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第九章　晶体结构与性质
微题型72　晶体结构选择题
(1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分)
1.(2025·南宁模拟)FeS2的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。下列说法错误的是(　　)
A.可用X射线衍射仪测定FeS2的晶体结构
B.距离Fe2+最近且等距的阴离子有6个
C.中硫原子间形成单键
D.该晶体的密度为 g·cm-3
2.(2025·杭州模拟)嫦娥石的一种伴生矿物为方石英，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.晶体类型为共价晶体
B.该物质的化学式为SiO2
C.键角∠AED=180°
D.该物质的熔点比金刚石低
3.(2025·宝鸡模拟)某锂离子电池电极材料结构如图所示。图1是钴硫化物晶胞的一部分，图2是充电后的晶胞结构。下列说法错误的是(　　)
A.图1结构中钴硫化物的化学式为Co9S8
B.图2晶胞中Li与Li的最短距离为a pm
C.图2晶胞中距离Li最近的S有4个
D.若图1结构中M位于顶角，则N位于面心
4.2024年3月上海交大韩礼元教授团队再发Science论文，在钙钛矿太阳能电池稳定性领域获得新进展。钙钛矿晶体晶胞结构如图所示，设晶体的密度为ρ g·cm-3，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法错误的是(　　)
A.晶体的化学式为CaTiO3
B.晶体中钛离子位于氧离子所形成的八面体空隙中
C.若图中A的分数坐标为(0，0，0)，则B的分数坐标为()
D.晶胞中钛离子与钙离子之间的距离为×pm
5.(2025·南宁模拟)氧化铈(CeO2)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来Ce4+的位置，可以得到更稳定的结构，如图所示。CeO2晶胞的参数为a nm。下列说法错误的是(　　)
A.CeO2晶胞中Ce4+的配位数是8
B.CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为 nm
C.当掺杂晶体的化学式为CeYmOn时，若m=2，则n=6
D.若M点的原子坐标为(0，0，0)，则N点的原子坐标为
6.理论计算预测，新物质X是由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种潜在的拓扑绝缘材料。X的晶体可视为Ge晶体中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成，图a为Ge的晶胞，图b为X的晶胞，X的晶胞参数x=a，y=a，z=2a，夹角均为90°。下列说法错误的是(　　)
A.X晶体的化学式为HgGeSb2
B.基态Ge原子核外有32种不同运动状态的电子
C.X晶胞中Ge与Sb原子间最近距离约为a
D.若1号Ge原子分数坐标为(0，0，0)，则2号Sb原子分数坐标为
7.(2025·大庆模拟)氢氧化锂是用于制备NCM、NCA等锂离子电池电极材料的重要原料。某种LiOH的晶胞结构如图所示，晶胞参数分别为a cm、a cm、c cm(a下列有关说法正确的是(　　)
A.晶体中与一个O紧邻且等距的Li有4个
B.晶体中微粒间作用力有离子键、范德华力、非极性键
C.一个Li与所有紧邻O形成的空间结构为正四面体形
D.晶胞中Li与Li之间的最短距离为0.5a cm
8.钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是(　　)
A.该钒的氧化物的化学式为VO2
B.中心V原子与配位O原子形成正八面体结构
C.V原子的配位数与O原子的配位数之比为1∶2
D.该晶体的密度为 g·cm-3
9.硫代硫酸盐是具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根离子(S2)可看作中的一个O原子被S原子替代的产物。MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，其结构如图所示，已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)
A.晶胞中的个数为3
B.若晶胞中A的分数坐标为(0，0，0)，则B的分数坐标为(a，0，c)
C.S2的中心硫原子的杂化方式为sp3
D.该晶体的密度为 g·cm-3
微题型72　晶体结构选择题
(1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分)
1.(2025·南宁模拟)FeS2的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。下列说法错误的是(　　)
A.可用X射线衍射仪测定FeS2的晶体结构
B.距离Fe2+最近且等距的阴离子有6个
C.中硫原子间形成单键
D.该晶体的密度为 g·cm-3
答案　D
解析　从晶胞结构中心的Fe2+可以看出，距离Fe2+最近且等距的阴离子()有6个，B正确；中两个硫原子之间形成的是单键(类似)，C正确；根据均摊法，晶胞中Fe2+的个数为12×+1=4的个数为8×+6×=4，则晶胞的质量m= g，晶胞的体积V=(a×10-7 cm)3，故该晶体的密度ρ= g·cm-3= g·cm-3，D错误。
2.(2025·杭州模拟)嫦娥石的一种伴生矿物为方石英，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.晶体类型为共价晶体
B.该物质的化学式为SiO2
C.键角∠AED=180°
D.该物质的熔点比金刚石低
答案　C
解析　由晶胞结构可知，方石英是由Si原子和O原子构成，且Si原子和O原子之间以共价键相连形成立体网状结构，属于共价晶体，A正确；方石英一个晶胞中Si原子的个数为4+8×+6×=8，O原子个数为16，Si、O原子个数比为1∶2，则该物质的化学式为SiO2，B正确；该晶胞中O原子形成2个σ键，且含有2个孤电子对，杂化方式为sp3，则键角∠AED≠180°，C错误；方石英和金刚石均为共价晶体，类比二氧化硅与金刚石的熔点比较，则方石英的熔点比金刚石低，D正确。
3.(2025·宝鸡模拟)某锂离子电池电极材料结构如图所示。图1是钴硫化物晶胞的一部分，图2是充电后的晶胞结构。下列说法错误的是(　　)
A.图1结构中钴硫化物的化学式为Co9S8
B.图2晶胞中Li与Li的最短距离为a pm
C.图2晶胞中距离Li最近的S有4个
D.若图1结构中M位于顶角，则N位于面心
答案　B
解析　图1结构中Co的个数为4×+4=4.5，S的个数为12×+1=4，Co∶S=9∶8，其化学式为Co9S8，A正确；图2晶胞中Li与Li的最短距离为晶胞参数长的一半，其长度为a pm，B错误；图2晶胞中Li位于S构成的四面体空隙中，离Li最近的S有4个，C正确；图1整个晶胞向右平移0.5a pm，则此时M位于顶角，N位于面心，D正确。
4.2024年3月上海交大韩礼元教授团队再发Science论文，在钙钛矿太阳能电池稳定性领域获得新进展。钙钛矿晶体晶胞结构如图所示，设晶体的密度为ρ g·cm-3，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法错误的是(　　)
A.晶体的化学式为CaTiO3
B.晶体中钛离子位于氧离子所形成的八面体空隙中
C.若图中A的分数坐标为(0，0，0)，则B的分数坐标为()
D.晶胞中钛离子与钙离子之间的距离为×pm
答案　D
解析　根据均摊法，Ti处于晶胞的顶角，个数为8×=1，O在晶胞棱上，个数为12×=3，Ca在晶胞体心，个数为1，晶体的化学式为CaTiO3，A正确；晶体中钛离子被6个氧离子包围，位于氧离子所形成的八面体空隙中，B正确；若图中A的分数坐标为(0，0，0)，则B在体心，分数坐标为()，C正确；晶胞中钛离子与钙离子距离为晶胞体对角线长的一半，故钛离子与钙离子距离为××1010 pm，D错误。
5.(2025·南宁模拟)氧化铈(CeO2)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来Ce4+的位置，可以得到更稳定的结构，如图所示。CeO2晶胞的参数为a nm。下列说法错误的是(　　)
A.CeO2晶胞中Ce4+的配位数是8
B.CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为 nm
C.当掺杂晶体的化学式为CeYmOn时，若m=2，则n=6
D.若M点的原子坐标为(0，0，0)，则N点的原子坐标为
答案　C
解析　由图可知，CeO2晶胞中Ce4+的配位数是8，A正确；晶胞边长为a nm，则体对角线长为a nm，CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为体对角线长的即 nm，B正确；在CeYmOn晶胞中，若有2个Y3+代替2个Ce4+，则根据电荷守恒应有5个O2-，C错误。
6.理论计算预测，新物质X是由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种潜在的拓扑绝缘材料。X的晶体可视为Ge晶体中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成，图a为Ge的晶胞，图b为X的晶胞，X的晶胞参数x=a，y=a，z=2a，夹角均为90°。下列说法错误的是(　　)
A.X晶体的化学式为HgGeSb2
B.基态Ge原子核外有32种不同运动状态的电子
C.X晶胞中Ge与Sb原子间最近距离约为a
D.若1号Ge原子分数坐标为(0，0，0)，则2号Sb原子分数坐标为
答案　C
解析　X晶胞中Ge的个数为8×+4×+1=4，Sb的个数为8，Hg的个数为6×+4×=4，其化学式为HgGeSb2，A正确；基态Ge原子核外有32个电子，每个电子的运动状态都不相同，故有32种不同运动状态的电子，B正确；因为X的晶体可视为Ge晶体中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成，X晶胞中Ge与Sb原子间的最近距离与Ge晶胞中两个Ge原子之间的最近距离相等，为Ge晶胞体对角线长的约为a，C错误；以X晶胞1号Ge为原点分析，2号Sb原子在x轴上处于位置，在y轴上处于位置，在z轴上处于位置，D正确。
7.(2025·大庆模拟)氢氧化锂是用于制备NCM、NCA等锂离子电池电极材料的重要原料。某种LiOH的晶胞结构如图所示，晶胞参数分别为a cm、a cm、c cm(a下列有关说法正确的是(　　)
A.晶体中与一个O紧邻且等距的Li有4个
B.晶体中微粒间作用力有离子键、范德华力、非极性键
C.一个Li与所有紧邻O形成的空间结构为正四面体形
D.晶胞中Li与Li之间的最短距离为0.5a cm
答案　A
解析　根据晶胞参数可以看出距离O原子紧邻且等距的Li位于两个顶角以及两个面心处，每个O原子周围有4个紧邻且等距的Li，A正确；LiOH为离子晶体，微粒间作用力包括Li+与OH-之间的离子键、OH-内部O—H极性共价键，氢氧化锂晶体是层状结构，层间存在范德华力，不存在非极性键，B错误；若Li与紧邻O的键角为129°，说明O与紧邻的Li的空间结构为四面体而非正四面体，C错误；Li+位于晶胞顶角，xy平面内相邻顶角Li+的距离为a cm，最短距离为上下面对角线长的一半，即 a cm，D错误。
8.钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是(　　)
A.该钒的氧化物的化学式为VO2
B.中心V原子与配位O原子形成正八面体结构
C.V原子的配位数与O原子的配位数之比为1∶2
D.该晶体的密度为 g·cm-3
答案　C
解析　晶胞中V原子位于顶角和体心，数目为1+8×=2；O原子位于上、下面上和体内，数目为2+4×=4，二者原子数目之比为1∶2，故氧化物化学式为VO2，A正确；体心V原子的配位数为6，O原子的配位数为3，所以V原子的配位数与O原子的配位数之比为2∶1，C错误。
9.硫代硫酸盐是具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根离子(S2)可看作中的一个O原子被S原子替代的产物。MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，其结构如图所示，已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)
A.晶胞中的个数为3
B.若晶胞中A的分数坐标为(0，0，0)，则B的分数坐标为(a，0，c)
C.S2的中心硫原子的杂化方式为sp3
D.该晶体的密度为 g·cm-3
答案　C
解析　根据均摊法，晶胞中的个数为8×+2×+4×+1=4，A错误；若晶胞中A的分数坐标为(0，0，0)，B为右上顶点，分数坐标为(1，0，1)，B错误；硫代硫酸根离子(S2)可看作中的一个O原子被S原子替代的产物，S2的中心硫原子的杂化方式与的中心硫原子的杂化方式相同，为sp3，C正确；MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，其密度应为 g·cm-3，D错误。微题型73　原子分数坐标与投影图
(1~4题，每小题2分，共8分)
1.(2025·四川宜宾模拟)一种由镧(La)、氧和氟三种元素形成的化合物可提高硅基太阳能电池的光电转换效率。该化合物的四方晶胞结构如图1(晶胞参数：α=β=γ=90°，a=b≠c，即棱边相互垂直，底面是正方形)，沿x轴或y轴的投影如图2所示。
下列说法正确的是(　　)
A.晶体中每个La周围距离最近且相等的O有8个
B.有1个O的分数坐标为
C.该化合物中La的化合价为+3
D.1位La与2位La之间的距离为
2.(2025·永州模拟)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，图乙为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为a pm，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是(　　)
A.Zn位于元素周期表的d区
B.基态Se原子核外有18种不同运动状态的电子
C.A点原子的坐标为(0，0，0)，则B点原子的坐标为
D.该晶体的密度为 g·cm-3
3.已知Cu2O的立方晶胞结构如图所示，若晶胞边长为x pm。已知a、b的坐标参数依次为(0，0，0)、下列说法正确的是(　　)
A.O的配位数为8
B.d的坐标参数为
C.不考虑原子的相对大小，晶胞体对角线的投影图为
D.a、b原子间距离为x pm
4.某种铜的氧化物的立方晶胞在x轴、y轴和z轴的投影都相同，在x轴的投影如图所示，“ ”位于投影正方形对角线的四等分点，已知M点某一氧原子的分数坐标为(1，0，0)，下列说法正确的是(　　)
A.Cu原子的配位数为4
B.晶体中Cu原子与O原子的最近距离为a pm
C.N点原子的分数坐标一定为
D.晶体的密度为 g·cm-3
5.(6分)Cr N系列涂层具有良好的耐磨和腐蚀性，在抗微动磨损上表现尤佳。某氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同。已知N原子在晶胞中的位置如图所示：
(1)下列为晶胞中Cr原子沿x轴方向的投影的是　　　　　(填字母)。
(2)若晶胞中最近的Cr原子和N原子相切，原子半径分别为a nm和b nm；晶胞中N原子的坐标是A(0，0，0)、 B则距A和B最近的Cr原子的坐标是　　　　　；设阿伏加德罗常数的值为NA，则该氮化铬晶体的密度ρ=　　　　　 g·cm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。
微题型73　原子分数坐标与投影图
(1~4题，每小题2分，共8分)
1.(2025·四川宜宾模拟)一种由镧(La)、氧和氟三种元素形成的化合物可提高硅基太阳能电池的光电转换效率。该化合物的四方晶胞结构如图1(晶胞参数：α=β=γ=90°，a=b≠c，即棱边相互垂直，底面是正方形)，沿x轴或y轴的投影如图2所示。
下列说法正确的是(　　)
A.晶体中每个La周围距离最近且相等的O有8个
B.有1个O的分数坐标为
C.该化合物中La的化合价为+3
D.1位La与2位La之间的距离为
答案　C
解析　每个La周围距离最近且相等的O有4个，A错误；分数坐标对应下方的面心位置，与晶胞结构中氧原子的位置不符，B错误；由图1可知，La的个数为4×+1=2，O的个数为4×=2，F的个数为8×=2，故La、O、F三种元素原子个数比为1∶1∶1 ，O、F的化合价分别为-2价、-1价，所以La的化合价为+3价，C正确；1位La在晶胞内部，2位La在棱上，由图知，二者之间的距离不是D错误。
2.(2025·永州模拟)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，图乙为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为a pm，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是(　　)
A.Zn位于元素周期表的d区
B.基态Se原子核外有18种不同运动状态的电子
C.A点原子的坐标为(0，0，0)，则B点原子的坐标为
D.该晶体的密度为 g·cm-3
答案　D
解析　Zn的原子序数为30，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，位于元素周期表的ds区，故A错误；基态Se原子核外有34个电子，每个电子的运动状态都不同，所以有34种不同运动状态的电子，故B错误；由图甲和图乙可知，若A点原子的坐标为(0，0，0)，则B点原子的坐标为故C错误；由图甲可知，Zn原子位于晶胞内部，个数为4，Se原子位于顶角和面心，个数为8×+6×=4，则晶胞的质量为 g，晶胞体积为则该晶体的密度为 g·cm-3，故D正确。
3.已知Cu2O的立方晶胞结构如图所示，若晶胞边长为x pm。已知a、b的坐标参数依次为(0，0，0)、下列说法正确的是(　　)
A.O的配位数为8
B.d的坐标参数为
C.不考虑原子的相对大小，晶胞体对角线的投影图为
D.a、b原子间距离为x pm
答案　C
解析　由图知大球和小球数目之比为2∶1，所以小球为O原子，图中1个O原子被4个Cu原子包围，所以O的配位数为4，A项错误；由图可知，d的坐标参数为B项错误；该晶胞沿体对角线投影图为正六边形，若不考虑原子的相对大小，晶胞体对角线的投影图为，C项正确；b位于晶胞中心位置，则a、b原子间距离为x pm，D项错误。
4.某种铜的氧化物的立方晶胞在x轴、y轴和z轴的投影都相同，在x轴的投影如图所示，“ ”位于投影正方形对角线的四等分点，已知M点某一氧原子的分数坐标为(1，0，0)，下列说法正确的是(　　)
A.Cu原子的配位数为4
B.晶体中Cu原子与O原子的最近距离为a pm
C.N点原子的分数坐标一定为
D.晶体的密度为 g·cm-3
答案　B
解析　该铜的氧化物的立方晶胞在x轴、y轴和z轴的投影都相同，由投影图及晶胞类型可知，O原子位于晶胞顶角和体心，则晶胞中含O原子数为8×+1=2，Cu原子位于晶胞内部，有4个，即O、Cu原子个数之比为1∶2，则该氧化物的化学式为Cu2O，以体心的O原子为例，与它距离最近且相等的Cu原子有4个，所以O原子配位数为4，Cu原子的配位数为2，A错误；晶胞参数为a pm，Cu原子与O原子的最近距离为体对角线长的即 pm，B正确；N点为Cu原子，位于晶胞体对角线的四等分点，已知M点某一氧原子的分数坐标为(1，0，0)，则N点原子的分数坐标可能为或C错误；由A项可知，该晶胞中含有2个Cu2O，则晶体的密度为 g·cm-3=×1030 g·cm-3，D错误。
5.(6分)Cr N系列涂层具有良好的耐磨和腐蚀性，在抗微动磨损上表现尤佳。某氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同。已知N原子在晶胞中的位置如图所示：
(1)下列为晶胞中Cr原子沿x轴方向的投影的是　　　　　(填字母)。
(2)若晶胞中最近的Cr原子和N原子相切，原子半径分别为a nm和b nm；晶胞中N原子的坐标是A(0，0，0)、 B则距A和B最近的Cr原子的坐标是　　　　　；设阿伏加德罗常数的值为NA，则该氮化铬晶体的密度ρ=　　　　　 g·cm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。
答案　(1)B　(2)或　
解析　(1)氮化铬的晶胞结构与NaCl的相同，根据N原子在晶胞中的位置，推出Cr在晶胞的位置为体心和棱心，则沿x轴方向的投影为。(2)根据(1)分析，Cr在体心和棱的中心，距A、B最近的Cr有两个，如图所示：，其坐标为分别为、；令晶胞的参数为2x，因为Cr与N相切，因此有x=r(Cr)+r(N)=a nm+b nm，氮化铬的晶胞结构与氯化钠的相同，则晶胞中N的个数为8×+6×=4，Cr的个数为12×+1=4，该氮化铬晶体的密度ρ= g·cm-3= g·c。微题型74　物质熔、沸点归因分析
1.(8分)已知一些物质的熔点数据如表：
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 -68.8
GeCl4 -51.5
SnCl4 -34.1
Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是　　　　。
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因：　　　　。
SiCl4的空间结构为　　　　　　　　　，其中Si原子的杂化轨道类型为　　　　。
2.(14分)回答下列问题：
(1)硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N==C==S)的原因是　　　 　　　　。
(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如表：
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是　　　 　　　　。
(3)镍和苯基硼酸在催化剂作用下可以合成丙烯醇(CH2==CH—CH2OH)，其相对分子质量等于丙醛(CH3CH2CHO)，但两者沸点相差较大，原因是　　　 　　　　。
(4)石墨的硬度小，熔、沸点高的原因分别是　　　 　　　　。
(5)常温下，1 L水中大约可溶解CO2、HCHO的体积分别为1 L、480 L，其主要原因是　　　 　　。
(6)液氨可作制冷剂，汽化时吸收大量的热的原因是　　　 　　　　。
(7)N2H4和H2S的相对分子质量相近，但是常温常压下，N2H4呈液态，而H2S呈气态，其主要原因是　　　 　　　　。
3.(14分)“结构决定性质”是化学学科的核心观念，请用物质结构的相关知识回答下列问题：
(1)常温下二氧化碳是气体而二硫化碳是液体的原因是　　　 　　　　。
(2)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的沸点高于甲苯，其原因是　　　 　　　　。
(3)已知pKa=-lgKa，乙酸的pKa为4.76，丙酸的pKa为4.88，则酸性：乙酸　　　　(填“大于”或“小于”)丙酸，原因是　　　　 　　　　。
(4)Na2O的熔点大于Na2S的熔点，其原因是　　　 　　　　。
(5)I2易溶于四氯化碳而难溶于水，其原因是　　　 　　　　。
(6)已知碳化硅与晶体硅晶体类型相同，其熔点：晶体硅<碳化硅，原因是　　　　。
微题型74　物质熔、沸点归因分析
1.(8分)已知一些物质的熔点数据如表：
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 -68.8
GeCl4 -51.5
SnCl4 -34.1
Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是　　　　。
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因：　　　　。
SiCl4的空间结构为　　　　　　　　　，其中Si原子的杂化轨道类型为　　　　。
答案　NaCl为离子晶体，而SiCl4为分子晶体　SiCl4、GeCl4、SnCl4的熔点依次升高，其原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，其分子间作用力依次增大，熔点依次升高　正四面体形　sp3
2.(14分)回答下列问题：
(1)硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N==C==S)的原因是　　　 　　　　。
(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如表：
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是　　　 　　　　。
(3)镍和苯基硼酸在催化剂作用下可以合成丙烯醇(CH2==CH—CH2OH)，其相对分子质量等于丙醛(CH3CH2CHO)，但两者沸点相差较大，原因是　　　 　　　　。
(4)石墨的硬度小，熔、沸点高的原因分别是　　　 　　　　。
(5)常温下，1 L水中大约可溶解CO2、HCHO的体积分别为1 L、480 L，其主要原因是　　　 　　。
(6)液氨可作制冷剂，汽化时吸收大量的热的原因是　　　 　　　　。
(7)N2H4和H2S的相对分子质量相近，但是常温常压下，N2H4呈液态，而H2S呈气态，其主要原因是　　　 　　　　。
答案　(1)异硫氰酸分子间可形成氢键
(2)SiX4是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大
(3)丙烯醇分子之间能形成氢键
(4)石墨晶体为层状结构，层间作用力为范德华力，硬度小，层内碳原子间以共价键结合，熔、沸点高
(5)HCHO能与H2O形成氢键而CO2不能；HCHO和H2O为极性分子，CO2为非极性分子，根据相似相溶原理，HCHO更易溶于水
(6)氨气分子间存在氢键，汽化时克服分子间氢键，需要消耗大量的能量
(7)N2H4分子间存在氢键，H2S分子间只存在范德华力，氢键的作用力比范德华力强
3.(14分)“结构决定性质”是化学学科的核心观念，请用物质结构的相关知识回答下列问题：
(1)常温下二氧化碳是气体而二硫化碳是液体的原因是　　　 　　　　。
(2)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的沸点高于甲苯，其原因是　　　 　　　　。
(3)已知pKa=-lgKa，乙酸的pKa为4.76，丙酸的pKa为4.88，则酸性：乙酸　　　　(填“大于”或“小于”)丙酸，原因是　　　　 　　　　。
(4)Na2O的熔点大于Na2S的熔点，其原因是　　　 　　　　。
(5)I2易溶于四氯化碳而难溶于水，其原因是　　　 　　　　。
(6)已知碳化硅与晶体硅晶体类型相同，其熔点：晶体硅<碳化硅，原因是　　　　。
答案　(1)二者组成与结构相似，均为非极性分子，二硫化碳相对分子质量大，分子间作用力大，熔点高，故常温下为液态，二氧化碳相对分子质量小，分子间作用力较小，为气态
(2)苯胺与甲苯均为分子晶体，苯胺可以形成分子间氢键
(3)大于　烷基是推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基极性越小，酸性越弱
(4)Na2O与Na2S均为离子化合物，O2-的半径小于S2-半径，O2-与Na+之间形成的离子键更强，故熔点高
(5)碘分子为非极性分子，四氯化碳为非极性溶剂，水为极性溶剂，依据“相似相溶”规律，碘单质易溶于四氯化碳
(6)晶体硅和碳化硅均属于共价晶体，原子半径：Si>C，键长：Si—Si>Si—C，键能：Si—Si1.(10分)(2025·天津武清模拟)金属及其化合物在生产生活中有重要应用。
(1)(1分)Cu在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　。
(2)(4分)醋酸铜氨溶液(含 [Cu(NH3)2]+、NH3等)净化合成氨原料气(含N2、H2和少量CO)的过程中发生反应：[Cu(NH3)2]+(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3CO]+(aq)　ΔH<0。
①H—N—H键角：NH3　　　　　(填“>”“<”或“=”)N。
②解释CO沸点高于N2 的原因：　　　 　　　　。
③[Cu(NH3)3CO]+中配位原子为　　　　。
④在一定范围内，　　　　　　　(填“低温”或“高温”)有利于原料气的净化。
(3)利用二聚物Al2Cl6(结构式为)与NH3反应可制备配合物 [Al(NH3)Cl3]。则下列说法错误的是　　　　(填字母)。
A.1 mol [Al(NH3)Cl3]中的σ 键数目为4NA
B.Al2Cl6分子中所有原子最外层均满足8电子结构
C.反应前 Al原子为sp3杂化
D.配合物[Al(NH3)Cl3]属于极性分子
(4)(3分)Li2O用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为 a pm(1 pm=10-10 cm)。
①距离Li最近且等距的O的数目为　　　　。
②已知阿伏加德罗常数的值为NA。该晶体的密度为　　　　　　 g·cm-3。
2.(12分)(2025·济南模拟)第ⅣA族元素由于成键方式具有多样复杂性，可形成结构各异、性能多样、用途广泛的物质。回答下列问题：
(1)(2分)基态硅原子价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　；与锗同周期、基态原子未成对电子数目与锗相同的元素有　　　　种。
(2)(2分)聚甲基丙烯酸甲酯俗称亚克力，其结构简式如图1所示。其组成元素第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　；其单体转化为亚克力时，部分碳原子杂化方式的变化为　　　　　　　　。
(3)(4分)四苯基锡结构如图2所示，每个分子中存在　　　　　个σ键；苯环中的大π键可表示为　　　　　(用形式表示，m表示参与形成大π键的原子数，n表示参与形成大π键的电子数)。SnF4的熔点为705 ℃，SiF4常温下为气体，其熔点远低于SnF4的原因为　　　　 　　　　。
(4)已知NA表示阿伏加德罗常数的值；铅的相对原子质量为M；铅晶体的密度为ρ g·cm-3。铅晶胞结构如图3所示，铅晶胞中1、2两个铅原子的核间距为　　　　　 nm(用含ρ、NA、M的式子表示)；该晶胞沿面对角线的投影图为　　　(填字母)。
3.(10分)铁、锰、铬、锌、铜及其化合物在生产生活中应用广泛。回答下列问题：
(1)(1分)基态Fe原子的价层电子排布式为　　　　。
(2)(1分)第二电离能：I2(Cr)　　　　(填“>”“<”或“=”)I2(Mn)。
(3)一种香豆素衍生物(CHP)可作为测定Zn2+的荧光探针，其原理如图所示。
①CHP所含元素(C、O、N)的电负性从大到小的顺序为　　　　(填元素符号，下同)；其第一电离能从大到小的顺序为　　　　。
②CHP Zn中N原子的杂化轨道类型为　　　　。
(4)Mn3O4的一种晶体中，氧原子的堆积模型为面心立方最密堆积(如图所示)，Mn(Ⅱ)填充在氧原子围成的正四面体空隙中，Mn(Ⅲ)填充在氧原子围成的正八面体空隙中。
已知：Mn3O4晶胞的体积为V cm3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为　　　　　　g·cm-3(用含NA、V的代数式表示)。
4.(18分)(2025·山东潍坊模拟)元素周期表第ⅢA族包括B、Al、Ga等元素，它们参与形成的化合物有重要研究和应用价值。回答下列问题：
(1)同周期中，基态原子未成对电子数与Ga相同的主族元素是　　　　(填元素符号)，基态Ga转化为下列激发态时所需能量最少的是　　　　(填字母)。
A.[Ar]
B.[Ar]
C.[Ar]
D.[Ar]
(2)离子液体常用作铝离子电池的电解质，其中阴离子有AlC、Al2CAlC的空间结构为　　　　　　，Ga2C与Al2C结构相似，均含有两个配位键，Ga2C的结构式为　　　　　　(标出配位键位置)。
(3)研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点，离子液体A和B的熔点较高的是　　　　　(填字母)；元素H、B、N、F的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　。
(4)离子液体C()可用于分离木质素和纤维素{[C6H7O2(OH)3]n}，纤维素极易溶于该离子液体的原因是　　　 　　　　。
(5)GaAs晶胞结构如图甲所示，将Mn掺杂到GaAs晶体中得到稀磁性半导体材料的结构如图乙所示。
①图甲中，GaAs的相对分子质量为M，晶体密度为ρ g·cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞中距离最近的两个Ga原子间距离为　　　　　 pm(用含M、ρ、NA的代数式表示)。
②图乙晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为　　　　　。
微题型75　物质结构与性质热点题空
1.(10分)(2025·天津武清模拟)金属及其化合物在生产生活中有重要应用。
(1)(1分)Cu在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　。
(2)(4分)醋酸铜氨溶液(含 [Cu(NH3)2]+、NH3等)净化合成氨原料气(含N2、H2和少量CO)的过程中发生反应：[Cu(NH3)2]+(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3CO]+(aq)　ΔH<0。
①H—N—H键角：NH3　　　　　(填“>”“<”或“=”)N。
②解释CO沸点高于N2 的原因：　　　 　　　　。
③[Cu(NH3)3CO]+中配位原子为　　　　。
④在一定范围内，　　　　　　　(填“低温”或“高温”)有利于原料气的净化。
(3)利用二聚物Al2Cl6(结构式为)与NH3反应可制备配合物 [Al(NH3)Cl3]。则下列说法错误的是　　　　(填字母)。
A.1 mol [Al(NH3)Cl3]中的σ 键数目为4NA
B.Al2Cl6分子中所有原子最外层均满足8电子结构
C.反应前 Al原子为sp3杂化
D.配合物[Al(NH3)Cl3]属于极性分子
(4)(3分)Li2O用于新型锂电池，其晶胞结构如图。立方晶胞棱长为 a pm(1 pm=10-10 cm)。
①距离Li最近且等距的O的数目为　　　　。
②已知阿伏加德罗常数的值为NA。该晶体的密度为　　　　　　 g·cm-3。
答案　(1)第四周期第ⅠB族　(2)①<　②二者均为分子晶体，且相对分子质量相同，CO为极性分子，N2为非极性分子，因此CO沸点高于N2　③C、N　④低温　(3)A　(4)①4　②
解析　(2)①NH3与N中N原子均为sp3杂化，但由于NH3中孤电子对对成键电子存在排斥，因此NH3中H—N—H的键角小于N中H—N—H的键角。③在[Cu(NH3)3CO]+中，Cu是中心原子，CO与NH3是配体，在CO中，碳原子提供孤电子对(C的电负性小于O)与Cu+形成配位键，因此碳原子是配位原子，在NH3中，氮原子提供孤电子对与Cu+形成配位键，因此氮原子是配位原子。④由[Cu(NH3)2]+(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3CO]+(aq)　ΔH<0可知，该反应是一个熵减的放热反应，根据ΔG=ΔH-TΔS可知，低温有利于原料气的净化。(3)[Al(NH3)Cl3]中含有4个配位键，NH3分子中含有3个共价键，因此1 mol [Al(NH3)Cl3]中的σ 键数目为7NA，A项错误；Al原子外围有3对成键电子，Cl提供1对孤电子对与Al形成配位键，Al周围电子数为6+2=8，Cl原子最外层有7个电子，与Al形成1对共用电子，也满足8电子结构，因此Al2Cl6分子中所有原子最外层均满足8电子结构，B项正确；Al原子的配位数为4，即反应前Al原子为sp3杂化，C项正确；配合物[Al(NH3)Cl3]分子中含有3个Al—Cl配位键，1个Al—N配位键，且两种键的键长不相等，因此正、负电中心不重合，所以 [Al(NH3)Cl3]属于极性分子，D项正确。(4)①Li2O晶胞中，距离氧原子最近且等距的Li的个数为8，则距离Li最近且等距的O的个数为4。②根据均摊法可知，该晶胞中含有8个Li、4个O，晶胞的质量m=·M= g，因此该晶体的密度为= g·cm-3。
2.(12分)(2025·济南模拟)第ⅣA族元素由于成键方式具有多样复杂性，可形成结构各异、性能多样、用途广泛的物质。回答下列问题：
(1)(2分)基态硅原子价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　；与锗同周期、基态原子未成对电子数目与锗相同的元素有　　　　种。
(2)(2分)聚甲基丙烯酸甲酯俗称亚克力，其结构简式如图1所示。其组成元素第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　；其单体转化为亚克力时，部分碳原子杂化方式的变化为　　　　　　　　。
(3)(4分)四苯基锡结构如图2所示，每个分子中存在　　　　　个σ键；苯环中的大π键可表示为　　　　　(用形式表示，m表示参与形成大π键的原子数，n表示参与形成大π键的电子数)。SnF4的熔点为705 ℃，SiF4常温下为气体，其熔点远低于SnF4的原因为　　　　 　　　　。
(4)已知NA表示阿伏加德罗常数的值；铅的相对原子质量为M；铅晶体的密度为ρ g·cm-3。铅晶胞结构如图3所示，铅晶胞中1、2两个铅原子的核间距为　　　　　 nm(用含ρ、NA、M的式子表示)；该晶胞沿面对角线的投影图为　　　(填字母)。
答案　(1)　3　(2)O>H>C　sp2变为sp3　(3)48　　SiF4为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，SnF4为离子晶体，熔化时破坏离子键，离子键强于分子间作用力，所以SiF4的熔点低于SnF4　(4)××107　c
解析　(1)锗(Ge)元素与碳元素同族，基态Ge原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p2，基态锗原子有2个未成对电子，与锗同周期且基态原子未成对电子数与Ge原子相同的元素有Ti、Ni、Se 3种。(2)同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小，同周期元素第一电离能从左到右逐渐增大，H的第一电离能大于C，则组成元素第一电离能由大到小的顺序为O>H>C；聚甲基丙烯酸甲酯的单体为，转化为亚克力时，部分碳原子由双键变为单键，杂化方式由sp2变为sp3。(4)该晶胞中Pb原子的个数为×8+×6=4，设晶胞的边长为a nm，铅晶体的密度ρ g·cm-3= g·cm-3，则a=×107 nm，铅晶胞中1、2两个铅原子的核间距为面对角线长的一半，即××107 nm；该晶胞中面心和顶角存在Pb原子，沿面对角线的投影图为c。
3.(10分)铁、锰、铬、锌、铜及其化合物在生产生活中应用广泛。回答下列问题：
(1)(1分)基态Fe原子的价层电子排布式为　　　　。
(2)(1分)第二电离能：I2(Cr)　　　　(填“>”“<”或“=”)I2(Mn)。
(3)一种香豆素衍生物(CHP)可作为测定Zn2+的荧光探针，其原理如图所示。
①CHP所含元素(C、O、N)的电负性从大到小的顺序为　　　　(填元素符号，下同)；其第一电离能从大到小的顺序为　　　　。
②CHP Zn中N原子的杂化轨道类型为　　　　。
(4)Mn3O4的一种晶体中，氧原子的堆积模型为面心立方最密堆积(如图所示)，Mn(Ⅱ)填充在氧原子围成的正四面体空隙中，Mn(Ⅲ)填充在氧原子围成的正八面体空隙中。
已知：Mn3O4晶胞的体积为V cm3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为　　　　　　g·cm-3(用含NA、V的代数式表示)。
答案　(1)3d64s2　(2)>　(3)①O>N>C　N>O>C　②sp2、sp3
(4)
解析　(3)①同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐变大，则电负性：O>N>C；同周期元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但第ⅤA族元素>第ⅥA族元素，则第一电离能：N>O>C。②由CHP Zn结构可知，N原子的价层电子对数分别为3、4，则其杂化方式为sp2、sp3。
4.(18分)(2025·山东潍坊模拟)元素周期表第ⅢA族包括B、Al、Ga等元素，它们参与形成的化合物有重要研究和应用价值。回答下列问题：
(1)同周期中，基态原子未成对电子数与Ga相同的主族元素是　　　　(填元素符号)，基态Ga转化为下列激发态时所需能量最少的是　　　　(填字母)。
A.[Ar]
B.[Ar]
C.[Ar]
D.[Ar]
(2)离子液体常用作铝离子电池的电解质，其中阴离子有AlC、Al2CAlC的空间结构为　　　　　　，Ga2C与Al2C结构相似，均含有两个配位键，Ga2C的结构式为　　　　　　(标出配位键位置)。
(3)研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点，离子液体A和B的熔点较高的是　　　　　(填字母)；元素H、B、N、F的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　。
(4)离子液体C()可用于分离木质素和纤维素{[C6H7O2(OH)3]n}，纤维素极易溶于该离子液体的原因是　　　 　　　　。
(5)GaAs晶胞结构如图甲所示，将Mn掺杂到GaAs晶体中得到稀磁性半导体材料的结构如图乙所示。
①图甲中，GaAs的相对分子质量为M，晶体密度为ρ g·cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞中距离最近的两个Ga原子间距离为　　　　　 pm(用含M、ρ、NA的代数式表示)。
②图乙晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为　　　　　。
答案　(1)K、Br　B　(2)正四面体形　或
(3)A　F>N>H>B　(4)纤维素间的分子间氢键被破坏，羟基与离子液体形成分子间氢键　(5)①××1010　②5∶27∶32
解析　(1)基态Ga原子的未成对电子数为1，同周期中，基态原子未成对电子数与Ga相同的主族元素是K、Br；由题干信息可知，A、B中只有一个4s上的电子跃迁到4p上，C、D中有两个4s上的电子跃迁到4p上，故A、B需要的能量小于C、D，而A中4p上的2个电子占有一个轨道，B中4p上的2个电子分别占有不同的轨道，故B的能量比A低，故B所示发生的跃迁所需能量最低。(2)中中心原子的价层电子对数为4+=4，故其空间结构为正四面体形；Ga2C中各原子最外层均达到8电子稳定结构，每个Ga原子周围形成4对共用电子对，其结构式为或。(3)A、B均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷量也相同，当阳离子侧链从乙基增长到丙基，阳离子的体积或半径/尺寸增大，离子键的强度减弱，熔点也随之降低，故A的熔点较高；同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，所以电负性：F>N>B，又因为BH3、NH3中B、N元素分别显正价、负价，说明电负性：N>H>B，所以H、B、N、F的电负性由大到小的顺序为F>N>H>B。(5)①设晶胞边长为a cm，ρ=解得a=×1010 pm，晶胞中距离最近的两个Ga原子间距离为面对角线长的一半，即××1010 pm。②根据均摊法，该晶胞中的锰原子的个数为1×+1×=镓原子的个数为7×+5×=砷原子的个数为4，故晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为5∶27∶32。

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