解析】（1）Ga与B同主族，Ga位于第四周期ⅢA族，价层电子排布式为；同主族从上到下第一电离能降低，则第一电离能大小顺序为：Ga＜B；
（2）该晶体微观结构的透视图中，每个Mg原子周围有6个B原子，每个B原子周围有3个Mg原子，Mg、B原子个数比为1：2，故硼化镁的化学式为MgB2；以面心的N原子为研究对象，其距离最近的4个B原子位于上下两个晶胞内部，则N原子的配位数是4；
（3）①是由和构成的离子化合物，电子式是；中B的价层电子对数是，无孤对电子，空间构型是正四面体形；
②随着投料比增大，生成氢气速率先增大后减小，增大是因为的浓度增大，生成氢气的速率增大，减小是因为NaBH4的水解转化率降低，生成氢气的速率不断减小，故ab段变化的原因是的浓度增大，生成氢气的速率增大；
③氢气作为还原剂在反应中生成+1价氢，NaBH4在反应中氢元素化合价由-1变为+1，根据电子守恒可知，NaBH4 8e-4H2；则NaBH4的“有效氢”含量。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)抢分秘籍3 物质结构与性质
考向预测 ①原子核外电子的排布 ②元素的电离能、电负性及微粒半径的大小比较 ③“两大理论”与微粒构型 ④分子性质与微粒间作用 ⑤成键方式、晶体类型的判断 ⑥有关晶体的计算 ⑦解释原因类简答题
物质结构与性质的相关知识不论在必修模块还是选修模块中均处于相当重要的地位，是分析物质的结构和性质重要的理论依据，随着新课标新高考的实施，在选择题中涉及物质结构与性质的题目增多，创新
增大，综合性增强。木专题的考查点主要围绕原子、分子和晶体的结构与性质设置的，根据试题的外观征以及考查模块的不同，可将物质结构与性质分为四个考查热点：一是原子、分子和晶体结构与性质的正误判断；二是“位一构一性”的元素综合推断；三是晶胞结构分析与计算；四是选择性必修2模块单设题目的考查。
技法1 原子或离子中各微粒间的数量关系
（1）对于原子:质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。
（2）质量数=质子数+中子数。
（3）质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带正电荷数。
（4）质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带负电荷数。
技法2 元素、核素、同位素之间的关系
技法3 核外电子排布
（1）核外电子排布规律
（2）原子结构示意图
（3）基态原子的核外电子排布原理
1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
2)泡利不相容原理
每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。
3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为
，不能表示为或
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
（4）表示基态原子核外电子排布的四种方法
表示方法 举例
电子排布式 Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式 Cu:[Ar]3d104s1
价电子排布式 Fe:3d64s2
电子排布图(或轨道表示式) O:
技法4 微粒半径的比较（以短周期为例）
1.相同电性微粒半径大小的比较
①原子半径：左下角的钠最大
②阳离子半径：左下角的钠离子最大
③阴离子半径：左下角的磷离子最大
2.不同电性微粒半径大小的比较
①同周期：阴离子半径＞阳离子半径，如Na+＜Cl－
②同元素：电子数越多，微粒半径越大，如Fe2+＞Fe3+
③同结构：质子数越多，离子半径越小，如Na+＜O2－
技法5 根据价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构
1.方法I
根据上述方法I计算出σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数，在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：
σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构
以CO2、NH4+、NF3为例：
①CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，配位原子数为2，即有2对σ键电子对数，中心C原子上的孤电子对数=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。
②NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-1-4x(2-1)]/2=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。
③NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-3x(8-7)]/2=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。
2.方法II
根据上述方法II计算出价层电子对总数和中心原子上的孤电子对数，根据价层电子对总数得出VSEPR模型，由VSEPR模型略去孤电子对就可以得出分子的实际构型。
价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构
以CO2、NH4+、NF3为例：
①CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，不计算配位原子数，中心C原子的价层电子对数=4/2=2，中心碳原子与两个氧原子结合，故CO2中C原子孤电子对数=2-2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。
②NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+4-1)/2=4，中心N原子与4个氢原子结合，故NH4+中N原子孤电子对数=4-4=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。
③NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+3)/2=4，中心N原子与3个氟原子结合，故NF3中N原子孤电子对数=4-3=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。
【特别说明】①中心原子不含孤电子对的分子(或离子)，VSEPR模型与分子(或离子)的空间结构一致。
②中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥，则 VSEPR模型与分子的空间结构不一致。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR模型中的孤电子对。
技法6 杂化轨道类型的判断方法
1.根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构
在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数
根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下：
价层电子对数 杂化轨道类型 成键电子对数 孤电子对数 杂化轨道数 分子空间结构 实例
2 sp 2 0 2 直线形 BeCl2、CO2、HCN
3 sp2 3 0 3 平面三角形 BF3、SO3、CO32—
2 1 V形 SnBr2、SO2、NO2—
4 sp3 4 0 4 四面体形 CHCl3、SiCl4、PO43—
3 1 三角锥形 NH3、PCl3、SO32—
2 2 V形 OF2、H2O、NH2—
2.根据杂化轨道间的夹角判断
杂化轨道间的夹角 杂化轨道类型
109 28 sp3
120 sp2
180 sp
3.根据分子或离子的空间结构判断
分子或离子的空间结构 杂化轨道类型
正四面体形 sp3
平面三角形 sp2
直线形 sp
4.根据共价键类型判断
由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如：
①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。
②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O，C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
5.以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型
①没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、
②形成一个π键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、
③形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)
技法7 确定等电子体的方法
1.确定方法：同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变
序号 方法 示例
1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2
2 横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO
3 可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子 O3与NO、CH4与NH CO与CN－
2.常见的等电子体汇总
微粒 通式 价电子总数 立体构型
CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直线形
CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形
SO2、O3、NO AX2 18e－ V形
SO、PO AX4 32e－ 正四面体形
PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角锥形
CO、N2 AX 10e－ 直线形
CH4、NH AX4 8e－ 正四面体形
技法8 晶体类型的判断方法
1.依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为原子晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体
2.依据物质的分类判断
①活泼金属氧化物和过氧化物(如K2O、Na2O2等)，强碱(如NaOH、KOH等)，绝大多数的盐是离子晶体
②部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体
③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有SiC、SiO2、AlN、BP、CaAs等
④金属单质、合金是金属晶体
3.依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低
4.依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时均能导电
②原子晶体一般为非导体
③分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时，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
一般情况下，硬度：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性
技法9 晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
1.原则：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是
2.方法：
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
a．处于顶点上的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
b．处于棱边上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
c．处于晶面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
d．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
三棱柱
六棱柱
平面型 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
3.熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
晶体 NaCl CsCl ZnS CaF2 金刚石
晶体结构
粒子数目 4个Na＋， 4个Cl－ 1个Cs+， 1个Cl－ 4个S2－， 4个Zn2＋ 4个Ca2＋， 8个F－ 8个C
晶体 简单立方 体心立方 面心立方 氮化硼 干冰
晶体结构
粒子数目 1个原子 2个原子 4个原子 4个B，4个N 4个CO2
技法10 原子分数坐标参数的确定方法
1．原子分数坐标参数
（1）概念：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，称为原子分数坐标
（2）原子分数坐标的确定方法
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
（3）示例
晶胞中原子坐标
A(0，0，0)， B(0，1，0)， C(1，1，0)， D(1，0，0)， E(0，0，1)， F(0，1，1)， G(1，1，1)， H(1，0，1)， 体心：(，，)， 上面心：(，，1)， 下面心：(，，0)， 左面心：(，0，)，右面心：(，1，)， 前面心：(1，，)， 后面心：(0，，)
2．典型晶胞结构模型的原子分数坐标
（1）简单立方体模型粒子坐标
粒子坐标
若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3的原子分数坐标为(1，1，0)，7为(1，1，1)
（2）体心晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6的原子分数坐标为(0，1，1)，7为(1，1，1)，9为(，，)
（3）面心立方晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若1(0，0，0)，13(，，0)，12(1，，)，则15的原子分数坐标为(，1，)，11为(，，1)
（4）金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
粒子坐标
若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为(，，)、(，，)、(，，)、(，，)
技法11 计算晶体密度的思维方法
技法12 计算晶体中粒子间距离的思维方法
1、关于元素周期律、元素周期表的认识误区
（1）误认为主族元素的最高正价一定等于族序数。但是，F无正价。
（2）误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强。但是，HClO、H2SO3是弱酸，忽略了关键词“最高价”。
（3）误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差等于1。忽视了相差11(第4、5周期)和25(第6、7周期)。
（4）误认为失电子难的原子得电子的能力一定强。碳原子、稀有气体元素的原子失电子难，得电子也难。
（5）误认为得失电子多的原子，得失电子的能力一定强。
（6）误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的某些元素。忽视了第ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价。
2、分子结构性质认识的5个易错易混点
（1）误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关，其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。
（2）误认为组成相似的分子，中心原子的杂化类型相同，其实要看其σ键和孤电子对数是否分别相同。如CO2和SO2中心原子的杂化方式不同，CO2分子中C原子是sp杂化，SO2分子中S原子是sp2杂化。
（3）误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高，其实不一定，分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高，而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。
（4）误认为只含有极性键的分子都一定是极性分子，其实不ー定。如CO2、BF3等是非极性分子。
（5）误认为杂化轨道构型和分子构型一致，其实不一定。如H2O中氧原子是sp3杂化，杂化轨道构型为四面体，但由于分子中存在孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知，H2O的分子构型是V形。
3、晶胞计算易错提醒
（1）在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有。如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心原子依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
（2）在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。
（3）注意晶胞与团簇分子的区别，前者可用均摊法计算，后者不能用均摊法计算，而是直接数原子个数计算分子式。
【热点一】原子、分子和晶体结构与性质的正误判断
1．（2025·山东烟台·一模）SO3固态时有无限长链形式(β-SO3)和三聚分子形式(γ-SO3)，其结构如图所示，受热可分解生成以单分子形式存在的 SO3(g)。下列说法正确的是
A．β-SO3中键长：m>n
B．分子中O-S-O键角：SO3(g)<γ-SO3
C．β-SO3晶体中存在的作用力只有共价键
D．1mol γ-SO3分子中含共价键的数目为9NA
2．（2025·四川遂宁·三模）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项 实例 解释
A H2O的沸点高于HF H-O…O的键能大于F-H…F的键能
B 铍和铝都能与NaOH反应 铍和铝电负性相近，极化能力相似
C 磷脂分子头部亲水，尾部疏水；细胞膜是磷脂双分子层 细胞膜双分子层头向外，尾向内排列
D 识别K+的能力：18-冠-6>12-冠-4 冠醚空腔直径大小不同
3．（2025·河北邯郸·三模）钴的一种配合物在分析化学中常用来检验，原理为(亮黄色)。下列化学用语表述正确的是
A．中子数为33的钴原子：
B．中钴元素的化合价为+3价，配位数为3
C．中原子的杂化轨道类型为，其空间结构为形
D．基态钾原子最外层的电子云图为
4．（2025·北京房山·一模）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列对事实的解释不正确的是
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B 键角：NH3 > H2O 孤电子对与成键电子对的斥力小于成键电子对之间的斥力
C 沸点：CO > N2 CO为极性分子，N2为非极性分子
D 酸性：CF3COOH>CH3COOH 电负性F>H，CF3COOH羧基中羟基的极性更大
5．（2025·河北·模拟预测）下列有关物质的性质或结构的解释错误的是
A．氨气极易溶于水，因为氨分子与水分子间能形成氢键且二者均为极性分子
B．甲醛为平面结构，因为分子中C原子采取的杂化类型为
C．三氟乙酸的酸性大于乙酸，因为氟的电负性大于氢
D．圆形容器中结出的冰是圆形的，因为晶体具有自范性
【热点二】“位一构一性”的元素综合推断
6．（2025·陕西·二模）前四周期元素X、Y、Z、W、R原子序数依次增大，其中由X、Y、Z组成的化合物常作合成药品中的溶剂或原料，其结构如图所示。X与其它4种元素均不在同一周期；W的基态原子价电子排布式为；R的基态原子M层填满电子，N层填充了1个电子。下列说法正确的是
A．元素的第一电离能：W>Z>Y
B．X、Z、W三种元素形成的化合物只含共价键
C．ZX3和X3W+空间结构均为三角锥型
D．R元素在元素周期表中属于s区
7．（2025·四川宜宾·二模）某营养补充剂的结构如图所示。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z同周期，的电子总数为23，R是血红蛋白中重要的金属元素。下列说法正确的是
A．电负性：
B．第一电离能：
C．简单氢化物的热稳定性：
D．基态原子的未成对电子数：
8．（2025·四川遂宁·三模）短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，其中基态Y原子s能级电子数是p能级电子数的两倍，Z和M位于同一主族且其基态原子中未成对电子数在同周期元素中最多，由上述五种元素形成的某化合物可作离子导体，其结构如图所示，阳离子有类似苯环的结构。下列说法错误的是
A．该离子导体中含有离子键、共价键、配位键
B．简单阴离子半径大小顺序：Z > N > M
C．电负性大小顺序：X < Y < Z
D．化合物ZN3的水解产物之一可用于漂白
9．（2025·湖北·二模）X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z、W在第二周期且相邻：M的基态原子3d轨道上有2个未成对电子，且价层电子的空间运动状态有6种。由该五种元素形成的一种配合物的结构如图所示，其中Y、Z、W原子的最外层均达到8电子稳定结构。下列说法正确的是
A．该配合物中存在的化学键有共价键、配位键、氢键
B．1mol该配合物中含有4mol配体，且M的化合价为+2
C．X、Y、Z三种元素可以形成盐
D．ZX3形成的晶体中配位数为12
10．（2025·河南信阳·二模）原子序数依次增大的短周期元素、、、，在一定条件下形成结构如图所示的一种团簇分子。是宇宙中含量最多的元素，元素基态原子的价层电子排布是， 元素基态原子最外层电子数与最内层电子数相等，元素基态原子最外层电子数等于其电子层数。下列说法确的是
A．该团簇分子的分子式为
B．基态原子第一电离能：
C．工业上主要采用电解水溶液法制备的单质
D．常温下的单质能溶于浓硝酸
【热点三】晶胞结构分析与计算
11．（2025·陕西·二模）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，下列说法正确的是
A．图甲中，As原子位于Ga原子构成的正四面体空隙中
B．图甲中，距离As原子最近的As原子数为6
C．图甲中，若晶胞参数为apm，则Ga原子与As原子的最短距离为
D．稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为1：2
12．（2025·四川·二模）一种钽(Ta)的化合物的四方晶胞结构如图所示()。已知为阿伏加德罗常数的值。原子分数坐标x、y、，原子分数坐标为1时记为0。M、N的原子分数坐标分别为，，下列说法错误的是
A．P的原子分数坐标为 B．该化合物的化学式为
C．与Q距离相等且最近的有8个 D．该晶体的密度是
13．（2025·江西赣州·一模）汞及其化合物在我国应用的历史悠久，可用作医药、颜料等。一种含汞化合物的立方晶胞结构如图所示，该晶胞的密度为，A的分数坐标为。
下列说法正确的是
A．B的分数坐标为
B．晶胞中相邻的两个之间的距离为
C．阿伏加德罗常数为
D．图2是晶胞的俯视图
14．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）锑酸亚铁晶胞的结构如图，其晶胞参数分别为anm、anm、cnm，，以晶胞参数建立分数坐标系，原子填充在原子形成的八面体空隙中。下列说法正确的是
A．每个晶胞含有12个O原子
B．距离体心原子最近的原子一定有10个
C．晶胞中点原子的原子的数坐标为
D．设为阿伏加德罗常数的值，该晶体密度为
15．（2025·湖南·二模）铜和氧形成的一种离子化合物的晶体结构如图所示，设阳离子和阴离子的半径分别为和。下列相关说法不正确的是
A．该离子化合物的化学式可以表示为
B．晶体中每个阳离子周围紧邻且距离相等的阳离子个数为12个
C．晶体的密度
D．晶胞沿面对角线的剖面图为
【热点四】物质结构与性质综合题
16．（2025·海南·一模）含氮化合物丰富多彩，由于组成和结构的不同，有的呈碱性、有的呈中性、有的呈酸性。请回答下列问题：
（1）硝酸是一种强酸，能溶解很多物质，HgS的极小，不溶于硝酸，但溶于王水(浓盐酸、浓硝酸的混合液)：。
①基态硫原子核外电子的运动状态有 种。Cl元素位于周期表的 区。Hg为第六周期元素，与Zn同族，则基态Hg原子的价层电子排布式为 。
②请解释HgS不溶于硝酸而溶于王水的原因： 。
（2）乙胺呈碱性，其衍生物乙酰胺接近中性。在乙酰胺分子中，氮原子上的孤对电子与碳氧双键能形成p-共轭体系，影响氨基氮上的电子云密度。
①乙胺中N原子的杂化方式为 。
②乙酰胺的碱性比乙胺弱，请分析其原因： 。
（3）氨硼烷()储氢密度高，是最具价值的优质固体储氢材料之一。可用如下两种方法制备氨硼烷。
方法ⅰ：和在THF()作溶剂的条件下可合成氨硼烷：。
方法ⅱ：和在DMA()作溶剂的条件下可合成氨硼烷：。
实验表明，方法ⅰ比方法ⅱ的产率更高，相同条件下，、DMA和THF分别与B原子的结合能力由大到小的顺序为 。
17．（2025·浙江绍兴·一模）结构探究是化学研究的重要内容，请回答：
（1）的晶胞结构如图，的配位数是 。若晶胞棱长，则与O的最小核间距为 。
（2）某离子存在如图所示按六边形扩展的二维层状结构，该离子的最简式为 ，其中N原子的杂化方式为 。
（3）下列描述正确的是___________
A．的熔点高于是因为离子键百分比更高
B．基态原子价层电子的空间运动状态为6种
C．分子内的化学键有方向性，分子间的作用力没有方向性
D．含钙化合物中钙元素常显价，原因是钙的第二电离能小于其第一电离能
（4）已知可被氧化为。试从物质结构的角度分析的结构应为(a)而不是(b)的原因： 。
（5）已知：中心B原子有空轨道，可以与分子形成配位键，从而使原有的键削弱、断裂，发生水解。下列卤化物最难发生水解的是___________。
A． B． C． D．
18．（2025·山东枣庄·一模）氮、磷元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
（1）甲中钒的化合价为 ，中心离子配位数为 ；钒元素在周期表中的位置为 。
（2）乙中氮原子的孤电子对位于 轨道上；碳氧键键长小于甲醇中碳氧键键长，可能的原因是 。
（3）用●、○分别表示K+和某未知微粒，其构成的四方晶胞如图a所示，图b、图c分别显示的是K+和该未知微粒在晶胞xz面、yz面上的位置：
①未知微粒为 (填标号)。
A． B． C．
②若晶体的密度为ρ g/cm3，晶胞高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞正方形底边的边长为 pm(填代数式)。
③晶胞在x轴方向的投影图为 (填标号)。
19．（2025·北京朝阳·一模）碳元素具有丰富的化学性质，碳及其化合物有着广泛的应用。
（1）能测定含碳化合物的骨架结构。在基态原子中，核外存在 对自旋相反的电子。
（2）我国科学家利用与等活泼金属反应合成了金刚石，为金刚石的合成提供了重要的研究思路。
①第一电离能由大到小的顺序为 。
②的键是由碳的 轨道与氯的轨道重叠形成键。
（3）早期以石墨为原料在高温高压条件下合成金刚石。图a为金刚石晶胞，图b为石墨的层状结构(虚线所示部分为其晶胞，如图c所示)。
①石墨晶胞所含碳原子数为 。
②金刚石的密度为，晶胞形状为立方体，边长为，阿伏加德罗常数的值为 (用含的关系式表示)。
（4）碳在物质转化中起着重要作用。与较难发生反应：，加碳生成可使反应得以进行。解释加碳反应更易进行的原因： 。
20．（2025·天津河西·一模）硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。回答问题：
（1）Ga与B同主族，Ga的基态原子价层电子排布式为 ，第一电离能大小顺序为：Ga B(填“>”或“<”)。
（2）硼化镁晶体有超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，如图1是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。硼化镁的化学式为 ；立方氮化硼的结构(图2)与金刚石相似，该晶胞中N原子的配位数是 。
（3）硼氢化钠是储氢材料，常用作还原剂，与水反应可以释放氢气并放热，反应原理为：，回答问题：
①的电子式是 ，的空间构型为 形。
②上述反应速率较慢，研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比之间的关系，如图所示，解释ab段变化的原因：随着投料比增加， 。
③“有效氢”含量是衡量含氢还原剂的还原能力指标，的“有效氢”含量为 g。(有效氢是指1g含氢还原剂的还原能力与多少相当，保留1位小数)
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