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专题10 物质结构与性质综合题
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 物质结构与性质综合题 （5年5考） 2025山东卷第16题 2024山东卷第16题 2023山东卷第16题 2022山东卷第16题 2021山东卷第16题 物质结构与性质综合题一直是山东高考卷的比较题型，而且是作为主观题的第一道题，其考点覆盖了原子、分子和晶体结构与性质各大板块。突出考查空间构型、分子性质的比较与原因解释、晶胞分析与计算等。分析近年山东高考化学主观题中的物质结构与性质综合题，核外电子排布、分子的空间构型、分子性质的比较与原因解释、晶胞分析与计算等考点为命题常考点。
1．（2025·山东卷）单质及其化合物应用广泛。回答下列问题：
（1）在元素周期表中，位于第 周期 族。基态原子与基态离子未成对电子数之比为 。
（2）尿素分子与形成配离子的硝酸盐俗称尿素铁，既可作铁肥，又可作缓释氮肥。
①元素C、N、O中，第一电离能最大的是 ，电负性最大的是 。
②尿素分子中，C原子采取的轨道杂化方式为 。
③八面体配离子中的配位数为6，碳氮键的键长均相等，则与配位的原子是 (填元素符号)。
（3）可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为)。
①晶胞中原子的半径为 。
②研究发现，晶胞中阴影所示m，n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。m，n截面中，催化活性较低的是 ，该截面单位面积含有的原子为 个。
【答案】（1）四 VIII 4：5
（2）N O sp2 O
（3） n
【解析】（1）Fe为26号元素，位于元素周期表中第四周期VIII族；基态Fe原子电子排布式为[Ar]3d64s2，未成对电子数为4，基态Fe3+电子排布式为[Ar]3d5，未成对电子数为5，故答案为：四；VIII；4：5。
（2）①同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但N原子2p轨道为半充满稳定结构，第一电离能：N>O>C；同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，因此电负性：O>N>C，故答案为：N；O。
②尿素分子中C原子形成3个σ键，无孤电子对，采取的轨道杂化方式为sp2杂化。
③八面体配离子中的配位数为6，碳氮键的键长均相等，因此N原子不会参与形成配位键，说明C=O中O原子参与配位，所以与配位的原子是O。
（3）①为体心立方晶胞，晶胞边长为a pm，体对角线长度为，体心立方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=，因此原子的半径为。
②m截面面积Sm=a2pm2，每个角原子被 4个相邻晶胞共享 (二维共享)，如图所示：，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该晶面，所含原子数为，单位面积原子数为个pm-2，n截面面积为pm2，每个角原子被4个相邻晶胞共享，体心原子完全属于本截面，所含原子数为，单位面积原子数为个 pm-2，因此催化活性较低的是n截面，该截面单位面积含有的原子为个 pm-2。
2．（2024·山东卷）锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
（1）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多的元素是 (填元素符号)。
（2）如某种氧化物的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为 。
当晶体有O原子脱出时，出现O空位，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有半导体性质的是 (填标号)。
A． B． C． D．
（3）(见图)是晶型转变的诱导剂。的空间构型为 ；中咪唑环存在大键，则N原子采取的轨道杂化方式为 。
（4）可作转化为的催化剂(见下图)。的熔点远大于，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是 。
【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
【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的电子排布式为：，未成对电子数有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的电子排布式为，有6个未成对电子；
（2）由均摊法得，晶胞中Mn的数目为，O的数目为，即该氧化物的化学式为MnO2；晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，的化合价为+2x，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、CuO中Cu的化合价为+2，其中CaO中Ca的化合价下降只能为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；
（3）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；咪唑环存在大键，N原子形成3个σ键，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。
3．（2023·山东卷）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）时，与冰反应生成利。常温常压下，为无色气休，固态的晶体类型为_____，水解反应的产物为_____(填化学式)。
（2）中心原子为，中心原子为，二者均为形结构，但中存在大键。中原子的轨道杂化方式_____；为键角_____键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较与中键的键长并说明原因_____。
（3）一定条件下，和反应生成和化合物。已知属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数)，其中化合价为。上述反应的化学方程式为_____。若阿伏加德罗常数的值为，化合物的密度_____(用含的代数式表示)。
【答案】（1）分子晶体 HF 、和
（2） ＞ 分子中键的键长小于中键的键长，其原因是：分子中既存在σ键，又存在大键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中键的键长较小，而只存在普通的σ键。
（3）
【解析】（1）常温常压下，为无色气体，则的沸点较低，因此，固态HOF的晶体类型为分子晶体。分子中F显-1价，其水解时结合电离的生成HF，则结合电离的，两者反应生成，不稳定，其分解生成，因此，水解反应的产物为HF 、和。
（2）中心原子为，中心原子为，二者均为V形结构，但中存在大键()。由中存在可以推断，其中原子只能提供1对电子，有一个原子提供1个电子，另一个原子提供1对电子，这5个电子处于互相平行的轨道中形成大键，提供孤电子对与其中一个形成配位键，与另一个形成的是普通的共价键（σ键，这个只提供了一个电子参与形成大键）， 的价层电子对数为3，则原子的轨道杂化方式为；中心原子为，根据价层电子对的计算公式可知，因此，的杂化方式为；根据价层电子对互斥理论可知，时，价电子对的几何构型为正四面体，时，价电子对的几何构型平面正三角形，杂化的键角一定大于的，因此，虽然和均为形结构，但键角大于键角，孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。分子中键的键长小于中键的键长，其原因是：分子中既存在σ键，又存在大键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中键的键长较小，而只存在普通的σ键。
（3）一定条件下，、和反应生成和化合物X。已知X属于四方晶系，其中Cu化合价为+2。由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为、白球的个数为、灰色球的个数为，则X中含有3种元素，其个数比为1:2:4,由于其中Cu化合价为+2、的化合价为-1、K的化合价为+1，根据化合价代数和为0，可以推断X为，上述反应的化学方程式为。若阿伏加德罗富数的值为，晶胞的质量为，晶胞的体积为，化合物X的密度。
4．（2022·山东卷）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：
（1）基态原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_______。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键，与的配位数之比为_______；_______；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是_______。
（3）吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_______，②_______。
（5）、、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_______。
【答案】（1） 3d84s2 第4周期第VIII族
（2） 2:3 2:1:1 Zn2+
（3）D
（4）吡啶能与H2O分子形成分子间氢键 吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子
（5）
【解析】（1）已知Ni是28号元素，故基态Ni原子的价电子排布式为：3d84s2，在周期表中第四横行第10纵列即位于第4周期第VIII族，故答案为：3d84s2；第4周期第VIII族；
（2）由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为：=1，Zn2+个数为：=1，含有CN-为：=4，NH3个数为：=2，苯环个数为：=2，则该晶胞的化学式为：，且晶胞中每个N原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为：4，Zn2+周围形成的配位键数目为：6，则与的配位数之比,4:6=2:3；4:2:2=2:1:1；由以上分析可知，Ni2+的配位数为4，则Ni2+采用sp3杂化，而Zn2+的配位数为6，Zn2+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是Zn2+，故答案为：2:3；2:1:1；Zn2+；
（3）吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大π键，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，故答案为：D；
（4）已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯，故答案为：吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子；
（5）已知-CH3为推电子基团，-Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为：＞＞，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为：，故答案为：。
5．（2021·山东卷）非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有__种。
（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为__；OF2分子的空间构型为__；OF2的熔、沸点__(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是___。
（3）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为___，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
（4）XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有__个XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为___；晶胞中A、B间距离d=___pm。
【答案】（1）9 （2）F>O>Cl 角(V)形 低于 OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高 （3）5 D （4）2 (0，0，) pm
【解析】
（1）基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种；
（2）电负性一定程度上相当于得电子能力，半径越小，得电子能力越强，电负性越大，半径由小到大的顺序为F、O、Cl，所以电负性大小顺序为F>O>Cl；根据VSEPR理论有，去掉2对孤对电子，知OF2分子的空间构型是角形；OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高；
（3）XeF2易升华，所以是分子晶体，其中心原子的价层电子对数为，其中心原子的杂化方式应为sp3d；
（4）图中大球的个数为，小球的个数为，根据XeF2的原子个数比知大球是Xe原子，小球是F原子，该晶胞中有2个XeF2分子；由A点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单位长度都记为1，B点在棱的处，其坐标为(0，0，)；图中y是底面对角线的一半，，，所以 pm。
1．（2025·山东临沂·三模）砷及其化合物具有较大应用价值。回答下列问题：
（1）基态As原子的价电子排布式为 ；与同周期、相比，第一电离能由大到小的顺序为 。
（2）氮和砷位于同一主族，氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键的原因是 。
（3）的结构如图所示(Me为甲基)。
①的杂化方式为 (填标号)。
a． b． c． d．
②该配合物在中的溶解度 (填“大于”或“小于”)在水中的溶解度，原因是 。
（4）某正五价含砷化合物属四方晶系，晶胞参数以及晶胞沿z轴方向的投影如图所示，晶胞棱边夹角均为。该化合物可由和反应得到，反应的化学方程式为 ；晶体中阳离子的空间构型为 ；该晶体密度为 (为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】（1）
（2）砷原子半径比较大，原子间形成的键较长，轨道重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成键
（3）d 大于 该配合物和均为非极性分子，相似相溶
（4） 正四面体
【解析】（1）As为第四周期第VA族元素，基态As原子的价电子排布式为；同周期元素从左到右的第一电离能增大，由于As的4p轨道的电子排布处于半满稳定结构，因此As的第一电离能最大，故第一电离能由大到小的顺序为：。
（2）氮和砷位于同一主族，氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键的原因是砷原子半径比较大，原子间形成的键较长，轨道重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成键。
（3）①根据结构式，Pt2+为六配位，则的杂化方式为sp3d2，故答案为d；
②该配合物和均为非极性分子，根据相似相溶原理，该配合物在中的溶解度大于在水中的溶解度。
（4）根据晶体结构，As为+5价，则一个晶胞中有2个[AsF6]-和2个[AsCl4]+，该晶体的分子式为AsCl2F3，则该化合物可由和反应得到，反应的化学方程式为ClF3+AsCl3=Cl2+AsCl2F3；阳离子[AsCl4]+中As价层电子对数为，则阳离子的空间构型为正四面体；晶体密度为。
2．（2025·山东淄博·三模）铜、金可形成许多结构与性质特殊的化合物。回答下列问题：
（1）齐文化博物馆汉代器物上的颜料“中国蓝”的成分为BaCuSi4O10，其基态铜离子的价电子排布式为 ，基态O原子核外电子的空间运动状态有 种。硅氧四面体结构如图a表示，图b和图c分别是由数个构成的多硅酸根，若Si原子数为n(n≥3)，则其化学式可表示为 。
（2）用青霉胺(见图2)可解铜盐中毒，青霉胺分子中S原子的轨道杂化方式为 ；键角：H2S NH3(填“”或“”)；第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有 (用元素符号表示)；青霉胺易溶于水的主要原因为 。
（3）由Au、Cs和Cl组成的晶胞属于四方晶系，结构如图所示，2、3为两种不同价态和化学环境的Au，。则两种环境Au的配离子化学式分别为 。点1原子的分数坐标为(0，0，0)，则点2原子的分数坐标为 。
【答案】（1） 5
（2） F、Ne 青霉胺可与水形成分子间氢键
（3） (，，)
【解析】（1）①Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu2+其价层电子排布式为3d9；
②基态O原子核外电子排布式为，s轨道和p轨道的原子轨道数共为5，则基态O的空间运动状态有5种；
③c中含有6个四面体结构，所以含有6个Si原子，含有的氧原子数为18，含有氧原子数比6个少6个O，带有的电荷数为：；根据图示可知：若一个单环状离子中Si原子数为，则含有n个四面体结构，含有的氧原子数目比n个硅酸根离子恰好少n个O原子，即：含有n个Si原子，则含有3n个氧原子，带有的负电荷为：，故其化学式为：；
（2）
①由图2可知青霉胺的结构式为，S原子的价层电子对数为4，故S原子轨道杂化方式为；
②H2S和NH3中心原子的杂化方式均为杂化，但由于H2S中含有两对孤电子对，而NH3中只含一对孤电子对，含孤电子对数越多则键角就越小，故键角：H2SNH3；
③第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有F、Ne；
④由图可知，青霉胺中含有氨基和羧基，它们可与水形成氢键，故易溶于水的主要原因为：青霉胺可与水形成分子间氢键；
（3）①因为所以距离点2（Au）的最近的 有：上面的面心和中间体内的，故点2（Au）的配离子化学式为；距离点2（Au）的最近的 有：下面六面体的前后左右四个面的面心位置的，故点3（Au）的配离子化学式为；
②分数坐标是指x、y、z三个方向上的距离分别占晶胞长宽高的比例，如图所示，晶胞内部点2位于上面立方体的体心位置，以原子1为原点建立坐标系，小白球位于上部分的体心，高为，则小白球的分数坐标为：。
3．（2025·山东潍坊·二模）MAX相是一大类具有层状结构的金属碳化物或氮化物的总称，其中为、、(铌)等过渡金属，为或，为、、、等主族元素。
回答下列问题：
（1）Nb是与V同族的相邻周期元素，其基态原子中的价电子分布在两个能级且均为未成对电子，基态原子价电子的轨道表示式为 ；第4周期中，基态原子未成对电子数比多的元素是 (填元素符号)。
（2）与同周期的非金属主族元素中第一电离能大于的是 (填元素符号)，与同周期的非金属元素(硼除外)形成的简单气态氢化物中键角最小的是 (填化学式)。可与结合形成，存在平衡，平衡常数为。能结合的原因是 ；，，的较大的原因是 。
（3）、、组成的MAX相结构属六方晶系，晶胞参数，，，晶胞结构及、原子沿轴投影如图所示。晶体中与最近且等距离的原子的个数是 。该晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值 (用含、、的代数式表示)。
【答案】（1）
（2）F 原子孤电子对所在轨道可与的空轨道重叠形配位键 乙基有推电子作用，使键极性变弱，不易电离
（3）6
【解析】（1）
V是位于第4周期、第VB族，Nb是与V同族的相邻周期元素，则Nb是第5周期第VB族，由Nb的基态原子中的价电子分布在两个能级且均为未成对电子可知，其价电子排布式为4d45s1，其轨道表示式为；Nb有5个未成对电子，第4周期中，基态原子未成对电子数比多的元素是Cr，故答案为：；Cr；
（2）同周期元素第一电离能从左到右逐渐增大，VA族元素由于p能级处于半充满，较稳定，第一电离能高于相邻主族元素，所以与同周期的非金属主族元素中第一电离能大于的是F；与同周期的非金属元素(硼除外)有C、O，其形成的简单气态氢化物分别为CH4、NH3、H2O，中心原子均为sp3杂化，孤电子对数分别为0、1、2，所以键角最小的是H2O；中的N原子有一对孤电子对，可以与H＋形成配位键，所以能结合H＋；中乙基为推电子基，使键极性变弱，不易电离，因此的pKa较大，故答案为：F；；原子孤电子对所在轨道可与的空轨道重叠形配位键；乙基有推电子作用，使键极性变弱，不易电离；
（3）C原子位于Ti原子组成的正八面体空隙中，所以晶体中与C最近且等距离的Ti原子的个数是6；在晶胞中含有C原子的个数为4，位于30°顶点的Ti原子的属于该晶胞，位于120°顶点的Ti原子的属于该晶胞，所以Ti原子的个数为个，Al原子的个数为，晶体的密度，则，故答案为：6；。
4．（2025·山东菏泽·二模）量子材料、金属有机骨架材料、光催化材料等有较大应用价值。回答下列问题：
（1）量子材料锡烯具有特殊二维蜂窝状结构，有望实现常温下超导。Sn在元素周期表中的位置为 ，其含氧酸根的空间构型为 。
（2）三维多孔金属有机骨架材料MOF-5的低温储氢性能非常优异，其晶体结构如图所示。化学式为，其中对苯二甲酸根离子(BDC)作为有机配体，与无机基团连接。中O原子的杂化轨道类型为 。下列物质可作为有机配体与连接形成三维多孔骨架的是 (填标号)。
A． B． C．
MOF-5晶体内部的空腔可吸附多种小分子。若要增强MOF-5与之间的吸附作用，可在配体上引入羟基而不引入甲基的原因是 (假设MOF-5晶胞形状不变)。
（3）氧化铈是一种重要的光催化材料，在光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示，和的可逆转换会造成氧空位的生成和消除。每个晶胞中个数为 (用含x的代数式表示)，消除氧空位的过程中，晶体作 (填“氧化剂”“还原剂”或“既不是氧化剂也不是还原剂”)。
【答案】（1）第5周期第ⅣA族 平面正三角形
（2） AC 羟基能与水形成分子间氢键，而甲基不能
（3） 还原剂
【解析】（1）Sn在元素周期表中的位置为第5周期第ⅣA族，其含氧酸根中心原子价层电子对数为3+ =3，且不含孤电子对，空间构型为平面正三角形。
（2）
中O原子形成4个键，且不含孤电子对，O原子的杂化轨道类型为；对苯二甲酸根离子(BDC)作为有机配体，与无机基团连接，和和对苯二甲酸根离子(BDC)相似，有2个(或多个）羧酸根，都可作为有机配体与连接形成三维多孔骨架，故答案为：AC。由于羟基能与水形成分子间氢键，而甲基不能，所以要增强MOF-5与之间的吸附作用，可在配体上引入羟基而不引入甲基；
（3）CeO2-x中Ce3+和Ce4+的个数分别为a、b，则a+b=1，根据正负化合价代数和为0，则3a+4b=2(2-x)，解得a=2x-2、b=1-2x；根据均摊法，1个晶胞中含Ce3+和Ce4+共8×+6×=4，则每个CeO2-x晶胞中Ce4+个数为4×(1-2x)=4-8x，个数为8x，消除氧空位的过程中，该晶体结合O元素，作还原剂。
5．（2025·山东聊城·二模）2025年国产DeepSeek开源AI模型大放异彩。采用AI技术结合计算化学方法，可以模拟出许多物质的结构。
（1）模拟预测熔融CaO和MgO冷却结晶的产物结构，得到一种类似NaCl晶胞的结构，如右图所示。
①同周期中，基态原子最外层电子数比Ca少的元素有 种。
②该结构中Ca2+周围最近的Mg2+有 个。已知该晶胞边长为anm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度ρ= g cm-3.
③用AI输出的另一种晶胞结构是：上图晶胞体心的O2-被替换为Mg2+，这种新晶胞的结构是否合理？ ，判断依据是 。
（2）利用AI模拟C38H30I3的结构如下图，该物质是一种含有碳—碳单电子σ键的化合物，虚线和圆点表示仅有1个共用电子的σ键。
(Ph表示)
①上图所示物质的正离子中，碳原子的杂化方式是 ，从化学键角度解释该正离子带正电荷的原因 。
②上图所示物质的负离子[I—I—I]-的中心碘原子价层电子对数为 。
A．2 B．3 C．4 D．5
【答案】（1）3 8 不合理 正负化合价代数和不为零或Mg2+周围都是Ca2+，同种电荷相互排斥，不稳定或正负电荷数不相等
（2）sp2、sp3 碳—碳单电子σ键少了一个电子，所以带正电荷 D
【解析】（1）①位于第四周期第 族 ，最外层电子数为2。同周期中，基态原子最外层电子数比少的元素有（最外层1个电子）、（最外层1个电子，价电子构型为）、（最外层1个电子，价电子构型为），共3种。
②由晶胞结构可知，以位于面心的为研究对象，周围最近的有8个。根据均摊法，晶胞中个数为，个数为，个数为。晶胞质量，晶胞体积 ，根据，可得晶体密度。
③不合理，和半径相近，且均带2个单位正电荷，体心被占据会使同种电荷相互排斥，结构不稳定。
（2）①上图所示物质的正离子中苯环上的碳原子采用杂化，其余碳原子周围的价层电子对数为4，采用杂化。从化学键角度看，碳-碳单电子键少了一个电子，从而带正电荷。
②对于，中心碘原子的价层电子对数=成键电子对数+孤电子对数，成键电子对数为2，孤电子对数，所以价层电子对数，答案是D。
6．（2025·山东济宁·二模）铜元素在生命体系和超导领域研究中发挥着至关重要的作用。已知含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。
（1）以5-磺基水杨酸和咪唑衍生物为配体合成了单核心的铜配合物如图所示：
基态Cu原子的价电子排布图为 ，该配合物中所含第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序 。
（2）上图中酚羟基中的H保持与苯环共平面，①号O原子的杂化方式为 ，a处C-O键键长 乙醇中C-O键键长(填“<”、“>”或“=”)，与Mg2+相比Cu2+更易与联咪唑()形成螯合物，原因是 。
（3）某含铜(II)化合物晶体结构如图所示，该化合物的化学式为 ；
下图所示的含氧空位的晶胞结构中，La化合价不变，n(Cu2+)：n(Cu+) 。
【答案】（1） N>O>C
（2）sp2 ＜ 铜离子比镁离子的半径大，空间位阻小
（3）La2CuO4 3：1
【解析】（1）
铜元素的原子序数为29，基态原子的价电子排布式为3d104s1，价电子排布图为，同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则该配合物中所含第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C，故答案为：；N>O>C；
（2）酚羟基中的氢原子保持与苯环共平面说明①号氧原子原子的杂化方式为sp2杂化，酚羟基的氧原子直接连在sp2杂化的碳原子上，氧原子的杂化状态也为sp2杂化，形成平面结构，氧上的孤对电子能与苯环的π电子发生p-π共轭，使C-O键具有部分双键特性，导致C-O键的键长小于乙醇分子中的C-O键；铜离子比镁离子的半径大，空间位阻小，所以铜离子更易与联咪唑形成螯合物，故答案为：sp2；＜；铜离子比镁离子的半径大，空间位阻小；
（3）由晶胞结构可知，位于顶点和体心的铜原子个数为8×+1=2，位于棱上和体内的镧原子个数为8×+2=4，位于面上和棱上的氧原子个数为12×+8×=8，则化合物中镧原子、铜原子和氧原子的个数比为4：2：8=2：1：4，化学式为La2CuO4；由化合价代数和为0可知，化合物中镧元素的化合价为+3价，由图可知，含氧空位的晶胞结构中氧原子个数为12×+7×=7.75，化学式为La4Cu2O7.75，设化合物中铜离子个数为a，亚铜离子个数为b，由铜原子个数可得：a+b=2，由化合价代数和为0可得：12+2a+b－15.5=0，解联立方程可得a=1.5、b=0.5，则化合物中铜离子和亚铜离子的物质的量比1.5：0.5=3：1，故答案为：La2CuO4；3：1。
7．（2025·山东日照·二模）第VA族元素及其化合物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）与基态As原子具有相同未成对电子数的同周期元素有 (填元素符号)。
（2）一种含氮配合物结构如图，其中N的杂化方式为 ，与镍配位的配体数为 。
（3）液氨存在类似于水的电离，2NH3+，反应涉及的三种微粒中键角最小的是 (填化学式)，金属钠与液氨的反应的化学方程式为 。
（4）氮化锂具有高离子电导率可用作固体电解质，其晶体结构如图所示。
①氮化锂晶胞中有 种不同化学环境的 Li+，N3-的配位数为(晶胞参数apm、apm、高bpm，b＞2a) 。
②若A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则B点的坐标为 ；晶胞参数为a pm、apm、bpm，NA为阿伏加德罗常数，则晶体的密度为 g·cm-3。
【答案】（1）V、Co
（2）sp2、sp3 3
（3） 2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑
（4）2 6 (，，0)
【解析】（1）砷元素的原子序数为33，基态原子的价电子排布式为4s23p3，核外未成对电子数为3，同周期元素中核外未成对电子数为3的元素还有价电子排布式为3d34s2的钒元素、3d74s2的钴元素，故答案为：V、Co；
（2）由图可知，配合物中单键氮原子的杂化方式为sp3杂化、双键氮原子的杂化方式为sp2杂化；配合物中具有空轨道的镍离子为中心离子，3个氮原子是提供孤对电子的配位原子，则镍离子的配位数为3，故答案为：sp2、sp3；3；
（3）铵根离子、氨分子、氨基离子中氮原子的价层电子对数分别为4+=4、3+=4、2+=4，孤对电子对数分别为0、1、2，孤对电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，则三种微粒中键角最小的是氨基离子；由钠与水反应生成氢氧化钠和氢气可知，钠与液氨的反应为钠与液氨反应生成氨基钠和氢气，反应的化学方程式为2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑，故答案为：；2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑；
（4）
①由晶胞结构可知，氮化锂晶胞中位于棱上和面上的锂离子的化学环境不同，共有2种；由可知，离氮离子距离最近的锂离子个数为6，即氮离子的配位数为6，故答案为：2；6；
②位于顶点的A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则晶胞的边长为1，位于面对角线上的B点的原子分数坐标为(，，0)；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的氮离子个数为8×=1，位于棱上和面上的锂离子个数为4×+4×=3，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(10—10a××10—10a×10—10b)d，解得d=，故答案为：(，，0)；。
8．（2025·山东泰安·二模）回答下列问题：
（1）六氟磷酸锂是锂离子电池的常用电解质，其中Li、P、F的电负性由大到小的排序是 ；的电子排布式为 ；的空间构型为 。
（2）制备的反应为，的中心原子杂化类型为 （填序号）。
a． b． c． d．
在中的溶解度 （填“大于”“小于”）在乙醇中的溶解度。
（3）也是锂离子电池的常用电解质，二者晶胞结构为图a或图b，两种晶胞中阴离子均采取面心立方最密堆积方式。
代表的是 （填a或b）。已知晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则其晶胞边长为 nm，晶胞a和b中四面体空隙的填充率之比为 。
【答案】（1） 正八面体
（2）c 大于
（3）a 1:2
【解析】（1）在周期表中，同一周期元素的电负性从左到右逐渐增大，同一主族元素从上到下逐渐降低，同时非金属性越强，电负性越强，由非金属性可得Li、P、F的电负性由大到小的排序为：；得到1个电子后核外共有10个电子，则其电子排布式为：；在中，中心P原子其价层电子对数为6（5个价电子加上1个负电荷形成的配位键），P原子采用杂化方式， 杂化后形成6个等价的杂化轨道，构成正八面体结构，则的空间构型为：正八面体。
（2）在中，中心原子P原子有5个价层电子对，且全是成键电子对，没有孤对电子，P原子需要提供5个杂化轨道来容纳这5个成键电子对，故杂化类型为：，几何构型 为：三角双锥形，结合题目提供的四组选项，只有c选项符合题意；根据的三角双锥形结构可知为非极性分子，为非极性分子，为极性分子，根据相似相溶原理可知，在中的溶解度大于在乙醇中的溶解度。
（3）根据和中个数之比为1:2，结合图a和图b中个数可得出代表的晶胞图是：a；根据晶胞的结构，在1个晶胞中有4个，4个，设立方晶胞的边长为anm，则根据，解得；在晶胞a、b中均存在以阴离子形成的四面体空隙，同时都形成有八个四面体空隙，但前者只有四个四面体空隙填充了锂离子，而后者八个四面体都填充了锂离子，故四面体空隙的填充率之比为：1 : 2。
9．（2025·山东青岛·二模）锂，铁，磷及其化合物在生产生活中有着重要的作用。
（1）锂在元素周期表的位置是 ，基态的价电子排布式为 。
（2）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 。
（3）黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)，为了大幅度提高锂电池的充电速率，科学家研发了黑磷一石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。
①图2中，黑磷区P原子的杂化方式为 。
②根据图1和图2的信息，下列说法不正确的有 (填字母)。
a．黑磷区P-P键的键能完全相同
b．黑磷与石墨都属于混合型晶体
c．复合材料单层中，原子与原子之间的作用力属于范德华力
d．由石墨和黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应
（4）氮原子之间可以形成双键，而磷原子之间很难形成双键，原因是 。
（5）一种锂电池的正极材料磷酸亚铁锂()的晶胞结构如图3(a)所示。其中分别位于晶胞的顶角、棱心、面心，O围绕和分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
①图3(a)的晶体的晶胞参数分别为、，则该晶体的摩尔体积 (已知阿伏加德罗常数为，晶体的摩尔体积是指单位物质的量晶体所占的体积。)
②电池充电时磷酸亚铁锂会脱出部分，形成，结构如图3(b)所示，则 ， 。
【答案】（1）第二周期IA族 3d6
（2）与的配位能力更强，溶液中的浓度低
（3）sp3 ac
（4）N原子半径小能够形成较强的p-pπ键，P原子的半径较大原子间形成的σ键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成p-pπ键
（5） 0.1875
【解析】（1）Li为3号元素，在周期表中的位置为第二周期IA族；铁是26号元素，基态的价电子排布式为；
（2）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；
（3）①黑磷区中P根据图1中形成的共价键，P元素有三个σ和一个孤对电子，价层电子对数为4，采用sp3杂化；
②a．根据图1中键长的不同判断黑磷区P-P键的键能不完全相同，故a错误；
b．黑磷与石墨类似，也具有层状结构，根据石墨是混合型晶体，故b正确；
c．复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力属于共价键，故c错误；
d．由石墨与黑磷制备该复合材料有新的键形成，新物质生成，故属于化学变化，故d正确；
故答案为ac；
（4）N原子半径小能够形成较强的p-pπ键，P原子的半径较大原子间形成的σ键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成p-pπ键；
（5）①根据均摊法，Li+的个数为：，故LiFePO4的单元数有4个，该晶胞体积为a2b（10-7cm）3=a2b×10-21cm3，则磷酸铁锂晶体的摩尔体积=cm3/mol；
②由题图可知，小白球表示锂原子，由题图(a)知，每个晶胞中的锂原子数为，故一个晶胞中有4个单元；
由题图(b)知，结构中，一个晶胞含有个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13：16，进而推出=0.1875；
设中二价铁离子的个数为，三价铁离子的个数为，由，，得到，即。
10．（2025·山东省实验中学·一模）砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)等材料，可以直接把光能转化成电能。回答下列问题：
（1）碲的原子序数为52，基态碲原子的价层电子排布式为 。
（2）沸点：CH3As(OH)2 (填“>”、“<”或“=”)(CH3)2AsOH，原因是 。
（3）砷存在多种同素异形体——黄砷、黑砷、灰砷。黑砷的晶体结构与石墨类似。根据图中信息，下列说法正确的有 (填标号)。
a．黑砷中As-As键的键能均相同
b．黑砷与C60都属于混合型晶体
c．黑砷单层中As原子与As-As键的个数比为2：3
d．黑砷层与层之间的作用力为范德华力
（4）CdTe的晶胞属立方晶系，晶胞参数如图1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，称作原子的分数坐标。若原子M的坐标为(0，0，0)，则原子N的坐标为 。该晶胞沿其面对角线方向上的投影如图2所示，则代表Te原子的位置是 (填序号)。若晶体密度为ρ g/cm3，晶胞中原子6和11之间的距离为 ，阿伏加德罗常数的值NA= (用含a、ρ的代数式表示)。
【答案】（1）5s25p4
（2）> 与均属于分子晶体，含两个羟基，形成的分子间氢键数目多，沸点更高
（3）cd
（4）(，，) 7、8、11
【解析】（1）碲的原子序数为52，位于元素周期表第五周期ⅥA族，基态碲原子的价层电子排布式为5s25p4；
（2）与均属于分子晶体，含两个羟基，形成的分子间氢键数目多，沸点更高；
（3）a．根据图片中数值可知黑砷中As—As键的键长不一样，键能不一样，故a错误；
b．黑砷和石墨类似为混合型晶体，C60属于分子晶体，故b错误；
c．每个砷原子形成三条共价键，利用均摊发分析可知，平均一个砷原子含有条键，所以As原子与As—As键的个数比为2：3，故c正确；
d．黑砷晶体结构和石墨类似，层与层之间的作用力为范德华力，为混合型晶体，故d正确；
答案为cd；
（4）
由晶胞结构，若M的坐标为(0，0，0)，则原子N的坐标为(，，)；根据图2，可知代表Te原子的位置是7、8、11，如图所示，，A为6球位置，AB的长度为6和11球的距离，C为B(11球)在底面的投影，落在面对角线的的位置，BC的长度为边长的，为，CD的长度为面对角线长的，为，AD的长为面对角线的，为，AC的长度为，AB的长度为；由晶胞结构可知：Cd有8个位于顶点，6个位于面心，个数为：，Te有4个在体内，则晶胞的质量=，晶胞密度为ρg cm-3，则晶胞的密度为：，则。
11．（2025·山东泰安·一模）二茂铁是一种在化学，生物医学等多个领域有广泛应用的有机金属化合物，其结构为，由环戊二烯负离子与形成。已知结构与苯相似，存在的大Π键。
（1）的价电子轨道表示式为 。二茂铁中存在的作用力有 （填标号）
A．氢键 B．配位键 C．π键 D．离子键
（2）乙酰基二茂铁（）和甲酰胺二茂铁（）是两种二茂铁的衍生物，沸点分别为160℃和249℃。甲酰胺二茂铁中所含元素电负性由大到小的顺序为 ；二者沸点相差较大的原因是 。
（3）结构类似的微粒可与形成类似二茂铁结构。例如与形成类似二茂铁结构如图所示，则中存在的大П键可表示为 ；下列可以与形成类似二茂铁结构的微粒有 （填序号）。
A．B．C． D．E．
（4）已知以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中原子的位置，称作原子分数坐标。铁的一种立方晶系晶体结构中，每个晶胞平均含有2个Fe，Fe原子分数坐标为和。已知该晶体中距离最近的Fe原子核之间的距离为a pm，阿伏加德罗常数是，则晶体的密度为 。
【答案】（1） BC
（2） 甲酰胺二茂铁中含有键，能形成分子间氢键
（3） ABC
（4）
【解析】（1）铁是26号元素，的价电子排布式为，轨道表示式为；二茂铁中与环戊二烯负离子通过配位键结合，环戊二烯负离子内部含有大π键，故选BC；
（2）甲酰胺二茂铁中所含元素有H、C、N、O、Fe，非金属性越强，电负性越大，金属的电负性一般小于非金属，则电负性由大到小的顺序为；甲酰胺二茂铁中含有键，能形成分子间氢键，熔沸点高于乙酰基二茂铁；
（3）结构与苯相似，存在的大Π键，说明每个碳原子各提供一个单电子，同时得到一个电子，形成5中心6电子的大Π键，P和N同主族，每个磷原子形成2条共价键和一个配位键，则中，每个磷原子各提供一个单电子，同时得到两个电子，形成4中心6电子的大Π键，表示为；
A．氮原子杂化方式为，碳、氮各提供一个单电子用于形成6中心6电子的大Π键，即为；可以和形成类似二茂铁结构，A选；
B．环上存在一个，说明该碳原子失去了一个电子，即该碳原子形成3条共价键，不在提供单电子形成大Π键，其大Π键表示为，可以和形成类似二茂铁结构，B选；
C． 结构中，每个氮原子提供一个单电子，再得到一个电子，形成的大Π键，可以和形成类似二茂铁结构，C选；
D．中存在杂化的碳原子，没有大Π键，D不选；
E．中存在杂化的碳原子，没有大Π键，E不选；
故选ABC；
（4）每个晶胞平均含有2个Fe，Fe原子分数坐标为和，则晶胞中铁原子分别位于8个顶点和体心，晶胞的质量为g，已知该晶体中距离最近的Fe原子核之间的距离为a pm，则晶胞的体对角线为2a pm，则晶胞的边长为，体积为，则晶体的密度为。
12．（2025·山东潍坊·一模）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 。
（2）主要用于药物合成，通常用反应生成，再水解制备，的空间结构是 ，水解生成的化学方程式是 。
（3）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、、)，另一种取立方体形晶胞(图2，居于立方体中心，立方体棱长为)。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(●)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、和的代数式表达)。
【答案】（1） 碘单质、均为非极性分子，水为极性分子，相似相溶
（2）三角锥形
（3） 8
【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。
（2）PI3的中心原子P的价层电子对数为，有一对孤电子对，故其空间结构是三角锥形，PI3水解生成，化合价不变，则化学方程式是。
（3）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：。
13．（2025·山东烟台、德州、东营·一模）氮元素被称为“生命元素”，不仅是蛋白质的重要组成元素，还在医药、化工、农业生产等领域应用广泛。回答下列问题：
（1）基态氮原子中两种自旋状态相反的电子数之比为 。
（2）亚甲基双丙烯酰胺()、乙胺(CH3CH2NH2)和2-羟基乙胺(HOCH2CH2NH2)均可用于染料合成。
①亚甲基双丙烯酰胺属于 分子(填“极性”或“非极性”)，分子中含有的σ键和Π键数目之比为 。
②乙胺和2-羟基乙胺的碱性随N原子电子云密度增大而增强，二者碱性更强的是 (填结构简式)。
（3）1-甲基咪唑()常用于配合物的制备，在酸性环境中其配位能力会 (填“增强”、“减弱”或“不变”)。1-甲基咪唑的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物如图，常温下为液态而非固态，原因是 。
（4）某含氮催化剂的六方晶胞如图，晶胞参数为a=b≠c，α=β=90°，γ=120°。其化学式为 ；若A点原子的分数坐标为(1，0，0)，则B点原子的分数坐标为 ；1个N原子周围距离相等且最近的Li原子数目为 。
【答案】（1）2:5或5:2
（2）极性 5:1 CH3CH2NH2
（3）减弱 阴阳离子间距离较大，导致离子间作用力较弱，熔点较低
（4）Li2CoN (，，) 12
【解析】（1）氮处于周期表中第2周期第ⅤA族，一个原子轨道中，占据一对自旋相反的电子，N的核外电子排布式为1s22s22p3，所以基态氮原子核外两种不同自旋状态的电子数之比为2:5（或5:2），故答案为：2:5（或5:2）；
（2）①亚甲基双丙烯酰胺可以看成甲烷分子中的两个H原子被两个丙烯酰胺基取代，甲烷为正四面体结构，因此亚甲基双丙烯酰胺分子重心不重叠，属于极性分子，根据结构简式可知，分子中含有的σ键和Π键数目之比为20：4=5：1；
②胺的碱性强弱取决于氮原子孤对电子和质子结合的难易，而氮原子接受质子的能力，又与氮原子上电子云密度大小以及氮原子上所连基团的空间阻碍有关，烃基是推电子基，羟基这里做吸电子基，乙胺和2-羟基乙胺的碱性随N原子电子云密度增大而增强，二者碱性更强的是CH3CH2NH2；
（3）在酸性条件下，1-甲基咪唑的氮原子容易与质子（H+）结合，形成质子化的1-甲基咪唑（1-甲基咪唑-H+）。质子化后，氮原子的孤对电子被占据，无法再与金属离子配位，导致配位能力下降；
1-甲基咪唑的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物，阴阳离子间距离较大，导致离子间作用力较弱，熔点较低，故常温下为液态而非固态；
（4）根据均摊法可知，晶胞中含有2个Li，个Co，个N，故化学式为Li2CoN；
若A点原子的分数坐标为(1，0，0)， B点在对角线的三分之二处，根据坐标可知，则B点原子的分数坐标为(，，)；
以钝角顶点的N原子为研究对象，其周围最近的2个Li原子位于晶胞内部，钝角顶点的N原子被6个晶胞共用，故1个N原子周围距离相等且最近的Li原子数目为12。
14．（2025·山东青岛·一模）铜元素在生命体系和超导领域研究中发挥着至关重要的作用。回答下列问题。
（1）基态Cu原子价层电子排布式为 。
双核铜物种存在于色素细胞中，某大环双核铜配合物的配离子结构如图。
（2）该配离子中所含第二周期元素的基态原子第一电离能由大到小的顺序为 。
（3）Cu的化合价为 。
（4）键角α β(填“>”“<”或“=”)、解释原因 。
（5）和氨硼烷均可与金属反应表现出一定的酸性。
酸性： (填“>”“<”或“=”)。一定条件下等物质的量与反应的化学方程式为 。
某电子型含铜化合物可用于超导材料，结构如图。
（6）该化合物的化学式为 。
（7）Cu的配位数为 。
【答案】（1）
（2）N>O>C
（3）+1、+2
（4）> 中心原子为杂化，为杂化
（5）<
（6）
（7）6
【解析】（1）基态Cu原子核外29个电子，电子排布式为，价层电子排布式为，故答案为：；
（2）该配离子中所含第二周期元素有N、O、C，同一周期从左到右第一电离能有增大的趋势，其中第IIA，VA元素第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，故基态原子第一电离能：N>O>C，故答案为：N>O>C；
（3）配离子中心原子Cu与4个N形成的配位键中的电子均来自N原子的孤电子对和RO-的O的孤电子对，离子带一个正电荷，故两个Cu原子1个为+1价，1个为+2价，故答案为：+1、+2；
（4）N=C中N原子采取sp2杂化，饱和碳原子采取sp3杂化，使得键角α>β，故答案为：>；中心原子为杂化，为杂化；
（5）分子中N原子有一对孤电子对，分子中N原子上的孤电子对与B原子的空轨道形成配位键，使得分子中的N原子上电子云密度变小，N-H键极性变大，容易电离出H离子，酸性强于；一定条件下等物质的量与反应的化学方程式为，故答案为：<；；
（6）根据晶胞图可知1个晶胞中Re棱上8个、体内2个；Cu顶点8个、体内1个；O棱上16个，体内6，含有Re：，Cu：，O：，原子个数比Re：Cu：O：=4:2:10=2:1:5，化合物的化学式为，故答案为：；
（7）Cu的配位数即与铜离子距离最近的阴离子氧离子个数，根据晶胞结构可知顶点处的铜与所在棱心上的氧可知铜的配位数为6，故答案为：6。
15．（2025·山东日照·一模）碱土金属元素在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态钙原子核外电子的空间运动状态有 种。
（2）碳酸铍与乙酸反应生成配合物的结构如图所示，该配合物的化学式为 ，Be的配位数为 ，Be、C、O电负性由大到小的顺序 (用元素符号表示)；两分子乙酸之间形成两个氢键得到八元环二聚体，该二聚体的结构简式为 (以O···H-O表示氢键)。
（3）某碱土金属防锈颜料的晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm，A点的原子分数坐标为(0，0，0)，B点原子分数坐标为 ，相邻之间的最短距离为 pm。该晶胞沿体对角线方向的投影图为 (填标号)。
A． B． C． D．
【答案】（1）10
（2）Be4O(OOCCH3)6 4 O>C>Be
（3） A
【解析】（1）钙核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2，核外电子的空间运动状态有10种；
（2）由结构可知该配合物的化学式为Be4O(OOCCH3)6；Be与周围4个O原子直接相连，配位数为4；Be、C、O为同周期元素，从左到右电负性增大，则电负性：O>C>Be；
两分子乙酸之间形成两个氢键得到八元环二聚体，该二聚体的结构简式为；
（3）
结合晶胞结构，A点的原子分数坐标为(0，0，0)，B点原子分数坐标为；相邻之间的最短距离等于面对角线的一半，即为：pm；该晶胞沿体对角线方向的投影，对角线上的黑球投影为体心，其余黑球投影为正六边形的顶点，灰球投影到六边形的对角线的四等分点，则投影图为A。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题10 物质结构与性质综合题
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 物质结构与性质综合题 （5年5考） 2025山东卷第16题 2024山东卷第16题 2023山东卷第16题 2022山东卷第16题 2021山东卷第16题 物质结构与性质综合题一直是山东高考卷的比较题型，而且是作为主观题的第一道题，其考点覆盖了原子、分子和晶体结构与性质各大板块。突出考查空间构型、分子性质的比较与原因解释、晶胞分析与计算等。分析近年山东高考化学主观题中的物质结构与性质综合题，核外电子排布、分子的空间构型、分子性质的比较与原因解释、晶胞分析与计算等考点为命题常考点。
1．（2025·山东卷）单质及其化合物应用广泛。回答下列问题：
（1）在元素周期表中，位于第 周期 族。基态原子与基态离子未成对电子数之比为 。
（2）尿素分子与形成配离子的硝酸盐俗称尿素铁，既可作铁肥，又可作缓释氮肥。
①元素C、N、O中，第一电离能最大的是 ，电负性最大的是 。
②尿素分子中，C原子采取的轨道杂化方式为 。
③八面体配离子中的配位数为6，碳氮键的键长均相等，则与配位的原子是 (填元素符号)。
（3）可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为)。
①晶胞中原子的半径为 。
②研究发现，晶胞中阴影所示m，n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。m，n截面中，催化活性较低的是 ，该截面单位面积含有的原子为 个。
2．（2024·山东卷）锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
（1）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多的元素是 (填元素符号)。
（2）如某种氧化物的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为 。
当晶体有O原子脱出时，出现O空位，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有半导体性质的是 (填标号)。
A． B． C． D．
（3）(见图)是晶型转变的诱导剂。的空间构型为 ；中咪唑环存在大键，则N原子采取的轨道杂化方式为 。
（4）可作转化为的催化剂(见下图)。的熔点远大于，除相对分子质量存在差异外，另一重要原因是 。
3．（2023·山东卷）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）时，与冰反应生成利。常温常压下，为无色气休，固态的晶体类型为_____，水解反应的产物为_____(填化学式)。
（2）中心原子为，中心原子为，二者均为形结构，但中存在大键。中原子的轨道杂化方式_____；为键角_____键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较与中键的键长并说明原因_____。
（3）一定条件下，和反应生成和化合物。已知属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数)，其中化合价为。上述反应的化学方程式为_____。若阿伏加德罗常数的值为，化合物的密度_____(用含的代数式表示)。
4．（2022·山东卷）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：
（1）基态原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_______。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键，与的配位数之比为_______；_______；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是_______。
（3）吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_______，②_______。
（5）、、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_______。
5．（2021·山东卷）非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有__种。
（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为__；OF2分子的空间构型为__；OF2的熔、沸点__(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是___。
（3）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为___，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
（4）XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有__个XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为___；晶胞中A、B间距离d=___pm。
1．（2025·山东临沂·三模）砷及其化合物具有较大应用价值。回答下列问题：
（1）基态As原子的价电子排布式为 ；与同周期、相比，第一电离能由大到小的顺序为 。
（2）氮和砷位于同一主族，氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键的原因是 。
（3）的结构如图所示(Me为甲基)。
①的杂化方式为 (填标号)。
a． b． c． d．
②该配合物在中的溶解度 (填“大于”或“小于”)在水中的溶解度，原因是 。
（4）某正五价含砷化合物属四方晶系，晶胞参数以及晶胞沿z轴方向的投影如图所示，晶胞棱边夹角均为。该化合物可由和反应得到，反应的化学方程式为 ；晶体中阳离子的空间构型为 ；该晶体密度为 (为阿伏加德罗常数的值)。
2．（2025·山东淄博·三模）铜、金可形成许多结构与性质特殊的化合物。回答下列问题：
（1）齐文化博物馆汉代器物上的颜料“中国蓝”的成分为BaCuSi4O10，其基态铜离子的价电子排布式为 ，基态O原子核外电子的空间运动状态有 种。硅氧四面体结构如图a表示，图b和图c分别是由数个构成的多硅酸根，若Si原子数为n(n≥3)，则其化学式可表示为 。
（2）用青霉胺(见图2)可解铜盐中毒，青霉胺分子中S原子的轨道杂化方式为 ；键角：H2S NH3(填“”或“”)；第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有 (用元素符号表示)；青霉胺易溶于水的主要原因为 。
（3）由Au、Cs和Cl组成的晶胞属于四方晶系，结构如图所示，2、3为两种不同价态和化学环境的Au，。则两种环境Au的配离子化学式分别为 。点1原子的分数坐标为(0，0，0)，则点2原子的分数坐标为 。
3．（2025·山东潍坊·二模）MAX相是一大类具有层状结构的金属碳化物或氮化物的总称，其中为、、(铌)等过渡金属，为或，为、、、等主族元素。
回答下列问题：
（1）Nb是与V同族的相邻周期元素，其基态原子中的价电子分布在两个能级且均为未成对电子，基态原子价电子的轨道表示式为 ；第4周期中，基态原子未成对电子数比多的元素是 (填元素符号)。
（2）与同周期的非金属主族元素中第一电离能大于的是 (填元素符号)，与同周期的非金属元素(硼除外)形成的简单气态氢化物中键角最小的是 (填化学式)。可与结合形成，存在平衡，平衡常数为。能结合的原因是 ；，，的较大的原因是 。
（3）、、组成的MAX相结构属六方晶系，晶胞参数，，，晶胞结构及、原子沿轴投影如图所示。晶体中与最近且等距离的原子的个数是 。该晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值 (用含、、的代数式表示)。
4．（2025·山东菏泽·二模）量子材料、金属有机骨架材料、光催化材料等有较大应用价值。回答下列问题：
（1）量子材料锡烯具有特殊二维蜂窝状结构，有望实现常温下超导。Sn在元素周期表中的位置为 ，其含氧酸根的空间构型为 。
（2）三维多孔金属有机骨架材料MOF-5的低温储氢性能非常优异，其晶体结构如图所示。化学式为，其中对苯二甲酸根离子(BDC)作为有机配体，与无机基团连接。中O原子的杂化轨道类型为 。下列物质可作为有机配体与连接形成三维多孔骨架的是 (填标号)。
A． B． C．
MOF-5晶体内部的空腔可吸附多种小分子。若要增强MOF-5与之间的吸附作用，可在配体上引入羟基而不引入甲基的原因是 (假设MOF-5晶胞形状不变)。
（3）氧化铈是一种重要的光催化材料，在光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示，和的可逆转换会造成氧空位的生成和消除。每个晶胞中个数为 (用含x的代数式表示)，消除氧空位的过程中，晶体作 (填“氧化剂”“还原剂”或“既不是氧化剂也不是还原剂”)。
5．（2025·山东聊城·二模）2025年国产DeepSeek开源AI模型大放异彩。采用AI技术结合计算化学方法，可以模拟出许多物质的结构。
（1）模拟预测熔融CaO和MgO冷却结晶的产物结构，得到一种类似NaCl晶胞的结构，如右图所示。
①同周期中，基态原子最外层电子数比Ca少的元素有 种。
②该结构中Ca2+周围最近的Mg2+有 个。已知该晶胞边长为anm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度ρ= g cm-3.
③用AI输出的另一种晶胞结构是：上图晶胞体心的O2-被替换为Mg2+，这种新晶胞的结构是否合理？ ，判断依据是 。
（2）利用AI模拟C38H30I3的结构如下图，该物质是一种含有碳—碳单电子σ键的化合物，虚线和圆点表示仅有1个共用电子的σ键。
(Ph表示)
①上图所示物质的正离子中，碳原子的杂化方式是 ，从化学键角度解释该正离子带正电荷的原因 。
②上图所示物质的负离子[I—I—I]-的中心碘原子价层电子对数为 。
A．2 B．3 C．4 D．5
6．（2025·山东济宁·二模）铜元素在生命体系和超导领域研究中发挥着至关重要的作用。已知含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。
（1）以5-磺基水杨酸和咪唑衍生物为配体合成了单核心的铜配合物如图所示：
基态Cu原子的价电子排布图为 ，该配合物中所含第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序 。
（2）上图中酚羟基中的H保持与苯环共平面，①号O原子的杂化方式为 ，a处C-O键键长 乙醇中C-O键键长(填“<”、“>”或“=”)，与Mg2+相比Cu2+更易与联咪唑()形成螯合物，原因是 。
（3）某含铜(II)化合物晶体结构如图所示，该化合物的化学式为 ；
下图所示的含氧空位的晶胞结构中，La化合价不变，n(Cu2+)：n(Cu+) 。
7．（2025·山东日照·二模）第VA族元素及其化合物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）与基态As原子具有相同未成对电子数的同周期元素有 (填元素符号)。
（2）一种含氮配合物结构如图，其中N的杂化方式为 ，与镍配位的配体数为 。
（3）液氨存在类似于水的电离，2NH3+，反应涉及的三种微粒中键角最小的是 (填化学式)，金属钠与液氨的反应的化学方程式为 。
（4）氮化锂具有高离子电导率可用作固体电解质，其晶体结构如图所示。
①氮化锂晶胞中有 种不同化学环境的 Li+，N3-的配位数为(晶胞参数apm、apm、高bpm，b＞2a) 。
②若A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则B点的坐标为 ；晶胞参数为a pm、apm、bpm，NA为阿伏加德罗常数，则晶体的密度为 g·cm-3。
8．（2025·山东泰安·二模）回答下列问题：
（1）六氟磷酸锂是锂离子电池的常用电解质，其中Li、P、F的电负性由大到小的排序是 ；的电子排布式为 ；的空间构型为 。
（2）制备的反应为，的中心原子杂化类型为 （填序号）。
a． b． c． d．
在中的溶解度 （填“大于”“小于”）在乙醇中的溶解度。
（3）也是锂离子电池的常用电解质，二者晶胞结构为图a或图b，两种晶胞中阴离子均采取面心立方最密堆积方式。
代表的是 （填a或b）。已知晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则其晶胞边长为 nm，晶胞a和b中四面体空隙的填充率之比为 。
9．（2025·山东青岛·二模）锂，铁，磷及其化合物在生产生活中有着重要的作用。
（1）锂在元素周期表的位置是 ，基态的价电子排布式为 。
（2）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 。
（3）黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)，为了大幅度提高锂电池的充电速率，科学家研发了黑磷一石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。
①图2中，黑磷区P原子的杂化方式为 。
②根据图1和图2的信息，下列说法不正确的有 (填字母)。
a．黑磷区P-P键的键能完全相同
b．黑磷与石墨都属于混合型晶体
c．复合材料单层中，原子与原子之间的作用力属于范德华力
d．由石墨和黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应
（4）氮原子之间可以形成双键，而磷原子之间很难形成双键，原因是 。
（5）一种锂电池的正极材料磷酸亚铁锂()的晶胞结构如图3(a)所示。其中分别位于晶胞的顶角、棱心、面心，O围绕和分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
①图3(a)的晶体的晶胞参数分别为、，则该晶体的摩尔体积 (已知阿伏加德罗常数为，晶体的摩尔体积是指单位物质的量晶体所占的体积。)
②电池充电时磷酸亚铁锂会脱出部分，形成，结构如图3(b)所示，则 ， 。
10．（2025·山东省实验中学·一模）砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)等材料，可以直接把光能转化成电能。回答下列问题：
（1）碲的原子序数为52，基态碲原子的价层电子排布式为 。
（2）沸点：CH3As(OH)2 (填“>”、“<”或“=”)(CH3)2AsOH，原因是 。
（3）砷存在多种同素异形体——黄砷、黑砷、灰砷。黑砷的晶体结构与石墨类似。根据图中信息，下列说法正确的有 (填标号)。
a．黑砷中As-As键的键能均相同
b．黑砷与C60都属于混合型晶体
c．黑砷单层中As原子与As-As键的个数比为2：3
d．黑砷层与层之间的作用力为范德华力
（4）CdTe的晶胞属立方晶系，晶胞参数如图1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，称作原子的分数坐标。若原子M的坐标为(0，0，0)，则原子N的坐标为 。该晶胞沿其面对角线方向上的投影如图2所示，则代表Te原子的位置是 (填序号)。若晶体密度为ρ g/cm3，晶胞中原子6和11之间的距离为 ，阿伏加德罗常数的值NA= (用含a、ρ的代数式表示)。
11．（2025·山东泰安·一模）二茂铁是一种在化学，生物医学等多个领域有广泛应用的有机金属化合物，其结构为，由环戊二烯负离子与形成。已知结构与苯相似，存在的大Π键。
（1）的价电子轨道表示式为 。二茂铁中存在的作用力有 （填标号）
A．氢键 B．配位键 C．π键 D．离子键
（2）乙酰基二茂铁（）和甲酰胺二茂铁（）是两种二茂铁的衍生物，沸点分别为160℃和249℃。甲酰胺二茂铁中所含元素电负性由大到小的顺序为 ；二者沸点相差较大的原因是 。
（3）结构类似的微粒可与形成类似二茂铁结构。例如与形成类似二茂铁结构如图所示，则中存在的大П键可表示为 ；下列可以与形成类似二茂铁结构的微粒有 （填序号）。
A．B．C． D．E．
（4）已知以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中原子的位置，称作原子分数坐标。铁的一种立方晶系晶体结构中，每个晶胞平均含有2个Fe，Fe原子分数坐标为和。已知该晶体中距离最近的Fe原子核之间的距离为a pm，阿伏加德罗常数是，则晶体的密度为 。
12．（2025·山东潍坊·一模）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 。
（2）主要用于药物合成，通常用反应生成，再水解制备，的空间结构是 ，水解生成的化学方程式是 。
（3）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、、)，另一种取立方体形晶胞(图2，居于立方体中心，立方体棱长为)。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(●)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、和的代数式表达)。
13．（2025·山东烟台、德州、东营·一模）氮元素被称为“生命元素”，不仅是蛋白质的重要组成元素，还在医药、化工、农业生产等领域应用广泛。回答下列问题：
（1）基态氮原子中两种自旋状态相反的电子数之比为 。
（2）亚甲基双丙烯酰胺()、乙胺(CH3CH2NH2)和2-羟基乙胺(HOCH2CH2NH2)均可用于染料合成。
①亚甲基双丙烯酰胺属于 分子(填“极性”或“非极性”)，分子中含有的σ键和Π键数目之比为 。
②乙胺和2-羟基乙胺的碱性随N原子电子云密度增大而增强，二者碱性更强的是 (填结构简式)。
（3）1-甲基咪唑()常用于配合物的制备，在酸性环境中其配位能力会 (填“增强”、“减弱”或“不变”)。1-甲基咪唑的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物如图，常温下为液态而非固态，原因是 。
（4）某含氮催化剂的六方晶胞如图，晶胞参数为a=b≠c，α=β=90°，γ=120°。其化学式为 ；若A点原子的分数坐标为(1，0，0)，则B点原子的分数坐标为 ；1个N原子周围距离相等且最近的Li原子数目为 。
14．（2025·山东青岛·一模）铜元素在生命体系和超导领域研究中发挥着至关重要的作用。回答下列问题。
（1）基态Cu原子价层电子排布式为 。
双核铜物种存在于色素细胞中，某大环双核铜配合物的配离子结构如图。
（2）该配离子中所含第二周期元素的基态原子第一电离能由大到小的顺序为 。
（3）Cu的化合价为 。
（4）键角α β(填“>”“<”或“=”)、解释原因 。
（5）和氨硼烷均可与金属反应表现出一定的酸性。
酸性： (填“>”“<”或“=”)。一定条件下等物质的量与反应的化学方程式为 。
某电子型含铜化合物可用于超导材料，结构如图。
（6）该化合物的化学式为 。
（7）Cu的配位数为 。
15．（2025·山东日照·一模）碱土金属元素在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态钙原子核外电子的空间运动状态有 种。
（2）碳酸铍与乙酸反应生成配合物的结构如图所示，该配合物的化学式为 ，Be的配位数为 ，Be、C、O电负性由大到小的顺序 (用元素符号表示)；两分子乙酸之间形成两个氢键得到八元环二聚体，该二聚体的结构简式为 (以O···H-O表示氢键)。
（3）某碱土金属防锈颜料的晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm，A点的原子分数坐标为(0，0，0)，B点原子分数坐标为 ，相邻之间的最短距离为 pm。该晶胞沿体对角线方向的投影图为 (填标号)。
A． B． C． D．
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