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(共100张PPT)
大题题型三
物质结构与性质综合题
分点突破1　结构决定性质——原因解释类题目的规范作答　
　　　　　　
1．分子结构的思维模型
2．分子性质简答题的答题模板
(1)分子间存在氢键―→分子间作用力大―→熔、沸点反常高
(2)溶质与溶剂间形成氢键―→溶质易溶于该溶剂中
(3)溶质与溶剂分子相似相溶―→溶质与溶剂互溶
(4)组成与结构相似的物质，相对分子质量越大―→范德华力越大―→溶、沸点越高
1s22s22p3
sp2
9∶2
(2)N、P位于同一主族，NH3、PH3分子结构如图所示：
①NH3中N—H键的键角比PH3中P—H键的键角更大，其主要原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________，
中心原子N的电负性大于P，NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子，分子中N—H键之间的斥力大于P—H键，所以氨分子键角更大
②NH3比PH3易液化，其主要原因是___________________________
_________________________________________________________。
NH3分子间存在氢键，沸点比PH3高，更易液化
2．Cu2+与H2O、NH3、Cl－均可形成配位数为4的配离子：[Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[CuCl4]2-。其转化关系如图所示：
(1)[Cu(H2O)4]2+中H—O—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)H2O中H—O—H的键角，理由是_______________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
＞
[Cu(H2O)4]2+中O的孤电子对数比H2O中O的孤电子对数少，斥力小，[Cu(H2O)4]2+中
H—O—H的键角大
(2)[CuCl4]2-呈黄色，溶液Ⅰ呈黄绿色的原因是__________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
溶液Ⅰ加水稀释至呈蓝色，其原因是__________________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-存在转化：[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－ [CuCl4]2-＋4H2O，蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-共存使溶液显黄绿色
(3)向溶液Ⅱ中缓慢通入NH3至过量，观察到的现象是_________________________________________________________。
溶液呈现深蓝色
分点突破2　晶胞结构分析与相关计算　
　　　　　　
1．晶胞的有关计算思路
(1)
[注意]　立方体的V＝a3，长方体的V＝abc。
2．晶胞中原子坐标及俯视图(以金刚石晶胞为例)
(2)沿x、y轴的俯视图为
。
沿体对角线的俯视图为
。
1．(1)已知FeF3的熔点(1 000 ℃)显著高于FeCl3的熔点(306 ℃)，原因是_______________________________________________________
_________________________________________________________。
(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，熔点NiO>FeO的原因是___________________________________________________。
FeF3为离子晶体，熔点受离子键的强弱影响；FeCl3为分子晶体，熔点受分子间作用力影响，离子键比分子间作用力强
Ni2+的半径小于Fe2+的半径，NiO中离子键较强，熔点较高
(3)室温下，四羰基镍[Ni(CO)4]是一种具有挥发性的液体，其熔、沸点低的原因是_______________________________________________
_________________________________________________________。
CO分子内σ键与π键个数之比为______。
(4)Cu2O与Cu2S属于________晶体，Cu2O的熔点______(填“大于”或“小于”)Cu2S的熔点。
Ni(CO)4是分子晶体，熔化或汽化时破坏的是范德华力，因此熔、沸点较低
1∶2
离子
大于
2．(2024·广东卷，T18节选)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝________，其立方晶胞的体积为________nm3。
2∶1∶1
8a3
[解析]　合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga，Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co，故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝2∶1∶1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间(或最近的Ni之间)的距离，为2a nm，故晶胞的体积为8a3 nm3。
1．(2024·新课标全国卷，T10节选)(1)Ni基态原子价电子的轨道表
示式为________________________。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为a3，镍原子半径为________。
(2)Ni(CO)4结构如图所示，其中含有σ键的数目为_______，Ni(CO)4晶体的类型为________。
8
分子晶体
[解析]　(2)由Ni(CO)4的结构可知，4个配体CO与中心原子Ni形成配位键，配位键均为σ键，而每个配体CO中含有1个碳氧三键，每个三键中含有1个σ键，因此1个Ni(CO)4分子中含有8个σ键。Ni(CO)4的沸点比较低，且由其结构可知该物质由分子构成，因此其晶体类型为分子晶体。
2．(2024·山东卷，T16)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
(1)Mn在元素周期表中位于第________周期________族；同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是________(填元素符号)。
(2)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为________。
四
ⅦB
Cr
MnO2
当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn的化合价______(填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获得半导体性质的是______(填标号)。
A．CaO　　　　　　　　 B．V2O5
C．Fe2O3 D．CuO
降低
A
正四面体形
sp2
(4)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是_________________________________________________________。
FDCA形成的分子间氢键更多
3．(2024·甘肃卷，T15节选)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca与N的距离为________pm；化合物的化学式是________，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为__________g·cm-3(列出计算表达式)。
Ca3N3B
2
4
1
3
题号
5
6
7
热点题空专练 　 分子结构与性质
1．含硫物质在自然界中分布广泛，且与我们的生活密切相关。回答下列问题：
(1)P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为________________，其原因是_________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
多维训练九　物质结构与性质综合题
Cl、P、S
同周期主族元素从左至右，第一电离能整体呈增大的趋势，但P的3p能级为半充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期相邻主族元素，故P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S
化合物磺酰氯(SO2Cl2)中键角∠OSCl________(填“>”“<”或“＝”)∠ClSCl，原因是___________________________________
________________________________________________________________________________________________________________。
2
4
1
3
题号
5
6
7
>
根据价层电子对互斥模型可知，双键与双键之间的斥力>单键与单键之间的斥力，斥力越大，键角越大，则键角：∠OSCl>∠ClSCl
(2)代森锌(　　　　　　　)是一种广谱杀菌剂。其分解得到的属
于非金属化合物的产物有CS2、H2S、NH2(CH2)2NH2，这三种化合物中沸点最高的是________________________，其主要原因是
_______________________________________________________。
2
4
1
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题号
5
6
7

NH2(CH2)2NH2分子间能形成氢键，沸点最高
2
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题号
5
6
7
2
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3
题号
5
6
7
2．一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如图所示。
(1)分子Ⅰ的空间结构可能为二面角形(从一条直线出发的两个半平面组成的图形为二面角，这条直线叫做二面角的棱，如　　　
所示)，从物质结构的角度说明理由：________________________
________________________________________________________________________________________________________________。
2
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1
3
题号
5
6
7
通过旋转Se原子与苯环之间的单键，可得到以Se—Se所在直线为棱的二面角，故分子Ⅰ的空间结构可能为二面角形
(2)分子Ⅳ中具有孤电子对的原子有________(填元素符号)。其中S原子的杂化类型为________。
(3)已知：N(SiH3)3中Si—N—Si的键角为120°。下列划线原子与N(SiH3)3中N原子的杂化类型相同的是________(填字母)。
A．Al(OCH3)3　　B．NH3BH3
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4
1
3
题号
5
6
7
Se、O
sp3
A
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题号
5
6
7
[解析]　(1)根据分子Ⅰ的空间结构可知，Se原子形成两个共价单键，Se原子的价电子数为6，分子Ⅰ中Se原子上还含有两个孤电子对，则分子Ⅰ中的两个Se原子的价层电子对数均是4，Se原子采取sp3杂化，通过旋转Se原子与苯环之间的单键，可得到以Se—Se所在直线为棱的二面角，故分子Ⅰ的空间结构可能为二面角形。
(2)根据分子Ⅳ的空间结构可知，Se原子形成两个σ键，有两个孤电子对；O原子形成1个双键，有两个孤电子对；S原子形成4个σ键，没有孤电子对，S原子的杂化类型是sp3。
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题号
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7
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题号
5
6
7
3．(1)α-FeOOH的结构中，每个Fe(Ⅲ)与羟基氧和非羟基氧构成了FeO3(OH)3八面体，相同环境的氧原子之间构成正三角形。请在如图中补充完整该八面体的结构。
或
(1)
(2)α-FeOOH可用于脱除烟气中的H2S。脱硫、再生过程中可能的物质变化如图1所示。生成的S8(结构如图2所示)覆盖在α-FeOOH的表面。
①写出反应Ⅱ的化学方程式：____________________________。
2
4
1
3
题号
5
6
7
4FeSSH＋4O2===4FeOOH＋S8
②工业可使用四氯乙烯(C2Cl4)溶解S8并实现与α-FeOOH分离。四氯乙烯能溶解S8的原因是___________________________________
_______________________________________________________。
③部分环状分子(如苯)中由于存在大π键，增强了分子的稳定性。S8分子中不能形成大π键的原因是____________________________
_______________________________________________________。
2
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1
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题号
5
6
7
四氯乙烯与S8都是非极性分子，符合“相似相溶”规律
S8分子中S原子采取sp3杂化，无剩余的p轨道用于形成π键
2
4
1
3
题号
5
6
7
[Xe]6s2
BaH2>H2O>NH3
sp2
平面三角形
ac
(3)苯胺(　　 　　)中N原子与苯环形成p-π共轭，
　　　　　　　　　 的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是__________。
[解析]　(1)氢化钡是沸点较高的离子晶体，氨分子和水分子是沸点低的分子晶体，水分子间形成氢键的数目多于氨分子，分子间作用力大于氨分子，水的沸点高于氨，所以简单氢化物的沸点由高到低的顺序为BaH2>H2O>NH3。
2
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题号
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7
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1
3
题号
5
6
7
(2)硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0，氮原子的杂化方式为sp2，碳酸根离子和三氧化硫分子与硝酸根离子的原子个数都为4、价电子数都为24，互为等电子体。
(3)　　　 　　　分子中甲基为推电子基团，会使氨基中氮原子电子云密度大于　　　　　，碱性强于　　　　　；
分子中氮原子不能与苯环形成p-π共轭，氨基中氮原子电子云密度大于　　　　　　　，碱性强于　　　　　　　，所以碱性最弱的为　　　　　
2
4
1
3
题号
5
6
7
5．(2024·青岛一模，节选)(1)AlCl3、FeCl3等金属氯化物易发生
二聚，写出AlCl3二聚物的结构式：________________，该分子中Al原子的杂化方式为________。
(2)CuSO4·5H2O简单的平面结构如图，则该晶体的化学式应表示为___________________________________________________。
sp3
[Cu(H2O)4]SO4·H2O
a．离子键　b．氢键　c．非极性共价键　d．极性共价键　e．配位键
水分子①的键角________(填“大于”“小于”或“等于”)104.5°，原因为_____________________________________
_______________________________________________________。
2
4
1
3
题号
5
6
7
该晶体中含有的粒子间作用力有________(填字母)。
abde
大于
水分子①中形成氢键，导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小
2
4
1
3
题号
5
6
7
[解析]　(1)AlCl3二聚物中Cl的孤电子对和Al形成配位键，结构简式为　　　　　　　　，其中Al形成4个σ键没有孤电子对，杂化方式为sp3。(2)水分子①的键角大于104.5°，原因是水分子①中形成氢键，导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小。
2
4
1
3
题号
5
6
7
第六周期第ⅢB族
小于
2
4
1
3
题号
5
6
7
2
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1
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题号
5
6
7
7．(1)(2024·揭阳模拟，节选)常温下，F2与硼单质反应生成BF3，BF3为缺电子结构，通入水中产生三种酸分别为HBF4、HF和________(填化学式)。BF3和NF3BF3中F—B—F的键角大小顺序是__________________，实验测得BF3中3个B—F键长远比B和F的半径之和小，原因是____________________________________
________________________________________________________________________________________________________________。
NF3BF3中形成配位键的配位原子为________。
BF3>NF3BF3
H3BO3
N
2
4
1
3
题号
5
6
7
24
2
热点题空专练 　 晶体结构与性质
1．(2024·湛江一模，节选)氮化镓是目前应用最广泛的半导体材料之一，目前广泛应用于相控阵雷达、快速充电器等行业。氮化镓有不同的晶型，其中六方氮化镓和立方氮化镓之间可以相互转化。
题号
1
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6
8
7
共价
Ga6N6


题号
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7
题号
1
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8
7
2．(2024·开封质检)钙是组成动物牙齿和骨骼的重要成分，其重要的氧化物CaO的晶胞结构如图所示。
题号
1
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2
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8
7
该晶胞属于立方晶系，与Ca2+距离相等且最近的Ca2+有________个；Ca2+位于O2-构成的____________的体心，已知CaO的摩尔质量为56 g·mol-1，晶胞棱长为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该
晶体的密度为________g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。该晶胞
若沿体对角线投影，则O2-的投影图为________(填字母)。
A　　　B　　　C　　　D
12
(正)八面体

B
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
[解析]　观察晶胞结构图，以晶胞体心的Ca2+为例，与该Ca2+距离相等且最近的Ca2+位于晶胞的棱上，共12个。Ca2+位于6个面上的O2-构成的(正)八面体的体心。
题号
1
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4
6
8
7
题号
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6
8
7
晶胞中顶角的O2-的投影在大六边形的顶点和中心处，面心的O2-的投影在小六边形的顶点处，则将O2-投影在投影面上得到投影图为
，故选B项。
题号
1
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5
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6
8
7
3．(2024·黄山一模，节选)CO可以用于生产多晶金刚石箔，将一氧化碳和氢气混合，在高温高压下通过催化剂使之沉积在金属基底上，形成金刚石晶体。金刚石的晶胞如图所示，晶胞参数为b nm，
晶胞中C与C间的最大距离为____nm，晶体密度为________g·cm-3
(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
4．(2024·青岛一模，节选)金属Hf溴化物离子八面体钾盐晶胞结构如图，化学式为__________。已知晶胞参数为a nm，则该晶体的密
度为________ g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值，该化合物式量为M)。
题号
1
3
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2
4
6
8
7
K2[HfBr6]

题号
1
3
5
2
4
6
8
7
5．(2024·济南一模，节选)含氮物质在工业上应用非常广泛。将单质钡(Ba)、铼(Re)以一定比例混合，于特制容器中加热，依次通入N2、O2可制得某黑色晶体，该晶体晶胞如图所示，含有多个由Ba(＋2)、Re(＋4)、O(－2)和N(－3)组成的八面体与平面三角形，括号中为其化合价。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(1)该晶体中含有的八面体和平面三角形的个数比为________，晶体的化学式为______________。
(2)晶胞参数为a pm、a pm、c pm，α＝β＝90°，γ＝120°，该
晶体的密度为___________________g·cm-3(写出表达式)。
题号
1
3
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2
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6
8
7
1∶2
Ba6O(ReN3)2
题号
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3
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2
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6
8
7
6．(1)(2024·怀化二模，节选)某种铁镍合金的立方晶胞如图所示，镍原子的配位数为________；该合金的化学式为________。
题号
1
3
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2
4
6
8
7
4
FeNi2
(2)(2024·黄山二模，节选)NH3与镓(Ga)在高温下生成GaN，氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶角和面心的碳原子被Ga原子代替。
题号
1
3
5
2
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6
8
7
题号
1
3
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6
8
7


题号
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8
7
7．(1)(2024·邯郸二模，节选)氧化镍(NiO)是一种重要的半导体材料，其晶体结构与NaCl相同，其中每个镍离子周围有________个最近的氧离子，Ni2+与最近的O2-核间距离为a nm，则NiO晶体的密度
是_____________g·cm-3(写出表达式即可)。
题号
1
3
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6
8
7
6

(2)(2024·北京名校模拟，节选)相较于钙钛矿，类钙钛矿结构材料具有高温稳定性等优点。一种类钙钛矿结构材料含Pr(镨)、Ni和O元素，晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、a nm、b nm，如图所示：
①该物质的化学式为________。
②阿伏加德罗常数为NA，该晶体的
密度为____________g·cm-3。
题号
1
3
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2
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6
8
7
Pr2NiO4

题号
1
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2
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6
8
7
8．某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图1所示，当部分K＋被Eu2+取代后可获得高性能激光材料，其基本重复单元如图2所示。
题号
1
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2
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6
8
7
(1)图1中与K＋距离相等且最近的F－有________个；若Mg2+位于晶胞的顶角，则K＋位于晶胞的________。
(2)图2中，晶体中K＋数目与空位数目之比为________；若Eu的摩尔质量为b g·mol-1，NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度
为________________ g·cm-3(用含b和NA的代数式表示)。
12
体心
2∶1

题号
1
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5
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8
7
题号
1
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7
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题号
5
6
高考大题集训 　 物质结构与性质综合题
1．(2024·北京卷，T15)锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整：
(2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是_______________。
②SnCl4的Sn—Cl键是由锡的________轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
平面三角形
sp3杂化
2
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1
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题号
5
6
(3)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。
4

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1
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题号
5
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题号
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1
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题号
5
6
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1
3
题号
5
6
2．(2023·海南卷，T19)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
(　　代表单键、双键或三键)
回答问题：
(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种，它们是_____________。
(2)配合物Ⅰ中，R′代表芳基，V—O—R′空间结构呈角形，原因是_______________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是________。
(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为＋4和＋3，配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中，两个氮原子间键长最长的是________。
2
4
1
3
题号
5
6
C、O、P、Cl
根据VSEPR模型，氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，成键电子对之间呈角形
N
配合物Ⅱ
(5)近年来，研究人员发现含钒的锑化物CsV3Sb5在超导方面表现出潜在的应用前景。CsV3Sb5晶胞如图1所示，晶体中包含由V和Sb组成的二维平面(见图2)。
2
4
1
3
题号
5
6
①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为________。锑和磷同族，锑原子基态价层电子排布式为________。
②晶体中少部分钒原子被其他元素(包括Ti、Nb、Cr、Sn)原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是_____。
a．有＋4或＋5价态形式
b．均属于第四周期元素
c．均属于过渡元素
d．替代原子与原离子的离子半径相近
2
4
1
3
题号
5
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6
5s25p3
ad
2
4
1
3
题号
5
6
[解析]　(4)结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构，钒的化合价分别为＋4和＋3，配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键，配合物Ⅲ中为氮氮双键，N2中为氮氮三键，故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长。(5)①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，周围紧邻的锑原子数为6；锑和磷同族，锑原子位于第五周期第ⅤA族，其基态价层电子排布式为5s25p3；②CsV3Sb5中V带的总的正电荷为＋9，当替代原子为Sn时，化合价可能为＋4或＋5价态形式，故a正确；Ti、Cr属于第四周期元素，Nb、Sn属于第五周期元素，故b错误；Sn是第ⅣA族元素，不属于过渡元素，故c错误；钒原子填充在锑原子形成的八面体空隙中，替代原子与原离子的离子半径相近，才能填充进去，故d正确。
2
4
1
3
题号
5
6
3s23p4
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
四面体形
2
4
1
3
题号
5
6
(5)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、
b nm、c nm，结构如图所示。
晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为________。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为__________g·cm-3。(1 nm＝10-7 cm)
2
4
1
3
题号
5
6
4
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1
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题号
5
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题号
5
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2
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3
题号
5
6
2
4
1
3
题号
5
6
4．(2023·山东卷，T16)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(1)－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________，HOF水解反应的产物为__________(填化学式)。
分子晶体
H2O2、HF
sp2
>
2
4
1
3
题号
5
6
(3)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合价为＋2。上述反应的化学方程式为_______________________________________________________。
若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度ρ＝____________ g·cm-3(用含NA的代数式表示)。
2
4
1
3
题号
5
6
CuCl2＋4K＋2F2===2KCl＋K2CuF4

2
4
1
3
题号
5
6
2
4
1
3
题号
5
6
5．(1)(2023·福建卷，T14节选)①物质在水中的溶解性：
________　　　　　　　　 (填“>”或“<”)
②请从物质结构角度分析，(C2H5)3N能与HCl反应的原因是_______________________________________________________。
>
(C2H5)3N结构中的N原子有孤电子对，与H＋形成配位键
3d9
2
2∶1
bc
2
4
1
3
题号
5
6
2
4
1
3
题号
5
6
2
4
1
3
题号
5
6
6．(1)(2023·辽宁卷，T17节选)噻吩(　　　)沸点低于吡咯(　　　)的原因是_______________________________________。
(2)(2023·重庆卷，T17节选)α-AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。
吡咯分子间形成氢键
①测定晶体结构最常用的仪器是________(填字母)。
A．质谱仪　　　　　　 B．红外光谱仪
C．核磁共振仪 D．X射线衍射仪
②γ-AgI与α-AgI晶胞的体积之比为________。
D
12∶7
2
4
1
3
题号
5
6
(3)(2024·安徽卷，T17节选)通过Cu＋修饰的Y分子筛的吸附-脱附，可实现C2H4和C2H6混合气的分离。Cu＋的________与C2H4分子的π键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离C2H4和C2H6的优点是________________
_______________________________________________________。
2
4
1
3
题号
5
6
4s空轨道
识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高
2
4
1
3
题号
5
6结构决定性质——原因解释类题目的规范作答
1．分子结构的思维模型
2．分子性质简答题的答题模板
(1)分子间存在氢键―→分子间作用力大―→熔、沸点反常高
(2)溶质与溶剂间形成氢键―→溶质易溶于该溶剂中
(3)溶质与溶剂分子相似相溶―→溶质与溶剂互溶
(4)组成与结构相似的物质，相对分子质量越大―→范德华力越大―→溶、沸点越高
1．某杂志报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题：
(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、 (亚硝基胍)等含氮化合物，基态N的核外电子排布式为________；NH4NO3中的中心原子杂化方式为________；亚硝基胍分子中σ键与π键的数目比为________。
(2)N、P位于同一主族，NH3、PH3分子结构如图所示：
①NH3中N—H键的键角比PH3中P—H键的键角更大，其主要原因是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________，
②NH3比PH3易液化，其主要原因是_____________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案]　(1)1s22s22p3　sp2　9∶2
(2)①中心原子N的电负性大于P，NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子，分子中N—H键之间的斥力大于P—H键，所以氨分子键角更大　②分子间存在氢键，沸点比PH3高，更易液化
2．Cu2+与H2O、NH3、Cl－均可形成配位数为4的配离子：[Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[CuCl4]2-。其转化关系如图所示：
(1)[Cu(H2O)4]2+中H—O—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)H2O中H—O—H的键角，理由是_______________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)[CuCl4]2-呈黄色，溶液Ⅰ呈黄绿色的原因是______________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________；
溶液Ⅰ加水稀释至呈蓝色，其原因是______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)向溶液Ⅱ中缓慢通入NH3至过量，观察到的现象是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案]　(1)＞　[Cu(H2O)4]2+中O的孤电子对数比H2O中O的孤电子对数少，斥力小中H—O—H的键角大　(2)蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-存在转化：＋4Cl－ [CuCl4]2-＋4H2O，蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-共存使溶液显黄绿色　加水稀释使[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－ [CuCl4]2-＋4H2O平衡逆向移动，蓝色的含量增加，溶液显蓝色　(3)溶液呈现深蓝色
晶胞结构分析与相关计算
1．晶胞的有关计算思路
(1)
[注意]　立方体的V＝a3，长方体的V＝abc。
(2)晶胞体积(V＝)―→晶胞棱长―→指定粒子间距。
(3)空间利用率(ω)(以金刚石晶胞为例)
①利用晶胞结构确定
ω＝＝＝＝π。
②利用密度确定
晶胞粒子半径 ω＝×100%。
2．晶胞中原子坐标及俯视图(以金刚石晶胞为例)
(1)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。
(2)沿x、y轴的俯视图为。
沿体对角线的俯视图为。
1．(1)已知FeF3的熔点(1 000 ℃)显著高于FeCl3的熔点(306 ℃)，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，熔点NiO>FeO的原因是____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)室温下，四羰基镍[Ni(CO)4]是一种具有挥发性的液体，其熔、沸点低的原因是___________________________________________________________________。
CO分子内σ键与π键个数之比为______。
(4)Cu2O与Cu2S属于________晶体，Cu2O的熔点______(填“大于”或“小于”)Cu2S的熔点。
[答案]　(1)FeF3为离子晶体，熔点受离子键的强弱影响；FeCl3为分子晶体，熔点受分子间作用力影响，离子键比分子间作用力强
(2)Ni2+的半径小于Fe2+的半径，NiO中离子键较强，熔点较高
(3)Ni(CO)4是分子晶体，熔化或汽化时破坏的是范德华力，因此熔、沸点较低　1∶2
(4)离子　大于
2．(2024·广东卷，T18节选)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝________，其立方晶胞的体积为________nm3。
[解析]　合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga，Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co，故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝2∶1∶1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间(或最近的Ni之间)的距离，为2a nm，故晶胞的体积为8a3 nm3。
[答案]　2∶1∶1　8a3
1．(2024·新课标全国卷，T10节选)(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为________。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为a3，镍原子半径为________。
(2)Ni(CO)4结构如图所示，其中含有σ键的数目为________，Ni(CO)4晶体的类型为________。
[解析]　(2)由Ni(CO)4的结构可知，4个配体CO与中心原子Ni形成配位键，配位键均为σ键，而每个配体CO中含有1个碳氧三键，每个三键中含有1个σ键，因此1个Ni(CO)4分子中含有8个σ键。Ni(CO)4的沸点比较低，且由其结构可知该物质由分子构成，因此其晶体类型为分子晶体。
[答案]　①　a　②8　分子晶体
2．(2024·山东卷，T16)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
(1)Mn在元素周期表中位于第________周期________族；同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是________(填元素符号)。
(2)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为________。
当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn的化合价________(填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获得半导体性质的是________(填标号)。
A．CaO　　　　　　　　 B．V2O5
C．Fe2O3 D．CuO
(3)(见下图)是MnOx晶型转变的诱导剂。的空间构型为________；[BMIM]＋中咪唑环存在大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为________。
(4)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是_____________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)Mn的原子序数为25，位于元素周期表第四周期ⅦB族；基态Mn的简化电子排布式为[Ar]3d54s2，未成对电子有5个，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr，基态Cr的简化电子排布式为[Ar]3d54s1，有6个未成对电子。
(2)由“均摊法”得，晶胞中Mn原子的数目为1＋8×＝2，O原子的数目为2＋4×＝4，即该氧化物的化学式为MnO2；MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，Mn的化合价为＋2x价，即Mn的化合价降低；CaO中Ca的化合价为＋2价，V2O5中V的化合价为＋5价，Fe2O3中Fe的化合价为＋3价，CuO中Cu的化合价为＋2价，其中CaO中Ca的化合价只能下降为0，其余可下降得到比0大的价态，说明CaO不能通过这种方式获得半导体性质。
中B形成4个σ键(其中有1个配位键)，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在大π键，为平面结构，故N原子杂化方式为sp2。
(4)由HMF和FDCA的结构可知，HMF和FDCA均能形成分子间氢键，但FDCA形成的分子间氢键更多，使得FDCA的熔点远大于HMF。
[答案]　(1)四　ⅦB　Cr　(2)MnO2　降低　A　(3)正四面体形　sp2　(4)FDCA形成的分子间氢键更多
3．(2024·甘肃卷，T15节选)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca与N的距离为________pm；化合物的化学式是________，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为________g·cm-3(列出计算表达式)。
[解析]　图丙中，Ca位于正方形顶点，N位于正方形中心，故Ca与N的距离为a pm；由“均摊法”可知，晶胞中Ca的个数为8×＋2＝3，N的个数为8×＋2×＝3，B的个数为4×＝1，则化合物的化学式是Ca3N3B；其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，晶胞体积为，则晶体的密度为×1030 g·cm-3。
[答案]　a　Ca3N3B　×1030
物质结构与性质综合题
热点题空专练 分子结构与性质
1．含硫物质在自然界中分布广泛，且与我们的生活密切相关。回答下列问题：
(1)P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为________________，其原因是_____________________________________________________。
化合物磺酰氯(SO2Cl2)中键角∠OSCl________(填“>”“<”或“＝”)∠ClSCl，原因是_______________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)代森锌()是一种广谱杀菌剂。其分解得到的属于非金属化合物的产物有CS2、H2S、NH2(CH2)2NH2，这三种化合物中沸点最高的是________，其主要原因是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)同周期主族元素从左至右，第一电离能整体呈增大的趋势，但P的3p能级为半充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期相邻主族元素，故P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S。SO2Cl2中S、O原子间形成双键，S、Cl原子间形成单键，根据价层电子对互斥模型可知，双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力，斥力越大，键角越大，则键角：∠OSCl>∠ClSCl。(2)CS2、H2S、均为分子晶体，但分子间能形成氢键，沸点最高。
[答案]　(1)Cl、P、S　同周期主族元素从左至右，第一电离能整体呈增大的趋势，但P的3p能级为半充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期相邻主族元素，故P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S　>　根据价层电子对互斥模型可知，双键与双键之间的斥力>单键与单键之间的斥力，斥力越大，键角越大，则键角：∠OSCl>∠ClSCl　(2)　NH2(CH2)2NH2分子间能形成氢键，沸点最高
2．一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如图所示。
(1)分子Ⅰ的空间结构可能为二面角形(从一条直线出发的两个半平面组成的图形为二面角，这条直线叫做二面角的棱，如所示)，从物质结构的角度说明理由：__________________________________________________________________。
(2)分子Ⅳ中具有孤电子对的原子有________(填元素符号)。其中S原子的杂化类型为________。
(3)已知：N(SiH3)3中Si—N—Si的键角为120°。下列划线原子与N(SiH3)3中N原子的杂化类型相同的是________(填字母)。
A．Al(OCH3)3　　B．NH3BH3
[解析]　(1)根据分子Ⅰ的空间结构可知，Se原子形成两个共价单键，Se原子的价电子数为6，分子Ⅰ中Se原子上还含有两个孤电子对，则分子Ⅰ中的两个Se原子的价层电子对数均是4，Se原子采取sp3杂化，通过旋转Se原子与苯环之间的单键，可得到以Se—Se所在直线为棱的二面角，故分子Ⅰ的空间结构可能为二面角形。(2)根据分子Ⅳ的空间结构可知，Se原子形成两个σ键，有两个孤电子对；O原子形成1个双键，有两个孤电子对；S原子形成4个σ键，没有孤电子对，S原子的杂化类型是sp3。(3)中Si—N—Si的键角为120°，则的空间结构为平面三角形，N(SiH3)3中N原子的杂化类型为sp2。A项，Al(OCH3)3中Al原子形成3个共价单键，无孤电子对，则价层电子对数为3，Al原子的杂化类型为sp2，符合题意；B项，根据NH3BH3的电子式可知，B原子的价层电子对数为4，则B原子的杂化类型为sp3，不符合题意。
[答案]　(1)通过旋转Se原子与苯环之间的单键，可得到以Se—Se所在直线为棱的二面角，故分子Ⅰ的空间结构可能为二面角形　(2)Se、O　sp3　(3)A
3．(1)α-FeOOH的结构中，每个Fe(Ⅲ)与羟基氧和非羟基氧构成了FeO3(OH)3八面体，相同环境的氧原子之间构成正三角形。请在如图中补充完整该八面体的结构。
(2)α-FeOOH可用于脱除烟气中的H2S。脱硫、再生过程中可能的物质变化如图1所示。生成的S8(结构如图2所示)覆盖在α-FeOOH的表面。
①写出反应Ⅱ的化学方程式：____________________________________________
_____________________________________________________________________。
②工业可使用四氯乙烯(C2Cl4)溶解S8并实现与α-FeOOH分离。四氯乙烯能溶解S8的原因是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③部分环状分子(如苯)中由于存在大π键，增强了分子的稳定性。S8分子中不能形成大π键的原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案]　(1)或
(2)①4FeSSH＋4O2===4FeOOH＋S8　②四氯乙烯与S8都是非极性分子，符合“相似相溶”规律　③分子中S原子采取sp3杂化，无剩余的p轨道用于形成π键
4．(2024·郴州模拟，节选)(1)基态Ba原子的简化电子排布式为________，N、O、Ba简单氢化物的沸点由高到低的顺序为________________(填化学式)。
(2)中N原子的杂化方式为________，空间结构为________，下列离子或分子与互为等电子体的是________(填字母)。
a．　　　　　　 b．
c．　　　　　　 d．
(3)苯胺()中N原子与苯环形成p-π共轭，的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是________。
[解析]　(1)氢化钡是沸点较高的离子晶体，氨分子和水分子是沸点低的分子晶体，水分子间形成氢键的数目多于氨分子，分子间作用力大于氨分子，水的沸点高于氨，所以简单氢化物的沸点由高到低的顺序为BaH2>H2O>NH3。(2)硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0，氮原子的杂化方式为sp2，碳酸根离子和三氧化硫分子与硝酸根离子的原子个数都为4、价电子数都为24，互为等电子体。(3)分子中甲基为推电子基团，会使氨基中氮原子电子云密度大于，碱性强于；分子中氮原子不能与苯环形成p-π共轭，氨基中氮原子电子云密度大于，碱性强于，所以碱性最弱的为
[答案]　(1)[Xe]6s2　BaH2>H2O>NH3
(2)sp2　平面三角形　ac
(3)
5．(2024·青岛一模，节选)(1)AlCl3、FeCl3等金属氯化物易发生二聚，写出AlCl3二聚物的结构式：________，该分子中Al原子的杂化方式为________。
(2)CuSO4·5H2O简单的平面结构如图，则该晶体的化学式应表示为_____________________________________________________________________。
该晶体中含有的粒子间作用力有________(填字母)。
a．离子键　b．氢键　c．非极性共价键　d．极性共价键　e．配位键
水分子①的键角________(填“大于”“小于”或“等于”)104.5°，原因为____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)AlCl3二聚物中Cl的孤电子对和Al形成配位键，结构简式为，其中Al形成4个σ键没有孤电子对，杂化方式为sp3。(2)水分子①的键角大于104.5°，原因是水分子①中形成氢键，导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小。
[答案]　(1) 　sp3　
(2)[Cu(H2O)4]SO4·H2O　abde　大于　水分子①中形成氢键，导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小
6．(2024·九江二模，节选)(1)铈(Ce)原子序数为58，其在元素周期表中的位置____________________________________________________________________。
(2)硫脲结构简式为，则硫脲中的键角：∠N—C—N________(填“大于”“小于”“等于”)∠N—C—S；硫脲与反应后生成物的结构简式为，写出该反应的离子方程式：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(2)硫脲结构简式为，因为C==S中有π键，产生的斥力更大，故∠N—C—N小于∠N—C—S；硫脲与反应后生成物的结构简式为，硫脲将Ce4+还原为Ce3+，产物还有F－、HF，该反应的离子方程式为===2F－＋2HF＋C2H6N4S2＋2Ce3+。
[答案]　(1)第六周期第ⅢB族　(2)小于　===2F－＋2HF＋C2H6N4S2＋2Ce3+(写成结构式也给分)
7．(1)(2024·揭阳模拟，节选)常温下，F2与硼单质反应生成BF3，BF3为缺电子结构，通入水中产生三种酸分别为HBF4、HF和________(填化学式)。BF3和NF3BF3中F—B—F的键角大小顺序是__________________，实验测得BF3中3个B—F键长远比B和F的半径之和小，原因是_____________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
NF3BF3中形成配位键的配位原子为________。
(2)(2024·郑州模拟，节选配离子结构如图所示，Co3+位于正八面体的中心，则1个配离子中σ键的个数为________的空间结构有________种。
[答案]　(1)H3BO3　BF3>NF3BF3　中心硼原子为sp2杂化，B有一条未杂化的p轨道，此p轨道与三个F原子的p轨道重叠，生成大π键，从而使B—F键长远比B和F的半径之和小　N
(2)24　2
热点题空专练 晶体结构与性质
1．(2024·湛江一模，节选)氮化镓是目前应用最广泛的半导体材料之一，目前广泛应用于相控阵雷达、快速充电器等行业。氮化镓有不同的晶型，其中六方氮化镓和立方氮化镓之间可以相互转化。
(1)①六方氮化镓晶体硬度极高，熔点为1 700 ℃，其高温熔融物不导电。六方氮化镓属于________晶体。
②写出六方氮化镓晶胞的组成：________。
(2)①已知AGa的坐标为，请写出BN的坐标______________。
②若立方氮化镓的边长为a nm，则其密度为____________g·cm-3(列出计算式)。
[解析]　(1)②根据均摊法可知，六方氮化镓晶胞中含有个＝6个Ga，含有个＝6个N，其组成为Ga6N6。(2)②立方氮化镓的密度ρ＝＝ g·cm-3。
[答案]　(1)①共价　②Ga6N6　(2)①　②
2．(2024·开封质检)钙是组成动物牙齿和骨骼的重要成分，其重要的氧化物CaO的晶胞结构如图所示。
该晶胞属于立方晶系，与Ca2+距离相等且最近的Ca2+有________个；Ca2+位于O2-构成的________的体心，已知CaO的摩尔质量为56 g·mol-1，晶胞棱长为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为________g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。该晶胞若沿体对角线投影，则O2-的投影图为________(填字母)。
A　　　　　B　　　　　C　　　　　D
[解析]　观察晶胞结构图，以晶胞体心的Ca2+为例，与该Ca2+距离相等且最近的Ca2+位于晶胞的棱上，共12个。Ca2+位于6个面上的O2-构成的(正)八面体的体心。
1个晶胞中含O2-的个数为8×＋6×＝4，含Ca2+的个数为12×＋1×1＝4。CaO晶体的密度ρ＝＝＝ g· cm-3。该晶胞若沿体对角线投影，如下：
晶胞中顶角的O2-的投影在大六边形的顶点和中心处，面心的O2-的投影在小六边形的顶点处，则将O2-投影在投影面上得到投影图为，故选B项。
[答案]　12　(正)八面体　　B
3．(2024·黄山一模，节选)CO可以用于生产多晶金刚石箔，将一氧化碳和氢气混合，在高温高压下通过催化剂使之沉积在金属基底上，形成金刚石晶体。金刚石的晶胞如图所示，晶胞参数为b nm，晶胞中C与C间的最大距离为________nm，晶体密度为________g·cm-3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
[解析]　由晶胞结构可知，晶胞中碳原子与碳原子的最大距离为体对角线，则距离为b nm；晶胞中位于顶角、面心、体内的碳原子个数为8×＋6×＋4＝8，晶体的密度为＝×1021 g·cm-3。
[答案]　b　×1021
4．(2024·青岛一模，节选)金属Hf溴化物离子八面体钾盐晶胞结构如图，化学式为________。已知晶胞参数为a nm，则该晶体的密度为________ g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值，该化合物式量为M)。
[解析]　根据图示可知[HfBr6]n－个数为8×＋6×＝4，K＋个数为8，故其化学式为K2[HfBr6]，该晶体的密度为ρ＝＝ g·cm-3。
[答案]　K2[HfBr6]　
5．(2024·济南一模，节选)含氮物质在工业上应用非常广泛。将单质钡(Ba)、铼(Re)以一定比例混合，于特制容器中加热，依次通入N2、O2可制得某黑色晶体，该晶体晶胞如图所示，含有多个由Ba(＋2)、Re(＋4)、O(－2)和N(－3)组成的八面体与平面三角形，括号中为其化合价。
(1)该晶体中含有的八面体和平面三角形的个数比为________，晶体的化学式为______________。
(2)晶胞参数为a pm、a pm、c pm，α＝β＝90°，γ＝120°，该晶体的密度为___________________________________g·cm-3(写出表达式)。
[解析]　(1)晶胞中位于棱上和体内的八面体个数为4×＋2＝3，位于棱上和体内的平面三角形的个数为8×＋4＝6，则晶体中含有的八面体和平面三角形的个数比为1∶2；由化合价代数和为0可知，八面体为Ba6O10+、平面三角形为，则晶体的化学式为Ba6O(ReN3)2。(2)设晶体的密度为d g·cm-3，由晶胞的质量公式可得：＝asin 60°×a×c×10-30×d，解得d＝×1030＝×1030。
[答案]　(1)1∶2　Ba6O(ReN3)2　(2)×1030
6．(1)(2024·怀化二模，节选)某种铁镍合金的立方晶胞如图所示，镍原子的配位数为________；该合金的化学式为________。
(2)(2024·黄山二模，节选)NH3与镓(Ga)在高温下生成GaN，氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶角和面心的碳原子被Ga原子代替。
①以晶胞边长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子分数坐标。B原子分数坐标为，则A原子分数坐标为______________。
②若NA为阿伏加德罗常数的值，GaN晶胞中N原子与N原子之间最短的核间距是b nm，则GaN晶体的密度为__________________g·cm-3(只列计算式)。
[解析]　(2)②由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的镓原子个数为8×＋6×＝4，位于体内的氮原子个数为4，晶胞中氮原子和氮原子之间的最短的核间距为面对角线长度的一半，则由题意可知，晶胞参数为b nm，设晶体的密度为d g·cm-3，由晶胞的质量公式可得：＝(b×10-7)3d，解得d＝。
[答案]　(1)4　FeNi2　(2)①　②
7．(1)(2024·邯郸二模，节选)氧化镍(NiO)是一种重要的半导体材料，其晶体结构与NaCl相同，其中每个镍离子周围有________个最近的氧离子，Ni2+与最近的O2-核间距离为a nm，则NiO晶体的密度是________g·cm-3(写出表达式即可)。
(2)(2024·北京名校模拟，节选)相较于钙钛矿，类钙钛矿结构材料具有高温稳定性等优点。一种类钙钛矿结构材料含Pr(镨)、Ni和O元素，晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、a nm、b nm，如图所示：
①该物质的化学式为________。
②阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为________g·cm-3。
[解析]　(1)NiO晶胞与NaCl相同，所以一个镍离子周围最近的氧离子有6个，同样一个氧离子周围最近的镍离子也有6个，一个晶胞中含有4个NiO，Ni2+与最近的O2-核间距离为a nm，则晶胞参数为2a nm，NiO晶体的密度为 g·cm-3。
(2)①晶胞中Pr的个数为8×＋2＝4，Ni原子的个数为8×＋1＝2，O原子的个数为16×＋4×＋2＝8，Pr、Ni、O原子个数比为4∶2∶8＝2∶1∶4，化学式为Pr2NiO4；②晶胞的质量为 g＝ g，晶胞的体积为a2b×10-21 cm3，因此晶体的密度为 g·cm-3。
[答案]　(1)6　　(2)①Pr2NiO4　②
8．某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图1所示，当部分K＋被Eu2+取代后可获得高性能激光材料，其基本重复单元如图2所示。
(1)图1中与K＋距离相等且最近的F－有________个；若Mg2+位于晶胞的顶角，则K＋位于晶胞的________。
(2)图2中，晶体中K＋数目与空位数目之比为________；若Eu的摩尔质量为b g·mol-1，NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为________________ g·cm-3(用含b和NA的代数式表示)。
[解析]　(1)由题图1晶胞结构可知，K＋位于晶胞的顶角，以其中一个K＋为例，与K＋距离相等且最近的F－在K＋所在顶角的面心上，数目为×3×8＝12。若Mg2+位于晶胞的顶角，则K＋位于晶胞的体心。(2)1个重复单元中K＋的个数为8×＝1，Mg2+的个数为2，F－的个数为10×＋1＝6，Eu2+或空位的个数之和为4×＝1，根据电荷守恒可知，Eu2+的个数是＝0.5，故空位的个数为0.5，所以晶体中K＋数目与空位数目之比为2∶1。该晶体的密度为 g·cm-3＝ g·cm-3。
[答案]　(1)12　体心　(2)2∶1　
高考大题集训 物质结构与性质综合题
1．(2024·北京卷，T15)锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整：
(2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是____________。
②SnCl4的Sn—Cl键是由锡的________轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
(3)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灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有________个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1 nm3和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是________。
(4)单质Sn的制备：将SnO2与焦炭充分混合后，于惰性气体中加热至800 ℃，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。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_____________________________________。
[解析]　(1)Sn位于元素周期表的第5周期第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，无孤电子对，故Sn采取sp3杂化，则SnCl4的Sn—Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。(3)①灰锡具有立方金刚石结构，金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连，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，未明显发生反应；若通入空气在800 ℃下，SnO2能迅速被还原为单质Sn，通入空气的作用是与焦炭在高温下反应生成CO，CO将SnO2还原为单质Sn，有关反应的化学方程式为2C＋O22CO、2CO＋SnO2Sn＋2CO2。
[答案]　(1)
(2)平面三角形　sp3杂化
(3)4　
(4)与焦炭在高温下反应生成CO，CO将SnO2还原为单质Sn
2．(2023·海南卷，T19)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
(代表单键、双键或三键)
回答问题：
(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种，它们是________。
(2)配合物Ⅰ中，R′代表芳基，V—O—R′空间结构呈角形，原因是_____________________________________________________________________。
(3)配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是________。
(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为＋4和＋3，配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中，两个氮原子间键长最长的是________。
(5)近年来，研究人员发现含钒的锑化物CsV3Sb5在超导方面表现出潜在的应用前景。CsV3Sb5晶胞如图1所示，晶体中包含由V和Sb组成的二维平面(见图2)。
①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为________。锑和磷同族，锑原子基态价层电子排布式为________。
②晶体中少部分钒原子被其他元素(包括Ti、Nb、Cr、Sn)原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是________。
a．有＋4或＋5价态形式
b．均属于第四周期元素
c．均属于过渡元素
d．替代原子与原离子的离子半径相近
[解析]　(4)结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构，钒的化合价分别为＋4和＋3，配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键，配合物Ⅲ中为氮氮双键，N2中为氮氮三键，故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长。(5)①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，周围紧邻的锑原子数为6；锑和磷同族，锑原子位于第五周期第ⅤA族，其基态价层电子排布式为5s25p3；②CsV3Sb5中V带的总的正电荷为＋9，当替代原子为Sn时，化合价可能为＋4或＋5价态形式，故a正确；Ti、Cr属于第四周期元素，Nb、Sn属于第五周期元素，故b错误；Sn是第ⅣA族元素，不属于过渡元素，故c错误；钒原子填充在锑原子形成的八面体空隙中，替代原子与原离子的离子半径相近，才能填充进去，故d正确。
[答案]　(1)C、O、P、Cl　(2)根据VSEPR模型，氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，成键电子对之间呈角形　(3)N　(4)配合物Ⅱ　
(5)①6　5s25p3　②ad
3．(2023·北京卷，T15)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。
(1)基态S原子价层电子排布式是________。
(2)比较S原子和O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S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SO3和35S，过程ⅱ含硫产物是________。
(5)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，结构如图所示。
晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为________。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为________g·cm-3。(1 nm＝10-7 cm)
(6)浸金时作为配体可提供孤电子对与Au＋形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由：___________________________________________________________________。
[解析]　 (3)的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为四面体形可看作是中1个O原子被S原子取代，则的空间结构为四面体形。(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Ag2S。若过程ⅰ所用的试剂为SO3和35S，过程ⅱ的含硫产物是SO4和S。(5)由晶胞结构可知，1个晶胞中含有个＝4个[Mg(H2O)6]2+，含有4个；该晶体的密度ρ＝＝ g·cm-3。(6)具有孤电子对的原子就可以给中心原子提供电子配位。中的中心S原子的价层电子对数为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。
[答案]　(1)3s23p4　(2)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)四面体形　(4)SO4和S　(5)4　×1021　中的中心S原子的价层电子对数为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．(2023·山东卷，T16)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(1)－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________，HOF水解反应的产物为________(填化学式)。
(2)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键(。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为____________；O—Cl—O 键角__________(填“>”“<”或“＝”)Cl—O—Cl键角。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因___________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合价为＋2。上述反应的化学方程式为_____________________________________________
_____________________________________________________________________。
若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度ρ＝____________ g·cm-3(用含NA的代数式表示)。
[解析]　(1)根据电负性：F>O，HOF中F为负价，水解时生成HF和HOOH(H2O2)。(2)ClO2中存在，Cl杂化类型为sp2杂化，ClO2中大π键，斥力大，O—Cl—O键角大于Cl—O—Cl键角。(3)根据晶胞结构，晶胞中Cu∶K∶F＝1∶2∶4，可确定一个该晶胞中K为4个，Cu为2个，F为8个，ρ＝ g·cm-3＝×1030 g·cm-3。
[答案]　(1)分子晶体　H2O2、HF　(2)sp2　>　键长：ClO25．(1)(2023·福建卷，T14节选)①物质在水中的溶解性：________(填“>”或“<”)
②请从物质结构角度分析，(C2H5)3N能与HCl反应的原因是_____________________________________________________________________。
(2)(2023·福建卷，T11节选)铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝，其晶胞结构如图。
①基态Cu2+的价电子排布式为________。
②晶胞中含有________个，N(Cu＋)∶N(Cu2+)＝________。
③晶体中微粒间作用力有________(填标号)。
a．氢键　　　　　　　　 b．离子键
c．共价键 s．金属键
[解析]　(2)②由题图可知，晶胞中4个位于棱上，8个位于顶点，则的个数为4×＋8×＝2。晶胞中有2个S2-位于体内，因此晶胞中S的总价态为2×(－2)＋2×(－2)＝－8，由晶胞可知Cu位于晶胞内部，则晶胞中Cu的总个数为6个，设Cu＋的个数为x，Cu2+的个数为y，则x＋y＝6，x＋2y＝8，联立二式解得x＝4，y＝2，故N(Cu＋)∶N(Cu2+)＝2∶1；晶体中微粒间作用力有离子键与共价键。
[答案]　(1)①>　②(C2H5)3N结构中的N原子有孤电子对，与H＋形成配位键　(2)①3d9　②2　2∶1　③bc
6．(1)(2023·辽宁卷，T17节选)噻吩()沸点低于吡咯()的原因是_____________________________________________________________________。
(2)(2023·重庆卷，T17节选)α-AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ-AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。
①测定晶体结构最常用的仪器是________(填字母)。
A．质谱仪　　　　　　 B．红外光谱仪
C．核磁共振仪 D．X射线衍射仪
②γ-AgI与α-AgI晶胞的体积之比为________。
(3)(2024·安徽卷，T17节选)通过Cu＋修饰的Y分子筛的吸附-脱附，可实现C2H4和C2H6混合气的分离。Cu＋的________与C2H4分子的π键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离C2H4和C2H6的优点是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(2)①区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法。②由均摊法知γ-AgI晶胞中的碘离子数为8×＋6×＝4，α-AgI晶胞中的碘离子数为8×＋1＝2，则γ-AgI晶胞的体积为 g÷7.0 g·cm-3，α-AgI晶胞的体积为 g÷6.0 g·cm-3，故两者体积之比为12∶7。(3)配合物中，金属离子通常提供空轨道，配体提供孤电子对，则Cu＋的4s空轨道与C2H4分子的π键电子形成配位键。C2H4能与Cu＋形成配合物而吸附在Y分子筛上，C2H6中无孤电子对，不能与Cu＋形成配合物而无法吸附，通过这种分子筛分离C2H4和C2H6，优点是识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高。
[答案]　(1)吡咯分子间形成氢键　(2)①D　②12∶7　(3)4s空轨道　识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高
21世纪教育网(www.21cnjy.com)结构决定性质——原因解释类题目的规范作答
1．分子结构的思维模型
2．分子性质简答题的答题模板
(1)分子间存在氢键―→分子间作用力大―→熔、沸点反常高
(2)溶质与溶剂间形成氢键―→溶质易溶于该溶剂中
(3)溶质与溶剂分子相似相溶―→溶质与溶剂互溶
(4)组成与结构相似的物质，相对分子质量越大―→范德华力越大―→溶、沸点越高
1．某杂志报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题：
(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、 (亚硝基胍)等含氮化合物，基态N的核外电子排布式为________；NH4NO3中的中心原子杂化方式为________；亚硝基胍分子中σ键与π键的数目比为________。
(2)N、P位于同一主族，NH3、PH3分子结构如图所示：
①NH3中N—H键的键角比PH3中P—H键的键角更大，其主要原因是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________，
②NH3比PH3易液化，其主要原因是_____________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2．Cu2+与H2O、NH3、Cl－均可形成配位数为4的配离子：[Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[CuCl4]2-。其转化关系如图所示：
(1)[Cu(H2O)4]2+中H—O—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)H2O中H—O—H的键角，理由是_______________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)[CuCl4]2-呈黄色，溶液Ⅰ呈黄绿色的原因是______________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________；
溶液Ⅰ加水稀释至呈蓝色，其原因是______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)向溶液Ⅱ中缓慢通入NH3至过量，观察到的现象是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
晶胞结构分析与相关计算
1．晶胞的有关计算思路
(1)
[注意]　立方体的V＝a3，长方体的V＝abc。
(2)晶胞体积(V＝)―→晶胞棱长―→指定粒子间距。
(3)空间利用率(ω)(以金刚石晶胞为例)
①利用晶胞结构确定
ω＝＝＝＝π。
②利用密度确定
晶胞粒子半径 ω＝×100%。
2．晶胞中原子坐标及俯视图(以金刚石晶胞为例)
(1)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。
(2)沿x、y轴的俯视图为。
沿体对角线的俯视图为。
1．(1)已知FeF3的熔点(1 000 ℃)显著高于FeCl3的熔点(306 ℃)，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，熔点NiO>FeO的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)室温下，四羰基镍[Ni(CO)4]是一种具有挥发性的液体，其熔、沸点低的原因是___________________________________________________________________。
CO分子内σ键与π键个数之比为______。
(4)Cu2O与Cu2S属于________晶体，Cu2O的熔点______(填“大于”或“小于”)Cu2S的熔点。
2．(2024·广东卷，T18节选)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝________，其立方晶胞的体积为________nm3。
1．(2024·新课标全国卷，T10节选)(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为________。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为a3，镍原子半径为________。
(2)Ni(CO)4结构如图所示，其中含有σ键的数目为________，Ni(CO)4晶体的类型为________。
2．(2024·山东卷，T16)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
(1)Mn在元素周期表中位于第________周期________族；同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是________(填元素符号)。
(2)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为________。
当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn的化合价________(填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获得半导体性质的是________(填标号)。
A．CaO　　　　　　　　 B．V2O5
C．Fe2O3 D．CuO
(3)(见下图)是MnOx晶型转变的诱导剂。的空间构型为________；[BMIM]＋中咪唑环存在大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为________。
(4)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是_____________________________
_____________________________________________________________________。
3．(2024·甘肃卷，T15节选)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca与N的距离为________pm；化合物的化学式是________，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为________g·cm-3(列出计算表达式)。
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