2026年北京高考化学二轮复习专题14 大题突破-物质结构与性质综合（复习讲义）（解析版）

专题14大题突破-物质结构与性质综合目录01析·考情精解 202构·知能架构 303破·题型攻坚 4题型物质结构与性质 4真题动向新情景下围绕核心元素推断，整合化学键、晶体结构与性质、光谱/磁性等表征手段，突出“结构决定性质”逻辑的综合考查。必备知识知识1电子排布、电离能与电负性知识2立体构型及杂化类型的判断知识3等电子体、成键方式、晶体类型的判断知识4有关晶胞参数的计算关键能力能力1晶体化学式及粒子数确定能力2原子分数坐标分析方法命题预测考向1立体构型及杂化类型的判断考向2电子排布、电离能与电负性考向3等电子体、成键方式、晶体类型的判断考向4晶体化学式及粒子数确定考向5晶胞的有关计算

命题轨迹透视结构决定性质贯穿始终，聚焦原子结构、分子结构、晶体结构三大模块，五年4考，稳定在非选择压轴位置。原子结构：必考点为电子排布（基态/价层）、电离能/电负性比较与解释；2025年结合Mg、Al考轨道表示式与第一电离能差异，2024年考N的孤对电子对键角影响。分子结构：必考杂化类型、空间构型、键角解释；配合物中配位键、配位数、配位原子高频出现，2025年以[Mg(NH₃)₆]Cl₂为载体考配体与配位原子判断。晶体结构：晶胞计算（密度ρ=nM/(NAa³)）是核心，常考顶点/面心/体心粒子分摊、配位数、晶体类型与性质关联；2025年考立方晶胞密度计算，2024年涉及金刚石与石墨结构对比。考点频次总结考点2025年2024年2023年2022年2021年物质结构与性质北京卷T15，10分北京卷T15，10分北京卷T15，9分北京卷T15，9分——2026命题预测聚焦新能源材料（如固态电解质、储氢合金）、生物大分子配位（如金属酶）、碳中和相关催化（如CO₂还原），以真实科研/工业背景命题。电子排布（规范书写）、电离能/电负性递变与反常解释、杂化与空间构型（含键角）、配合物基础、晶胞计算（单位换算）、结构解释性质，占分约12-15分。2026年北京高考“物质结构与性质”将延续结构主线+新情景载体+分层设问，核心仍是电子排布、电离能/电负性、杂化/构型、配合物、晶胞计算，二轮需强化规范书写、晶胞建模与跨模块综合能力。

题型物质结构与性质1．（2025北京，15，10分）通过和的相互转化可实现的高效存储和利用。(1)将的基态原子最外层轨道表示式补充完整：。(2)分子中键角小于，从结构角度解释原因：。(3)的晶胞是立方体结构，边长为，结构示意图如下。①的配体中，配位原子是。②已知的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为。()(4)和反应过程中能量变化示意图如下。①室温下，和反应生成而不生成。分析原因：。②从平衡的角度推断利于脱除生成的条件并说明理由：。【答案】(1)(2)NH3中N原子的sp3杂化轨道有一个孤电子对，斥力较大(3)N(4)E2＜E1，温度低时更容易生成[Mg(NH3)6]Cl2是吸热反应，也是气体分子数增加的反应，升温、减压有利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3【详解】（1）Mg是第12号元素，其基态最外层电子的电子排布式为3s2，故其基态原子最外层轨道表示式为：。（2）NH3中N原子的键电子对数为3、孤电子对数为=1，价层电子对数为4，N原子的sp3杂化轨道有一个孤电子对，斥力较大，故NH3分子中H-N-H的键角小于109°28′。（3）①的内界为，故其配体为NH3，由于N原子有孤电子对，所以配位原子为N；②根据均摊法，该晶胞中的个数为，的个数为8，故每个晶胞中含有4个，则晶体的密度为。（4）①由MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知，E2＜E1，温度低时更容易生成；②根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知[Mg(NH3)6]Cl2是吸热反应，该反应也是气体分子数增加的反应，故升温、减压有利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3。命题解读新情境：这道题以“MgCl₂与[Mg(NH₃)₆]Cl₂的相互转化实现NH₃存储”为新情景，体现了化学知识在实际物质转化与资源利用中的应用，贴合当前“实用性化学”的命题趋势。新考法：多模块知识的融合考查：将“轨道表示式（原子结构）、分子空间构型（分子结构）、晶体密度计算（晶体结构）、能量变化（反应原理）”整合在同一实际情景中，考查知识的综合迁移能力；信息提取与应用的隐性要求：第(4)问虽未直接设问，但能量变化图隐含了“反应自发性、活化能对反应速率的影响”等潜在考查点，要求考生主动关联反应原理与物质转化的逻辑。新角度：结构与性质的关联更具象：第(2)问从“键角偏离”切入，不是直接考查常见分子的空间构型，而是要求解释键角异常的结构原因，聚焦“孤电子对的斥力影响”这一微观结构细节；晶体计算结合实际结构单元：第(3)问以配合物的晶体结构为载体，将配合物离子（[Mg(NH₃)₆]²⁺）作为结构单元进行计算，突破了传统简单离子晶体的计算角度。2．（2024北京，15，10分）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1个杂化(3)4(4)空气中的O2将C氧化为，与发生气固反应，速率快【详解】（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1个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：空气中的O2将C氧化为，与发生气固反应，速率快，有关反应的化学方程式为2C+O22CO、2CO+SnO2Sn+2CO2。命题解读新情境：这道题以“现代五金之一的锡（Sn）及其化合物、晶体的实际应用”为新情景，将物质结构知识与锡在合金、半导体等工业领域的实际用途结合，体现了化学与材料工业的产业关联，贴合“应用导向”的命题趋势。新考法：多维度结构知识的“场景整合”：将“原子轨道表示（原子结构）、分子杂化与构型（分子结构）、晶胞粒子数与密度（晶体结构）、工业制备中的化学作用（实际应用）”整合在“锡的工业应用”情景中，考查知识的跨模块综合迁移；工业流程中“化学作用的隐性分析”：第(4)问要求分析“通入空气的作用”，需结合还原反应与后续提纯逻辑推导，体现了对“实际生产中化学原理应用”的考查，而非单纯的知识记忆。新角度：从“成键方式”细化分子结构分析：第(2)问②考查SnCl₄中Sn的杂化轨道类型，并非直接判断分子构型，而是聚焦“杂化轨道与成键的对应关系”，强化了微观成键过程的理解；晶体密度计算的“同素异形体对比”：第(3)问②以白锡、灰锡两种同素异形体的晶胞参数为基础，对比计算密度比，突破了单一晶体的计算角度，突出了结构差异对宏观性质的影响。3．（2023北京卷，15，9分）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原子被原子取代的产物。(1)基态原子价层电子排布式是。(2)比较原子和原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：。(3)的空间结构是。(4)同位素示踪实验可证实中两个原子的化学环境不同，实验过程为。过程ⅱ中，断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂是和，过程ⅱ含硫产物是。(5)的晶胞形状为长方体，边长分别为、，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。(6)浸金时，作为配体可提供孤电子对与形成。分别判断中的中心原子和端基原子能否做配位原子并说明理由：。【答案】(1)(2)，O、S同主族，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子(3)四面体形(4)和(5)4(6)中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子【详解】（1）S是第三周期ⅥA族元素，基态S原子价层电子排布式为。答案为；（2）S和O为同主族元素，O原子核外有2个电子层，S原子核外有3个电子层，O原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去1个电子，即O的第一电离能大于S的第一电离能。答案为I1(O)>I1(S)，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子；（3）的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间构型为四面体形，可看作是中1个O原子被S原子取代，则的空间构型为四面体形。答案为四面体形；（4）过程Ⅱ中断裂的只有硫硫键，根据反应机理可知，整个过程中最终转化为，S最终转化为。若过程ⅰ所用的试剂为和，过程Ⅱ的含硫产物是和。答案为和；（5）由晶胞结构可知，1个晶胞中含有个，含有4个；该晶体的密度。答案为4；；（6）具有孤电子对的原子就可以给个中心原子提供电子配位。中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子。4．（2022北京卷，15，9分）工业中可利用生产钛白的副产物和硫铁矿联合制备铁精粉和硫酸，实现能源及资源的有效利用。(1)结构示意图如图1。①的价层电子排布式为。②中O和中S均为杂化，比较中键角和中键角的大小并解释原因。③中与与的作用力类型分别是。(2)晶体的晶胞形状为立方体，边长为，结构如图2。①距离最近的阴离子有个。②的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为。该晶体的密度为。(3)加热脱水后生成，再与在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫酸。分解和在氧气中燃烧的能量示意图如图3。利用作为分解的燃料，从能源及资源利用的角度说明该工艺的优点。【答案】(1)孤电子对有较大斥力，使键角小于键角配位键、氢键(2)6(3)燃烧放热为分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料【详解】（1）①Fe的价层电子排布为3d64s2，形成Fe2+时失去4s上的2个电子，于是Fe2+的价层电子排布为3d6。②H2O中O和中S都是sp3杂化，H2O中O杂化形成的4个杂化轨道中2个被孤电子对占据，2个被键合电子对占据，而中S杂化形成的4个杂化轨道均被键合电子对占据。孤电子对与键合电子对间的斥力大于键合电子对与键合电子对间的斥力，使得键角与键角相比被压缩减小。③H2O中O有孤电子对，Fe2+有空轨道，二者可以形成配位键。中有电负性较大的O元素可以与H2O中H元素形成氢键。答案为：3d6；孤电子对有较大斥力，使键角小于键角；配位键、氢键。（2）①以位于面心Fe2+为例，与其距离最近的阴离子所处位置如图所示（圆中）：。

4个阴离子位于楞上，2个位于体心位置上，共6个。②依据分摊法可知晶胞中Fe2+离子个数为，个数为。一个晶胞中相当于含有4个FeS2，因此一个晶胞的质量。所以晶体密度。答案为：6；（3）燃烧为放热反应，分解为吸热反应，燃烧放出的热量恰好为分解提供能量。另外，燃烧和分解的产物如Fe2O3、SO2、SO3可以作为制备铁精粉或硫酸的原料。答案为：燃烧放热为分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料。知识1电子排布、电离能与电负性1、原子核外电子排布的“三个原理”及其表示方法(1)熟记构造原理示意图(2)三个原理：能量最低原理、泡利原理、洪特规则能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道，即1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…泡利原理每个原子轨道上最多只容纳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【易错提醒】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的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2(3)基态原子核外电子排布的表示方法表示方法举例电子排布式Co：1s22s22p63s23p63d74s2简化表示式Cu：[Ar]3d104s1价层电子排布Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)O：(4)常见原子轨道电子云轮廓图原子轨道电子云轮廓形状轨道个数s球形1p哑铃形3(5)常见电子状态的描述硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4a．运动状态等于电子数S原子核外有16个电子，则有16种不同运动状态的电子b．空间运动状态等于轨道数S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其轨道数为1+1+3+1+3=9，则有9种不同的空间运动状态c．伸展方向看轨道类型S原子的s轨道为球形，只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则共有4种不同的伸展方向d．不同能量的电子看轨道数S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，有5种不同能量的电子e．运动范围看电子层S原子的核外有3个电子层，有3种不同的运动范围2、微粒半径、电离能和电负性变化规律(1)粒子半径大小的比较方法原子半径①同周期原子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)<r(S)>r(Cl)②同主族原子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)离子半径=1\*GB3①阳离子半径总比相应原子半径小，如：r(Na)>r(Na＋)=2\*GB3②阴离子半径总比相应原子半径大，如：r(Cl)<r(Cl－)=3\*GB3③同主族阳离子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)=4\*GB3④同主族阴离子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)=5\*GB3⑤同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)=6\*GB3⑥同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(N3－)>r(O2－)>r(F－)同周期：r(阴离子)＞r(阳离子)，阴离子比阳离子电子层多一层，如：r(S2－)>r(Na＋)=7\*GB3⑦电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小，如：r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)=8\*GB3⑧同一元素不同价态的离子半径，价态越高则离子半径越小，如：r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)(2)电离能的变化规律=1\*GB3①同一周期内，从左往右，第一电离能总体上是逐渐增大的，但并非单调地增大，有些反常。一般而言，IIA族元素的I1大于IIIA族元素；VA族元素的I1大于VIA族元素。如：Be＞B、N＞O，这与原子的外层电子构型有着密切关系：Be的价电子排布式是2s2，为全充满结构，比较稳定，难失电子，而B的价电子排布为2s22p1，没有Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小=2\*GB3②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小=3\*GB3③过渡元素的第一电离能变化不太规则，同一周期，从左至右，第一电离能略有增加=4\*GB3④同种原子：逐级电离能越来越大(即I1<I2<I3…，并且会发生一个突变。如果>>，对主族元素而言，最外层有n个电子，最高化合价为+n(3)电负性的变化规律=1\*GB3①同周期：从左至右，元素的电负性逐渐增大=2\*GB3②同主族：从上至下，元素的电负性逐渐减小知识2立体构型及杂化类型的判断1、分子构型与价层电子对互斥理论(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数=1\*GB3①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：与中心原子结合的原子=2\*GB3②若是离子，则应加上或减去与离子所带的电荷数，即：阴加阳减=3\*GB3③氧、硫原子若为配位原子，则其化合价规定为"零”，若为中心原子，则价电子数为6(2)价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构价层电子对数电子对的排列方式VSEPR模型及名称孤电子对数略去孤电子对的空间结构分子(或离子)的空间结构名称2直线形0直线形1直线形3平面三角形0平面三角形1V形2直线形4四面体形0正四面体形1三角锥形2V形3直线形2、判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据中心原子价层电子对数(杂化轨道数目)判断：杂化轨道数价层电子对数σ键电子对数＋孤电子对数价层电子对数杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间结构实例4sp3杂化4109°28′正四面体形CH43sp2杂化3120°平面三角形BF32sp杂化2180°直线形BeCl2(2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数价层电子对数σ键电子对数＋孤电子对数”来判断如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型杂化类型价层电子对数σ键电子对数孤电子对数孤电子对数确定方法=1\*GB3①号氮原子sp3431氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子=2\*GB3②号氮原子sp2321=3\*GB3③号碳原子sp2330碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子(3)有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化知识3等电子体、成键方式、晶体类型的判断1、等电子原理(1)等电子体的概念：原子总数相同，价电子总数也相同的微粒。如：CO和N2，CH4和NH4+(2)等电子原理：等电子体具有相似的化学键特征，它们结构相似，物理性质相近，但化学性质不相同，此原理称为等电子原理(3)等电子体的寻找方法：原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，根据等电子体定义，寻找等电子体的常用方法就是换原子①技巧一(竖换——同族替换)换同族原子(同族原子价电子数相同)以寻找NH3的等电子体为例NH3PH3、AsH3②方法二(横换——左右移位)换相邻族的原子，这时价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等以寻找CO的等电子体为例COCN－，CN—Ceq\o\al(2－,2)CON22、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1molNi(CO)4中含___molσ键1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3、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，且具有延展性知识4有关晶胞参数的计算1、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金刚石晶胞金刚石晶胞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)2、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acm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用Mg·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝eq\f(M,a3NA)g·cm－33、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＝eq\f(4,3)πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(\f(4,3)πr3,8r3)×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eq\r(2)a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝eq\f(4,\r(3))r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,\f(4,\r(3))r3)×100%＝≈68%面心立方最密堆积原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2eq\r(2)r，V晶胞＝a3＝(2eq\r(2)r)3＝16eq\r(2)r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×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×eq\r(3)r＝2eq\r(3)r2，h＝eq\f(2\r(6),3)r，V晶胞＝S×2h＝2eq\r(3)r2×2×eq\f(2\r(6),3)r＝8eq\r(2)r3，1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%＝≈74%金刚石型堆积金刚石晶胞金刚石晶胞设原子半径为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＝eq\f(8\r(3),3)R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。η＝eq\f(8×\f(4,3)πR3,a3)×100%＝eq\f(8×\f(4,3)πR3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8\r(3)R,3)))3)×100%≈34.01%能力1晶体化学式及粒子数确定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eq\f(1,n)(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eq\f(1,8)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eq\f(1,4)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eq\f(1,2)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eq\f(1,3)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能力2原子分数坐标分析方法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AABCDEFGHxyz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：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，上面心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，1)，下面心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0)，左面心：(EQ\f(1,2)，0，EQ\f(1,2))，右面心：(EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2))，前面心：(1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，后面心：(0，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))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(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))(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(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0)，12(1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，则15的原子分数坐标为(EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2))，11为(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，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(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))、(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))、(eq\f(3,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))、(eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))考向1立体构型及杂化类型的判断1．（2025·北京·三模）硫元素的含氧酸盐结构和性质多样。(1)亚硫酸盐。①S元素位于元素周期表中的区。②中，基态Fe，S和O原子中成对电子数由少到多的排序是。③与过量盐酸反应产生大量气体。键角比较：得到的气体分子(填“>”、“＜”或“=”)。(2)硫代硫酸盐。①(S分别是0价与+4价)可被氧化为，离子方程式是。②的结构可能是如下的两种。i．结构(a)中S的杂化轨道类型是。ii．结构(b)中O的化合价有。iii．原子半径与其化学键的键能关系如下表所示。原子的共价半径71.04102.61116.68134.94键能225.48279.95214.68155.14下列说法正确的是。a．原子半径过小，原子间孤电子对间斥力对键能影响大于键长对其的影响b．S原子失电子能力强于O，氧化了中的S原子而不是O原子c．的结构更可能为(a)(3)硫酸盐：的晶体为层状结构，如下图。①阳离子层内的相互作用有，层间的相互作用有。②已知阿伏伽德罗常数为，晶胞的体积为，晶体的密度为。【答案】(1)p>(2)-1和-2ac(3)氢键、配位键、静电作用范德华力、静电作用【详解】（1）①S元素为16号元素，价电子排布式为，为p区元素；②基态Fe的电子排布式为，成对电子数为11对，S的电子排布式为，成对电子数为7对，O的电子排布式为，成对电子数为3对，成对电子数由少到多的排序是；③与过量盐酸反应产生气体，中心原子S的价层电子对数为3，孤对电子数为1，S原子采用杂化，空间构型为V形，中心原子S的价层电子对数为4，孤对电子数为1，S原子采用杂化，空间构型为三角锥形，故键角；（2）①(S分别是0价与+4价)可被氧化为，离子方程式是；②结构(a)中两边的S原子形成4个键，中间的S原子形成2个键且含有两对孤对电子，价层电子对数均为4，杂化轨道类型均为杂化；结构(b)中端点的O的化合价为-2价，中间两个氧原子形成过氧键，为-1价，故结构(b)中O的化合价有-1和-2；a．一般来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，但由表格数据知，原子半径最小，但键能却小于键能，原因是原子半径过小导致两原子间孤电子对距离近，排斥力显著增大，对键能影响大于键长对键能的影响，故a正确；b．中的S分别是0价与+4价，处于中间价态易被氧化，而中的氧为-2价，为稳定价态，氧化了中的S原子而不是O原子，与S、O原子失电子能力强弱无直接关联，故b错误；c．由表格数据知，键能小于，更易断裂，结构(a)比结构(b)更稳定，c正确；故答案为ac。（3）①晶体中存在和，层内，与通过配位键结合形成、和之间存在氢键以及离子和离子之间的静电作用，层间是不同层的离子，主要存在范德华力和离子之间的静电作用；②由晶胞图可知，铁原子位于顶点、面心、棱上和体内，利用均摊法知晶胞中含个数为，的个数为4，的相对分子质量为321，故晶胞的质量为，晶胞的体积为，晶胞的密度为。2．（2025·北京东城·三模）螯合树脂吸附法处理废水具有吸附容量大、速度快以及选择性好等特点，已成为近年来的研究热点。螯合树脂M与形成新的螯合物Q，从而达到去除的效果，吸附机理如下图所示。资料：吸附原理螯合树脂M中的解离出，变成，而且树脂中含有N原子，在与接触时，树脂中的原子与形成配位键，形成新的螯合物Q，从而达到去除的目的。(1)M中四种元素电负性由大到小的顺序为(用元素符号表示)。(2)M中N原子的杂化轨道类型为。(3)Q中存在配位键，其中提供空轨道的是。(4)在螯合树脂M处理含铜废水过程中，发现体系对的吸附量有影响，实验结果如下图所示。①吸附去除的过程中需保持体系处于适宜的，其中约为时吸附效果最好。②解释体系碱性过强时，吸附能力下降的原因。③从结构角度解释：体系酸性较强时，吸附能力下降的原因。(5)化合物的结构如图。判断常温下和三者的电离常数由大到小的关系，并予以解释。【答案】(1)O>N>C>H(2)sp3(3)Cu2+(4)6碱性过强，氢氧根浓度增大，铜离子与氢氧根转化为氢氧化铜沉淀，平衡逆向移动，吸附能力下降酸性过强，氢离子浓度增大，平衡左移，结构Q转化为结构M，铜离子由被吸附状态转化为自由移动的铜离子状态(5)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，电离出氢离子的能力HA＜HB＜HC，所以常温下HA、HB和HC三者的电离常数由大到小的关系HA＜HB＜HC【详解】（1）同周期元素从左到右电负性增大，甲烷中C为负价、H为正价，则电负性C>H，M中四种元素电负性由大到小的顺序为O>N>C>H；（2）M中N原子形成3个共价单键，有1个孤电子对，价电子对数为4，N的杂化轨道类型为sp3；（3）Q中存在配位键，N、O原子含有孤电子对、Cu2+含有空轨道，N、O提供孤电子对，Cu2+提供空轨道；（4）①根据图示，pH为6，吸附Cu2+效果最好，吸附去除Cu2+的过程中需保持体系pH约为6。②碱性过强，氢氧根浓度增大，铜离子与氢氧根转化为氢氧化铜沉淀，平衡逆向移动，所以碱性过强时，吸附能力下降。③酸性过强，氢离子浓度增大，平衡左移，结构Q转化为结构M，铜离子由被吸附状态转化为自由移动的铜离子状态，所以体系酸性较强时，吸附能力下降。（5）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，电离出氢离子的能力HA＜HB＜HC，所以常温下HA、HB和HC三者的电离常数由大到小的关系HA＜HB＜HC。3．（2025·北京海淀·三模）氮及其化合物在能源领域应用广泛。(1)非常稳定，通常只能与电离能小的、等金属元素形成离子型化合物。①基态N原子价层电子排布式为。②、在水中能产生。分子的空间结构为三角锥形，解释原因：。(2)我国科学家成功合成五氮阴离子盐：（可表示为），局部结构示意图如下所示。①中和中均为杂化，比较中键角和中键角大小并解释原因：。②对于的稳定存在有重要作用。与的作用力类型有。(3)丁二酮肟可用于检验溶液中的，原理如下。二（丁二酮肟）合镍为非极性分子，结构稳定，含有共价键、配位键、氢键等作用力，请在图中方框内补全其结构。(4)通过、与的循环转化，可实现由、与合成、与。合成过程与Mg、MgO的晶胞结构示意图如下。①若和的晶胞体积分别为和，则和的密度之比为。②合成、与的总反应方程式是。【答案】(1)的价层电子对数为，其VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，略去孤电子对，的空间结构为三角锥形(2)中O的孤电子对个数为，中N的孤电子对个数为，孤电子对有较大斥力，使键角：<离子键、氢键(3)(4)【详解】（1）①N为7号元素，其基态原子最外层有5个电子，基态N的价层电子排布式为。②的价层电子对数为，其VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，略去孤电子对，的空间结构为三角锥形。（2）①中O的孤电子对个数为，中N的孤电子对个数为，孤电子对有较大斥力，使键角小于键角。②与分别为阳离子、阴离子，二者间存在离子键，结合图知，中的H与中的N还形成了氢键，故与的作用力类型有离子键、氢键。（3）根据原子守恒知，方框内还各有一个氢原子，结合题目信息知，二（丁二酮肟）合镍中含有共价键、配位键、氢键等作用力，根据其已知结构可确定方框中存在氢键，则补全后的结构为。（4）①晶胞中Mg处于顶点和体内，一个晶胞含Mg：个，该晶胞的质量为；晶胞中Mg2+处于12条棱上和体内(1个)，一个晶胞含Mg2+：个，O2-处于8个顶点和6个面心处，一个晶胞含O2-：个，该晶胞的质量为；则和的密度之比为。②由图知，、与可合成、与，反应过程中，、中的元素化合价均发生了变化，一个N降低3个价态，中C为-4价、H为+1价，反应后，一个C升高6个价态(得到CO)、H降低至0价，则，根据得失电子守恒和原子守恒可得合成、与的总反应方程式：。4．（2025·北京通州·三模）水是地球上最常见的物质之一，是所有生命生存的重要资源。(1)科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多种有趣的结构和性质。①一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如图：使水结成“热冰”采用弱电场的条件，说明水分子是分子（填“极性”或“非极性”）。②用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子，该阳离子具有较强的氧化性，写出该阳离子与的水溶液反应的离子方程式：。(2)2017年5月海底天然气水合物（俗称“可燃冰”）试采成功，这是我国能源开发的一次历史性突破。一定条件下，和都能与形成如下图所示的笼状结构（表面的小球是水分子，内部的大球是（分子或分子；“可燃冰”是与形成的水合物），其相关参数见下表。参数分子分子直径/nm分子与的结合能0.43616.400.51229.91①和所含的三种元素电负性从大到小的顺序为；碳原子的最高能级的符号是，其电子云形状是形。②分子中碳原子的杂化轨道类型为，与相同条件下在水中的溶解度较大的是，理由是。③“可燃冰”中分子间存在的作用力是。(3)为开采海底的“可燃冰”，有科学家提出用置换的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上表数据，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是。(4)氨气溶于水时，大部分与用氢键（用“…”表示）结合形成分子。根据氨水的性质可推知的结构式为（填序号）。ABCD【答案】(1)极性2H2O++SO2=4H++(2)O＞C＞H2p哑铃形spSO2为极性分子，CO2为非极性分子，H2O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO2的溶解度较大范德华力、氢键(3)CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4(4)B【详解】（1）①极性分子能在电场作用下凝结，水在弱电场作用下结冰，说明水分子是极性分子；②由水分子释放出1个电子时产生的一种阳离子，可以表示成H2O+，由于氧化性很强，能氧化SO2生成硫酸，离子方程式为2H2O++SO2=4H++；（2）①CH4和CO2所含的三种元素为H、C、O，同周期元素从左到右电负性依次增强，H的电负性较小，三种元素电负性由大到小的顺序为O＞C＞H，C原子的核外电子排布式为1s22s22p2，最高能级符号为2p，2p的电子云形状为哑铃形；②对于CO2，根据VSEPR理论，价电子对数为VP=BP+LP=2+=2，根据杂化轨道理论，中心C原子为sp杂化，其空间构型为直线型，CO2与SO2相同条件下在水中的溶解度较大的是SO2，CO2为非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，二者结构相似，根据相似相溶原理，SO2在水中溶解度更大；③由“可燃冰”的结构可知，分子间一定有范德华力，同时在水分子间还存在氢键；（3）根据题目所给信息，CO2的分子直径小于笼状结构空腔的直径，并且CO2与水的结合能大于CH4的结合能，故CO2能置换CH4；（4）NH3•H2O电离出与OH-，水中O-H键断裂，应是氨分子中N原子与水中H原子之间形成氢键，故NH3•H2O的结构式为，故选B。5．（2025·北京海淀·三模）黄铜矿(主要成分为)可用于生产和硫酸。第一阶段转化过程如下：(1)基态Cu原子的核外电子排布式为。(2)分子的空间构型为。(3)晶胞为立方体，结构如图，“”表示的原子为(填“铜”或“氧”)。其晶胞边长为cm。已知：密度为，摩尔质量为，阿伏伽德罗常数的值为。(4)与结构相似，但的熔点比的高约，原因是。(5)将还原为单质时，使用的还原剂一般为或焦炭。①焦炭还原可涉及以下反应：．

．

则还原的热化学方程式为；②从资源与反应原理的角度分析，使用或焦炭作还原剂的优点分别为。【答案】(1)(或)(2)V形(3)氧(4)与均为离子晶体，结构相似，阳离子均为，阴离子体积，的离子键强于的，因此熔点较高(5)

资源角度：使用还原可节约还原剂；反应原理：使用焦炭作还原剂，反应过程中生成，还原的速率更快【详解】（1）铜为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布式为(或)，故答案为：(或)。（2）分子的价层电子对数=，中心原子上的孤电子对数为1，分子的空间构型为V形，故答案为：V形。（3）由题干晶胞结构示意图可知，一个晶胞中含有黑球个数为：，白球为4，则白球代表铜，黑球代表氧；设晶胞边长为acm，根据，有，解得a=，故答案为：氧；。（4）与均为离子晶体，结构相似，阳离子均为，阴离子体积，的离子键强于的，因此熔点较高，故答案为：与均为离子晶体，结构相似，阳离子均为，阴离子体积，的离子键强于的，因此熔点较高。（5）①将反应Ⅰ-反应Ⅱ，得到，则，则还原的热化学方程式为，故答案为：。②资源角度：使用还原可节约还原剂；反应原理：使用焦炭作还原剂，反应过程中生成，还原的速率更快，故答案为：资源角度：使用还原可节约还原剂；反应原理：使用焦炭作还原剂，反应过程中生成，还原的速率更快。考向2电子排布、电离能与电负性6．（2025·北京朝阳·三模）碳元素在材料领域有着广泛的应用。(1)基态碳原子核外电子轨道表示式是。(2)上述物质中能导电的有。(3)C-C键的键长：金刚石>石墨，理由是。(4)石墨与在反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物，该物质仍具润滑性，单层局部结构如图所示。下列说法正确的是（填序号）。a．与石墨相比，抗氧化性增强b．与石墨相比，导电性减弱c．和石墨中碳原子的杂化类型相同(5)比较晶体和金刚石的熔点并解释原因。(6)可以与K形成低温超导化合物，其晶胞形状为立方体，结构如图所示。①距离最近且相等的有个。②已知阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为，晶胞边长为。(7)石墨可作锂离子电池的负极材料。充电时，嵌入石墨层间。当嵌入最大量时，晶体部分结构的俯视示意图如下。该电极充电时的电极反应为。【答案】(1)(2)石墨\石墨炔(3)金刚石碳原子之间只存在σ键，石墨中碳原子之间除了有σ键还有π键，碳原子间电子云重叠程度更大，键长更短(4)ab(5)熔点：金刚石>C60，原因是C60为分子晶体，金刚石为共价晶体，共价键远比范德华力强(6)12(7)【详解】（1）基态碳原子核外电子排布式为：，其轨道表示式是；（2）金刚石和均不导电，石墨和石墨炔中存在可在整个碳原子平面上自由移动的电子，均能导电，因此上述物质中能导电的有石墨、石墨炔；（3）C-C键的键长：金刚石>石墨，理由是：金刚石碳原子之间只存在σ键，石墨中碳原子之间除了有σ键还有π键，碳原子间电子云重叠程度更大，键长更短；（4）a．(CF)x中C原子的所有价电子均参与成键，没有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，a正确；b．石墨晶体中每个碳原子都有未参与杂化的1个2p轨道上电子在碳原子平面中运动，所以石墨晶体能导电；在石墨层间插入F原子后，则不存在未参与杂化的2p轨道上的电子，所以与石墨相比，(CF)x导电性减弱，b正确；c．(CF)x中每个碳原子与3个碳原子和1个氟原子形成4个共价单键，碳原子杂化方式为，石墨中碳原子的价层电子对数为3，采取杂化，则和石墨中碳原子的杂化类型不相同，c错误；故选ab。（5）C60为分子晶体，金刚石为共价晶体，共价键远比范德华力强，因此熔点：金刚石>C60；（6）①根据晶胞可知，白球的个数为，黑球的个数为，因此结合化学式为K3C60可得白球为C60；根据晶胞中C60的相对位置可知，距离最近且相等的有12个；②晶胞形状为立方体，设边长为anm，则该晶体的密度为，解得边长；（7）充电时，嵌入石墨层间。当嵌入最大量时，选取俯视图中最小的重复单元，根据均摊法可知，8个碳原子在边上，2个在内部，则碳原子个数是，Li的个数是，化学式为，则该电极充电时的电极反应为：。7．（2025·北京西城·二模）硅及其化合物在很多领域有广泛的应用。(1)硅原子①基态硅原子的价层电子轨道表示式是。②原子的第一电离能由小到大的顺序为(2)晶体硅①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是。②一定温度下，某体积为，质量为mg的晶体硅，其晶胞为立方体，如图1所示，边长为，Si的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数。③下列能说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡的是。a．硅原子之间的相互作用具有方向性和饱和性b．硅有导电性，导电能力大于金刚石(3)硅的含氧化合物①二氧化硅中的硅氧四面体基本结构单元如图2所示，其中硅原子的杂化方式为。②自然界中的云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构。i．如图3所示，每个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与相邻的硅氧四面体连接，形成无限伸展的片状的硅酸根离子，其中硅原子和氧原子的个数比为。ii．云母易被从片间撕开，原因是。【答案】(1)(2)晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大b(3)杂化2：5片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度【详解】（1）①基态硅原子的价层电子排布为3s23p2，价层电子轨道表示式是；②同周期元素从左到右第一电离能增大，但由于P的3p轨道处于半充满稳定状态，因此第一电离能大于相邻元素，则由小到大的顺序为Si<S<P。（2）①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大；②根据晶胞结构，含有硅原子个数为，根据密度公式可得：；③硅晶体中硅原子之间具有方向性和饱和性，金属晶体中金属键没有方向性和饱和性，故a不选；金刚石是共价晶体，若硅有导电性，且导电能力大于金刚石，则可说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡，故答案为b。（3）①二氧化硅中的硅为四面体构型，则杂化方式为sp3；②i．根据均摊法，一个硅氧四面体中，有3个氧原子被2个相邻Si原子共用、1个氧原子只与1个硅原子结合，则；ii．云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构，片内为由共价键构成的硅酸根阴离子，片间为金属阳离子，硅酸根离子和金属离子通过离子键构成云母多层结构，离子键强度较低，而共价键强度较高，因此云母易被从片间撕开形成单层结构，故答案为：片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度。8．（2025·北京朝阳·二模）氮及其化合物在能源领域应用广泛。(1)非常稳定，通常只能与电离能小的、等金属元素形成离子型化合物。①基态N原子价层电子排布式为。②、在水中均能产生。分子的空间结构为三角锥形，解释原因：。(2)我国科学家成功合成五氮阴离子盐：(可表示为)，局部结构示意图如下所示。①中和中N均为杂化，比较中键角和中键角大小并解释原因：。②对于的稳定存在有重要作用。与的作用力类型有。(3)通过、与的循环转化，可实现由、与合成、与。合成过程与、的晶胞结构示意图如下。①若和的晶胞体积分别为和，则和的密度之比为。②合成、与的总反应方程式是。【答案】(1)的VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，略去孤电子对，的空间结构为三角锥形(中采取杂化，其中一个杂化轨道被一个孤电子对占据)(2)有孤电子对，无孤电子对。孤电子对有较大斥力，使键角小于离子键、氢键(3)【详解】（1）①N是7号元素，基态N原子价层电子排布式为。②中N原子价电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，所以的空间结构为三角锥形。（2）①中O原子有1个孤电子对，中N原子无孤电子对。孤电子对有较大斥力，使键角小于。②对于的稳定存在有重要作用。与存在离子间的静电作用，即与存在离子键，中存在N-H键，与可以形成氢键，所以作用力类型有离子键、氢键。（3）①根据Mg的晶胞结构，镁位于晶胞的顶角和体心，1个晶胞中含有2个Mg原子，根据MgO的晶胞结构，镁位于晶胞的棱边和体心，O位于晶胞的顶角和面心，1个晶胞中含有4个Mg、4个O，若和的晶胞体积分别为和，Mg的密度为，的密度为，则和的密度之比为。②根据图示，甲烷、氮气、水合成、与，总反应方程式是。9．（2025·北京丰台·一模）铁及其化合物在生产生活中有着重要的作用。I．铁蓝或是一种传统的蓝色颜料，可由亚铁氰化钾制备而成。(1)基态的价电子排布式为。(2)铁蓝中包含的化学键类型有（填字母）。A．配位键

B．离子键

C．非极性共价键(3)比较N原子和O原子的第一电离能大小，并从原子结构角度进行解释。(4)邻二氮菲（）与能够生成稳定的橙色配合物，可用做的检测试剂。向溶液（浅黄色）中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，原因是。II．在不同温度下，单质铁可表现出不同的晶体结构，从而具有不同用途。的部分晶胞结构和的晶胞结构如下图所示，回答下列问题：(5)每个晶胞实际包含2个Fe原子，每个Fe原子周围等距且紧邻的Fe原子有8个。试在图中用“”表示出晶胞中其余Fe原子所处的位置。(6)若和的晶胞体积分别为和，则和晶体的密度之比是。【答案】(1)(2)AB(3)第一电离能：；原子的价层电子排布式为，轨道处于半满状态，更稳定，不易失电子(4)与的配位能力更强，溶液中的浓度低(5)(6)【详解】（1）铁是26号元素，基态的价电子排布式为；（2）中存在阴阳离子之间的离子键，亚铁离子与氰根离子之间存在配位键；（3）原子的价层电子排布式为，轨道处于半满状态，更稳定，不易失电子，则第一电离能：；（4）因为与的配位能力更强，溶液中的浓度低，所以未观察到溶液呈现明显的橙色；（5）每个晶胞实际包含2个Fe原子，每个Fe原子周围等距且紧邻的Fe原子有8个。则铁原子位于8个顶点和1个体心，即；（6）每个晶胞实际包含2个Fe原子，则密度：；的晶胞含有铁原子：，密度为：，则和晶体的密度之比是：。10．（2025·北京东城·二模）2022年2月我国科学家在《科学》杂志发表反型钙钛矿太阳能电池研究方面的最新科研成果论文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。(1)基态钛原子的p原子轨道上的电子数为个。(2)Ti的配合物有多种。Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF的配体所含原子中电负性由大到小的顺序是(写元素符号)；Ti(H2O)中∠H—O—H(填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中∠H—O—H；Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti的配位数是，N原子的杂化方式为。(3)反型钙钛矿电池无需使用具有光催化活性的TiO2(通过氮掺杂生成TiO2-aNb，反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层，光照下的输出稳定性更好，更具发展潜力。则TiO2-aNb晶体中a=。已知原子1、2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标分别为。【答案】(1)12(2)F>O>C>H大于8sp2(3)【详解】（1）Ti的原子序数为22，核外有22个电子，处于周期表中第四周期第IVB族，基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2，p原子轨道上电子数2p上有6个，3p上有6个，所以p原子轨道上电子数共12个。（2）由Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF可知，它们的配体分别为CO、H2O、F-，含有的原子有H、C、O、F，而C、O、F的氢化物中它们均表现负化合价，说明电负性均大于氢元素的，C、O、F属于同周期元素，从左至右，非金属性增强，非金属越强，电负性越大，所以H、C、O、F的电负性由大到小的顺序是F>O>C>H；由Ti(H2O)可知，H2O中O原子的孤电子对进入Ti2+的空轨道，形成配位键，则孤电子对数减小，斥力减小，Ti(H2O)中∠H—O—H变大，所以Ti(H2O)中∠H—O—H大于单个水分子中∠H—O—H；由球棍结构可知，每个配体中有两个O原子，与Ti4+形成环状结构，作为双齿配体，Ti的配位数是2×4=8；中中心原子N原子的价层电子对数，无孤电子对，N原子采取sp2杂化；答案为F>O>C>H；大于；8；sp2。（3）由TiO2-aNb晶胞结构可知，氮掺杂反应后，有3个氧空位，O原子6个在棱上、6个在面上，1个在体内，O原子个数为，N原子1个在面上、1个在棱上，N原子个数为，Ti原子在晶胞的8个顶点、4个面心和1个在体内，Ti原子个数为，所以，该物质的化学式为，则，；由TiO2的晶胞结构可知，原子1、2的分数坐标为和，则原子3的坐标为；故答案为：；。考向3等电子体、成键方式、晶体类型的判断11．（2025·北京海淀·一模）锂在储能方面有重要作用，盐湖卤水是我国锂的主要来源。盐湖卤水中的含量低，的含量较高，提锂难度大。(1)Li在元素周期表中的位置是。(2)碳酸盐沉淀法是最早应用于盐湖卤水提锂的方法。的空间构型为。(3)冠醚萃取法可选择性提取低浓度的。某种冠醚的结构如图。当冠醚空腔大小与金属离子接近时，金属离子易被吸附进入空腔中，实现萃取。该冠醚在某溶剂中的离子选择性如下表。离子选择性164：13：1从原子结构角度解释冠醚的离子选择性的原因：。(4)用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为)。①距离Li最近且等距的O的数目为。②已知阿伏伽德罗常数为。该晶体的密度为。【答案】(1)第二周期IA族(2)平面三角形(3)和的电子排布相同，核电荷数：大于，离子半径：小于；相比于，与的离子半径更接近，更易被冠醚吸附，更难与分离，故离子选择性更低(4)4【详解】（1）Li在元素周期表中的位置是：第二周期IA族；（2）中C原子的价层电子对数为3+=3+0=3，空间构型为平面三角形；（3）从原子结构角度解释冠醚的离子选择性的原因：和的电子排布相同，核电荷数：大于，离子半径：小于；相比于，与的离子半径更接近，更易被冠醚吸附，更难与分离，故离子选择性更低；（4）①由图可知，距离Li最近且等距的O的数目为：4；②根据均摊法，晶胞中O2-个数为：，Li+个数为8，晶体的密度为：。12．（2025·北京平谷·一模）工业上利用钛与铁可以制造多种新型合金材料，广泛用于航空、船舶、医疗、储能等领域。(1)基态核外电子排布式为。(2)尿素与氯化铁形成配合物是一种高效有机催化剂。尿素与铁离子形成配位键时，最容易提供孤电子对的是元素，原因是。(3)研究表明用作光催化剂可将、、等氧化为、。下列说法正确的是（选填序号）。A．、均为直线型分子，但分子极性不同B．、、的第一电离能依次增大C．沸点比低得多，主要是因为分子间作用力较小(4)Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示（位于立方体的顶点，处于立方体的中心）。该晶体中，和周围个相紧邻；若该晶胞的边长为acm，则晶胞的密度为（设为阿伏加德罗常数）。(5)纳米晶体是一种贮氢容量大、价格低廉的储氢材料。可由Mg和Fe的粉末在气氛中反应加热球磨制得，该反应分两步进行。第一步反应为，第二步反应的化学方程式为。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d6(2)NN的电负性比O小，容易提供孤电子对(3)A(4)12(5)2MgH2+Fe+H2Mg2FeH6或3MgH2+FeMg2FeH6+Mg【详解】（1）铁是26号元素，Fe2+的基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6；（2）尿素中O和N有孤电子对，其中N的电负性小，容易提供孤电子对，故答案为：N；N的电负性比O小，容易提供孤电子对；（3）A．、中碳都是sp杂化，空间结构都是直线型，其中是极性分子，是非极性分子，A正确；B．同周期越靠右，第一电离能越大，其中N元素的2p为半满的稳定结构，第一电离能比O大，B错误；C．可形成分子间氢键，沸点较高，则沸点比低得多，主要是因为可形成分子间氢键，C错误；故选A；（4）由晶胞结构图可知，体心为Ca2＋，面心为O2－，该晶体中每个顶点Ti4＋与面心的O2－相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶体中，Ti4＋和周围紧相邻O2－数目为3×=12，该晶体中，Ti4+和周围12个O2-相紧邻；如图晶胞中Ti4＋为8×=1，Ca2＋为1，O2－为6×=3，令晶胞边长为acm，，密度ρ=；（5）本题的目的是制备Mg2FeH6，则第二步应是制备Mg2FeH6，两步反应加起来可以消掉中间产物MgH2，且根据题意反应物有铁参与，因此第二步应是或2MgH2+Fe+H2Mg2FeH6或3MgH2+FeMg2FeH6+Mg。13．（2025·北京·模拟预测）金属元素在人类生活中有着重大作用，请回答：(1)某合金的结构如图所示，其中b是有序的结构，a是无序的分布，其中每个小球代表Cu，Au的统计出现概率，用CuxAuy表示。①该合金的化学式是：。②判断从a→b在。(选填“高温”，“低温”)③写出a中每个小球代表。(2)下列有关物质结构与性质的说法正确的是___________。A．15-冠-5可以与Na+形成超分子，其作用力为分子内作用力B．SCN-的S和N均可以作为配位原子C．SiC是一种共价晶体，质脆，其莫氏硬度小D．O3是一种极性分子，因此在水中溶解度大于O2(3)配位取代反应：

①乙二胺和NH3均为含N配体，但上述反应平衡常数确极大，解释原因(可从反应原理入手)：。②比较NH2OH和NH3和N2H4的碱性大小。并解释原因。【答案】(1)Cu3Au低温Cu0.75Au0.25或Cu3/4Au1/4(2)BD(3)其中en为双齿螯合配体，发生配体取代反应后生成了更多的小分子，从热力学上讲熵是更有利的，en和NH3均为含N中性配体，因此焓变较小熵变占主导，故平衡常数较大碱性大小：NH3>N2H4>NH2OHN2H4和NH2OH可分别看成NH2-NH2与NH2-OH，其中吸电子能力-OH>-NH2，故N上的电荷密度分别为NH3>N2H4>NH2OH，所以碱性大小NH3>N2H4>NH2OH。【详解】（1）①根据均摊法可知，晶胞中Cu的个数为，晶胞中Au的个数为，晶体化学式为Cu3Au；②温度是影响晶体有序态与无序态转变的重要因素；高温可以破坏晶体结构的有序性，使其转变为无序态，而降低温度则可以促使无序态恢复为有序态，故从a→b需要低温；③根据均摊法可知，A晶胞中一共含有4个原子，晶胞的化学式为Cu3Au，则每个小球代表1个Cu3/4Au1/4或Cu0.75Au0.25；（2）A．15-冠-5可以与Na+形成超分子，其作用力为配位键，故A错误；B．硫氰根离子中的硫原子和氮原子都具有孤对电子，这些孤对电子可以作为电子对给予体，参与配位，故B正确；C．SiC是一种共价晶体，其是一种具有极高硬度的材料，其硬度仅次于一些超硬材料，硬度越大，脆性越大，其莫氏硬度在9.5左右，其数值较大，故C错误；D．O3中心原子O的价电子对数为，含有1对孤对电子，是一种极性分子，O3在水中溶解度大于O2主要原因是相似相溶原理，O3是极性分子，O2是非极性分子，水是极性分子，故O3在水中溶解度大于O2，故D正确；故选BD；（3）①其中en为双齿螯合配体(即乙二胺中两端的N均参与配位螯合成环)，发生配体取代反应后生成了更多的小分子，从热力学上讲熵是更有利的，en和NH3均为含N中性配体，因此焓变较小熵变占主导，故平衡常数较大；②碱性大小：NH3>N2H4>NH2OH；③N2H4和NH2OH可分别看成NH2-NH2与NH2-OH，其中吸电子能力-OH>-NH2，故N上的电荷密度分别为NH3>N2H4>NH2OH，所以碱性大小NH3>N2H4>NH2OH。14．（2024·北京·三模）硼及其化合物在科研、工业等方面用途广泛。(1)基态B原子价层电子排布式是。(2)硼原子与氮原子结合可以形成多种晶体。其中六方氮化硼与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，耐磨性高。它们的晶体结构如图1所示。下列关于这两种晶体的说法正确的是（填序号）。a．六方氮化硼晶体层间不存在化学键b．六方氮化硼结构与石墨相似却不导电c．两种晶体中的B和N之间的作用力均为共价键d．立方氮化硼含有σ键和π键，属于共价晶体，所以硬度大(3)是一种重要的储氢材料，其晶胞结构由Ⅰ、Ⅱ两部分组成，如图2所示。①Ⅰ不是晶胞，从结构角度说明原因。②已知阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为。（）(4)氨硼烷（）可由制备，方法如下：已知：ⅰ．元素的电负性：H-2．1、B-2.0；ⅱ．卤化物水解，需先与水分子配位。①不能水解，但能水解。原因是。②在水中的溶解性：THF（）>环戊烷，原因是。此法生成的会继续与THF·BH3反应生成副产物。过程如下：③第2步反应能量（填“吸收”或“放出”）。④可用和DMA（二甲胺）代替THF（）进行氨硼烷的制备，、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)(2)abc(3)