2020年高考化学【真题母题解密】物质结构与性质综合题（山东卷）（解析版）

『高考真题·母题解密』『分项汇编·逐一击破』
专题11 物质结构与性质综合题
【母题来源】2020年高考山东卷第17题
【母题题文】CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
（1）Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。

常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空
间构型为，其固体的晶体类型为。

（2）NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为（填化学式，下同），还原性由强到弱的顺序为，键角由大到小的顺序为。

（3）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。

一种Cd2+配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有mol，该螯合物中N的杂化方式有种。

（4）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。

四
方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。

坐标
x y z
原子
Cd000
Sn000.5
As0.250.250.125
一个晶胞中有 个Sn ，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn
（用分数坐标表示）。

CdSnAs 2
晶体中与单个Sn 键合的As 有 个。

【答案】（1）正四面体形；分子晶体
（2）NH 3、AsH 3、PH 3；AsH 3、PH 3、NH 3；NH 3、PH 3、AsH 3（3）6；1
（4）4；（0.5,0,0.25）、（0.5,0.5,0）；
4
【试题解析】【分析】
（1）利用价层电子对数确定SnCl 4的分子构型；由于常温下SnCl 4为液体，故SnCl 4为分子晶体；（2）结构相似的分子，相对分子质量越大物质的熔沸点越高，另外分子间能形成氢键的物质，熔沸点则较高，键角的大小取决于中心原子的杂化类型、孤电子对数、成键电子对与成键电子对之间的斥力大小；（3）由该物质的结构简式可知，螯合作用配位成环，故1个该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6个，Cd—NO 2那个不算；该螯合物中N 原子的杂化方式为sp 2杂化；
（4）结合部分原子的分数坐标，结合晶胞结构图，确定各原子在晶胞中位置，找出相应原子。

【详解】
（1）Sn 为第ⅣA 族元素，由于常温下SnCl 4为液体，故SnCl 4为分子晶体；SnCl 4分子中中心原子的孤电
子对数==0，键电子对数为4，价层电子对数为4，故SnCl 4分子的空间构型为正四面体形；
1
4412⨯-⨯（）σ（2）NH 3、PH 3、AsH 3的结构相似，结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的沸点越高，但是NH 3分子间能形成氢键，故这三种物质的沸点NH 3＞AsH 3＞PH 3；N 、P 、As 这三种元素位于元
素周期表中第ⅤA族，原子序数依次增大，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢化物的还原性逐渐增强，故这三种物质的还原性由强到弱的顺序为
AsH3＞PH3＞NH3；NH3、PH3、AsH3中中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质键角由大到
小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3；
（3）由该物质的结构简式和分析，根据题意“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”，故该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol，Cd—NO2那个不算；该螯合物中N原子的杂化方式都是sp2杂化，故该物质中N的杂化方式有1种；
（4）由部分Cd原子的分数坐标为(0，0，0)，可知8个Cd在晶胞的顶点，4个Cd在晶胞的面心，1个在晶胞的体心；部分Sn原子的分数坐标为（0，0，0.5），4个Sn在晶胞的棱上，6个Sn在晶胞的面心；部分As原子的分数坐标为（0.25，0.25，0.125），8个As在晶胞的体心；所以1个晶胞中Sn的个数为
；距离Cd(0，0，0)最近的Sn是(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)；由晶胞结构图可知，CdSnAs2晶体中与单个Sn结合的As有4个。

【点睛】
本题难点仍然是晶胞的有关判断与计算，晶胞中原子的数目往往采用均摊法：①位于晶胞顶点的原子为8
个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/8；②位于晶胞面心的原子为2个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为
1/2；③位于晶胞棱心的原子为4个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/4；④位于晶胞体心的原子为1个晶
胞共用，对一个晶胞的贡献为1。

【命题意图】本题考查轨道杂化类型的判断，分子构型，物质熔沸点大小比较，键角大小的比较，配位数的计算，晶胞的计算等知识，立足课本进行适当拓展，但整体难度不大。

【命题方向】物质结构与性质综合题从以往的选做题变成了必做题，从命题上来说，因为在选择题中也会考查到简单的选修3知识，所以在物质结构与性质综合题的命题上，难度相比往年高考会有所加大，而且会加强晶胞的相关判断与计算，主要涉及面心立方、体心位方、氯化钠型、石墨型、六棱柱等晶胞中配位数、密度、空间利用率、晶胞参数和粒子半径等的计算，其中，粒子半径、空间利用率的计算是高考新热点，考查了考生用数学工具解决化学晶胞相关计算的能力，需要考生注意。

【得分要点】物质结构包括原子结构(原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱)、分子结构(化学键、分子的电子式、结构式、结构简式的书写、化学式的种类、
官能团等)、晶体结构(晶体类型的判断、物质熔沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等)。

只有掌握这些，才可以更好的解决物质结构的问题。

一、有关基态原子的核外电子排布“四、三和二”
1. 四种表示方法
表示方法举例
电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式Cu：[Ar]3d104s1
价电子
排布式
Fe：3d64s2
电子排布图
S：
2. 排布三原则
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
泡利原理每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子
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，而且自旋方向相同
3. 有关第一电离能和电负性的两种递变性
同周期（从左到右）同主族（从上到下）
第一电离能增大（注意ⅡA、ⅤA的特殊性）依次减小
电负性依次增大依次减小
二、根据价层电子对互斥模型判断分子的空间构型
1. 价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。

①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。

②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。

电子
对数成键数孤电子对数
价层电子
对立体构型
分子立体构型实例
220直线形直线形CO2 30三角形BF3
3
21三角形
V形SO2
440四面体形正四面体形CH4
31三角锥形NH 32
2
V 形
H 2O
2.
运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子对数，对AB m 型
分子或离子，其价层电子对数的判断方法为：
×（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m 电荷数）2
1
=
n ±三、杂化轨道模型的判断
（1）看中心原子形成的价键类型
一个三键sp 杂化一个双键sp 2杂化全部是单键
sp 3杂化
（2）价电子对法
价层电子对数
杂化类型2sp 杂化3sp 2杂化4
sp 3杂化
四、“两角度”比较晶体熔、沸点的高低1. 不同类型晶体熔、沸点的比较
（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

（2）金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。

2. 同种类型晶体熔、沸点的比较（1）原子晶体
→→→原子半径越小键长越短键能越大熔、沸点越高如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。

（2）离子晶体
①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力越强，其晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。

②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

（3）分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。

如
H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。

③组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），其分子的极性越大，熔、沸点越高，如
CH3OH＞CH3CH3。

④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

如：CH3CH2CH2CH2CH3>
（4）金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：
Na＜Mg＜Al。

1．（山东省青岛市2020届高三第三次模拟）1797年法国化学家沃克兰从当时称为红色西伯利亚矿石中发现了铬，后期人类发现铬元素在其他方面有重要用途。

(1)Cr与K位于同一周期且最外层电子数相同，两种元素原子第一电离能的大小关系为K____Cr (填“>”或“<”)。

(2)氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能，请写出Cr3+基态核外电子排布式为
____；CrN 晶体类型与NaCl 晶体相同，但前者熔点(1282℃)比后者(801℃)的高，主要原因是____。

(3)Cr3+可与很多分子或离子形成配合物，如图配合物中Cr3+的配位数为_________，配体中采取sp3杂化的元素是__________。

(4)铬的一种氧化物的晶胞结构如图所示，其中氧离子与晶体镁堆积方式一致，铬离子在其八面体空隙中(如：Cr A 在O 1、O 2、O 3、O 4、O 5、O 6 构成的八面体空隙中)。

①该氧化物的化学式为 ______。

②该晶胞有 _____%八面体空隙未填充阳离子。

③已知氧离子半径a cm ，晶胞的高为bcm ，N A 代表阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为____g·cm -3(用含a 、b 和N A 的代数式表示)。

【答案】＜
[Ar]3d 3
氮化铬中的离子所带电荷数多，晶格能较大
6
C 、N 、O
Cr 2O 3
33.3
【解析】【分析】根据离子半径和核外电子排布比较电离能大小，结合核外电子排布规律书写核外电子排布式，根据配合物理论判断离子配位数，结合杂化轨道互斥理论判断杂化方式，利用均摊法得出物质的化
学式，结合立体几何知识根据公式
进行晶胞的计算。

A N m m
n=
=ρ=N M V ，【详解】(1)Cr 原子的原子半径小、核电数更大，对核外电子的吸引更大，故第一电离能K ＜Cr ；(2)Cr 为24号元素，其原子核外共有24个电子，Cr 失去3个电子得到Cr 3+，则Cr 3+的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 3或[Ar]3d 3，氮化铬(CrN)和NaCl 均为离子晶体，氮化铬中的离子所带电荷数多，晶格能较大，所以熔点：CrN ＞NaCl ；
(3)根据图示配合物的结构分析可知，Cr 3+的配位数为6，配体中C 、N 、O 采取sp 3杂化；
(4)①有晶胞示意图可知，该晶胞中氧离子位于晶胞的顶点、面心和体内，则1个晶胞中氧离子的个数为
，铬离子位于晶胞的体内，则1个晶胞中铬离子的个数为4，氧离子和铬离子的个数比
11
12+2+3=6
62⨯⨯为6：4=3：2，则该氧化的化学式为Cr 2O 3；
②该晶胞中共有12个正八面体空隙，其中8个正八面体空隙中填充了Cr 3+，则该晶胞中有4个未填充阳
离子的八面体空隙，所占比例为；
4
100%33.3%12⨯≈③已知氧离子的半径为a cm ，则底面边长为2a cm ，又晶胞的高度为b cm ，所以晶胞的体积
，一个晶胞中含有2个Cr 2O 3，其质量
，
23V=32a b cm ⨯⨯A A 2304
m=
mol 152g/mol=g N N ⨯所以该晶体的密度。

-3
304g N m ρ=V 2．（山东省日照市2020届高三3月实验班联考）SiC 纤维单向增强的Ti x Al y 基复合材料可作为高超音速飞行器表面的放热材料。

回答下列问题：
（1）C 元素所在周期中，第一电离能最大的元素是_____（填元素符号）。

（2）基态Ti 原子的价电子排布式为_____，能量最高的能级有_____个空轨道。

（3）甲基硅油结构如图所示，其中Si 原子的杂化方式为_____，以甲基硅油为主要成分的硅橡胶能够耐高
温的原因是_____。

（4）Li 2CO 3、Li 2TiO 3是锂离子电池中的常用材料，其中CO 32-的空间构型为_____，其含有的共价键类型有_____。

（5）Ti x Al y 合金的一种结构单元如图所示（Al 、Ti 原子各有一个原子在结构单元内部），该合金的化学式为_____，其结构单元棱长为apm ，底面边长为bpm ，该合金的密度为_____g·cm
-3。

【答案】（1）Ne （2）3d 24s 2 3 （3）sp 3杂化
Si—O 键的键能大
（4）平面三角形
σ键和π键
（5）Ti 11Al 5或Al 5Ti 11
30
【解析】(1)随着原子序数的递增，同一周期的主族元素第一电离能呈递增趋势，碱金属的第一电离能最小，而稀有气体的第一电离能最大，C 元素所在的周期为第二周期，则该周期Ne 的第一电离能最大；(2)Ti 的原子序数为22，基态Ti 原子的电子排布式为[Ar]3d 24s 2，价电子排布式为3d 24s 2，能量最高的能级为3d ，3d 轨道共有五个，按洪特规则，其中有2个轨道分别被2个电子占据，还含有3个空轨道；(3)甲基硅油结构中Si 原子形成4个单键，故Si 原子的杂化方式为sp 3杂化，硅橡胶能够耐高温，原因是共价键牢固，硅橡胶中含Si−O 和Si−C ，Si−O 更牢固；
(4)CO 32−中C 原子价电子对数＝3＋＝3，且不含孤电子对，CO 32−空间构型为平面三角形，C
42232
-⨯＋原子的杂化方式为sp 2杂化，由于CO 32−空间构型为平面三角形，则C 原子与O 原子之间存在3个σ键和1个大π键；
(5)Ti 原子在结构单元中的位置：顶点8个、面心2个、棱上1个、体内1个，则一个晶胞中，含有Ti 的
数目为×8＋×2＋×1＋1＝，Al 原子在顶点有4个，体内1个，则一个晶胞中含有Al 的数目为16121311
3×4＋1＝，则化学式为：Ti 11Al 5或Al 5Ti 11，则晶胞的密度为
165
3ρ＝
30g/cm 3。

m V 3．（山东省日照市2020届高三6月校际联合考试）研究物质的结构，用来探寻物质的性质，是我们学习化学的重要方法。

回答下列问题：
(1)Fe 、Ru 、Os 在元素周期表中处于同一列，人们已经发现和应用了Ru 、Os 的四氧化物。

量子化学理论预测铁也存在四氧化物，但最终人们发现铁的化合价不是+8而是+6。

OsO 4分子空间形状是
____________，铁的“四氧化物”分子中，铁的价电子排布式是____________，氧的化合价是___________。

(2)NH 3分子中H—N—H 键角为106.7°，在Ag(NH 3)2+中，H—N—H 键角近似109.5°，键角变大的原因是_______________________。

(3)氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用。

近年来，人们发现了双氢键，双氢键是指带正电的H 原子与带负电的H 原子之间的一种弱电性相互作用。

下列不可能形成双
氢键的是_______。

a ．Be—H…H—O
b ．O—H…H—N
c ．B—H…H—N
d ．Si—H…H—Al
(4)冰晶石(Na 3A1F 6)主要用作电解氧化铝的助熔剂，也用作研磨产品的耐磨添加剂。

其晶胞结构如图所示，晶胞是正四棱柱形状，Na(I)位于侧棱中心和底面中心，Na(II)位于四个侧面上，AlF 63-
位于顶点和体心。

AlF 中，中心原子周围的成键电子总数是________个。

若用原子坐标来描述晶胞中所有Na 原子的位置，3-
6则需要________组原子坐标。

己知晶胞边长为a nm ，b nm ，冰晶石晶体的密度为__________g·cm -
3(Na 3AlF 6的摩尔质量为210g·mol -1)。

【答案】正四面体 3d 2
-1，-2 [Ag(NH 3)2]+中，配位键N-Ag 键的成键电子对相比NH 3中的孤电子对N-H 键的排斥力变小，故[Ag(NH 3)2]+中H-N-H 键角变大 bd 12 6
232A 4.210a bN 【解析】 (1)Fe 、Ru 、Os 在元素周期表中处于同一列，性质有相似性。

OsO 4分子空间形状与FeO 4相同，是正四面体，铁的“四氧化物”分子中，正六价的铁核外的3d 轨道上的值为3+0.4×2=3.8，而4s 轨道为4+0.4×0=4.0，3d<4s ，所以铁的价电子排布式是3d 2，铁的化合价为+6，即氧的化合价是-1，-2。

(2)NH 3分子中H—N—H 键角为106.7°，在Ag(NH 3)2+中，H—N—H 键角近似109.5°，键角变大的原因是
[Ag(NH 3)2]+中，配位键N-Ag 键的成键电子对相比NH 3中的孤电子对N-H 键的排斥力变小，故[Ag(NH 3)2]+中H-N-H 键角变大。

(3)氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用。

双氢键是指带正电的H 原子与带负电的H 原子之间的一种弱电性相互作用。

a ．Be—H 中氢原子带负电，H—O 中氢原子带正电，符合双氢键定义；
b ．O—H 和H—N 中氢原子均带正电，不符合题意；
c ．B—H 中氢原子带负电，H—N 中中氢原子带正电，符合双氢键定义；
d ．Si—H…H—Al 中氢原子均带负电，不符合题意。

答案为bd 。

(4)冰晶石(Na 3A1F 6)晶胞是正四棱柱形状，Na(I)位于侧棱中心和底面中心，Na(II)位于四个侧面上，AlF 63-
位于顶点和体心。

根据结构可知，AlF 中，中心原子周围的成键电子总数是12个。

若用原子坐标来描述晶胞中所有Na 原3-
6子的位置，则需要6组原子坐标。

己知晶胞边长为a nm ，b nm ，冰晶石晶体的密度为g·cm -3(Na 3AlF 6的摩尔质量为210g·mol -1)。

72722122210(10)1010A A M a b N a b N ρ---⨯===⨯⨯⨯⨯⨯232A 4.210a
bN ⨯
4．（山东省淄博市2020届高三下学期第二次网考）铁系元素是人体必需的微量元素， Fe 3+可以与KSCN 溶液、苯酚等发生显色作用。

镁元素也是人体所必需的阳离子元素之一，它能够维持核酸结构的稳定性，
调节机体免疫功能，对人体抵抗新冠病毒等病毒侵袭起着重要作用。

(1)Fe
3+的基态核外电子排布式为____________________。

(2)与SCN −互为等电子体且为非极性分子的化学式为__________（任写一种）。

(3)普鲁士蓝俗称铁蓝，晶胞如图甲所示（K +未画出），平均每两个晶胞立方体中含有一个K +，又知该晶体中铁元素有+2价和+3价两种，则Fe 3+与Fe 2+的个数比为_________。

(4)血红素铁（图乙）用作铁强化剂，其吸收率比一般铁剂高3倍，在图乙中画出Fe 2+与N 原子间的化学键（若是配位键，需要用箭头加以表示）______________
(5)镁单质晶体中原子的堆积模型如图，它的堆积模型名称为____________；晶胞是图中的
_________________（填a 、b 或c ）；配位数是__________________；紧邻的四个镁原子的中心连线构成的正四面体几何体的体积是2a cm 3，镁单质的密度为ρ g·cm －3，已知阿伏伏德罗常数为N A ，则镁的摩尔质量的计算式是________________。

【答案】（1）[Ar]3d 5（或1s 22s 22p 63s 23p 63d 5）
（2）CO 2或CS 2
（3）1∶1
（4）
（5）六方最密堆积 c 12 12N A aρ
【解析】 (1)铁是26号元素，其原子核外有26个电子，根据构造原理其核外电子排布式为[Ar]3d 64s 2，则Fe 3+的基态核外电子排布式为[Ar]3d 5（或1s 22s 22p 63s 23p 63d 5）；
(2)SCN −中含有3个原子，且其价电子数是16，与SCN −互为等电子体的一种非极性分子的为CO 2(或CS 2)；
(3)每隔一个立方体中心有一个钾离子，所以一个晶胞中钾离子个数==0.5，该立方体中铁原子个数
1
2=8×=1，CN −位于每条棱中点，该立方体中含有CN −个数=12×=3，所以平均化学式是K 0.5Fe(CN)3，Fe 1814平均化合价2.5，所以亚铁离子与铁离子之比是1:1；
(4)配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子，Fe 2+提供空轨道，N 原子提供电子对，Fe 2+与N 原子间的的配位键为：
；
(5)镁单质晶体中原子的堆积方式是按ABABABAB…的方式堆积，单质晶体中原子为六方最密堆积，配位数为12，晶胞是图中的c ；紧邻的四个镁原子的中心连线构成的几何体为正四面体，正四面体的该高为晶胞的，可推知四面体的体积为整个晶胞的，而晶胞中含有的镁原子数为1+=2，则晶胞质量
121
1218=2g ，则ρg·cm −3=，则有M r=12N A aρ。

A Mr
N ()A 32Mr g N 122acm ⨯5．（山东省新高考质量测评联盟2020届高三5月联考）误服铊盐会导致人体急性中毒，普鲁士蓝
[KFe 2(CN)6]可用作铊盐的解毒剂。

（1）Fe 3+的价电子轨道表示式为_________，与N 同周期的主族元素中，第一电离能比N 大的元素有_________种。

（2）普鲁士蓝与硫酸作用可形成HCN ，HCN 的中心原子的杂化轨道类型为______，分子的立体构型是______，分子中σ键与π键数目之比为______。

（3）普鲁士蓝中的化学键不含有______(填字母)。

a.离子键
b.共价键
c.配位键
d.金属键
（4）已知Fe x C y 的晶胞结构如图所示，则其化学式为______，铁原子的配位数是______。

（5）如图为K 2S 的晶胞，该晶胞与CaF 2晶胞结构相似，设晶体密度是ρg·cm -3，试计算
K +与S 2-的最短距离为______nm(阿伏加德罗常数用N A 表示)。

【答案】（1）
1
（2）sp 直线形 1:1
（3）d
（4）Fe 3C 2
（5
710【解析】（1）Fe 是26号元素，电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2，因此Fe 3+的价电子轨道表示式为
，与N 同周期的主族元素中，第一电离能比N 大的元素有F 共1种；故答案为：
；1。

（2）HCN 的中心原子价层电子对数为，其杂化轨道类型为sp ，分子的立体构型是直
12(413)22+--=线形，分子结构为H—C≡N ，因此分子中σ键与π键数目之比为1:1；故答案为：sp ；直线形；1:1。

（3）a. 普鲁士蓝含有K +和[Fe 2(CN)6]－，因此含有离子键，故a 不符合题意；b. CN －含有共价键，故b 不符合题意；c. [Fe 2(CN)6]－含有配位键，故c 不符合题意；d. 该离子化合物中不含金属键，故d 符合题意；综上所述，答案为d 。

（4）已知Fe x C y 的晶胞结构如图所示，Fe 的个数为，C 的个数为，
1114826422⨯+⨯+⨯=18128⨯+=则其化学式为Fe 3C ，以棱心的Fe 分析，铁原子的配位数是2；故答案为：Fe 3C ；2。

（5）如图为K 2S 的晶胞与CaF 2晶胞结构相似，一个晶胞中有8个K +和4个S 2−，根据
，得到晶胞参数，K +与S 2−的最短距离即为体对角
1
13A 3110g mol 4mol m ρ===ρg cm V a N ---
⋅⨯⋅710nm。

710nm 7106．（山东省实验中学2020届高三下学期打靶模拟）铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

(1)铁元素位于元素周期表的_________区，其基态原子有___________种能量不同的电子。

(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素[CO(NH)2]2、醋酸钠等碱性物质，尿素分子中四种不同元素的电负性由大到小的顺序是________，醋酸钠中碳原子的杂化类型是_______。

(3)纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH 4ClO 4的分解，的结构式为___________(标出配位键)，与互
4NH +4ClO -
为等电子体的分子有____________(任写一种)。

铵盐大多不稳定，NH 4F 、NH 4I 中，较易分解的是
_______________。

(4)晶体Fe3O4
的晶胞如图所示，该晶体是一种磁性材料，能导电。

①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的_______________(填空间结构)空隙。

②晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同，该堆积方式名称为______。

③解释Fe3O4晶体能导电的原因_________；若晶胞的体对角线长为a nm，则Fe3O4晶体的密度为_____________g·cm－3(阿伏加德罗常数用N A表示)。

【答案】d 7 O＞N＞C＞H sp3杂化、sp2杂化
CCl4NH4F 正
四面体面心立方最密堆积电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移
【解析】(1)铁是26号元素，处于周期表中第四周期第Ⅷ族，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，属于d 区元素，同一能级中电子能量相同，不同能级中的电子能量不相同，故共有7种能量不同的电子，故答案为：d；7；
(2)元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性O＞N＞C＞H，则电负性O＞N＞C＞H；醋酸钠中甲基上C原子价层电子对个数是4、羧基上C原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论，C原子杂化方式分别为sp3、sp2，故答案为：O＞N＞C＞H；sp3杂化、sp2杂化；
(3) 中N原子形成3个N-H键，N原子提供1对电子给氢离子形成1个配位键，其结构式为
4
NH +
，其空间构型为正四面体形；ClO4-是5原子、32e-的离子，与ClO4-互为等电子体的分子为CCl4；F原子半径比I原子小，H-F键比H-I键强，H-F更易形成，易夺取中的H+，所以
4
NH+
NH4F、NH4I中，较易分解的是NH4F ，故答案为：；CCl4；NH4F；
(4)①根据图示，晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙，故答案为：正四面体；
②根据图示，晶胞中氧离子的堆积方式为面心立方最密堆积，故答案为：面心立方最密堆积；
③含有自由移动电子的物质能导电，该晶体中含有亚铁离子和铁离子，电子可在两种不同价态的铁离子间
快速发生转移，所以Fe 3O 4晶体能导电；该晶胞中氧离子个数=1+12×=4，Fe 元素的微粒个数
1
4=1+4×+3×=3，晶胞的质量=g ；晶胞的体对角线长度为anm ，则晶胞棱长
nm ，晶
1812A 232N
胞体积×10-7
cm)3，则Fe 3O 4
3，故答案为：电子可。

【点睛】本题的难点为氧离子的堆积方式的判断，易错点为晶胞计算，要注意晶胞体对角线长度与棱长的关系。

7．（山东省泰安市2020届高三第四次模拟）磷能形成多种单质或化合物。

回答下列问题：
(1)白磷(P 4)在氯气中燃烧产生大量白色烟雾，生成PCl 3和PCl 5。

①P 4
化学性质比N 2活泼的主要原因是___________________________。

②形成PCl 5时，P 原子的一个3s 电子激发到3d 轨道后参与成键。

写出该激发态原子的外围电子轨道表示式___________________________________。

③PCl 5是一种白色固体，加压下于148℃液化，形成离子导体，其中阳离子为正四面体结构，阴离子为正八面体结构，该离子导体能导电的原因是_______(用电离方程式解释)。

(2)新型半导体材料 黑磷，是一种二维材料(结构如下图甲所示)，其单层的结构如下图乙所示。

①黑磷中P 原子的杂化方式为_____________________________。

②用4－甲氧基重氮苯四氟硼酸盐(如上图丙所示)处理黑磷纳米材料，可以保护和控制其性质。

该盐的构成元素中N 、O 、F 的电负性由大到小顺序为__________________，1mol 该盐的阳离子含有的σ键的数目为____________(阿伏加德罗常数的值用N A 表示，下同)。

(3)中国科学院深圳先进技术研究院在钙钛矿/黑磷纳米复合材料的研究领域取得新进展，该材料表现出优异的光电应用潜力。

如图所示为高温超导领域里的一种化合物 钙钛矿晶胞结构。

若图中正方体边长为
a nm ，则该晶体的密度为____________g·cm －3。

【答案】P 4分子中存在P-P 单键，而N 2分子中存在N≡N 键，键能较大，化学性质比较稳定
2PCl 5＝+ sp 3 F ＞O ＞N 17N A
+4PCl -6PCl 213A 13610a N 【解析】分析P 4与N 2的结构，从共价键的键能大小得出P 4化学性质比N 2活泼的主要原因；在PCl 5中，O 原子的价电子排布式为3s 23p 3，当P 原子的一个3s 电子激发到3d 轨道后，价电子排布式为3s 13p 33d 1，由此写出其激发态原子的外围电子轨道表示式；PCl 5加压下于148℃液化，形成离子导体，其中正四面体
结构的阳离子为，正八面体结构的阴离子为。

在黑磷中，每个P 原子与周围的4个P 原子形成+4PCl -6PCl 共价键，由此可得出P 原子的杂化方式；比较N 、O 、F 的电负性时，可先比较非金属性，非金属性越强，电负性越大；该盐的阳离子中，有多少个原子间形成共价键，就含有多少个σ键。

求晶体的密度时，需求出1个晶胞中所含有的Ca 、Ti 、O 原子个数，从而求出1个晶胞的质量，再求出1个晶胞的体积，便可得出晶体的密度。

(1)①P 4的结构式为，N 2的结构式为N≡N ，化学性质比N 2活泼的主要原因是P 4分子中存在P-P 单键，而N 2分子中存在N≡N 键，键能较大，化学性质比较稳定。

答案为：P 4分子中存在P-P 单键，而N 2分子中存在N≡N 键，键能较大，化学性质比较稳定；
②形成PCl 5时，P 原子的一个3s 电子激发到3d 轨道后参与成键，价电子排布式为3s 13p 33d 1，该激发态原子的外围电子轨道表示式为。

答案为：；
③PCl 5是一种白色固体，加压下于148℃液化，形成离子导体，其中正四面体结构的阳离子为
，正八+4PCl 面体结构的阴离子为，液化后产生自由移动的阴、阳离子，该离子导体能导电的原因是2PCl 5
＝-6PCl +。

答案为：2PCl 5
＝+；+
4PCl -6PCl +4PCl -6PCl (2)①在黑磷中，每个P 原子与周围的4个P 原子形成共价键，黑磷中P 原子的杂化方式为sp 3。

答案为：sp 3；。