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2023高三二轮复习化学（老高考）题型突破四 物质结构与性质课件PPT
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这是一份2023高三二轮复习化学（老高考）题型突破四 物质结构与性质课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了ⅦAns2np5，Zn3d104s2，题组物质结构与性质，答案4B，答案3D，AⅠ中仅有σ键，CⅡ易溶于水，答案3BDE，答案2＜等内容，欢迎下载使用。
要点❶ 四步突破物质结构与性质综合题
要点❷ 利用特征电子排布书写微粒的核外电子排布
（1）熟记主族元素的价层电子排布式
ⅠA：ns1 ⅡA：ns2 ⅢA：ns2np1
ⅣA：ns2np2 ⅤA：ns2np3 ⅥA：ns2np4
（2）掌握第四周期副族元素的价层电子排布式
Sc：3d14s2 Ti：3d24s2 V：3d34s2
Cr：3d54s1 Mn：3d54s2 Cu：3d104s1
要点❸ 认识几种含氧酸的结构
要点❹ 微粒的中心原子杂化与立体构型
要点❺ 微粒性质差异的原因分析
（2）记住常见晶体如干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等的立体构型及结构特点。当题中信息给出的某种晶胞立体构型与常见晶胞的立体构型相同时，可以直接套用该种结构。
要点❻ 晶胞结构的分析
（1）判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目（Na＋用“ ”表示）：
每个面上有4个，共计12个。
（3）晶胞中微粒配位数的确定方法
如NaCl的晶胞模型如图，Na＋配位数为6，Cl－配位数也为6。
金属P为简单立方堆积，P的配位数为6。
1.[2022·河北化学]含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物（简写为CZTS），是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
（1）基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。
答案：（1）2∶1（或1∶2）
（2）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是 。
答案：（2）Cu Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，但Cu失去1个电子后形成的Cu＋的价电子排布为3d10，较难失去电子，Zn失去1个电子后形成的Zn＋的价电子排布为3d104s1，较易失去1个电子达到稳定状态，Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大
答案：（3）三角锥形 sp3
（4）将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性性质，下列物质中，属于顺磁性物质的是 （填标号）。
（5）如图是硫的四种含氧酸根的结构：
解析：本题考查物质结构与性质，涉及原子核外电子自旋状态、电离能大小、杂化方式的判断等。
（2）Cu的价电子排布式为3d104s1，易失去1个电子达到稳定状态，Zn的价电子排布式为3d104s2，4s轨道为全充满稳定状态，不易失去电子，故Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，Cu＋的价电子排布式为3d10，Zn＋的价电子排布式为3d104s1， Cu＋的3d能级处于全充满状态，较稳定，Zn＋失去4s能级上的1个电子可形成稳定结构，故Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大，因此第二电离能与第一电离能差值更大的是Cu。
（4）由题给信息结合几种物质的结构可知，主族元素形成的离子或配体中，不存在未成对的电子，故只需判断四种物质中Zn和Cu元素是否含有未成对电子， 就可判断该物质是否属于顺磁性物质。[Cu（NH3）2]Cl中，Cu为＋1价，价电子排布为3d10，不含未成对电子；[Cu（NH3）4]SO4中，Cu为＋2价，价电子排布为3d9，含未成对电子；[Zn（NH3）4]SO4和Na2[Zn（OH）4]中，Zn为＋2价，价电子排布为3d10，不含未成对电子。故具有顺磁性的物质为[Cu（NH3）4]SO4，B正确。
2.[2022·海南化学]以Cu2O、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题：
（1）基态O原子的电子排布式为 ，其中未成对电子有 个。
答案：（1）1s22s22p4或[He]2s22p4 2
解析：（1）O为8号元素，基态O原子核外有8个电子，因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p轨道有2个未成对电子，即O原子有2个未成对电子。
（2）Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是 。
答案：（2）自由电子在外加电场中作定向移动
解析（2）由于金属的自由电子可在外加电场中作定向移动，因此Cu、Zn等金属具有良好的导电性。
（3）酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如图1所示，分子中所有原子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取 杂化。邻苯二甲酸酐（ ）和邻苯二甲酰亚胺（ ）都是合成酞菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是 。
解析（3）根据结构式可知，N原子的杂化方式均为sp2，由于邻苯二甲酸酐和邻苯二甲酰亚胺均为分子晶体，而后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，因此熔点更高。
答案：（3）sp2 两者均为分子晶体，后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，熔点更高
（5）ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键，原因是 。
（4）金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为 。
答案：（5）电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键
解析（5）由于电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键，因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键。
答案：（6）▱cdhi ▱bcek
解析（6）根据晶胞示意图，一个晶胞中8个O原子位于晶胞的顶点，1个O原子位于晶胞体内，4个Zn原子位于晶胞的棱上，1个Zn原子位于晶胞体内，棱上的3个Zn原子和体内的Zn原子、O原子形成四面体结构，则与其相邻的晶胞与该晶胞共用bc和cd，则相邻的两个晶胞的底面为▱cdhi和▱bcek。
（6）图2为某ZnO晶胞示意图，图3是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。▱abcd为所取晶胞的下底面，为锐角等于60°的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面 、 。
3.[2022·山东化学]研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni（CN）x·Zn（NH3）y·zC6H6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a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。回答下列问题：
（1）基态Ni原子的价电子排布式为 ，在元素周期表中位置为 。
答案：（1）3d84s2 第四周期第Ⅷ族
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，即位于第四周期第Ⅷ族。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为 ；x∶y∶z＝ ；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是 。
答案：（2）2∶3 2∶1∶1 Zn2＋
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是① ，② 。
答案：（4）①吡啶能与H2O分子形成分子间氢键 ②吡啶和H2O均为极性分子，相似相溶，而苯为非极性分子
解析（4）已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，吡啶为极性分子，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。
（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 。
解析（5）—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 。
4.[2022·广东化学]硒（Se）是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光（AIE）效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如下：
（1）Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为 。
答案：（1）4s24p4
（2）H2Se的沸点低于H2O，其原因是 。
解析：（1）基态硫原子价电子排布式为3s23p4，Se与S同族，Se为第四周期元素，因此基态硒原子价电子排布式为4s24p4。
答案：（2）二者都是分子晶体，H2O存在分子间氢键，H2Se分子间只存在范德华力
解析：（2）H2Se的沸点低于H2O，其原因是二者都是分子晶体，H2O存在分子间氢键，而H2Se分子间只存在范德华力。
（3）关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有 （填字母）。
B.Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键
D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2
E.Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大
解析：（3）A.Ⅰ中有σ键，还有大π键，故A错误；B.Se—Se是同种元素相互成键，因此Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键，故B正确；C.烃都难溶于水，因此Ⅱ难溶于水，故C错误；D.Ⅱ中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp，故D正确；E.根据同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，因此Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大，故E正确。
（4）Ⅳ中具有孤对电子的原子有 。
答案：（4）O、Se
解析：（4）根据题中信息，Ⅳ中O、Se都有孤对电子，碳、氢、硫都没有孤对电子。
答案：（5）＞ 正四面体形
（6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。
①X的化学式为 。
②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm－3，则X中相邻K之间的最短距离为 nm（列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值）。
5.[2022·湖南化学]铁和硒（Se）都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
（1）乙烷硒啉（Ethaselen）是一种抗癌新药，其结构简式如下：
②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子。
解析：（1）①硒元素的原子序数为34，基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4；②由结构简式可知，乙烷硒啉的分子结构对称，分子中含有8种化学环境不同的碳原子；③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，离子的空间结构为三角锥形，键角小于120°。
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为 。
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
答案：（2）①11∶3 ②O＞C＞H＞Fe
①产物中N原子的杂化轨道类型为 。
答案：（3）①sp3杂化 ②H2O
解析（3）①由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化；②水分子和氨基阴离子的原子个数都为3，价电子数都为8，互为等电子体。
（4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为 。
②Fe原子的配位数为 。
③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm－3（列出计算式）。
（1）基态F原子的价电子排布图（轨道表示式）为 。
解析：（1）F为第9号元素，其电子排布为1s22s22p5，则其价电子排布图为 。
（2）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是 （填标号），判断的根据是 ；第三电离能的变化图是 （填标号）。
解析（2）C、N、O、F四种元素在同一周期，同周期第一电离能的总体变化趋势是逐渐升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高，因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C＜O＜N＜F，满足这一规律的图像为图a；气态基态＋2价阳离子失去1个电子生成气态基态＋3价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能，同周期原子的第三电离能的总体变化趋势也是逐渐升高，但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态，因此其再失去一个电子需要的能量稍高，则满足这一规律的图像为图b。
答案：（2）a 同周期第一电离能的总体变化趋势是逐渐升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高 b
（3）固态氟化氢中存在（HF）n形式，画出（HF）3的链状结构 。
解析（3）固态HF中存在氢键，则（HF）3的链状结构为 。
答案：（4）sp2 sp3 C—F键的键能大于聚乙烯中C—H键的键能，键能越大，化学性质越稳定
（5）萤石（CaF2）是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是 ；若该立方晶胞参数为a pm，正负离子的核间距最小为 pm。
题型突破四 物质结构与性质
1.[2022·烟台模拟]聚合物锂离子电池具有超薄化特征，适用于多种设备，电极材料涵盖LiFePO4、LiNiO2、LiPF6、LiAsF6等物质。
（1）磷酸为磷的最高价含氧酸，其空间结构如图：
①键角大小比较：α β（填“大于”“等于”或“小于”）。
②纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降，原因是 。
②磷酸分子间有氢键，温度升高，氢键被破坏，所以纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降。
答案：（1）①小于 ②温度升高，磷酸分子间氢键被破坏
（2）聚合物锂离子电池工作时，Li＋沿聚乙二醇分子中的碳氧链迁移，过程如图所示（图中阴离子未画出）。
①Li＋迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间的作用力为 （填标号）。
a.分子间作用力 b.离子键 c.共价键
②LiAsF6的阴离子的立体构型为 ；基态As原子的最高能级组电子排布图为 。
答案：（2）①c ②正八面体
解析：（2）①根据图示，Li＋迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间形成配位键，作用力为共价键。
（4）图1为NiO晶胞，与O2－距离最近的O2－有 个。
一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Ni2＋填充其中（如图2），该“单分子层”面积密度为m g·cm－2，则O2－的半径为 nm。（用m、NA表示）
2.[2022·临沂模拟]金属镍及其化合物在军工机械、生产生活中有着广泛的用途。
（1）Ni2＋与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验Ni2＋。
①基态Ni2＋核外电子排布式为 。
②丁二酮肟镍分子中Ni2＋采取dsp2杂化，为平面正方形结构，则该分子中共面的原子最多为 个。
③丁二酮肟镍分子内存在的化学键有 （填标号）。
答案：（1）①[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8 ②23 ③B
解析：（1）①Ni是28号元素，故基态Ni2＋核外电子排布式为[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8。
③丁二酮肟镍分子内存在N提供孤电子对和Ni2＋提供空轨道形成的配位键，不存在阴、阳离子之间形成离子键，氢键和范德华力均不属于化学键，则丁二酮肟镍分子内存在的化学键有配位键。
（2）镍能形成多种配合物，如Ni（CO）4、[Ni（NH3）6]2＋等。
①Ni（CO）4晶体中含有的σ键与π键数目之比为 。
②[Ni（NH3）6]2＋中键角H—N—H比独立存在的分子中键角略大，其原因是 。
答案：（2）①1∶1 ②NH3中的孤电子对进入Ni2＋的空轨道变为成键电子对，原孤电子对对N—H的成键电子对的排斥作用力变为成键电子对之间的排斥作用力，排斥力减弱
解析：（2）①已知单键均为σ键，双键为1个σ键和1个π键，三键为1个σ键和2个π键，1分子Ni（CO）4中含有4个配位键，4个C≡O键，即含有8个σ键与8个π键，则晶体中含有的σ键与π键数目之比为8∶8＝1∶1。
②由于[Ni（NH3）6]2＋中的NH3中的孤电子对进入Ni2＋的空轨道变为成键电子对，原孤电子对对N—H的成键电子对的排斥作用力变为成键电子对之间的排斥作用力，排斥力减弱，导致键角H—N—H比独立存在的NH3分子中键角略大。
（3）苯与Ni（CN）2在氨水中可生成一种淡紫色苯包合沉淀物，苯分子位于晶胞的体心且2个碳碳σ键平行于z轴。该晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。已知Ni—NH3键长为r1 pm，C—C键长为r2 pm。
则该晶体的化学式为 ；A点的分数坐标为 ；晶胞中A、B间距离d＝ pm。
3.[2022·邯郸模拟]研究表明TiO2－aNb、Cu（In1－xGaxSe2）是光学活性物质，具有非常好的发展前景。
（1）已知铟的原子序数为49，基态铟原子的电子排布式为[Kr] ；Ga、In、Se，第一电离能从大到小顺序为 。
答案：（1）4d105s25p1 Se＞Ga＞In
解析：（1）铟原子序数为49，则其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1，简化电子排布式为[Kr]4d105s25p1；Ga与In同主族，Se与Ga同周期，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，同周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大的趋势，其中第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，则第一电离能从大到小顺序为Se＞Ga＞In。
（2）H2SeO3与H2SO3中酸性更强的是 ；原因是 。
答案：（2）H2SO3 H2SeO3与H2SO3均可写为（HO）2RO，非羟基氧个数相同，由于S的电负性更强，对羟基氧电子对吸引能力较强，羟基氧上的氢较易电离，故酸性更强的是H2SO3
（3）31Ga可以形成GaCl3·xNH3（x＝3、4、5、6）等一系列配位数为6的配合物，向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液，有沉淀生成；过滤后，充分加热滤液有氨逸出，且又有沉淀生成，两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为 。
答案：（3）[Ga（NH3）4Cl2]Cl
解析：（3）向题述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液，有沉淀生成，说明溶液中有电离出来的Cl－，过滤后，充分加热能够使所有的配位键断裂，生成游离的Cl－和NH3，且氨全部逸出，游离的Cl－与足量AgNO3溶液反应又有沉淀生成，此时生成沉淀的Cl－是形成配位键的Cl－，两次沉淀的物质的量之比为1∶2，说明电离出来的Cl－与形成配位键的Cl－个数比为1∶2，该化合物的配位数为6，所以其化学式为[Ga（NH3）4Cl2]Cl。
答案：（4）NH3中的孤电子对与Cu2＋配位，受到Cu2＋吸引，对N—H成键电子对斥力减弱，故N—H键角变大 减小溶剂极性，降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度
（4）Cu2＋与NH3形成的配离子为[Cu（NH3）4]2＋，在该配离子中，氮氢键的键角比独立存在的气态氨分子中键角略大，其原因是 。
向[Cu（NH3）4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体，试分析加入乙醇的作用： 。
解析：（4）NH3中的孤电子对与Cu2＋配位，受到Cu2＋吸引，对N—H成键电子对斥力减弱，故N—H键角变大；乙醇的分子极性小，加入乙醇后，溶剂的极性减小，降低了[Cu（NH3）4]SO4的溶解度。
①CuS晶体中，相邻的两个铜离子间的距离为 pm。
②Cu2S晶体的密度为ρ＝ g·cm－3（列出计算式即可）。
（5）常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知：晶胞中S2－的位置如图1所示，铜离子位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞具有相同的侧视图，如图2所示。已知CuS和Cu2S的晶胞参数分别为a pm和b pm，阿伏加德罗常数的值为NA。
①图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为 ；
（6）近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe－Sm－As－F－O组成的化合物。一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。回答下列问题：
4.[2022·湖南新高考联盟联考]含镓（Ga）化合物在半导体材料、医药行业等领域发挥重要作用。回答下列问题：
答案：（1） 或
（1）基态镓原子最外层的电子排布图为 。
（2）Ga与Zn的第一电离能大小关系为：Ga （填“＞”“＜”或“＝”）Zn。
解析：（1）镓原子的价电子排布为4s24p1，故其最外层电子排布图为 或 。
解析：（2）原子轨道中电子处于半满、全满、全空时较稳定，原子越稳定，其第一电离能越大，Zn的4p轨道为全空状态，相对Ga更稳定，故第一电离能更大。
（3）GaX3的熔、沸点如下表所示。
①100 ℃，GaCl3、GaBr3和GaI3呈液态的是 （填化学式），沸点依次升高的原因是 。
②GaF3的熔点约1 000 ℃，远高于GaCl3的熔点，原因是 。
答案：（3）①GaCl3 三者均属于分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强，熔、沸点依次升高
②GaF3属于离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体熔点高于分子晶体
解析：（3）①根据表格中熔、沸点信息，可知100 ℃时呈液态的是GaCl3；GaCl3、GaBr3和GaI3均属于分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强，熔、沸点依次升高。
②GaF3属于离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体熔点高于分子晶体。
（4）镓配合物具有高的反应活性和良好的选择性，在药物领域得到广泛的关注。GaCl3与2－甲基－8－羟基喹啉（ ）在一定条件下反应可以得到一种喹啉类镓配合物（M），其结构如图所示。2－甲基－8－羟基喹啉分子中碳原子的杂化轨道类型为 ；H、C、N的原子半径由大到小的顺序为 。
答案：（4）sp2、sp3 C＞N＞H
解析：（4）2－甲基－8－羟基喹啉分子中环上碳原子的杂化轨道类型为sp2，甲基中碳原子的杂化轨道类型为sp3。H、C、N的原子半径由大到小的顺序为C＞N＞H。
（5）作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。砷化镓是由Ga（CH3）3和AsH3在一定条件下制备得到，同时得到另一物质，该物质分子是 （填“极性分子”或“非极性分子”），AsH3分子的空间结构为 。
答案：（5）非极性分子 三角锥形
解析：（5）Ga（CH3）3和AsH3在一定条件下制备得到GaAs，根据原子守恒推知另一种产物为CH4，CH4为非极性分子；AsH3分子中As原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，采取sp3杂化，分子的空间结构为三角锥形。
②GaN的密度为 g·cm－3。（设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、c、NA的代数式表示）
（6）GaN是制造LED的重要材料，被誉为“第三代半导体材料”。其晶胞结构如图所示：
①在GaN晶体中，距离每个Ga原子最近的Ga原子有 个，N原子的配位数为 。
解析：（6）①GaN晶体中，距离每个Ga原子最近的Ga原子有6个，N原子周围最近的Ga原子有4个，N原子的配位数为4。
5.[2022·湖南模拟]第四周期元素由于受3d电子的影响，性质的递变规律与短周期元素略有不同。
（1）镓的基态原子电子排布式是 。
答案：（1）1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析：（1）镓是31号元素，镓的基态原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1。
（2）已知钛和铝的相对原子半径分别是1.45和1.43，钛的硬度比铝大的原因是 。
答案：（2）二者半径相差不大，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强
解析（2）Al的价电子排布为3s23p1，Ti的价电子排布为3d24s2，二者半径相差不大，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大。
（3）多酚氧化酶与植物的抗病性有关。配合物[Mn（EDTB）]（NO3）2·DMF是多酚氧化酶的模型配合物。
①EDTA中N的杂化轨道类型为 。
②邻苯二胺分子中σ键的数目为 。
⑤配离子中[Mn（EDTB）]2＋的配位原子是 。
③EDTB分子中所含元素的电负性由小到大的顺序为 。
（4）向盛有硫酸铜水溶液的试管中加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加入氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，向该溶液中加入乙醇，析出深蓝色晶体。蓝色沉淀先溶解、后析出的原因是（用离子方程式和简单的文字说明加以解释）： 。
（5）氮化铝在电子工业上有广泛应用，其晶胞如图1所示。N原子所在空隙的类型是 （填“正四面体”“正八面体”或“立方体”）空隙，该空隙的填充率为 。
答案：（5）正四面体 50%
解析（5）N原子所在空隙是4个Al原子围成的正四面体空隙，该空隙的填充率为50%。
（6）铁和氮组成一种过渡金属氮化物，其结构如图2所示。直六棱柱的底边边长为 x cm，高为y cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度算式为 g·cm－3。
要点❶ 四步突破物质结构与性质综合题
要点❷ 利用特征电子排布书写微粒的核外电子排布
（1）熟记主族元素的价层电子排布式
ⅠA：ns1 ⅡA：ns2 ⅢA：ns2np1
ⅣA：ns2np2 ⅤA：ns2np3 ⅥA：ns2np4
（2）掌握第四周期副族元素的价层电子排布式
Sc：3d14s2 Ti：3d24s2 V：3d34s2
Cr：3d54s1 Mn：3d54s2 Cu：3d104s1
要点❸ 认识几种含氧酸的结构
要点❹ 微粒的中心原子杂化与立体构型
要点❺ 微粒性质差异的原因分析
（2）记住常见晶体如干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等的立体构型及结构特点。当题中信息给出的某种晶胞立体构型与常见晶胞的立体构型相同时，可以直接套用该种结构。
要点❻ 晶胞结构的分析
（1）判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目（Na＋用“ ”表示）：
每个面上有4个，共计12个。
（3）晶胞中微粒配位数的确定方法
如NaCl的晶胞模型如图，Na＋配位数为6，Cl－配位数也为6。
金属P为简单立方堆积，P的配位数为6。
1.[2022·河北化学]含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物（简写为CZTS），是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
（1）基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。
答案：（1）2∶1（或1∶2）
（2）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是 。
答案：（2）Cu Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，但Cu失去1个电子后形成的Cu＋的价电子排布为3d10，较难失去电子，Zn失去1个电子后形成的Zn＋的价电子排布为3d104s1，较易失去1个电子达到稳定状态，Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大
答案：（3）三角锥形 sp3
（4）将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性性质，下列物质中，属于顺磁性物质的是 （填标号）。
（5）如图是硫的四种含氧酸根的结构：
解析：本题考查物质结构与性质，涉及原子核外电子自旋状态、电离能大小、杂化方式的判断等。
（2）Cu的价电子排布式为3d104s1，易失去1个电子达到稳定状态，Zn的价电子排布式为3d104s2，4s轨道为全充满稳定状态，不易失去电子，故Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，Cu＋的价电子排布式为3d10，Zn＋的价电子排布式为3d104s1， Cu＋的3d能级处于全充满状态，较稳定，Zn＋失去4s能级上的1个电子可形成稳定结构，故Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大，因此第二电离能与第一电离能差值更大的是Cu。
（4）由题给信息结合几种物质的结构可知，主族元素形成的离子或配体中，不存在未成对的电子，故只需判断四种物质中Zn和Cu元素是否含有未成对电子， 就可判断该物质是否属于顺磁性物质。[Cu（NH3）2]Cl中，Cu为＋1价，价电子排布为3d10，不含未成对电子；[Cu（NH3）4]SO4中，Cu为＋2价，价电子排布为3d9，含未成对电子；[Zn（NH3）4]SO4和Na2[Zn（OH）4]中，Zn为＋2价，价电子排布为3d10，不含未成对电子。故具有顺磁性的物质为[Cu（NH3）4]SO4，B正确。
2.[2022·海南化学]以Cu2O、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题：
（1）基态O原子的电子排布式为 ，其中未成对电子有 个。
答案：（1）1s22s22p4或[He]2s22p4 2
解析：（1）O为8号元素，基态O原子核外有8个电子，因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p轨道有2个未成对电子，即O原子有2个未成对电子。
（2）Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是 。
答案：（2）自由电子在外加电场中作定向移动
解析（2）由于金属的自由电子可在外加电场中作定向移动，因此Cu、Zn等金属具有良好的导电性。
（3）酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如图1所示，分子中所有原子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取 杂化。邻苯二甲酸酐（ ）和邻苯二甲酰亚胺（ ）都是合成酞菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是 。
解析（3）根据结构式可知，N原子的杂化方式均为sp2，由于邻苯二甲酸酐和邻苯二甲酰亚胺均为分子晶体，而后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，因此熔点更高。
答案：（3）sp2 两者均为分子晶体，后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，熔点更高
（5）ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键，原因是 。
（4）金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为 。
答案：（5）电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键
解析（5）由于电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键，因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键。
答案：（6）▱cdhi ▱bcek
解析（6）根据晶胞示意图，一个晶胞中8个O原子位于晶胞的顶点，1个O原子位于晶胞体内，4个Zn原子位于晶胞的棱上，1个Zn原子位于晶胞体内，棱上的3个Zn原子和体内的Zn原子、O原子形成四面体结构，则与其相邻的晶胞与该晶胞共用bc和cd，则相邻的两个晶胞的底面为▱cdhi和▱bcek。
（6）图2为某ZnO晶胞示意图，图3是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。▱abcd为所取晶胞的下底面，为锐角等于60°的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面 、 。
3.[2022·山东化学]研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni（CN）x·Zn（NH3）y·zC6H6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a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。回答下列问题：
（1）基态Ni原子的价电子排布式为 ，在元素周期表中位置为 。
答案：（1）3d84s2 第四周期第Ⅷ族
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，即位于第四周期第Ⅷ族。
（2）晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为 ；x∶y∶z＝ ；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是 。
答案：（2）2∶3 2∶1∶1 Zn2＋
（4）在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是① ，② 。
答案：（4）①吡啶能与H2O分子形成分子间氢键 ②吡啶和H2O均为极性分子，相似相溶，而苯为非极性分子
解析（4）已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，吡啶为极性分子，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。
（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 。
解析（5）—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 。
4.[2022·广东化学]硒（Se）是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光（AIE）效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如下：
（1）Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为 。
答案：（1）4s24p4
（2）H2Se的沸点低于H2O，其原因是 。
解析：（1）基态硫原子价电子排布式为3s23p4，Se与S同族，Se为第四周期元素，因此基态硒原子价电子排布式为4s24p4。
答案：（2）二者都是分子晶体，H2O存在分子间氢键，H2Se分子间只存在范德华力
解析：（2）H2Se的沸点低于H2O，其原因是二者都是分子晶体，H2O存在分子间氢键，而H2Se分子间只存在范德华力。
（3）关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有 （填字母）。
B.Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键
D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2
E.Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大
解析：（3）A.Ⅰ中有σ键，还有大π键，故A错误；B.Se—Se是同种元素相互成键，因此Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键，故B正确；C.烃都难溶于水，因此Ⅱ难溶于水，故C错误；D.Ⅱ中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp，故D正确；E.根据同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，因此Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大，故E正确。
（4）Ⅳ中具有孤对电子的原子有 。
答案：（4）O、Se
解析：（4）根据题中信息，Ⅳ中O、Se都有孤对电子，碳、氢、硫都没有孤对电子。
答案：（5）＞ 正四面体形
（6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。
①X的化学式为 。
②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm－3，则X中相邻K之间的最短距离为 nm（列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值）。
5.[2022·湖南化学]铁和硒（Se）都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
（1）乙烷硒啉（Ethaselen）是一种抗癌新药，其结构简式如下：
②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子。
解析：（1）①硒元素的原子序数为34，基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4；②由结构简式可知，乙烷硒啉的分子结构对称，分子中含有8种化学环境不同的碳原子；③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，离子的空间结构为三角锥形，键角小于120°。
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为 。
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
答案：（2）①11∶3 ②O＞C＞H＞Fe
①产物中N原子的杂化轨道类型为 。
答案：（3）①sp3杂化 ②H2O
解析（3）①由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化；②水分子和氨基阴离子的原子个数都为3，价电子数都为8，互为等电子体。
（4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为 。
②Fe原子的配位数为 。
③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm－3（列出计算式）。
（1）基态F原子的价电子排布图（轨道表示式）为 。
解析：（1）F为第9号元素，其电子排布为1s22s22p5，则其价电子排布图为 。
（2）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是 （填标号），判断的根据是 ；第三电离能的变化图是 （填标号）。
解析（2）C、N、O、F四种元素在同一周期，同周期第一电离能的总体变化趋势是逐渐升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高，因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C＜O＜N＜F，满足这一规律的图像为图a；气态基态＋2价阳离子失去1个电子生成气态基态＋3价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能，同周期原子的第三电离能的总体变化趋势也是逐渐升高，但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态，因此其再失去一个电子需要的能量稍高，则满足这一规律的图像为图b。
答案：（2）a 同周期第一电离能的总体变化趋势是逐渐升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高 b
（3）固态氟化氢中存在（HF）n形式，画出（HF）3的链状结构 。
解析（3）固态HF中存在氢键，则（HF）3的链状结构为 。
答案：（4）sp2 sp3 C—F键的键能大于聚乙烯中C—H键的键能，键能越大，化学性质越稳定
（5）萤石（CaF2）是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是 ；若该立方晶胞参数为a pm，正负离子的核间距最小为 pm。
题型突破四 物质结构与性质
1.[2022·烟台模拟]聚合物锂离子电池具有超薄化特征，适用于多种设备，电极材料涵盖LiFePO4、LiNiO2、LiPF6、LiAsF6等物质。
（1）磷酸为磷的最高价含氧酸，其空间结构如图：
①键角大小比较：α β（填“大于”“等于”或“小于”）。
②纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降，原因是 。
②磷酸分子间有氢键，温度升高，氢键被破坏，所以纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降。
答案：（1）①小于 ②温度升高，磷酸分子间氢键被破坏
（2）聚合物锂离子电池工作时，Li＋沿聚乙二醇分子中的碳氧链迁移，过程如图所示（图中阴离子未画出）。
①Li＋迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间的作用力为 （填标号）。
a.分子间作用力 b.离子键 c.共价键
②LiAsF6的阴离子的立体构型为 ；基态As原子的最高能级组电子排布图为 。
答案：（2）①c ②正八面体
解析：（2）①根据图示，Li＋迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间形成配位键，作用力为共价键。
（4）图1为NiO晶胞，与O2－距离最近的O2－有 个。
一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Ni2＋填充其中（如图2），该“单分子层”面积密度为m g·cm－2，则O2－的半径为 nm。（用m、NA表示）
2.[2022·临沂模拟]金属镍及其化合物在军工机械、生产生活中有着广泛的用途。
（1）Ni2＋与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验Ni2＋。
①基态Ni2＋核外电子排布式为 。
②丁二酮肟镍分子中Ni2＋采取dsp2杂化，为平面正方形结构，则该分子中共面的原子最多为 个。
③丁二酮肟镍分子内存在的化学键有 （填标号）。
答案：（1）①[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8 ②23 ③B
解析：（1）①Ni是28号元素，故基态Ni2＋核外电子排布式为[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8。
③丁二酮肟镍分子内存在N提供孤电子对和Ni2＋提供空轨道形成的配位键，不存在阴、阳离子之间形成离子键，氢键和范德华力均不属于化学键，则丁二酮肟镍分子内存在的化学键有配位键。
（2）镍能形成多种配合物，如Ni（CO）4、[Ni（NH3）6]2＋等。
①Ni（CO）4晶体中含有的σ键与π键数目之比为 。
②[Ni（NH3）6]2＋中键角H—N—H比独立存在的分子中键角略大，其原因是 。
答案：（2）①1∶1 ②NH3中的孤电子对进入Ni2＋的空轨道变为成键电子对，原孤电子对对N—H的成键电子对的排斥作用力变为成键电子对之间的排斥作用力，排斥力减弱
解析：（2）①已知单键均为σ键，双键为1个σ键和1个π键，三键为1个σ键和2个π键，1分子Ni（CO）4中含有4个配位键，4个C≡O键，即含有8个σ键与8个π键，则晶体中含有的σ键与π键数目之比为8∶8＝1∶1。
②由于[Ni（NH3）6]2＋中的NH3中的孤电子对进入Ni2＋的空轨道变为成键电子对，原孤电子对对N—H的成键电子对的排斥作用力变为成键电子对之间的排斥作用力，排斥力减弱，导致键角H—N—H比独立存在的NH3分子中键角略大。
（3）苯与Ni（CN）2在氨水中可生成一种淡紫色苯包合沉淀物，苯分子位于晶胞的体心且2个碳碳σ键平行于z轴。该晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。已知Ni—NH3键长为r1 pm，C—C键长为r2 pm。
则该晶体的化学式为 ；A点的分数坐标为 ；晶胞中A、B间距离d＝ pm。
3.[2022·邯郸模拟]研究表明TiO2－aNb、Cu（In1－xGaxSe2）是光学活性物质，具有非常好的发展前景。
（1）已知铟的原子序数为49，基态铟原子的电子排布式为[Kr] ；Ga、In、Se，第一电离能从大到小顺序为 。
答案：（1）4d105s25p1 Se＞Ga＞In
解析：（1）铟原子序数为49，则其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1，简化电子排布式为[Kr]4d105s25p1；Ga与In同主族，Se与Ga同周期，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，同周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大的趋势，其中第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，则第一电离能从大到小顺序为Se＞Ga＞In。
（2）H2SeO3与H2SO3中酸性更强的是 ；原因是 。
答案：（2）H2SO3 H2SeO3与H2SO3均可写为（HO）2RO，非羟基氧个数相同，由于S的电负性更强，对羟基氧电子对吸引能力较强，羟基氧上的氢较易电离，故酸性更强的是H2SO3
（3）31Ga可以形成GaCl3·xNH3（x＝3、4、5、6）等一系列配位数为6的配合物，向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液，有沉淀生成；过滤后，充分加热滤液有氨逸出，且又有沉淀生成，两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为 。
答案：（3）[Ga（NH3）4Cl2]Cl
解析：（3）向题述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液，有沉淀生成，说明溶液中有电离出来的Cl－，过滤后，充分加热能够使所有的配位键断裂，生成游离的Cl－和NH3，且氨全部逸出，游离的Cl－与足量AgNO3溶液反应又有沉淀生成，此时生成沉淀的Cl－是形成配位键的Cl－，两次沉淀的物质的量之比为1∶2，说明电离出来的Cl－与形成配位键的Cl－个数比为1∶2，该化合物的配位数为6，所以其化学式为[Ga（NH3）4Cl2]Cl。
答案：（4）NH3中的孤电子对与Cu2＋配位，受到Cu2＋吸引，对N—H成键电子对斥力减弱，故N—H键角变大 减小溶剂极性，降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度
（4）Cu2＋与NH3形成的配离子为[Cu（NH3）4]2＋，在该配离子中，氮氢键的键角比独立存在的气态氨分子中键角略大，其原因是 。
向[Cu（NH3）4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体，试分析加入乙醇的作用： 。
解析：（4）NH3中的孤电子对与Cu2＋配位，受到Cu2＋吸引，对N—H成键电子对斥力减弱，故N—H键角变大；乙醇的分子极性小，加入乙醇后，溶剂的极性减小，降低了[Cu（NH3）4]SO4的溶解度。
①CuS晶体中，相邻的两个铜离子间的距离为 pm。
②Cu2S晶体的密度为ρ＝ g·cm－3（列出计算式即可）。
（5）常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知：晶胞中S2－的位置如图1所示，铜离子位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞具有相同的侧视图，如图2所示。已知CuS和Cu2S的晶胞参数分别为a pm和b pm，阿伏加德罗常数的值为NA。
①图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为 ；
（6）近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe－Sm－As－F－O组成的化合物。一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。回答下列问题：
4.[2022·湖南新高考联盟联考]含镓（Ga）化合物在半导体材料、医药行业等领域发挥重要作用。回答下列问题：
答案：（1） 或
（1）基态镓原子最外层的电子排布图为 。
（2）Ga与Zn的第一电离能大小关系为：Ga （填“＞”“＜”或“＝”）Zn。
解析：（1）镓原子的价电子排布为4s24p1，故其最外层电子排布图为 或 。
解析：（2）原子轨道中电子处于半满、全满、全空时较稳定，原子越稳定，其第一电离能越大，Zn的4p轨道为全空状态，相对Ga更稳定，故第一电离能更大。
（3）GaX3的熔、沸点如下表所示。
①100 ℃，GaCl3、GaBr3和GaI3呈液态的是 （填化学式），沸点依次升高的原因是 。
②GaF3的熔点约1 000 ℃，远高于GaCl3的熔点，原因是 。
答案：（3）①GaCl3 三者均属于分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强，熔、沸点依次升高
②GaF3属于离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体熔点高于分子晶体
解析：（3）①根据表格中熔、沸点信息，可知100 ℃时呈液态的是GaCl3；GaCl3、GaBr3和GaI3均属于分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强，熔、沸点依次升高。
②GaF3属于离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体熔点高于分子晶体。
（4）镓配合物具有高的反应活性和良好的选择性，在药物领域得到广泛的关注。GaCl3与2－甲基－8－羟基喹啉（ ）在一定条件下反应可以得到一种喹啉类镓配合物（M），其结构如图所示。2－甲基－8－羟基喹啉分子中碳原子的杂化轨道类型为 ；H、C、N的原子半径由大到小的顺序为 。
答案：（4）sp2、sp3 C＞N＞H
解析：（4）2－甲基－8－羟基喹啉分子中环上碳原子的杂化轨道类型为sp2，甲基中碳原子的杂化轨道类型为sp3。H、C、N的原子半径由大到小的顺序为C＞N＞H。
（5）作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。砷化镓是由Ga（CH3）3和AsH3在一定条件下制备得到，同时得到另一物质，该物质分子是 （填“极性分子”或“非极性分子”），AsH3分子的空间结构为 。
答案：（5）非极性分子 三角锥形
解析：（5）Ga（CH3）3和AsH3在一定条件下制备得到GaAs，根据原子守恒推知另一种产物为CH4，CH4为非极性分子；AsH3分子中As原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，采取sp3杂化，分子的空间结构为三角锥形。
②GaN的密度为 g·cm－3。（设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、c、NA的代数式表示）
（6）GaN是制造LED的重要材料，被誉为“第三代半导体材料”。其晶胞结构如图所示：
①在GaN晶体中，距离每个Ga原子最近的Ga原子有 个，N原子的配位数为 。
解析：（6）①GaN晶体中，距离每个Ga原子最近的Ga原子有6个，N原子周围最近的Ga原子有4个，N原子的配位数为4。
5.[2022·湖南模拟]第四周期元素由于受3d电子的影响，性质的递变规律与短周期元素略有不同。
（1）镓的基态原子电子排布式是 。
答案：（1）1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析：（1）镓是31号元素，镓的基态原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1。
（2）已知钛和铝的相对原子半径分别是1.45和1.43，钛的硬度比铝大的原因是 。
答案：（2）二者半径相差不大，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强
解析（2）Al的价电子排布为3s23p1，Ti的价电子排布为3d24s2，二者半径相差不大，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大。
（3）多酚氧化酶与植物的抗病性有关。配合物[Mn（EDTB）]（NO3）2·DMF是多酚氧化酶的模型配合物。
①EDTA中N的杂化轨道类型为 。
②邻苯二胺分子中σ键的数目为 。
⑤配离子中[Mn（EDTB）]2＋的配位原子是 。
③EDTB分子中所含元素的电负性由小到大的顺序为 。
（4）向盛有硫酸铜水溶液的试管中加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加入氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，向该溶液中加入乙醇，析出深蓝色晶体。蓝色沉淀先溶解、后析出的原因是（用离子方程式和简单的文字说明加以解释）： 。
（5）氮化铝在电子工业上有广泛应用，其晶胞如图1所示。N原子所在空隙的类型是 （填“正四面体”“正八面体”或“立方体”）空隙，该空隙的填充率为 。
答案：（5）正四面体 50%
解析（5）N原子所在空隙是4个Al原子围成的正四面体空隙，该空隙的填充率为50%。
（6）铁和氮组成一种过渡金属氮化物，其结构如图2所示。直六棱柱的底边边长为 x cm，高为y cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度算式为 g·cm－3。
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