河北省唐山市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-实验、结构与性质题

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河北省唐山市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-实验、结构与性质题

一、实验题
1．（2020·河北唐山·统考二模）苯甲酸可用作食品的防腐剂，实验室用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，原理如图所示：

实验步骤如下：
步骤I：电氧化合成
在电解池中加入适量 KI、20mL蒸馏水和20 mL的1，4-二氧六环，搅拌至完全溶解，再加入23.30 mL苯乙酮，连接电化学装置，恒定电流电解3h；
步骤II：清洗分离
反应停止后，将反应液转移至烧瓶，蒸馏除去反应溶剂；用蒸馏水和二氯甲烷洗涤烧瓶，将洗涤液转移至分液漏斗；用二氯甲烷萃取除去亲油性杂质，分离出水相和有机相；
步骤III：制得产品
用浓盐酸酸化水相至pH为1~2，接着加入饱和KHSO3溶液，振荡、抽滤、洗涤、干燥，称量得到产品12.2 g；
有关物质的数据如下表所示：
物质
分子式
溶解性
沸点(℃)
密度(g/cm3)
相对分子质量
苯乙酮
C8H8O
难溶于水
202.3
1.03
120
苯甲酸
C7H6O2
微溶于水
249
1.27
122
二氯甲烷
CH2Cl2
不溶于水
40
1.33
85

回答下列问题：
(1)步骤I中，阴极的电极反应式为___，阳极I-失去电子后的产物与OH-反应的离子方程式为_。
(2)步骤II蒸馏过程中，需要使用到的下图玻璃仪器有_______(填字母)，除下图外完成蒸馏操作还需的玻璃仪器______(填仪器名称)。

(3)步骤II分液过程中，应充分振荡，静置分层后________(填字母)。
A．依次将有机相、水相从分液漏斗的上口倒出
B．依次将有机相、水相从分液漏斗的下口放出
C．先将有机相从分液漏斗的下口放出，再将水相从下口放出
D．先将有机相从分液漏斗的下口放出，再将水相从上口倒出
(4)步骤III中，加入浓盐酸的目的是_________。
(5)步骤III中，加入饱和NaHSO3溶液，水相中的颜色明显变浅，说明过量的I2被还原为I-，其离子方程式为___________。
(6)本实验的产率是_________。
2．（2021·河北唐山·统考二模）白色固体二氯异氰尿酸钠(CNO)3Cl2Na是常用的消毒剂，难溶于冷水。某实验小组利用高浓度的NaCIO和(CNO)3H3固体制备二氯异氰尿酸钠［2NaClO+(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na+NaOH+H2O]的实验装置如图所示(部分夹持装置省略)。回答下列问题：

(1)盛放浓盐酸的仪器X的名称为______，装置A中发生反应的化学方程式为______。
(2)当装置B出现______现象时，由三颈烧瓶上口加入(CNO)3H3固体，在反应过程中仍不断通入C12的目的是______。
(3)反应结束后，装置B中的浊液经过滤、______、干燥得粗产品。
(4)实验发现装置B中NaOH溶液的利用率较低，改进方法是______。
(5)制备实验结束后，该实验小组利用滴定的方法测定二氯异氰尿酸钠的纯度，实验步骤为：准确称取mg样品，用100mL容量瓶配制成100mL溶液；取25.00mL上述溶液加入适量硫酸酸化并加入过量的KI溶液，充分反应后，加入适量淀粉作指示剂，用cmol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，重复滴定3次，消耗标准液的体积平均为VmL。涉及的反应原理为(CNO)3Cl2Na+H++2H2O=(CNO)3H3+2HClO+Na+，I2+2S2O=S4O+2I-
①样品中二氯异氰尿酸钠的质量分数为______。(列出表达式即可)
②该滴定方法测得的(CNO)3Cl2Na样品的质量分数误差较大，请用离子方程式表示可能的原因______。
3．（2022·河北唐山·统考二模）肉桂酸是白色单斜晶体，在生产生活中有重要应用。实验室常用如下方法制备肉桂酸：

实验步骤：
步骤
操作
1
分别量取苯甲醛和的乙酸酐于干燥的圆底烧瓶中，再加入少许无水碳酸钾，加热回流45分钟；
2
反应结束，趁热迅速转入长颈圆底烧瓶(水蒸气蒸馏用)中，进行水蒸气蒸馏；
3
蒸馏一段时间后，将长颈圆底烧瓶中的剩余物转入烧杯中，冷却，加入约氢氧化钠溶液中和至溶液呈碱性；
4
再加入一定量水，并加入适量活性炭，煮沸，趁热过滤。滤液冷却后，用稀盐酸酸化至酸性，冷却，待晶体全部析出后抽滤，用冷水分两次洗涤沉淀，抽干后。粗产品在烘箱中烘干，得产品。


已知：
①水蒸气蒸馏的原理是将水蒸气通入有机混合物中，使易挥发的有机成分随水蒸气一起被蒸馏出来，从而达到分离提纯的目的。
②相关物质的性质：
名称
分子量
密度/
熔点/
沸点/
溶解度
苯甲醛
106
1.06

179.6
微溶于水，可溶于乙醇、乙醚等
乙酸酐
102
1.08

138.6
缓慢地溶于水形成乙酸
肉桂酸
148
1.25
135
300
不溶于冷水，可溶于乙醇、乙醚等

回答下列问题：
(1)安全管的作用是_______。
(2)步骤2水蒸气蒸馏的目的是_______。
(3)步骤3中加氢氧化钠的作用是_______。
(4)步骤4中抽滤按如图装置，经过一系列操作完成抽滤。请选择合适的编号，按正确的操作顺序补充完整：_______。

在布氏漏斗中加入润湿的滤纸→微开水龙头→_______→_______→_______→_______。
①关闭水龙头；②开大水龙头；③转移固液混合物；④确认抽干
(5)该实验采用“抽滤”比普通过滤的优点是_______。
(6)该实验所得肉桂酸的产率为_______。

二、结构与性质
4．（2020·河北唐山·统考二模）现有原子序数递增的X、Y、Z、W四种常见元素。其中X元素基态原子核外电子占据了三个能级，且每个能级上的电子数相等；Y原子的p轨道处于半充满状态，Z的单质是空气的主要成分之一；W在周期表中位于ds区，且与Z可形成化学式为W2Z或WZ的二元化合物。请回答下列问题：
⑴W元素原子核外电子运动状态有_____种，该元素基态离子W+的电子排布式为___________。
⑵元素X、Y和Z的第一电离能由大到小顺序为__________(填元素符号)。
⑶Y2Z与XZ2具有相同的结构特征，其理由是__________。
⑷X、Y和Z均可形成多种氢化物，写出一种X的氢化物分子结构中σ键和π键数目之比3∶2的结构式______；A、B分别是Y、Z的最简单氢化合物，A的空间构型为_______，其中Y原子的杂化轨道类型为______；W2+与A、B分子结合成配合离子[WA4B2]2+结构如下图，该配合离子加热时首先失去的组分是_____(填“A”或“B”)。

⑸元素W的单质晶体在不同温度下可有两种堆积方式，晶胞分别如图a和b所示，假定不同温度下元素W原子半径不变，且相邻最近原子间距为原子半径之和，则其体心立方堆积与面心立方堆积的两种晶体密度之比为_________。

5．（2021·河北唐山·统考二模）砷是生命的第七元素，可形成多种重要的化合物。回答下列问题：
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为______。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是______。
(2)雄黄(AS4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生，是提取砷的主要矿物原料，其结构如图所示，1mol雄黄与O2反应生成As2O3，转移28mol电子，则另一种产物为______。雌黄中As的杂化方式为______。

(3)亚砷酸(H3ASO3)可以用来治疗白血病，为三元弱酸，试推测AsO的空间构型为______。其酸性弱于砷酸(H3AsO4)的原因是______。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料。其晶胞结构如图所示，若沿体对角线方向进行投影则得到如图，请在图中将As原子的位置涂黑______。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为______，若As原子的半径为r1pm，Ga原子的半径为r2pm，则最近的两个As原子的距离为______ pm。

6．（2022·河北唐山·统考二模）2020年12月17日，我国嫦娥五号返回器成功携带月壤返回。经专家分析月壤中含有铝、硅、钾、钛、铁、钴等多种元素。回答下列问题：
(1)Al基态原子的价电子排布式是_______，钾元素基态原子核外电子的空间运动状态有_______种。
(2)在硅酸盐中，四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构。

图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根一部分，其中Si原子的杂化方式为_______，该多硅酸根的最简式为_______。
(3)比稳定，原因是_______。(铁氰化钾)溶液是检验常用的试剂，该物质中键与键的个数比为_______。与配体互为等电子体的化学式为_______(写一种即可)。
(4)钛、钴的一种化合物晶胞结构如下图所示：

①晶胞中离Ti最近的O有_______个；由Ti原子和O原子构成的四面体空隙与二者构成的八面体空隙之比为_______。
②已知该晶体的密度为，则晶胞中Ti与O的最近距离是_______nm(用含、的代数式表示)。

参考答案：
1．     H2O＋2e-=H2↑＋2OH-（或2H+＋2e-=H2↑）     I2＋2OH-= I-＋IO-＋H2O     a、c、d、e、g     冷凝管     D     将苯甲酸盐转化为苯甲酸     ＋I2＋H2O =＋3H＋＋2I-     50.0%
【分析】根据图示，结合阴极得电子发生还原反应，阳极失电子发生氧化反应写出电极反应式和阳极产物与OH-反应的离子方程式；根据蒸馏装置判断所选仪器和所缺仪器；根据分液操作规定先从下口放出下层液体、后从上口倒出上层液体；由强酸制弱酸原理解释加入盐酸的目的；根据反应现象，判断反应产物，写出离子方程式；根据题中给出的苯乙酮的量，算出苯甲酸的理论产量，求出产率。
【详解】（1）根据装置图可知，右边电极为阴极，氢离子得电子发生还原反应生成H2，或H2O得电子发生还原反应生成H2和OH-，电极反应是2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-=H2+2OH-，左边电极为电解池的阳极，I-失电子发生氧化反应，电极反应式是2I--2e-═I2，阳极I-失去电子后的产物I2与OH-反应的离子方程式为I2+2OH-═I-+IO-+H2O，答案为2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-=H2+2OH-，I2+2OH-═I-+IO-+H2O。
（2）根据蒸馏装置 从下到上，从左到右分别需要酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管、锥形瓶等玻璃仪器，在上述仪器上选取a、c、d、e、g，还需要冷凝管；答案为a、c、d、e、g，冷凝管。
（3）步骤II分液过程中，应充分振荡，根据表中数据，萃取剂二氯甲烷的密度大于1，比水重，静置分层后，水相在上层，有机相在下层，分液时为防止上下层液体的相互污染，先从下口放出下层液体、后从上口倒出上层液体，D符合，答案为D。
（4）水相中含有苯甲酸盐，加入浓盐酸，苯甲酸盐和浓盐酸反应生成弱酸苯甲酸，因而步骤Ⅲ中，加入浓盐酸的目的是将苯甲酸盐转化为苯甲酸；答案为将苯甲酸盐转化为苯甲酸。
（5）步骤Ⅲ中，加入饱和NaHSO3溶液，水相中的颜色明显变浅，说明过量的I2被还原为I-，HSO3-被I2氧化为SO42-，其离子方程式为HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-；答案为HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-。
（6）根据 反应，1mol苯乙酮生成1mol苯甲酸，23.3mL苯乙酮的质量是m=23.3mL×1.03g/mL=24.0g，苯乙酮的物质的量是n==0.2mol，理论上生成苯甲酸的物质的量是0.2mol，质量是0.2mol×122g/mol=24.4g，产率==×100%=50.0%；答案为50.0%。
【点睛】本题应注意第（1）电极反应式的书写，为了准确快速的书写电极反应，一定要先弄清图中给出的信息，根据图示，判断左边为阳极，右边为阴极，且右边产生H2，左边是I-氧化成I2，结合电解原理书写。
2．     恒压分液漏斗     6HCl+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O     液面上方出现黄绿色气体     使反应生成的NaOH继续反应，提高原料利用率     冰水洗涤     在A、B装置间加饱和食盐水洗气瓶洗气     ×100%     2H++S2O=S↓+SO2↑+H2O或4I-+O2+4H+=2I2+2H2O
【分析】本题是以浓盐酸和氯酸钾反应来制备氯气，故装置A发生的反应为：6HCl+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O，装置B为制备二氯异氰尿酸钠(CNO)3Cl2Na的发生装置，反应方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，2NaClO+(CNO)3H3=(CNO)3Cl2Na+NaOH+H2O，装置C为尾气处理装置，据此分析解题。
【详解】(1)仪器a的名称为恒压滴液漏斗，氯酸钾是强氧化剂和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气、氯化钾和水，装置A中制备Cl2的化学方程式为：KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O，故答案为：恒压滴液漏斗；KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O；
(2)待装置B液面上方有黄绿色气体时，再由三颈烧瓶上口加入(CNO)3H3固体；反应过程中仍需不断通入Cl2的理由是：使反应生成的氢氧化钠再次生成次氯酸钠，提高原料的利用率，故答案为：液面上方有黄绿色气体；使反应生成的氢氧化钠再次生成次氯酸钠，提高原料的利用率；
(3)二氯异氰尿酸钠[(CNO)3Cl2Na]是常用的杀菌消毒剂，常温下为白色固体难溶于冷水，反应结束后，装置B中的浊液经过滤、冰水洗涤、干燥得粗产品，故答案为：冰水洗涤；
(4)上述装置存在一处缺陷，浓盐酸挥发出的氯化氢会和氢氧化钠发生反应，会导致装置B中NaOH利用率降低，改进的方法是：在AB装置之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶，故答案为：在AB装置之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶；
(5)①由题目提供反应：可知：C3N3O3Cl2-～2HClO～2I2～4S2O32-，n(Na2S2O3)=V×10-3L×cmol•L-1=cV×10-3mol，根据物质转换和电子得失守恒关系：得n((CNO)3Cl2Na)=0.25n(S2O32-)=0.25cV×10-3mol，(CNO)3Cl2Na的质量：m((CNO)3Cl2Na)═0.25cV×10-3mol×220g/mol=0.25cV×220×10-3g，故样品中的二氯异氰尿酸钠的质量分数为==×100%，故答案为：×100%；
②由①由题目提供反应：可知：C3N3O3Cl2-～2HClO～2I2～4S2O32-，n(Na2S2O3)=V×10-3L×cmol•L-1=cV×10-3mol可知，(CNO)3Cl2Na的质量由S2O32-的量来测定，由于副反应2H++S2O=S↓+SO2↑+H2O或4I-+O2+4H+=2I2+2H2O均能导致S2O32-的量增大，从而导致该滴定方法测得的(CNO)3Cl2Na样品的质量分数误差较大，故答案为：2H++S2O=S↓+SO2↑+H2O或4I-+O2+4H+=2I2+2H2O。
3．(1)平衡气压
(2)除去产品中的苯甲醛和乙酸
(3)将肉桂酸转化为易溶于水的肉桂酸钠，便于分离提纯
(4)③②④①
(5)加快过滤速度，使沉淀更加干燥
(6)75%

【分析】由题意可知，制备肉桂酸的实验设计为在碳酸钾做催化剂条件下，苯甲醛与乙酸酐共热反应制得肉桂酸和乙酸，反应结束后用水蒸气蒸馏的方法除去反应混合液中易挥发的苯甲醛和乙酸得到含有肉桂酸的剩余物，将剩余物溶于氢氧化钠溶液，使肉桂酸转化为溶于水的肉桂酸钠，向肉桂酸钠溶液中加入水、活性炭煮沸后，趁热过滤得到含有肉桂酸钠的滤液，滤液冷却后，用稀盐酸酸化至酸性，冷却，待晶体全部析出后抽滤，用冷水分两次洗涤沉淀，抽干后得到肉桂酸。
(1)
由实验装置图可知，水蒸气蒸馏时，安全管的作用是平衡气压，防止导气管堵塞而出现意外事故，故答案为：平衡气压；
(2)
由题给信息可知，水蒸气蒸馏的目的是将反应得到产品中的苯甲醛和乙酸随水蒸气一起镏出，达到除去杂质的目的，同时防止沸点高的肉桂酸氧化分解，故答案为：除去产品中的苯甲醛和乙酸；
(3)
由分析可知，步骤3中加氢氧化钠的作用是将不溶于冷水的肉桂酸转化为转化为易溶于水的肉桂酸钠，便于分离提纯，故答案为：将肉桂酸转化为易溶于水的肉桂酸钠，便于分离提纯；
(4)
在实验室完成抽滤操作的顺序为在布氏漏斗中加入润湿的滤纸→微开水龙头→转移固液混合物→开大水龙头→确认抽干→关闭水龙头，其中在布氏漏斗中加入润湿的滤纸和微开水龙头的目的是使滤纸紧贴布氏漏斗，转移固液混合物后开大水龙头的目的是减小压强，加快过滤速度，故答案为：③②④①；
(5)
与普通过滤相比，抽滤在减压的条件下，过滤速度快，且沉淀更加干燥，故答案为：加快过滤速度，使沉淀更加干燥；
(6)
由题给数据可知，苯甲醛的物质的量为=0.04mol，乙酸酐的物质的量为≈0.11mol，由方程式可知，乙酸酐过量，则实验所得肉桂酸的产率为×100%=×100%=75%，故答案为：75%。
4．     29     1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10     N＞O＞C     Y2Z与XZ2两分子原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，具有相同的结构特征     H—C≡C—H     三角锥形     sp3杂化     B    
【分析】
现有原子序数递增的X、Y、Z、W四种常见元素。其中X元素基态原子核外电子占据了三个能级，且每个能级上的电子数相等，则X为C，Y原子的p轨道处于半充满状态，Y为N，Z的单质是空气的主要成分之一，则Z为O，W在周期表中位于ds区，且与Z可形成化学式为W2Z或WZ的二元化合物，则W为Cu。
【详解】
⑴W元素为Cu，核外有29个电子，有多少个电子就有多少种运动状态的电子，因此原子核外电子运动状态有29种，该元素基态离子W+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；故答案为：29；1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。
⑵同周期从左到右第一电离能呈增大的趋势，第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，因此元素X、Y和Z的第一电离能由大到小顺序为N＞O＞C；故答案为：N＞O＞C。
⑶Y2Z与XZ2具有相同的结构特征，其理由是Y2Z与XZ2两分子原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，具有相同的结构特征；故答案为：Y2Z与XZ2两分子原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，具有相同的结构特征。
⑷X、Y和Z均可形成多种氢化物，X的一种氢化物分子结构中σ键和π键数目之比3∶2的化学式为C2H2，其结构式H—C≡C—H；A、B分别是Y、Z的最简单氢化合物，即氨气和水，A的价层电子对数为，空间构型为三角锥形，其中Y原子的杂化轨道类型为sp3；W2+与A、B分子结合成配合离子[WA4B2]2+结构如图，由于水与铜离子形成的配位键比氨气与铜离子形成的配位键弱，因此该配合离子加热时首先失去的组分是B；故答案为：H—C≡C—H；三角锥形；sp3杂化；B。
⑸假定不同温度下元素W原子半径不变，且相邻最近原子间距为原子半径之和，前者铜原子个数为2个，后者铜原子个数为4个，设铜原子半径为r，前者晶胞参数为，后者晶胞参数为，则其体心立方堆积与面心立方堆积的两种晶体密度之比为；故答案为：。
5．     2：3     As的4p轨道半充满，稳定，I1较大     SO2     sp3     三角锥     H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有，非羟基氧原子越多，酸性越强     或     12     (r1+r2)
【详解】(1)As是33号元素，其基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2：3，由于As的4p轨道为4p3半充满，而Se为4p4既不是半充满也不是全充满，故As更稳定，I1较大，故答案为：2：3；As的4p轨道为4p3半充满，稳定，I1较大；
(2) 1mol雄黄与O2反应生成As2O3，转移28mol电子，即1molAs4S4与7molO2反应，根据质量守恒可知，该反应方程式为：As4S4+7O2=2As2O3+4SO2，由图中可知，雌黄中As与在周围的3个S原子形成了3个σ键，孤电子对数为，故其价层电子对数为3+1=4，故雌黄中As的杂化方式为sp3，故答案为：SO2；sp3；
(3) AsO中As与在周围的3个O原子形成了3个σ键，孤电子对数为，故其价层电子对数为3+1=4，故推测AsO的空间构型为三角锥形，由于H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有，非羟基氧原子越多，酸性越强，故其酸性弱于砷酸(H3AsO4)，故答案为：三角锥形；H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有，非羟基氧原子越多，酸性越强；
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知，若沿体对角线方向进行投影则得到如图，则在图中将As原子的位置涂黑为： 或，由砷化镓的晶胞结构示意图可知，晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12，而GaAs中Ga和As原子个数比为1：1，故两原子的配位数相等，故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12，若As原子的半径为r1pm，Ga原子的半径为r2pm，则晶胞的边长为：a=，而最近的两个As原子的距离为面对角线的一半，故为=(r1+r2) pm。故答案为： 或；12；(r1+r2)。
6．(1)     3s23p1     10
(2)     sp3     SiO
(3)     Fe3+的价电子排布为3d5的半充满结构，能量低，更稳定     1：1     CO、N2、C
(4)     12     2：1    

【解析】（1）
铝元素的原子序数为13，价电子排布式为3s23p1；钾元素的原子序数为19，电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，原子核外s轨道电子、p轨道电子的空间运动状态分别为4、6，共有10种，故答案为：3s23p1；10；
（2）
由硅酸盐的结构可知，每个硅原子与4个氧原子相结合形成硅氧四面体结构，则硅原子的杂化方式为sp3杂化；硅氧四面体结构中含有1个硅原子，2个氧原子为四面体所拥有、2个硅原子为2个四面体所拥有，则氧原子的个数为2+2×=3，则硅酸盐中硅氧原子的个数比1：3，由化合价代数和为0可知，硅酸盐的最简式为SiO，故答案为：sp3；SiO；
（3）
铁元素的原子序数为26，亚铁离子的价电子排布式为结构不稳定的3d6，铁离子的价电子排布式为结构稳定的3d5，所以铁离子的能量低于亚铁离子，比亚铁离子稳定；铁氰化钾中铁氰酸根离子中铁离子与氰酸根离子形成的配位键属于σ键，氰酸根离子的碳氮三键中有1个σ键和2个π键，则σ键和π键的个数比为(6+1×6)：2×6=1:1；一氧化碳、氮气、C离子与氰酸根离子的原子个数都为2、价电子数都为10，互为等电子体，故答案为：Fe3+的价电子排布为3d5的半充满结构，能量低，更稳定；1:1；CO、N2、C；
（4）
①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的钛原子与位于面心的氧原子距离最近，则晶胞中离钛原子最近的氧原子有12个；由钛原子和氧原子构成的四面体空隙位于体对角线处，共8个；构成的八面体空隙位于体心和棱中点，共4个，则四面体空隙和八面体空隙之比2：1，故答案为：12；2：1；
②由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的钛原子个数为8×=1，位于面心的氧原子个数为6×=3，位于体心的钴原子个数为1，则晶胞的化学式为CoTiO3，设晶胞的边长为anm，由晶胞的质量公式可得：=(a×—7)3ρ，解得a=，晶胞中位于顶点的钛原子与位于面心的氧原子距离为面对角线的，则晶胞中钛原子与氧原子的最近距离是，故答案为：。