大题05 物质结构与性质综合题
物质结构与性质综合题为“拼盘”命制的题型，各小题之间相对独立，重点考查考生对基础知识的掌握情况，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。①在原子结构部分主要命题点有电子排布式或电子排布图的书写，电离能、电负性大小、微粒半径的比较与判断。②在分子结构部分主要命题点有化学键类型的判断，空间结构的判断，中心原子杂化方式的判断，能从化学键角度认识分子的结构、性质，从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。③在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的判断，晶体结构的计算等。
预测2025年高考试题有“三种”呈现形式：①以一种已知的元素立题，选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。②以几种已知的元素立题，依托不同元素的物质分别独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。③以推断出的几种元素立题，依托它们之间组成的物质综合考査原子结构、分子结构和晶体结构。
题型1 原子核外电子的排布
1．（2024·全国甲卷·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 。
【规范答案】(1) 2 +4
(2)bd
(3) C
【解题思路】（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；
2．（23-24高三上·山东泰安·阶段练习）含、、及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。
回答下列问题：
(1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。
(2)与相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 。
(3)的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
【规范答案】(1)或
(2)
(3) 三角锥形 杂化
【解题思路】（1）基态S的价电子排布是3s23p4，根据基态原子电子排布规则，两种自旋状态的电子数之比为1：2或2：1；
（2）铜元素的第二电离能失去的是3d10的电子，第一电离能失去的是4s1电子，锌元素的第二电离能失去的是4s1的电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大，所以铜与锌相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是铜。
（3）三氯化锡离子在锡离子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1，所以锡离子杂化方式为sp3杂化，离子的空间构型为三角锥形。
1．能层、能级、原子轨道数及最多容纳电子数 能层一二三四五…符号KLMNO…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……包含原子轨道数11313513571……最多容纳电子数22626102610142……281832…2n2
2.常见原子轨道电子云轮廓图 原子轨道电子云轮廓图形状轨道个数s球形1p哑铃(或纺锤)形3(px，py，pz)
3.基态原子的核外电子排布 (1)原子核外电子排布的“三规律” 能量最低原理原子核外电子总是优先占有能量最低的原子轨道泡利原理每个原子轨道里，最多只能容纳2个自旋状态相反的电子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，而且自旋状态相同
(2)基态原子核外电子排布的四种表示方法 表示方法举例电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1简化电子排布式Cu：[Ar]3d104s1价电子排布式Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)
【易错点】原子轨道处于全空、半充满、全充满状态更稳定。Cr、Cu的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，而非1s22s22p63s23p63d44s2、1s22s22p63s23p63d94s2。
1．（2025·山东·一模）铬是人体内微量元素之一，是重要的血糖调节剂。
(1)铬在元素周期表中的位置为 ，其基态原子核外电子占据的原子轨道数为 。
(2)已知半径小，正电场较强，容易与、、等分子或离子形成多种配合物，是其中的一种。
①该配合物中提供孤对电子形成配位键的原子是 。
②中心原子杂化方式为 (填标号)。
a.sp2 b. sp3 c. sp3d d.d2sp3
【答案】(1) 第四周期ⅥB族 15
(2) O、N d
【解析】（1）铬的原子序数为24，在元素周期表中的位置为第四周期ⅥB族；其基态原子核外电子排布为1s22s2sp63s23p63d54s1，s能级1个轨道，p能级3个轨道，d能级5个轨道，结合洪特规则，其占据的原子轨道数为1+1+3+1+3+5+1=15；故答案为：第四周期ⅥB族；15。
（2）①该配合物中，Cr3+是中心原子，内界中H2O和NH3是配位体，配位体中的O原子和N原子有孤电子对，O原子和N原子提供孤对电子与Cr3+形成配位键；故答案为：O、N。
②根据杂化轨道理论，Cr原子最外层的4s、4p轨道与内层3d轨道中的2个发生杂化，形成6个d2sp3杂化空轨道接受O和N提供的孤电子对形成6个配位键，故中心原子杂化方式为d2sp3，综上所述，答案为：d。
2．（2026高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(1)基态Fe原子的价层电子排布式为 。
(2)钢铁表面成膜技术是钢铁防腐的重要方法。工业上利用某种转化液使钢铁表面形成致密的膜以进行防腐，该转化液是含KF、（或）等物质的溶液。的结构如下：
①比较O原子和S原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： 。
【答案】(1)
(2) 第一电离能，O和S为同主族元素，电子层数，原子半径，原子核对最外层电子的吸引作用 a 较大，与结合形成HF，降低，不易与形成
(3)abe
【解析】（1）Fe为26号元素，基态Fe原子的价层电子排布式为；
（2）①第一电离能：O>S，O和S为同主族元素，电子层数：S>O，原子半径：S>O，原子核对最外层电子的吸引作用：O>S；
3．（24-25高三上·北京海淀·阶段练习）作牙膏的添加剂可预防龋齿，通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸钠在熔融条件下反应制得。
(1)基态F原子的价层电子排布式为 。
(2)基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是 ，处于最高能级的电子的运动状态共有 个。
【答案】(1)
(2) L 4
【解析】（1）氟（F）的原子序数为 9，其电子排布为1s22s22p5 。基态F原子的价层电子排布式为，故答案为：；
（2）氧（O）的原子序数为 8，其电子排布为1s22s22p4。基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是L，氧原子的 2p 轨道上有 4 个电子，每个电子的运动状态均不相同，则处于最高能级的电子的运动状态共有4个，故答案为：L；4；
4．（2026高三·全国·专题练习）超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：
(1)Mo处于第五周期第ⅥB族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是 ；核外未成对电子数是 个。
【答案】(1) 6
【解析】（1）
Cr的基态原子价电子排布式为3d54s1，而Mo与Cr同族，但在Cr的下一周期，因而基态原子价电子排布式为4d55s1，轨道表示式为，因而核外未成对电子数为6。
5．（24-25高三下·山东·开学考试）卤族元素及其化合物种类繁多。回答下列问题：
(1)基态碘原子的价电子排布式为 。
(2)HF、HCl、HBr的沸点由高到低的顺序为 ，实验测得HF的相对分子质量大于理论值的原因是 。
(3)分子中P-I键是由磷的 轨道与碘的 轨道重叠形成σ键，该分子的空间结构为 。
【答案】(1)
(2) HF>HBr>HCl HF分子间易形成氢键
(3) 杂化 5p 三角锥形
【解析】(1)碘元素为第5周期第ⅦA族元素，其基态原子价电子排布式为。
(2)同主族元素的气态氢化物的相对分子质量随着原子序数递增而增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高，但HF分子间存在氢键，熔、沸点最高，故沸点由高到低的顺序为HF>HBr>HCl；HF分子间易形成氢键，能形成多聚体，因此实验测得HF的相对分子质量大于理论值。
(3)分子的中心原子P的3s和3p轨道形成杂化轨道后，与Ⅰ的5p轨道单电子参与形成三个键，剩余一个杂化轨道容纳P的一对孤电子对，所以空间结构为三角锥形。
题型2 元素的电离能、电负性及微粒半径的大小比较
1．（2024·浙江·高考真题）氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知：
请回答：
(1)某化合物的晶胞如图，其化学式是 ，晶体类型是 。
(2)下列说法正确的是_______。
A．电负性： B．离子半径：
C．第一电离能： D．基态2+的简化电子排布式：
【规范答案】(1) 分子晶体 (2)CD
【解题思路】（1）由晶胞图可知，化学式为；由晶胞图可知构成晶胞的粒子为分子，故为分子晶体；
（2）A同一周期，从左到右，电负性依次增强，故顺序为，A错误；
B核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故顺序为，B错误；
C同一周期，从左到右，电离能增大的趋势，VA族和ⅥA族相反，故顺序为，C正确；
D基态的简化电子排布式：，Cr2+的简化电子排布式为[Ar]3d4，D正确；
故选CD；
2．（2026高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(2)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 。
(5)在硅酸盐中四面体[如图（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形式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化轨道类型为 ，Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。
【规范答案】(2) C
(5) （或）
【解题思路】（2）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sp3；
（5）在多硅酸根中每个硅原子都与4个O形成4个Si－O单键，因而Si原子都是sp3杂化；观察图(b)可知，每个四面体通过两个氧原子与其它四面体连接形成链状结构，因而每个四面体中硅原子数是1，氧原子数=2＋2×=3，即Si与O的原子个数比为1∶3，其中硅和氧的化合价分别为＋4价和－2价，所以化学式为或。
1．元素第一电离能的递变性 (1)规律 同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA 族的特殊性)；同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小。 (2)特殊情况 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 ①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。 ②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。 2．元素电负性的递变性 (1)规律 同周期主族元素从左到右，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 3．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－
1．（24-25高三下·山东·开学考试）铁是人类历史上使用最广泛的金属元素，含有铁元素的物质，在生产生活以及生命活动中有着重要的应用。请回答下列问题：
(3)元素周期表中，Fe与Mn处于同一周期的相邻位置，它们的第一电离能、第二电离能非常相近，第三电离能却差别很大，请从原子结构角度解释第三电离能差值很大的原因是 。
【答案】(3)的价电子排布式为，的价电子排布式为，需要破坏半充满稳定结构，吸收能量更高
【解析】（3）Fe2+价电子排布式为3d6，再失去1个电子后变为半充满状态，结构稳定，因此Fe2+再失去1个电子相对容易；的价电子排布式为，再失去1个电子需破坏3d5稳定结构，吸收能量更高，所以第三电离能差值很大。
2．（2025·上海闵行·一模）硼氢化钠()水解生成氢气： ，是一种环境友好的固体储氢材料。
第二周期中第一电离能介于B和O之间的元素是 。结合核外电子排布知识，解释B和Be第一电离能的大小关系： 。
【答案】 Be、C Be原子的价电子排布为2s2，2s轨道是稳定结构，B原子的价电子排布为2s22p1，容易失去一个电子达到2s2稳定结构
【解析】同一周期，第一电离能呈增大的趋势，但是Be原子价电子为2s2，处于全满状态，而B原子价电子2s22p1，易失去一个电子，故第一电离能：Be>B，N原子价电子为2s22p3，处于半充满状态，而O原子价电子2s22p4，易失去一个电子，故第一电离能：N>O，因此第一电离能介于B和O之间的元素只有Be、C两种；Be原子的价电子排布为2s2，2s轨道是稳定结构，B原子的价电子排布为2s22p1，容易失去一个电子达到2s2稳定结构，所以Be元素的第一电离能大于B元素。
3．（2024·浙江温州·一模）过渡元素是构建化合物的重要元素。请回答：
(3)下列说法不正确的是___________。
A．化合物M为共价晶体
B．Zn的第三电离能的第二电离能
C．基态的价层电子排布图：
D．电负性：
【答案】(3)AC
【解析】（3）A．根据晶胞组成及化学式可知化合物M为离子晶体，A项错误；
B．Cu的价层电子排布式为，第二电离能为失去3d10中一个电子需要的能量， Zn的价层电子排布式为，第三电离能为失去3d10中一个电子需要的能量，而铜要失去第二个电子时为Cu+，锌要失去第三个电子时为Zn2+，离子所带的正电荷越多，再要失去一个电子需克服的电性引力越大，消耗的能量越多，由此可知Zn的第三电离能的第二电离能，B项正确；
C．基态O原子的电子排布式为，形成的基态的价层电子排布式为，价层电子的轨道表示式为，C项错误；
D．金属元素电负性小于1.8，非金属元素电负性大于1.8，且O原子的半径小于Cl原子，O原子吸引电子的能力强于Cl原子，故电负性，D项正确；
答案选AC。
4．（24-25高三上·安徽六安·阶段练习）按要求答题：
(1)[Co(NO3)4]2-配离子中各元素：第一电离能由小到大的顺序为 ，电负性由小到大的顺序为 (均填元素符号)。1mol该配离子中含σ键数目为 NA。
【答案】(1) Co【解析】（1）该配离子中有Co、N、O三种元素，Co为金属元素，第一电离能最小，N和O元素位于同一周期且N位于第VA族、O位于第VIA族，所以第一电离能N＞O，所以这三种元素第一电离能Co＜O＜N；电负性同一周期从左往右增加，Co为金属元素电负性最小，电负性由小到大的顺序为Co5．（24-25高三上·安徽六安·阶段练习）镍及其化合物广泛用于生产不锈钢、电池以及催化剂领域。
(1)①Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同的元素是 。
②比较基态原子的第二电离能I 的大小：Ni Cu，说明理由： 。
【答案】(1) C、O 铜失去一个电子后变为3d10，为全充满的稳定状态，因此再失去一个电子(即第二电离)需要更高的能量。而镍失去一个电子后变为3d84s1，其4s轨道上只有一个电子，相对较不稳定，因此第二电离能较低
【解析】（1）①镍的价电子排布为：3d84s2，未成对电子数为2，第二周期基态原子未成对电子数为2的有2s22p2和2s22p4两种排布，即为C、O；
②比较Ni和Cu的基态原子的第二电离能I2的大小，铜的价电子排布为3d104s1，失去一个电子后变为3d10，为全充满的稳定状态，因此再失去一个电子需要更高的能量。而镍的价电子排布为：3d84s2，失去一个电子后变为3d84s1，其4s轨道上只有一个电子，相对较不稳定，第二电离能较低 ，因此第二电离能I2：Ni题型3 “两大理论”与微粒构型
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。
(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。
【规范答案】(2) 平面三角形 杂化
【解题思路】（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；
2．（24-25高三上·北京石景山·期末）对机理的研究有利于从微观层面理解化学反应的本质。一种催化加氢制的路径如下。(□表示氧空位)
(2)分子的模型名称是 。
【规范答案】(2)四面体
【解题思路】（2）H2O的中心原子为O，O原子的价层电子对为2+，VSEPR模型的名称为四面体形；
1．共价键 (1) (2)σ键和π键的判定 ① ②s s、s p、杂化轨道之间一定形成σ键；p p可以形成σ键，也可以形成π键(优先形成σ键，其余只能形成π键)。 2．与分子结构有关的两种理论 (1)杂化轨道理论 ①基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。 ②杂化轨道类型与分子立体构型的关系 杂化轨道类型杂化轨道数目分子立体构型实例sp2直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2OV形SO2、SnBr2sp34四面体形CH4、CCl4、CH3Cl三角锥形NH3、PH3、NF3V形H2S、H2O
注意：杂化轨道数＝与中心原子结合的原子数＋中心原子的孤电子对数。 (2)价层电子对互斥理论 ①基本观点：分子的中心原子上的价层电子对(包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对)由于相互排斥，尽可能趋向彼此远离。 ②价层电子对数的计算 中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数(与中心原子结合的原子数)＋中心原子的孤电子对数＝σ键电子对数＋(a－xb) 其中a为中心原子的价电子数，x、b分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”)。微粒为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数；微粒为阴离子时，中心原子的价电子数要加上离子所带电荷数。如SO2中硫原子的孤电子对数为＝1；H3O＋中氧原子的孤电子对数为＝1；CO中碳原子的孤电子对数为＝0。 【易错点】在计算孤电子对数时，出现0.5或1.5，则把小数进位为整数，即1或2。如NO2的中心原子N的孤电子对数为＝0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR模型为平面三角形，分子立体构型为V形。 ③利用价层电子对互斥理论判断分子(或离子)立体构型 价层电子对数孤电子对数分子(或离子)立体构型示例20CO2、BeCl230BF3、SO3、CO31SO240CH4、NH、SO、CCl441NH3、PCl3、H3O＋42H2O、H2S
1．（2024·浙江台州·一模）碘元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。请回答下列问题：
(2)加入浓的KI溶液，可获得；文献指出，在一定条件下也可制备。
①中，中心原子I的杂化类型为；中，中心原子I的杂化类型为 。
②已知孤对电子对、成键电子对相互之间的排斥力随着角度减小而增大。图中，请参照的VSEPR几何构型(小球表示I或孤电子对)，判断的实际几何构型为 (填写序号)。
【答案】(2) A
【解析】（2）加入浓的KI溶液，可获得和：、；
①在中，碘原子的价层电子数为7，但由于形成正离子，失去一个电子，所以实际参与杂化的电子数为6，中心原子碘的价层电子对数为3，则中心原子I的杂化类型为杂化；
②已知孤对电子对、成键电子对相互之间的排斥力随着角度减小而增大，在中，中心I原子的杂化类型为，这种杂化方式使得的分子中的3个I原子构形为直线型，则选项A符合；
2．（24-25高三上·天津·阶段练习）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：
(6)PM2.5微细粒子包含等。
①晶体中各种微粒间的作用力不涉及 (填序号)。
a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．范德华力 e．氢键
②中阳离子的中心原子轨道采用 杂化，阴离子的空间构型为 。
【答案】(6) de sp3 平面三角形
【解析】（6）①(NH4)2SO4晶体中含离子键、共价键、配位键，各种微粒间的作用力不涉及范德华力和氢键，故选de；
②NH4NO3中阳离子的中心原子为铵根离子中的N原子，采用sp3杂化；阴离子为硝酸根，硝酸根中的N原子采用sp2杂化，阴离子的空间构型为平面三角形；
3．（24-25高三上·广东揭阳·期中）含及S的四元半导体化合物(简写为)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(3)的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
(6)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。
【答案】(3) 三角锥形 sp3杂化
(6) 三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
【解析】（3）Sn是ⅣA族元素，SnCl的中心离子Sn2+价层电子对数为3+，有1对孤电子对，中心离子是sp3杂化，SnCl的几何构型是三角锥形；
（6）As与N同族，As氢化物与N的氢化物分子立体结构类似，中心原子N价层电子对数：，含对孤电子对，为三角锥形，则分子也为三角锥形；分子间可形成氢键，分子间不能形成氢键，其沸点低于。
4．（24-25高三上·天津·阶段练习）我国科学家利用锰簇催化剂(，x代表氧原子数)解密光合作用。锰簇的可逆结构异构化反应如图。请回答下列问题：
(5)常用作转化为的催化剂。分子的立体构型为 ；气态为单分子，该分子为 (填“极性”“非极性”)分子；的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为 ；
【答案】(5) V形 非极性 sp3
【解析】（5）SO2分子中S原子的价层电子对数是=3，有一对孤电子对，分子的空间构型为V形；SO3气态分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化，为平面三角形，该分子为非极性分子；根据题中SO3的三聚体环状结构图，可知该结构中S原子形成了四个共价键，则杂化轨道类型为sp3杂化。
题型4 分子性质与微粒作用
1．（2024·福建·高考真题）锂云母的主要成分为，实验室探索一种碱浸分解锂云母制备的工艺流程如下：
(5)的晶胞结构如图所示。
①晶体中与一个O紧邻的有 个。
②一个与所有紧邻O形成的空间结构为 。
③晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a．氢键 b．离子键 c．金属键 d．范德华力 e．极性共价键 f．非极性共价键
【规范答案】(5) 4 四面体形 bde
【解题思路】（5）根据的晶胞结构及其x轴方向投影图可知，在晶胞中Li位于8个顶点和上、下底面的2个面心，O位于前、后、左、右4个侧面上，晶体为层状结构。①晶体中与一个O紧邻的有4个，①晶体中与一个紧邻的O也有4个；②因为∠O-Li-O=129°，故一个与所有紧邻O形成的空间结构为四面体形而非正四面体形；③由于O无法提供价层孤电子对，且层间距离远，间不能形成氢键；为离子化合物，不存在金属键；与间存在离子键；根据晶体呈层状结构，层间存在范德华力；O-H属于极性共价键；故晶体中微粒间作用力有bde。
2．（24-25高三上·天津静海·阶段练习）氮、磷、砷、铁及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。请按要求回答下列问题。
(4)肼()可用作火箭燃料等，它的沸点远高于乙烯的原因是 。
【规范答案】(4)肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键
【解题思路】（4）N元素电负性较大，所以肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键，导致肼的沸点高于乙烯，故答案为：肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键；
1．分子性质 (1)分子构型与分子极性的关系 (2)溶解性 “相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂；若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 (3)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO1．（24-25高三上·北京·阶段练习）某钠离子电池以的碳酸丙烯酯溶液作电解质溶液，作正极材料，作负极材料。
(1)与环氧丙烷()在一定条件下反应制得碳酸丙烯酯。
①是 (填“极性”或“非极性”)分子。
②环氧丙烷中，O原子的杂化轨道类型是 杂化。
③沸点：环氧丙烷 (填“>”或“<”)，解释其原因： 。
【答案】(1) 非极性 > 二者均为分子晶体，环氧丙烷的相对分子质量更大，分子的极性更大，范德华力更大，沸点更高
【解析】（1）①在分子中3个原子在同一条直线上，空间排列对称，正负电荷中心重合，因此分子属于非极性分子；
②在环氧丙烷中，O原子的孤电子对数为2，成键原子数为2，所以其价层电子对数为2+2=4，故O的杂化轨道类型是sp3杂化；
③、环氧丙烷都是由分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体。物质的相对分子质量越大，分子的极性越强，分子间作用力就越强，克服分子间作用力使物质熔化、气化消耗的能量就越多，物质的熔沸点就越高。由于环氧丙烷的相对分子质量更大，分子的极性更大，范德华力更大，故物质的沸点：环氧丙烷>；
2．（24-25高三上·辽宁沈阳·阶段练习）氧是构建化合物的重要元素。请回答：
(3)化合物、、和的结构如图。
①、和中羟基与水均可形成氢键（—O—H…），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】(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】（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。
3．（2024·浙江绍兴·模拟预测）铜是一种重要的过渡金属。已知原子序数大于21的元素，其核外电子3d轨道的能量低于4s轨道。请回答：
(3)铁和铜等金属可与邻羟基苯甲酸()螯合，该机制在抗氧化的研究上具有重要意义。相关的酸的电离常数如下表所示。
物质 邻羟基苯甲酸 苯甲酸 苯酚
常温下，邻羟基苯甲酸的比苯甲酸的更大，其原因可能为氧原子所带有效负电荷越多，越 (填“容易”或“困难”)形成氢键，从而导致 (提示：从平衡角度作答)，使得邻羟基苯甲酸的更大。邻羟基苯甲酸的 苯酚的。(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(3) 容易 +H+平衡正向移动 <
【解析】（3）
常温下，邻羟基苯甲酸的比苯甲酸的更大，其原因可能为氧原子所带有效负电荷越多，越容易形成氢键：，使得羧基中氢氧间电子云密度减小，利于氢离子的电离，从而导致+H+平衡正向移动，使其更大。对羟基苯甲酸中羧基电离出的氢离子抑制了酚羟基的电离，导致邻羟基苯甲酸的小于苯酚的。
4．（24-25高三上·上海·期中）向含1mol GaCl3·4NH3的溶液中加入过量AgNO3溶液，有1mol难溶于硝酸的白色沉淀生成。过滤后，充分加热滤液，有4mol氨气逸出，且又有2mol上述沉淀生成。(提示：充分加热后破坏了配位键)
(1)NH3分子的空间结构是三角锥形，分子中N原子的价层电子对的空间构型为_______。
A．直线形 B．平面三角形 C．三角锥形 D．四面体形
(2)液氨中存在的作用力有_______。
A．非极性键 B．极性键 C．离子键 D．氢键
【答案】(1)D
(2)BD
【解析】（1）中心原子的价层电子对为3+=4，价层电子对的空间结构为四面体形，故选D；
（2）液氨中N-H之间为极性键，氨分子间为氢键，故选BD；
题型5 成键方式、晶体类型的判断
1．（24-25高三上·天津·期末）氮是第VA族中的非金属元素，可以形成众多的物质。回答下列问题：
(4)反应所涉及的物质中，属于非极性分子的是 ，1 mol尿素CO(NH2)2分子中，σ键和π键的数目之比为 。
(5)HCN是一种直线形分子，其中C原子的杂化类型是 。
【规范答案】(4) CO2 7：1
(5)sp
【解题思路】（4）CO2分子是直线型分子，结构式是O=C=O，C原子在中间，O原子在C原子两侧。由于分子中正、负电荷重心重合，因此CO2分子是非极性分子；NH3、H2O、CO(NH2)2分子空间排列不对称，分子中正、负电荷重心不重合，因此NH3、H2O、CO(NH2)2分子都是极性分子；
在1个CO(NH2)2分子中，1个C=O双键中含有1个σ键和1个π键；1个C-N、1个N-H单键中都是只含有1个σ键，则在1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键和1个π键，分子中σ键和π键个数比是7：1，则在1 mol尿素CO(NH2)2分子中，含有的σ键和π键的数目之比为7：1；
（5）在HCN分子中，C原子与H原子形成1个共用电子对，与N原子形成3对共用电子对，结构式是H-C≡N，因此C原子形成的价电子对数是：2+=2，因此C原子采用sp杂化；
2．（24-25高三上·北京·阶段练习）三醋酸锰[]是一种很好的有机反应氧化剂，一种制备方法：，请回答下列问题：
(1)该反应中被氧化的元素是 。
(2)是乙酸酐，官能团为“”。官能团中碳的杂化方式是 ，形成键的轨道是 。
【规范答案】(1)、O
(2)
【解题思路】（1）Mn(NO3)2·6H2O中锰元素的化合价为+2价，三醋酸锰[(CH3COO)3Mn]中锰元素的化合价为+3价，可知锰元素的化合价升高，根据产物中有氧气，因此被氧化的元素为Mn、O。
（2）
官能团为“”，官能团中碳与氧原子为双键方式连接，碳原子上没有孤电子对，形成的是3根σ键，因此杂化方式是sp2，基态碳原子的价层电子排布式为2s22p2，结合杂化方式可知，形成键的轨道是2p。
1．σ键、π键的判断 (1)由轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键 (2)由共用电子对数判断：单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键 (3)由成键轨道类型判断：s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键 配合物中σ键的算法配位键是一种特殊的共价键1mol Ni(CO)4中含___molσ键4个CO中含有4个σ键，外加4个配位键，也属于σ键，总共8个σ键
2．晶体类别的判断方法 (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
1．（24-25高三上·海南·期末）我国学者研制成功了一种简单的低成本二氟(草酸)硼酸钠(NaDFOB)的合成方法(如图所示)，该物质可作为钠离子电池(SIB)的电解质盐。
回答下列问题：
(2)硼酸中B原子的杂化类型为 ；硼酸中B与3个O形成的空间构型是 。
(4)NaDFOB的晶体类型为 ，构成晶体的非金属元素的电负性从大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
【答案】(2) sp2 平面三角形
(4) 离子晶体 F>O>C>B
【解析】（2）由图可知，硼酸分子中硼原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为0，则分子中硼原子的杂化方式为sp2杂化，硼原子与3个氧原子形成的空间构型为平面三角形，故答案为：sp2；平面三角形；
（4）由图可知，NaDFOB是由阴阳离子形成的离子晶体；元素的非金属性越强，电负性越大，晶体中元素的非金属性强弱顺序为F>O>C>B，则非金属元素的电负性大小顺序为F>O>C>B，故答案为：离子晶体；F>O>C>B；
2．（24-25高三上·辽宁丹东·阶段练习）是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
(1)单质Sn与干燥反应生成。常温常压下为无色液体，分子的空间构型为： 。基态Sn原子其价电子排布式为 。
(2)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如下图所示)，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，称作原子分数坐标。其中A原子的分数坐标为(1、0、0)，则B原子的分数坐标为 。若灰锡的晶胞边长为apm，则Sn原子之间的最短距离为 pm。
(3)砷化镓()是一种应用广泛的半导体材料，与、晶体类型相同，其熔点数据如下表，其中Y为 (填化学式)，请解释说明原因 。
晶体 X GaP Y
熔点 1700 1480 1238
【答案】(1) 正四面体形
(2)
(3) GaAs GaAs与GaN、GaP均为共价晶体，原子半径：r(N)GaP>GaAs，则表中Y为GaAs(符合题意即可)
【解析】（1）Sn为ⅣA族元素，中心原子价层电子对数为4，且没有孤电子对，空间构型为正四面体形。基态Sn原子其价电子排布式为；
（2）由A点坐标及B在晶胞中的位置可知B的分数坐标为：；Sn原子间的最短距离为体对角线的四分之一，长度为： pm；
（3）GaAs与GaN、GaP均为共价晶体，原子半径：r(N)GaP>GaAs，则表中Y为GaAs。
3．（24-25高三上·天津北辰·期中）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：
(2)碳原子能形成很多种类物质。其中，为 (极性或非极性)分子；金刚石中碳原子的杂化类型为 杂化；石墨中，碳原子形成 碳碳键；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)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，结合变化规律说明熔点明显高于其他三者的原因： 。(电负性数值：)
物质
熔点/℃ 442 29 143
【答案】(2) 非极性 sp3 1.5 bd
(3)属于离子晶体，、、属于分子晶体，一般情况下，离子晶体的离子键比分子晶体的分子间作用力大，所以熔点高
【解析】（2）二氧化碳分子的空间构型为结构对称的直线形，属于非极性分子；金刚石中碳原子的价层电子对数为4，杂化类型为sp3杂化；石墨中，每个碳原子与3个碳原子形成3个σ键，每个σ键为2个碳原子所共有，则1mol碳形成σ键的物质的量为1mol×3×=1.5mol；碳化钙是含有离子键、非极性共价键的离子化合物，化合物中不存在极性共价键和配位键，故选bd，故答案为：非极性；sp3；1.5；bd；
（3）由电负性的差值可知，氟化锡为离子化合物，形成的晶体为离子晶体，氯化锡、溴化锡、碘化锡为共价化合物，形成的晶体为分子晶体，一般情况下离子晶体的离子键比分子晶体的分子间作用力大，熔点高于分子晶体，所以氟化锡熔点明显高于其他三者的熔点，故答案为：属于离子晶体，、、属于分子晶体，一般情况下，离子晶体的离子键比分子晶体的分子间作用力大，所以熔点高；
4．（24-25高三上·四川眉山·期中）按要求回答下列问题。
(1)在下列各种晶体：①晶体硅；②硝酸钾；③金刚石；④碳化硅；⑤干冰；⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是 (填序号)。
(2)某种氧化物MO的电子总数与SiC的相等，MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是 。
(5)已知GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是 。
【答案】(1)③④①②⑥⑤
(2)同为离子晶体，离子所带电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO离子键作用强，所以熔点比CaO高
(5)由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高
【解析】（1）各种晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子晶体的有⑤⑥，一般来说，原子晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点；对于原子晶体，原子半径越大，键长越长，键能越小，熔点越低，键长Si-Si>Si-C>C-C，相应键能Si-Si碳化硅>晶体硅；分子晶体中有分子间氢键的熔点较高，所以熔点：冰>干冰，所以它们的熔点由高到低的顺序是③④①②⑥⑤；
（2）SiC电子总数是20个，则氧化物为MgO；晶格能与所组成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔点高；
（5）根据晶体类型比较熔点，一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。根据GaF3的熔点高于GaCl3的熔点，原因是由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高。
题型6 晶体化学式及粒子数确定
1．（2024·吉林·高考真题）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：
(6)负载在上的催化活性高，稳定性强，和的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，则的相对原子质量为 (精确至1)。
【规范答案】(6)101
【解题思路】（6）由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质量之比。故，则Ru的相对原子质量为101。
2．（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 。
【规范答案】(1) 12 K3ClO K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3 H2O
【解题思路】（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。
1．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
2．熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目 晶体NaClCsClZnSCaF2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N4个CO2
1．（2024·海南·高考真题）锂电池是新型储能系统中的核心部件。作为锂电池中用到的电解质材料之一，(阴离子结构见下图。A)深受关注。
回答问题：
(6)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞(图1，长方体棱长为a、b、c)，另一种取立方体形晶胞(图2，Cl居于立方体中心，立方体棱长为d)。图中氢原子皆己隐去。
①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●Li)位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为 ；该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为 。
②两种晶型的密度近似相等，则 。(以含a、b和d的代数式表达)
【答案】(6) 8
【解析】（6）①由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的氯离子个数为1，位于顶点的氧离子个数为8×=1，位于棱上的锂离子个数为12×=3，由化合价代数和为0可知，晶胞中锂离子的个数为2，则锂离子的总缺位率为=；晶胞中位于体心的氯离子与位于12条棱上的锂离子距离最近，但离子的缺位率为，则氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为12×=8；故答案为：；8；
②设Li2(OH)Cl的相对分子质量为M，由晶胞结构可知，长方体形晶胞的密度为，立方体形晶胞，由两种晶型的密度近似相等可知，c=，故答案为：。
2．（24-25高三上·北京海淀·阶段练习）锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(2)白锡和灰锡是单质Sn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白锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有 个。
②若灰锡的晶胞体积为vnm ，则灰锡晶体的密度是 g/cm3。(1 nm=10-7cm)
【答案】(2) 8
【解析】（2）①分析晶胞结构可知，白锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有8个，如体心中的Sn原子，周围有8个位于顶点的Sn原子距离它最近且距离相等。
②灰锡晶胞中，有8个Sn位于顶点，被8个晶胞所共用；有6个Sn位于面心，被2个晶胞所共用；有4个Sn位于晶胞内，被此晶胞单独所有；则1个晶胞中含有个Sn原子。根据密度，灰锡的体积为vnm3=v×10-21cm3，质量，则。
答案为8 。
3．（2026高三·全国·专题练习）某磷青铜晶胞结构如图所示。
(1)晶体的化学式为 。
(2)该晶体中距离原子最近的原子有 个，这些原子所呈现的空间结构为 。
(3)若晶体密度为，最近的原子核间距为 (用含的代数式表示，表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)
(2) 4 正方形
(3)
【解析】（1）根据晶胞结构图，晶胞中P原子位于体心，含有一个磷原子，Cu原子位于面心，则Cu原子数为6×=3，Sn原子位于顶点，则Sn原子数为8×=1，据此得到化学式为SnCu3P；
（2）由晶胞结构图可知，该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有4个；
这些原子都在同一面上，所呈现的空间结构为正方形；
（3）SnCu3P摩尔质量=342g/mol，则一个晶胞质量为g，设立方体边长为x，铜原子间最近距离为a，则a2=()2+()2，a=x，结合密度ρ=，V=x3==cm3，x=cm，a=×cm=××1010pm。
4．（2025·上海崇明·一模）黄铜矿(主要成分为CuFeS2)可用于冶炼Cu2O，主要物质转化过程如下：
(3)下图中，表示Cu2O晶胞的是 (填“图1”或“图2”)。
(4)CuFeS2的晶胞如图3所示。
①图4所示结构单元不能作为CuFeS2晶胞的原因是 。
②阿伏加德罗常数的值为NA，CuFeS2晶体的密度是 (用计算式表示；1cm=1010pm；CuFeS2的摩尔质量为)。
【答案】(3)图1
(4) 图4对应结构单元无法进行无隙并置
【解析】（3）根据晶胞中均摊法可知，图1所示晶胞中含有Cu个数为：4个，O原子个数为：，故其化学式为：Cu2O，图2所示晶胞中含有Cu个数为：个，O原子个数为：，故其化学式为：CuO；
（4）①比较题干图3和图4可知，图4所示结构单元并不能采用“无隙并置”地在晶体中重复出现，故不能作为CuFeS2晶胞；
②由题干图3所示晶胞可知，一个晶胞中含有：Cu原子个数为，Fe个数为：，含有S个数为8，故一个晶胞的质量为：，晶胞的体积是，CuFeS2晶体的密度是g/cm3；
题型7 原子分数坐标分析方法
1．（24-25高三上·辽宁丹东·阶段练习）是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
(2)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如下图所示)，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，称作原子分数坐标。其中A原子的分数坐标为(1、0、0)，则B原子的分数坐标为 。若灰锡的晶胞边长为apm，则Sn原子之间的最短距离为 pm。
【规范答案】(2)
【解题思路】（2）由A点坐标及B在晶胞中的位置可知B的分数坐标为：；Sn原子间的最短距离为体对角线的四分之一，长度为： pm；
2．（2025·新疆·二模）IB族元素，又称铜族元素，有“货币金属”之称，它们在自然界中分布很广，其化合态易形成共价化合物，具有丰富的化学性质。回答下列问题：
(3)有、、等多种晶型，其中室温下的稳定性形式为，具有立方闪锌矿结构，其结构如下图所示。若A点的分数坐标为，则B点表示为 ，
【规范答案】(3)
【解题思路】（3）若A点的分数坐标为，则B点坐标是(，，)；
1．原子分数坐标参数 (1)含义：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(，，)、(，，)、(，，)、(，，)
1．（24-25高三上·四川眉山·期中）按要求回答下列问题。
③氮化硼(BN)晶体有多种相结构。一种立方BN晶体与金刚石结构相似，其晶胞结构如下图(左)。左图中表示N原子的投影位置，在下图(右)中用标出B原子的投影位置 。
(4)晶胞有两个基本要素：a．原子坐标参数，b．晶胞参数。
①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 。
【答案】(3)
(4) (，，)
【解析】（3）③根据晶胞结构分析：立方氮化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与N重合，外侧大正六边形均由N原子构成，而内部小正六边形由3个B原子、3个N原子相间构成，所以画图为或；
（4）①对照晶胞图示及A、B、C点坐标，选A点为参照点，可知D在体对角线的处，运用比例关系可得D的坐标参数为(，，)；
2．（2024·浙江·模拟预测）硼元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(4)一定条件下，B2O3、KBF4、BeO发生非氧化还原反应可制得晶体Be ByOzFm，其晶胞结构与其俯视图如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数a=b≠c，α=120°，β=γ=90°。若A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则E点的原子分数坐标为 。
【答案】(4)
【解析】（4）据A、E两点的位置，若A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则E点的原子分数坐标为。
3．（24-25高三上·海南·阶段练习）铬是重要的金属元素之一，其化合物有着广泛的用途。回答下列问题：
(4)系列涂层具有良好的耐磨和耐腐蚀性。某氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同，已知原子在晶胞中的位置如图所示：
①下列为晶胞中原子沿轴方向投影的是 (填标号)。
②若晶胞中最近的原子和原子相切，原子半径分别为和；晶胞中原子的坐标是、，则距A和B最近的原子的坐标是 ，
【答案】(4) b 和
【解析】
（4）①氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同，由N 原子在晶胞中的位置图可知，原子位于棱心和体心，晶胞中原子沿轴方向的投影为。故答案为：。
②距A和B最近的原子位于上底面距A最近的两个棱心，，如图E、F所示，根据坐标系：、可知，距A和B最近的原子的坐标是和；
4．（24-25高三上·安徽·阶段练习）铁、铜及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题：
(4)某铜的化合物的晶胞结构如图所示，晶胞参数分别为、，其中、原子的分数坐标分别为和。
②晶体中的配位数为 ；原子的分数坐标为 。
【答案】(4) 4
【解析】（4）②由晶胞结构可知，晶体中的配位数为4；、原子的分数坐标分别为和，由晶胞结构知，C可看做B向上平移一个单位，x为，y为，C位于体对角线的处，z为，故原子的分数坐标为。
题型8 有关晶胞参数的计算
1．（2024·广西·高考真题）广西盛产甘蔗，富藏锰矿。由软锰矿(，含和CuO等杂质)制备光电材料的流程如下。回答下列问题：
已知：
物质
(6)立方晶胞如图，晶胞参数为，该晶体中与一个紧邻的有 个。已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 (用含的代数式表示)。
【规范答案】(6) 4
【解题思路】（6）1个晶胞中含有1个K+，根据化学式可知，1个晶胞中含有1个Mn、3个F-，可知晶胞顶点上的原子为Mn、棱上的F-，该晶体中与一个紧邻的有4个；已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 。
2．（2024·贵州·高考真题）煤气化渣属于大宗固废，主要成分为及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料和回收的流程如下：
已知：
①25℃时，；
②。
回答下列问题：
②的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有的单元数有 个。
③若“焙烧”温度为时，生成纯相，则 ，其可能的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
【规范答案】(5) 3 0.25 乙
【解题思路】（5）②由的晶胞图如甲可知，每个晶胞中含有Fe：4×+2=3，Na：8×+2=3，O：8×+4=6，即每个晶胞中的单元数有3个；
③若“焙烧”温度为时，，生成纯相，则，解得0.25；丙图中Na：1+6×=1.75，，乙图中Na：2+2×=2.25，，则其
。
1．典型晶体模型 晶体晶体结构晶体详解离子 晶体NaCl 型(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个；(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－CsCl型(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个；(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－CaF2型在晶体中，每个F－吸引4个Ca2＋，每个Ca2＋吸引8个F－，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4金属 晶体简单立方堆积典型代表为Po，空间利用率为52%，配位数为6体心立方堆积典型代表为Na、K、Fe，空间利用率为68%，配位数为8六方最密堆积典型代表为Mg、Zn、Ti，空间利用率为74%，配位数为12面心立方 最密堆积典型代表为Cu、Ag、Au，空间利用率为74%，配位数为12分子 晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个混合 型 晶体石墨层与层之间的作用是范德华力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C采取的杂化方式是sp2杂化原子 晶体金刚石(1)每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；(2)键角均为109°28′；(3)最小碳环由6个C组成且六个原子不在同一平面内；(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构；(2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2；(3)最小环上有12个原子，即6个O和6个Si
2．晶胞参数(边长)与半径的关系 晶体晶体结构图示关系晶胞参数与边长关系简单立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有a=2r体心立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，体对角线长为c，则有c＝a＝4r面心立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4r＝a六方最密堆积晶胞 晶胞中原子球半径为r，六棱柱边长为a，高为h，则有a＝2r，h＝2倍四面体高金刚石晶胞G点是空的，没有球，是正立方体的体心，A球心到E球心，是2个半径，即一个直径；同样，E球心到G，是2个半径，即一个直径，所以AG是两个直径，体对角线是AG的两倍，所以体对角线是4个直径，即8r，则有8r＝a 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有8r＝a。(体对角线上五球相切，其中有两个假想球)
3．晶体密度及微粒间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝右图为CsCl晶体的晶胞假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3
4．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤 ①空间利用率(η)：指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比 ② (2)金属晶体空间利用率分类简析 类型晶体结构示意图图示关系简单立方堆积原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝×100%＝×100%＝≈52%体心立方晶胞原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%＝≈68%面心立方最密堆积原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74%六方最密堆积原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3，1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74%金刚石型堆积 设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。 η＝×100%＝×100%≈34.01%
1．（24-25高三上·福建龙岩·期中）硼、砷等元素可形成结构、性质各异的物质，在生产、科研中发挥着重要用途。回答下列问题：
(3)LiZnAs晶体的立方晶胞结构如下图1所示，点原子分数坐标为；LiZnAs晶体部分原子被原子代替后可以形成一种新型稀磁半导体，其立方晶胞结构如下图2所示。
①M点原子分数坐标为 。
② 。
③已知为阿伏加德罗常数的值，的摩尔质量为，晶体密度为。晶胞棱长为 。
【答案】(3) 0.25
【解析】（3）①根据图1晶胞结构中M、N两点的相对位置可知，若N点原子分数坐标为，则在x轴上，M点对应的分数坐标为；在y轴上，两点分数坐标一致，均为；在z轴上，M点对应的分数坐标为，因此M点坐标为；②根据图2晶胞结构可知，Li原子数为，Zn原子数为，Mn原子数为，As原子数为4，则LiZnAs晶体部分Zn原子被Mn原子代替后的结构为LiZn0.75Mn0.25As，即n=0.25；③设晶胞棱长为a nm，则密度，因此。
2．（2026高三·全国·专题练习）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。
(2)的晶胞形状为长方体，边长分别为anm、bnm、cnm，结构如图所示。
晶胞中的个数为 。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。
【答案】(2) 4
【解析】（2）由晶胞结构可知，1个晶胞中含有个，含有4个；晶胞质量为，晶胞边长分别为anm、bnm、cnm，晶胞体积为abc×10-21cm3，该晶体的密度；
3．（2026高三·全国·专题练习）一定条件下，发生非氧化还原反应可制得晶体，其晶胞结构如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数，，；若A、D、E三点的原子分数坐标分别为、、，晶胞中D、E间距离为 pm。设阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为 (用含的代数式表示)。
【答案】
【分析】据图可知，1个晶胞中，，，发生非氧化还原反应可知各元素化合价不变，可知O的个数为9，化学式为；
【解析】①D、E之间的高度差为：，由于，D、E水平面间的距离为，D、E间距离为；
②，，，发生非氧化还原反应可知各元素化合价不变，可知O的个数为9，化学式为，故阿伏加德罗常数的值为，，根据，该晶体的密度为
4．（24-25高三下·山东·开学考试）(7)某锂离子电池的电极材料充电后的晶胞结构如图所示，该晶胞为立方晶胞，晶胞的参数是。
晶胞中一个周围距离最短且等距离的有 个，距离是 nm（用含a的代数式表示）。
【答案】(7) 4
【解析】（7）
图中最近的共由4个，围成正四面体，图中与之间的最短距离为晶胞体对角线的，即为。
题型9 解释原因类简答题
1．（2024·上海·高考真题）I.铝的三种化合物的沸点如下表所示：
铝的卤化物
沸点 1500 370 430
(1)解释三种卤化物沸点差异的原因 。
【规范答案】(1)AlF3为离子晶体，AlCl3和AlBr3为分子晶体，故AlF3的沸点最高；AlBr3的相对分子质量大于AlCl3，故AlBr3的分子间作用力大于AlCl3，所以AlBr3的沸点高于AlCl3。
【解题思路】（1）为离子晶体，和为分子晶体，故的沸点最高；的相对分子质量大于，故的分子间作用力大于，所以的沸点高于。
2．（24-25高三上·天津南开·阶段练习）氟化镁()晶体广泛应用在光学、冶金、国防、医疗等领域。
(6)比较相同条件下化学反应速率的大小：a．Mg与；b．Mg与。
①小组同学预测化学反应速率：，从键的极性角度解释原因： 。
②实验表明化学反应速率：，分析其原因可能是 。
【规范答案】(6) 甲醇中的甲基是推电子基团，导致O-H键极性：CH3OH < H2O Mg(OCH3)2易溶于甲醇；Mg(OH)2难溶于水，覆盖在Mg表面上，减少了Mg与水的接触面积
【解题思路】（6）①．甲基是供电子基团，供电子基团使得O-H键的极性变小，不易断裂，而水中H-O键更易断裂，即水更容易与Mg反应，故原因为甲醇中的甲基是推电子基团，导致O-H键极性CH3OH＜H2O；
②．Mg与甲醇反应生成的Mg(OCH3)2易溶于甲醇，而Mg与水反应生成的Mg(OH)2难溶于水，覆盖在Mg表面上，减少了Mg与水的接触面积，故实验表明化学反应速率：a＞b。
1．晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体 ②金属晶体的熔、沸点差别很大，如：钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低 (2)同种晶体类型熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小 ①共价晶体：看共价键的强弱，取决于键长，即：成键原子半径大小 规律：原子半径越小键长越短键能越大熔沸点越高 如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 ②离子晶体：看离子键的强弱，取决于阴、阳离子半径大小和所带电荷数 规律：衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，离子间的作用力就越强，离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl ③分子晶体：看分子间作用力 (一般先氢键后范德华力最后分子的极性) a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常得高， 如沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如沸点：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如沸点：CO＞N2 d．在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷 ④金属晶体：看金属键的强弱，取决于金属阳离子半径和所带电荷数 规律：金属离子的半径越小，离子的电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点就越高 如熔、沸点：Na＜Mg＜Al
1．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）镍是工业生产中重要的金属材料，广泛应用于采矿、冶炼、电镀、化工、石油提炼、染料等领域。
(2)镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色的挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]中的配位原子是 (填元素符号)；K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 ；1mol Ni(CO)4中σ键与π键的数目之比为 。
【答案】(2) C K2[Ni(CN)4]为离子晶体，而Ni(CO)4为分子晶体 1:1
【解析】（2）
K2[Ni(CN)4]中Ni可以提供空轨道，CN－的电子式为，C原子和N原子都有孤电子对，但是N的电负性强于C，不易提供孤电子对形成配位键，因此配位原子是C。Ni(CO)4是无色的挥发性液体，说明其熔点比较低，其晶体是由分子构成的分子晶体，熔化时只要克服分子间作用力；而K2[Ni(CN)4]是离子化合物，其晶体熔化时，需要克服离子键，离子键强于分子间作用力，因此K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4。Ni(CO)4中CO和Ni形成的配位键均为σ键，1个分子中有4个配位键，即有4个σ键；CO中有1个σ键和2个π键，则1mol Ni(CO)4中σ键与π键的数目之比为[(4+4):(2×4)]=1:1。
答案为：C；K2[Ni(CN)4]为离子晶体，而Ni(CO)4为分子晶体；1:1。
2．（24-25高三上·北京·阶段练习）配位滴定是常用的定量分析方法。
(1)乙二胺四乙酸(简写为H4Y，简称EDTA)是分析化学中广泛应用的配位滴定试剂，其结构如图所示。
②EDTA在水中的溶解性大于相对分子质量相近的烃类，从微粒间相互作用的角度解释其原因： 。
(2)EDTA在使用时经常制成钠盐，EDTA钠盐的阴离子可与多种金属离子形成配合物，如图所示(M为金属离子)。
②图中，中心离子的配位数是 ；碳原子不参与配位的原因是 。
③pH偏低时，EDTA钠盐阴离子的配位能力会减弱，原因是 。
【答案】(1) EDTA中含有羧基和N原子，能与水形成氢键，烃类不能与水形成氢键
(2) 6 碳原子价层无孤电子对 N与H+结合后，失去配位能力；-COO-转化为-COOH，配位能力减弱
【解析】（1）②EDTA中含有羧基和N原子，能与水形成氢键，所以EDTA在水中的溶解性大于相对分子质量相近的烃类。
（2）②图中，中心离子M与4个O、2个N形成配位键，配位数是6；碳原子价层无孤电子对，所以碳原子不参与配位。
③pH偏低时，氢离子浓度增大，N与H+结合后，失去配位能力；-COO-转化为-COOH，配位能力减弱，所以pH偏低时EDTA钠盐阴离子的配位能力会减弱。
3．（24-25高三上·辽宁·期中）硒化锌是一种重要的半导体材料。回答下列问题：
(3)为强酸性氧化物，溶于水生成酸性和氧化性都很强的硒酸()。则的空间结构为 ，中的键角比的键角小的原因是 。
(4)比的沸点高的原因是 ；而比的沸点高的原因是 。
【答案】(3) 正四面体形 的中心原子Se原子为sp3杂化，空间构型为正四面体形，而SeO3分子中心原子Se为sp2杂化，分子构型为平面三角形，故中的键角比的键角小
(4) 、均为分子晶体，且相对分子质量大，分子间作用力大 、均为分子晶体，水分子间能形成氢键，分子间不能形成氢键
【解析】（3）的中心原子Se原子的价层电子对数为，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；SeO3分子中心原子Se的价层电子对数为，无孤电子对，为sp2杂化，分子构型为平面三角形，故中的键角比的键角小；
（4）、均为分子晶体，且相对分子质量大，分子间作用力大，导致比的沸点高；、均为分子晶体，水分子间能形成氢键，导致比的沸点高。
4．（24-25高三上·山东临沂·期末）卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题：
(1)基态碘原子价电子排布式为 ；碘单质在中的溶解度比在水中的大，原因是 。
【答案】。碘单质在中的溶解度比在水中的大，是因为碘单质、均为非极性分子，水为极性分子，所以根据相似相溶原理，碘单质在 中的溶解度比在水中的溶解度大。
【解析】（1）I元素位于第五周期第VIIA族，基态碘原子价电子排布式为。碘单质在中的溶解度比在水中的大，是因为碘单质、均为非极性分子，水为极性分子，所以根据相似相溶原理，碘单质在 中的溶解度比在水中的溶解度大。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)大题05 物质结构与性质综合题
物质结构与性质综合题为“拼盘”命制的题型，各小题之间相对独立，重点考查考生对基础知识的掌握情况，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。①在原子结构部分主要命题点有电子排布式或电子排布图的书写，电离能、电负性大小、微粒半径的比较与判断。②在分子结构部分主要命题点有化学键类型的判断，空间结构的判断，中心原子杂化方式的判断，能从化学键角度认识分子的结构、性质，从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。③在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的判断，晶体结构的计算等。
预测2025年高考试题有“三种”呈现形式：①以一种已知的元素立题，选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。②以几种已知的元素立题，依托不同元素的物质分别独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。③以推断出的几种元素立题，依托它们之间组成的物质综合考査原子结构、分子结构和晶体结构。
题型1 原子核外电子的排布
1．（2024·全国甲卷·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 。
2．（23-24高三上·山东泰安·阶段练习）含、、及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。
回答下列问题：
(1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。
(2)与相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 。
(3)的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
1．能层、能级、原子轨道数及最多容纳电子数 能层一二三四五…符号KLMNO…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……包含原子轨道数11313513571……最多容纳电子数22626102610142……281832…2n2
2.常见原子轨道电子云轮廓图 原子轨道电子云轮廓图形状轨道个数s球形1p哑铃(或纺锤)形3(px，py，pz)
3.基态原子的核外电子排布 (1)原子核外电子排布的“三规律” 能量最低原理原子核外电子总是优先占有能量最低的原子轨道泡利原理每个原子轨道里，最多只能容纳2个自旋状态相反的电子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，而且自旋状态相同
(2)基态原子核外电子排布的四种表示方法 表示方法举例电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1简化电子排布式Cu：[Ar]3d104s1价电子排布式Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)
【易错点】原子轨道处于全空、半充满、全充满状态更稳定。Cr、Cu的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，而非1s22s22p63s23p63d44s2、1s22s22p63s23p63d94s2。
1．（2025·山东·一模）铬是人体内微量元素之一，是重要的血糖调节剂。
(1)铬在元素周期表中的位置为 ，其基态原子核外电子占据的原子轨道数为 。
(2)已知半径小，正电场较强，容易与、、等分子或离子形成多种配合物，是其中的一种。
①该配合物中提供孤对电子形成配位键的原子是 。
②中心原子杂化方式为 (填标号)。
a.sp2 b. sp3 c. sp3d d.d2sp3
2．（2026高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(1)基态Fe原子的价层电子排布式为 。
(2)钢铁表面成膜技术是钢铁防腐的重要方法。工业上利用某种转化液使钢铁表面形成致密的膜以进行防腐，该转化液是含KF、（或）等物质的溶液。的结构如下：
①比较O原子和S原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： 。
3．（24-25高三上·北京海淀·阶段练习）作牙膏的添加剂可预防龋齿，通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸钠在熔融条件下反应制得。
(1)基态F原子的价层电子排布式为 。
(2)基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是 ，处于最高能级的电子的运动状态共有 个。
4．（2026高三·全国·专题练习）超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：
(1)Mo处于第五周期第ⅥB族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是 ；核外未成对电子数是 个。
5．（24-25高三下·山东·开学考试）卤族元素及其化合物种类繁多。回答下列问题：
(1)基态碘原子的价电子排布式为 。
(2)HF、HCl、HBr的沸点由高到低的顺序为 ，实验测得HF的相对分子质量大于理论值的原因是 。
(3)分子中P-I键是由磷的 轨道与碘的 轨道重叠形成σ键，该分子的空间结构为 。
题型2 元素的电离能、电负性及微粒半径的大小比较
1．（2024·浙江·高考真题）氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知：
请回答：
(1)某化合物的晶胞如图，其化学式是 ，晶体类型是 。
(2)下列说法正确的是_______。
A．电负性： B．离子半径：
C．第一电离能： D．基态2+的简化电子排布式：
2．（2026高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(2)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 。
(5)在硅酸盐中四面体[如图（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形式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化轨道类型为 ，Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。
1．元素第一电离能的递变性 (1)规律 同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA 族的特殊性)；同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小。 (2)特殊情况 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 ①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。 ②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。 2．元素电负性的递变性 (1)规律 同周期主族元素从左到右，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 3．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－
1．（24-25高三下·山东·开学考试）铁是人类历史上使用最广泛的金属元素，含有铁元素的物质，在生产生活以及生命活动中有着重要的应用。请回答下列问题：
(3)元素周期表中，Fe与Mn处于同一周期的相邻位置，它们的第一电离能、第二电离能非常相近，第三电离能却差别很大，请从原子结构角度解释第三电离能差值很大的原因是 。
2．（2025·上海闵行·一模）硼氢化钠()水解生成氢气： ，是一种环境友好的固体储氢材料。
第二周期中第一电离能介于B和O之间的元素是 。结合核外电子排布知识，解释B和Be第一电离能的大小关系： 。
3．（2024·浙江温州·一模）过渡元素是构建化合物的重要元素。请回答：
(3)下列说法不正确的是___________。
A．化合物M为共价晶体
B．Zn的第三电离能的第二电离能
C．基态的价层电子排布图：
D．电负性：
4．（24-25高三上·安徽六安·阶段练习）按要求答题：
(1)[Co(NO3)4]2-配离子中各元素：第一电离能由小到大的顺序为 ，电负性由小到大的顺序为 (均填元素符号)。1mol该配离子中含σ键数目为 NA。
5．（24-25高三上·安徽六安·阶段练习）镍及其化合物广泛用于生产不锈钢、电池以及催化剂领域。
(1)①Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同的元素是 。
②比较基态原子的第二电离能I 的大小：Ni Cu，说明理由： 。
题型3 “两大理论”与微粒构型
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。
(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。
2．（24-25高三上·北京石景山·期末）对机理的研究有利于从微观层面理解化学反应的本质。一种催化加氢制的路径如下。(□表示氧空位)
(2)分子的模型名称是 。
1．共价键 (1) (2)σ键和π键的判定 ① ②s s、s p、杂化轨道之间一定形成σ键；p p可以形成σ键，也可以形成π键(优先形成σ键，其余只能形成π键)。 2．与分子结构有关的两种理论 (1)杂化轨道理论 ①基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。 ②杂化轨道类型与分子立体构型的关系 杂化轨道类型杂化轨道数目分子立体构型实例sp2直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2OV形SO2、SnBr2sp34四面体形CH4、CCl4、CH3Cl三角锥形NH3、PH3、NF3V形H2S、H2O
注意：杂化轨道数＝与中心原子结合的原子数＋中心原子的孤电子对数。 (2)价层电子对互斥理论 ①基本观点：分子的中心原子上的价层电子对(包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对)由于相互排斥，尽可能趋向彼此远离。 ②价层电子对数的计算 中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数(与中心原子结合的原子数)＋中心原子的孤电子对数＝σ键电子对数＋(a－xb) 其中a为中心原子的价电子数，x、b分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”)。微粒为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数；微粒为阴离子时，中心原子的价电子数要加上离子所带电荷数。如SO2中硫原子的孤电子对数为＝1；H3O＋中氧原子的孤电子对数为＝1；CO中碳原子的孤电子对数为＝0。 【易错点】在计算孤电子对数时，出现0.5或1.5，则把小数进位为整数，即1或2。如NO2的中心原子N的孤电子对数为＝0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR模型为平面三角形，分子立体构型为V形。 ③利用价层电子对互斥理论判断分子(或离子)立体构型 价层电子对数孤电子对数分子(或离子)立体构型示例20CO2、BeCl230BF3、SO3、CO31SO240CH4、NH、SO、CCl441NH3、PCl3、H3O＋42H2O、H2S
1．（2024·浙江台州·一模）碘元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。请回答下列问题：
(2)加入浓的KI溶液，可获得；文献指出，在一定条件下也可制备。
①中，中心原子I的杂化类型为；中，中心原子I的杂化类型为 。
②已知孤对电子对、成键电子对相互之间的排斥力随着角度减小而增大。图中，请参照的VSEPR几何构型(小球表示I或孤电子对)，判断的实际几何构型为 (填写序号)。
2．（24-25高三上·天津·阶段练习）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：
(6)PM2.5微细粒子包含等。
①晶体中各种微粒间的作用力不涉及 (填序号)。
a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．范德华力 e．氢键
②中阳离子的中心原子轨道采用 杂化，阴离子的空间构型为 。
3．（24-25高三上·广东揭阳·期中）含及S的四元半导体化合物(简写为)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(3)的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
(6)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。
4．（24-25高三上·天津·阶段练习）我国科学家利用锰簇催化剂(，x代表氧原子数)解密光合作用。锰簇的可逆结构异构化反应如图。请回答下列问题：
(5)常用作转化为的催化剂。分子的立体构型为 ；气态为单分子，该分子为 (填“极性”“非极性”)分子；的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为 ；
题型4 分子性质与微粒作用
1．（2024·福建·高考真题）锂云母的主要成分为，实验室探索一种碱浸分解锂云母制备的工艺流程如下：
(5)的晶胞结构如图所示。
①晶体中与一个O紧邻的有 个。
②一个与所有紧邻O形成的空间结构为 。
③晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a．氢键 b．离子键 c．金属键 d．范德华力 e．极性共价键 f．非极性共价键
2．（24-25高三上·天津静海·阶段练习）氮、磷、砷、铁及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。请按要求回答下列问题。
(4)肼()可用作火箭燃料等，它的沸点远高于乙烯的原因是 。
1．分子性质 (1)分子构型与分子极性的关系 (2)溶解性 “相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂；若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 (3)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO1．（24-25高三上·北京·阶段练习）某钠离子电池以的碳酸丙烯酯溶液作电解质溶液，作正极材料，作负极材料。
(1)与环氧丙烷()在一定条件下反应制得碳酸丙烯酯。
①是 (填“极性”或“非极性”)分子。
②环氧丙烷中，O原子的杂化轨道类型是 杂化。
③沸点：环氧丙烷 (填“>”或“<”)，解释其原因： 。
2．（24-25高三上·辽宁沈阳·阶段练习）氧是构建化合物的重要元素。请回答：
(3)化合物、、和的结构如图。
①、和中羟基与水均可形成氢键（—O—H…），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： 。
3．（2024·浙江绍兴·模拟预测）铜是一种重要的过渡金属。已知原子序数大于21的元素，其核外电子3d轨道的能量低于4s轨道。请回答：
(3)铁和铜等金属可与邻羟基苯甲酸()螯合，该机制在抗氧化的研究上具有重要意义。相关的酸的电离常数如下表所示。
物质 邻羟基苯甲酸 苯甲酸 苯酚
常温下，邻羟基苯甲酸的比苯甲酸的更大，其原因可能为氧原子所带有效负电荷越多，越 (填“容易”或“困难”)形成氢键，从而导致 (提示：从平衡角度作答)，使得邻羟基苯甲酸的更大。邻羟基苯甲酸的 苯酚的。(填“>”、“<”或“=”)。
4．（24-25高三上·上海·期中）向含1mol GaCl3·4NH3的溶液中加入过量AgNO3溶液，有1mol难溶于硝酸的白色沉淀生成。过滤后，充分加热滤液，有4mol氨气逸出，且又有2mol上述沉淀生成。(提示：充分加热后破坏了配位键)
(1)NH3分子的空间结构是三角锥形，分子中N原子的价层电子对的空间构型为_______。
A．直线形 B．平面三角形 C．三角锥形 D．四面体形
(2)液氨中存在的作用力有_______。
A．非极性键 B．极性键 C．离子键 D．氢键
题型5 成键方式、晶体类型的判断
1．（24-25高三上·天津·期末）氮是第VA族中的非金属元素，可以形成众多的物质。回答下列问题：
(4)反应所涉及的物质中，属于非极性分子的是 ，1 mol尿素CO(NH2)2分子中，σ键和π键的数目之比为 。
(5)HCN是一种直线形分子，其中C原子的杂化类型是 。
2．（24-25高三上·北京·阶段练习）三醋酸锰[]是一种很好的有机反应氧化剂，一种制备方法：，请回答下列问题：
(1)该反应中被氧化的元素是 。
(2)是乙酸酐，官能团为“”。官能团中碳的杂化方式是 ，形成键的轨道是 。
1．σ键、π键的判断 (1)由轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键 (2)由共用电子对数判断：单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键 (3)由成键轨道类型判断：s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键 配合物中σ键的算法配位键是一种特殊的共价键1mol Ni(CO)4中含___molσ键4个CO中含有4个σ键，外加4个配位键，也属于σ键，总共8个σ键
2．晶体类别的判断方法 (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
1．（24-25高三上·海南·期末）我国学者研制成功了一种简单的低成本二氟(草酸)硼酸钠(NaDFOB)的合成方法(如图所示)，该物质可作为钠离子电池(SIB)的电解质盐。
回答下列问题：
(2)硼酸中B原子的杂化类型为 ；硼酸中B与3个O形成的空间构型是 。
(4)NaDFOB的晶体类型为 ，构成晶体的非金属元素的电负性从大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
2．（24-25高三上·辽宁丹东·阶段练习）是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
(1)单质Sn与干燥反应生成。常温常压下为无色液体，分子的空间构型为： 。基态Sn原子其价电子排布式为 。
(2)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如下图所示)，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，称作原子分数坐标。其中A原子的分数坐标为(1、0、0)，则B原子的分数坐标为 。若灰锡的晶胞边长为apm，则Sn原子之间的最短距离为 pm。
(3)砷化镓()是一种应用广泛的半导体材料，与、晶体类型相同，其熔点数据如下表，其中Y为 (填化学式)，请解释说明原因 。
晶体 X GaP Y
熔点 1700 1480 1238
3．（24-25高三上·天津北辰·期中）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：
(2)碳原子能形成很多种类物质。其中，为 (极性或非极性)分子；金刚石中碳原子的杂化类型为 杂化；石墨中，碳原子形成 碳碳键；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)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，结合变化规律说明熔点明显高于其他三者的原因： 。(电负性数值：)
物质
熔点/℃ 442 29 143
4．（24-25高三上·四川眉山·期中）按要求回答下列问题。
(1)在下列各种晶体：①晶体硅；②硝酸钾；③金刚石；④碳化硅；⑤干冰；⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是 (填序号)。
(2)某种氧化物MO的电子总数与SiC的相等，MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是 。
(5)已知GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是 。
题型6 晶体化学式及粒子数确定
1．（2024·吉林·高考真题）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：
(6)负载在上的催化活性高，稳定性强，和的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，则的相对原子质量为 (精确至1)。
2．（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 。
1．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
2．熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目 晶体NaClCsClZnSCaF2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N4个CO2
1．（2024·海南·高考真题）锂电池是新型储能系统中的核心部件。作为锂电池中用到的电解质材料之一，(阴离子结构见下图。A)深受关注。
回答问题：
(6)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞(图1，长方体棱长为a、b、c)，另一种取立方体形晶胞(图2，Cl居于立方体中心，立方体棱长为d)。图中氢原子皆己隐去。
①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●Li)位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为 ；该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为 。
②两种晶型的密度近似相等，则 。(以含a、b和d的代数式表达)
2．（24-25高三上·北京海淀·阶段练习）锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(2)白锡和灰锡是单质Sn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白锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有 个。
②若灰锡的晶胞体积为vnm ，则灰锡晶体的密度是 g/cm3。(1 nm=10-7cm)
3．（2026高三·全国·专题练习）某磷青铜晶胞结构如图所示。
(1)晶体的化学式为 。
(2)该晶体中距离原子最近的原子有 个，这些原子所呈现的空间结构为 。
(3)若晶体密度为，最近的原子核间距为 (用含的代数式表示，表示阿伏加德罗常数的值)。
4．（2025·上海崇明·一模）黄铜矿(主要成分为CuFeS2)可用于冶炼Cu2O，主要物质转化过程如下：
(3)下图中，表示Cu2O晶胞的是 (填“图1”或“图2”)。
(4)CuFeS2的晶胞如图3所示。
①图4所示结构单元不能作为CuFeS2晶胞的原因是 。
②阿伏加德罗常数的值为NA，CuFeS2晶体的密度是 (用计算式表示；1cm=1010pm；CuFeS2的摩尔质量为)。
题型7 原子分数坐标分析方法
1．（24-25高三上·辽宁丹东·阶段练习）是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
(2)灰锡的晶体结构与金刚石相似(如下图所示)，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，称作原子分数坐标。其中A原子的分数坐标为(1、0、0)，则B原子的分数坐标为 。若灰锡的晶胞边长为apm，则Sn原子之间的最短距离为 pm。
2．（2025·新疆·二模）IB族元素，又称铜族元素，有“货币金属”之称，它们在自然界中分布很广，其化合态易形成共价化合物，具有丰富的化学性质。回答下列问题：
(3)有、、等多种晶型，其中室温下的稳定性形式为，具有立方闪锌矿结构，其结构如下图所示。若A点的分数坐标为，则B点表示为 ，
1．原子分数坐标参数 (1)含义：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(，，)、(，，)、(，，)、(，，)
1．（24-25高三上·四川眉山·期中）按要求回答下列问题。
③氮化硼(BN)晶体有多种相结构。一种立方BN晶体与金刚石结构相似，其晶胞结构如下图(左)。左图中表示N原子的投影位置，在下图(右)中用标出B原子的投影位置 。
(4)晶胞有两个基本要素：a．原子坐标参数，b．晶胞参数。
①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．（2024·浙江·模拟预测）硼元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(4)一定条件下，B2O3、KBF4、BeO发生非氧化还原反应可制得晶体Be ByOzFm，其晶胞结构与其俯视图如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数a=b≠c，α=120°，β=γ=90°。若A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则E点的原子分数坐标为 。
3．（24-25高三上·海南·阶段练习）铬是重要的金属元素之一，其化合物有着广泛的用途。回答下列问题：
(4)系列涂层具有良好的耐磨和耐腐蚀性。某氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同，已知原子在晶胞中的位置如图所示：
①下列为晶胞中原子沿轴方向投影的是 (填标号)。
②若晶胞中最近的原子和原子相切，原子半径分别为和；晶胞中原子的坐标是、，则距A和B最近的原子的坐标是 ，
4．（24-25高三上·安徽·阶段练习）铁、铜及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题：
(4)某铜的化合物的晶胞结构如图所示，晶胞参数分别为、，其中、原子的分数坐标分别为和。
②晶体中的配位数为 ；原子的分数坐标为 。
题型8 有关晶胞参数的计算
1．（2024·广西·高考真题）广西盛产甘蔗，富藏锰矿。由软锰矿(，含和CuO等杂质)制备光电材料的流程如下。回答下列问题：
已知：
物质
(6)立方晶胞如图，晶胞参数为，该晶体中与一个紧邻的有 个。已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 (用含的代数式表示)。
2．（2024·贵州·高考真题）煤气化渣属于大宗固废，主要成分为及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料和回收的流程如下：
已知：
①25℃时，；
②。
回答下列问题：
②的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有的单元数有 个。
③若“焙烧”温度为时，生成纯相，则 ，其可能的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
1．典型晶体模型 晶体晶体结构晶体详解离子 晶体NaCl 型(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个；(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－CsCl型(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个；(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－CaF2型在晶体中，每个F－吸引4个Ca2＋，每个Ca2＋吸引8个F－，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4金属 晶体简单立方堆积典型代表为Po，空间利用率为52%，配位数为6体心立方堆积典型代表为Na、K、Fe，空间利用率为68%，配位数为8六方最密堆积典型代表为Mg、Zn、Ti，空间利用率为74%，配位数为12面心立方 最密堆积典型代表为Cu、Ag、Au，空间利用率为74%，配位数为12分子 晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个混合 型 晶体石墨层与层之间的作用是范德华力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C采取的杂化方式是sp2杂化原子 晶体金刚石(1)每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；(2)键角均为109°28′；(3)最小碳环由6个C组成且六个原子不在同一平面内；(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构；(2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2；(3)最小环上有12个原子，即6个O和6个Si
2．晶胞参数(边长)与半径的关系 晶体晶体结构图示关系晶胞参数与边长关系简单立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有a=2r体心立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，体对角线长为c，则有c＝a＝4r面心立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4r＝a六方最密堆积晶胞 晶胞中原子球半径为r，六棱柱边长为a，高为h，则有a＝2r，h＝2倍四面体高金刚石晶胞G点是空的，没有球，是正立方体的体心，A球心到E球心，是2个半径，即一个直径；同样，E球心到G，是2个半径，即一个直径，所以AG是两个直径，体对角线是AG的两倍，所以体对角线是4个直径，即8r，则有8r＝a 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有8r＝a。(体对角线上五球相切，其中有两个假想球)
3．晶体密度及微粒间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝右图为CsCl晶体的晶胞假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3
4．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤 ①空间利用率(η)：指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比 ② (2)金属晶体空间利用率分类简析 类型晶体结构示意图图示关系简单立方堆积原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝×100%＝×100%＝≈52%体心立方晶胞原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%＝≈68%面心立方最密堆积原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74%六方最密堆积原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3，1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74%金刚石型堆积 设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。 η＝×100%＝×100%≈34.01%
1．（24-25高三上·福建龙岩·期中）硼、砷等元素可形成结构、性质各异的物质，在生产、科研中发挥着重要用途。回答下列问题：
(3)LiZnAs晶体的立方晶胞结构如下图1所示，点原子分数坐标为；LiZnAs晶体部分原子被原子代替后可以形成一种新型稀磁半导体，其立方晶胞结构如下图2所示。
①M点原子分数坐标为 。
② 。
③已知为阿伏加德罗常数的值，的摩尔质量为，晶体密度为。晶胞棱长为 。
2．（2026高三·全国·专题练习）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。
(2)的晶胞形状为长方体，边长分别为anm、bnm、cnm，结构如图所示。
晶胞中的个数为 。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。
3．（2026高三·全国·专题练习）一定条件下，发生非氧化还原反应可制得晶体，其晶胞结构如图所示(氧原子未画出)，晶胞参数，，；若A、D、E三点的原子分数坐标分别为、、，晶胞中D、E间距离为 pm。设阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为 (用含的代数式表示)。
4．（24-25高三下·山东·开学考试）(7)某锂离子电池的电极材料充电后的晶胞结构如图所示，该晶胞为立方晶胞，晶胞的参数是。
晶胞中一个周围距离最短且等距离的有 个，距离是 nm（用含a的代数式表示）。
题型9 解释原因类简答题
1．（2024·上海·高考真题）I.铝的三种化合物的沸点如下表所示：
铝的卤化物
沸点 1500 370 430
(1)解释三种卤化物沸点差异的原因 。
2．（24-25高三上·天津南开·阶段练习）氟化镁()晶体广泛应用在光学、冶金、国防、医疗等领域。
(6)比较相同条件下化学反应速率的大小：a．Mg与；b．Mg与。
①小组同学预测化学反应速率：，从键的极性角度解释原因： 。
②实验表明化学反应速率：，分析其原因可能是 。
1．晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体 ②金属晶体的熔、沸点差别很大，如：钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低 (2)同种晶体类型熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小 ①共价晶体：看共价键的强弱，取决于键长，即：成键原子半径大小 规律：原子半径越小键长越短键能越大熔沸点越高 如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 ②离子晶体：看离子键的强弱，取决于阴、阳离子半径大小和所带电荷数 规律：衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，离子间的作用力就越强，离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl ③分子晶体：看分子间作用力 (一般先氢键后范德华力最后分子的极性) a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常得高， 如沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如沸点：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如沸点：CO＞N2 d．在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷 ④金属晶体：看金属键的强弱，取决于金属阳离子半径和所带电荷数 规律：金属离子的半径越小，离子的电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点就越高 如熔、沸点：Na＜Mg＜Al
1．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）镍是工业生产中重要的金属材料，广泛应用于采矿、冶炼、电镀、化工、石油提炼、染料等领域。
(2)镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色的挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]中的配位原子是 (填元素符号)；K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 ；1mol Ni(CO)4中σ键与π键的数目之比为 。
2．（24-25高三上·北京·阶段练习）配位滴定是常用的定量分析方法。
(1)乙二胺四乙酸(简写为H4Y，简称EDTA)是分析化学中广泛应用的配位滴定试剂，其结构如图所示。
②EDTA在水中的溶解性大于相对分子质量相近的烃类，从微粒间相互作用的角度解释其原因： 。
(2)EDTA在使用时经常制成钠盐，EDTA钠盐的阴离子可与多种金属离子形成配合物，如图所示(M为金属离子)。
②图中，中心离子的配位数是 ；碳原子不参与配位的原因是 。
③pH偏低时，EDTA钠盐阴离子的配位能力会减弱，原因是 。
3．（24-25高三上·辽宁·期中）硒化锌是一种重要的半导体材料。回答下列问题：
(3)为强酸性氧化物，溶于水生成酸性和氧化性都很强的硒酸()。则的空间结构为 ，中的键角比的键角小的原因是 。
(4)比的沸点高的原因是 ；而比的沸点高的原因是 。
4．（24-25高三上·山东临沂·期末）卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题：
(1)基态碘原子价电子排布式为 ；碘单质在中的溶解度比在水中的大，原因是 。
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