题型解读五 物质结构与性质解题指导
1．(2020·南阳市第一中学月考)已知铜的配合物 A(结构如下图 1)。请回答下列问题：
(l)Cu的简化电子排布式为______________________________。
(2)A 所含三种元素 C、N、O 的第一电离能由大到小的顺序为_____________。其中氮原子的杂化轨
道类型为_____________杂化。
(3)配体氨基乙酸根(H2NCH2COO－)受热分解可产生 CO2和 N2，N2中σ键和π键数目之比是________；
N2O与 CO2互为等电子体，且 N2O分子中 O只与一个 N相连，则 N2O的电子式为__________。
(4)在 Cu催化下，甲醇可被氧化为甲醛(HCHO)，甲醛分子中 H—C===O 的键角________120°(填“大
于”“等于”或“小于”)，甲醛能与水形成氢键，请在图 2中表示出来__________。
(5)立方氮化硼(如图 3)与金刚石结构相似，是超硬材料。立方氮化硼晶体内 B—N 键数与硼原子数
之比为____________；结构化学上用原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，图 4立方氮化硼晶胞
1 1 1 1
中，B原子的坐标参数分别有：B(0，0，0)；B( ，0， )；B ( ， ，0)等。则距离上述三个 B原子最近且2 2 2 2
等距的 N原子的坐标参数为__________。
解析：(1)基态 Cu 原子核外有 29 个电子，外围电子排布式为 3d104s1，简化电子排布式为
[Ar]3d104s1。(2)同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅡA 族和第ⅤA 族元素反常，N 原子
外围电子排布为 2s22p3，为半充满结构，较稳定，N 的电离能最大，C、N、O 的第一电离能由大到小的顺
序为 N＞O＞C。氮原子有 4个杂化轨道，所以为 sp3杂化。(3)N2的结构式为 N≡N, 含 1个σ键和 2个π
键，所以σ键和π键数目比为 1∶2，N2O与 CO2互为等电子体，且 N2O分子中 O只与一个 N相连，则 N2O
结构与 CO2相似，所以其结构为 N===N===O，电子式为 。(4)甲醛分子中，碳
原子为 sp2杂化，分子成平面三角形，键角约 120°，由于氧原子有孤电子对，对氢原子有排斥作用，所
以 H—C===O的键角会稍大于 120°，羰基氧有很强的电负性，与 H2O中 H有较强的静电吸引力，而形成氢
键。 。(5)由图可知，1 个 B 原子与 4 个 N 原子形成 4 个 B—N 共价键，B—N 键数与硼原子数之比
为 4∶1，根据各个原子的相对位置可知，距离上述 3个 B原子最近且等距的 N原子在 x、y、z轴三个方向
1 1 1 1
的 处，所以其坐标是( ， ， 。4 4 4 4)
答案：(1)[Ar]3d104s1
(2) N>O>C sp3
(3) 1∶2
(4) 大于
1 1 1
(5)4∶1 ( ， ，4 4 4)
2．(2020·南平市一中第一次质检)配合物 Fe(CO)5的熔点－20 ℃，沸点 103 ℃。可用于制备纯铁。
Fe(CO)5的结构如图 1所示。
图 1
(1)基态 Fe原子的价电子排布式是________；Fe(CO)5晶体类型属于________晶体。
(2) CO分子中 C、O原子都满足 8电子稳定结构，CO分子的结构式是__________，与 CO互为等电子
体的分子是________。
(3)C、O、Fe的第一电离能由大到小的顺序为________。
(4)关于 Fe(CO)5，下列说法正确的是________(填字母)。
A．Fe (CO)5是非极性分子，CO是极性分子
B．Fe(CO)5中 Fe原子以 sp3杂化方式与 CO成键
C．1 mol Fe(CO)5含有 10 mol配位键
D．Fe(CO)5===Fe＋5CO 反应没有新化学键生成
(5)铁的三种晶体的晶胞均为立方晶胞，三种晶体的晶胞如图 2所示。
δ Fe γ Fe α Fe
图 2
①上述三种晶体的晶胞中属于面心晶胞的是________(填“α”“δ”或“γ”)
②α晶胞中铁原子的配位数为________。
③γ晶体晶胞的边长为 a pm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则γ Fe单质的密度______g·cm－3(列
出计算式即可)。
解析：(1)铁为 26号元素，基态 Fe原子的价电子排布式为 3d64s2；Fe(CO)5的熔点－20 ℃，沸点 103
℃，熔、沸点较低，Fe(CO)5晶体属于分子晶体。(2)CO分子中 C、O原子都满足 8电子稳定结构，CO分子
的结构式为 C≡O，与 CO互为等电子体的分子有 N2。(3)C、O、Fe三种元素的原子中铁的原子半径最大，Fe
原子的价电子排布式为 3d64s2，失去 1个电子生成 3d54s2，结构更稳定，第一电离能最小，C、O是同一周
期元素，同一周期，从左到右，第一电离能逐渐增大，第一电离能由大到小的顺序为 O>C> Fe。(4)A项，
根据 Fe (CO)5的结构可知， Fe(CO)5为三角双锥结构，结构对称，是非极性分子，CO是极性分子，正确；
B项，Fe(CO)5中 Fe原子与 5个 CO成配位键，不是 sp3杂化，错误；C项，1 mol Fe(CO)5中每个 Fe原子与
5 个 CO 形成 5 个配位键，在每个 CO 分子中存在 1 个配位键，共含有 10 mol 配位键，正确；D 项，
Fe(CO)5===Fe＋5CO 属于化学变化，包括化学键的断裂与形成，断开了分子中的配位键，形成了金属键，
错误；故选 AC。(5)①根据晶胞结构图，三种晶体的晶胞中属于面心晶胞的是γ；②α晶胞中晶胞顶点的
铁原子与周围的 6个铁原子距离相等且最小，配位数为 6；③γ晶体晶胞的边长为 a pm，1个晶胞中含有
4 × 56 g
1 1 NA 224
的铁原子数目＝8× ＋6× ＝4，则γ Fe单质的密度＝ ＝ ×1030g·cm－3。
8 2 （a × 10－10cm）3 a3·NA
答案：(1)3d64s2
(2) 分子 C≡O N2
(3) O>C>Fe
(4) AC
224
(5)γ 6 ρ＝ ×1030
a3·NA
3．(2020·长春外国语学校网上考试)A、B、C、D、E、F 为原子序数依次增大的六种元素，位于元
素周期表的前四周期。B 元素原子含有 3 个能级，且毎个能级所含的电子数相同；D 的原子核外有 8 种运
动状态不同的电子；E 元素与 F 元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差 3，且 E 元素的基态原
子 3d轨道上有 4个未成对电子。请回答下列问题：
(1)写出 C基态原子的价层电子排布图______________，F基态原子的外围电子排布式________。
(2)下列说法不正确的是____________(填字母)。
A．二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点：SiO2>CO2
B．第一电离能由小到大的顺序：B
D．稳定性：H2O>H2S，水分子更稳定的原因是水分子间存在氢键
(3)F元素位于周期表中________区，其离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热
点。向 F的硫酸盐溶液中通入过量的 C与 A形成的气体 X可生成[F(X)4]2＋，该离子的结构式为________(用
元素符号表示)。
(4)某化合物与 F(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为＋1)结合形成下图 1 所示的离子，该离子中碳原子的杂化方
式为__________杂化。
(5)B单质的一种同素异形体的晶胞如下图 2所示，则 1个晶胞中所含 B原子的个数为________。
(6)D与 F形成离子个数比为 1∶1的化合物，晶胞与 NaCl类似，设 D离子的半径为 a pm, F离子的
半径 b pm，则该晶胞的空间利用率为________。
解析：根据题给信息进行分析可知：A为 H元素，B为 C元素，C为 N元素，D为 O元素，E为 Fe元
素，F为 Cu元素。
(1)C为 N，基态 N原子的价层电子排布 2s22p3，其价电子排布图为 ；
F为 Cu，Cu基态原子的外围电子排布式 3d104s1。(2)二氧化硅为原子晶体，而二氧化碳为分子晶体，所以
沸点：SiO2>CO2，A 项错误；B 为 C 元素，C 为 N 元素，D 为 O 元素，第一电离能第ⅤA 族元素大于相邻的
主族元素，所以第一电离能由小到大的顺序：N>O>C；B 错误；N2与 CO 原子数目相同，价电子数目相同，
二者为等电子体，结构相似，C正确；稳定性：H2O>H2S，是因为非金属性 O>S，与分子间存在氢键无关，D
错误，答案选 ABD。(3)F为 Cu元素，位于周期表中 ds区，向硫酸铜溶液中通入过量的 C与 A形成的气体
氨气可生成[Cu(NH 2＋3)4] ，该离子的结构式为 。(4)杂环上的碳原子含有 3个σ键，没有孤
电子对，采用 sp2杂化，亚甲基上碳原子含有 4 个共价单键，采用 sp3杂化。(5)B 原子有 4 个位于晶胞内
1 1
部，其余 B 原子位于顶点、面心，则一个晶胞中所含有 B 原子数为 4＋8× ＋6× ＝8。(6)D 为 O，F 为
8 2
Cu；D与 F形成离子个数比为 1∶1的化合物 CuO，晶胞与氯化钠相似，晶胞中铜离子数目＝阳离子数目＝
1 1
8× ＋ 6× ＝ 4， O2 －离子的半径为 a pm，Cu2＋离子的半径 b pm，则晶胞中原子总体积为 4×
8 2
4 4
( × πa3＋ × πb3)，晶胞棱长为 2(a＋b)pm，所以晶胞的体积为 8(a＋b)3，该晶胞的空间利用率为 4×3 3
4 4 2π（a3＋b3）
( × πa3＋ × πb3)÷8(a＋b)3×100%＝ ×100%。3 3 3（a＋b）3
答案：(1) 3d104s1
(2)ABD
(3)ds
(4) sp2、sp3
(5)8
2π（a3＋b3）
(6) ×100%
3（a＋b）3
4．(2020·延边州一中月考)镁、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)铜元素位于元素周期表中的________区，其基态原子的价电子排布图为________。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可形成[Cu(NH3)4]SO4溶液该溶液可用于溶解纤维素。
①[Cu(NH3)4]SO4中阴离子的立体构型是________。
②在[Cu(NH3)4]SO4中，配离子所含有的化学键为__________，提供孤电子对的成键原子是________。
③除硫元素外，[Cu(NH3)4]SO4中所含元素的电负性由小到大的顺序为__________。
④NF3与 NH3的空间构型相同，中心原子的轨道杂化类型均为__________。但 NF3不易与 Cu2＋形成化
学键，其原因是____________
_____________________________________________________。
(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化
学式为__________，若该晶胞的参数为 d nm，则该合金的密度为__________ g·cm－3(不必化简，用 NA表
示阿伏加德罗常数)。
解析：(1)Cu是 29号元素，原子核外电子数为 29，位于元素周期表中的 ds区。Cu基态原子核外电
子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d104s1 ， 价 电 子 排 布 式 为 3d104s1 ， 价 电 子 排 布 图 为
6＋2－2 × 4
。(2)①SO 2－4 中 S原子的孤电子对数＝ ＝0，价层
2
电子对数＝4＋0＝4，离子空间构型为正四面体；②Cu2＋提供空轨道，NH3中 N原子含有孤电子对，二者之
间形成配位键，NH3中 N 与 H 形成共价键；③非金属性越强，电负性越大，同周期主族元素从左至右电负
性增强，故电负性 H＜N＜O，Cu为金属元素，吸引电子的能力非常弱，故电负性最弱。故电负性大小顺序
为 Cu
1 1
与 Cu2＋形成配离子。(3)晶体是由无数晶胞无隙并置而成。根据均摊原则晶胞中铁原子数 8× ＋6× ＝4，
8 2
镁原子数 8，铁镁合金的化学式是 Mg2Fe，设有 1 mol晶胞，体积为 d3×10－21cm3×NA，质量为 104×4 g，
m 4 × 104
根据ρ＝ 可知合金的密度是 。
v d3NA × 10－21
答案：(1) ds
(2) ①正四面体 ②共价键、配位键 N ③Cu
配离子
4 × 104
(3) Mg2Fe
d3NA × 10－21
5．(2020·六安市皖西中学月考)胆矾是配制波尔多液的主要原料，常用在树木，花卉的保护上。
(1)基态铜原子的电子排布式为__________________________。
(2)乙烯氨氧化可以得到丙烯腈(CH2===CH—CN)，丙烯腈中各元素的电负性由大到小顺序为
______________，1 mol丙烯腈分子中含有π键数目为________。
(3)CN－与 N2互为等电子体，写出 CN－的电子式______________。
(4)通过 X射线衍射发现，胆矾中存在 SO 24－离子，SO 2－4 离子的 VSEPR构型名称为____________，CO
2－3 中心原子的杂化形式为__________。
(5)硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图所示为体心立方晶胞，则该化合物的化学式是
________；若该晶体中距离最近的铜原子与氧原子直接距离为 a cm，则晶体密度表达式为________g·cm－
3。
解析：(1)铜的原子序数是 29，基态铜原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。(2)双键中含有 1
个π键，三键中含有 2个π键，则 1 mol丙烯腈分子中含有π键数目为 3NA。(3)CN－与 N2互为等电子体，
互为等电子体的微粒结构相似，则 CN－的电子式为[∶C N∶]－。(4)SO 24－离子中中心原子 S原子含有的价
层电子对数是 4，则 SO 2－4 离子的 VSEPR构型名称为正四面体；CO 2－3 中中心原子 C原子的价层电子对数是 3
4＋2－3 × 2
＋ ＝3，不存在孤电子对，则碳原子的杂化形式为 sp2。(5)晶胞中铜原子全部在晶胞内，共
2
1
计 4 个，氧原子个数是 1＋8× ＝2，所以该化合物的化学式是 Cu2O；若该晶体中距离最近的铜原子与氧原
8
4a 2 × 144
子直接距离为 a cm，则体对角线是 4a cm，边长是 cm，所以晶体密度表达式为ρ＝ g·cm
3 4a 3
NA × ( 3 )
－3。
答案：(1) 1s22s22p63s23p63d104s1
(2)N>C>H 3NA
(3)[∶C N∶]－
(4)正四面体 sp2
288
(5)Cu2O
4 3
NA( a3 )
6．(2020·哈尔滨市第三中学校模拟)已知 CO 易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe＋
5CO===Fe(CO)5 ； [Cu(NH3)2]Ac 溶 液 用 于 除 去 CO 的 化 学 反 应 方 程 式 ： [Cu(NH3)2]Ac ＋ CO ＋
NH3===[Cu(NH3)3]Ac·CO(式中 Ac－代表醋酸根)。请回答下列问题：
(1)C、N、O的第一电离能最大的是______，原因是____________
_____________________________________________________。
基态 Fe原子的价电子排布图为____________________。
(2)Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则 Fe(CO)5的晶体类型是____________。羰基铁
的结构如图 1，根据该图可知 CO作为配位体是以__________原子为配位原子与 Fe原子结合。
图 1
(3)离子水化能是气态离子溶于大量水中成为无限稀释溶液时释放的能量。离子在溶液中的稳定性可
以从离子的大小、电荷、水化能等因素来解释。Cu2＋和 Cu＋的水化能分别是－2 121 kJ·mol－1和
－582 kJ·mol－1，在水溶液里 Cu2＋比 Cu＋稳定的原因是__________。[Cu(NH3) ]＋2 在水溶液中相对稳定，
在配合物[Cu(NH3)2]Ac中碳原子的杂化类型是____________杂化。
(4)用[Cu(NH3)2]Ac除去 CO的反应中，肯定有形成__________(填字母)。
a．离子键 b．配位键
c．非极性键 d．σ键
(5)钙铜合金的晶体结构可看成图 2中(a) (b) 两种原子层交替堆积排列而成图(c)，则该合金六方晶
胞(即平行六面体晶胞)中含为 Cu________个。已知同层的 Ca—Cu的距离为 294 pm，根据图示求同层相邻
Ca—Ca的距离__________pm (已知 3＝1.73，计算结果保留整数)。
图 2
解析：(1)基态铁原子的价电子排布为 3d64s2，排布图为 。
(2)根据羰基铁的常温下为黄色油状液体，说明沸点低，为分子晶体；根据羰基铁的结构图，可知 CO作为
配位体是以 C原子为配位原子与 Fe原子结合。(3)Cu2＋和 Cu＋的水化能分别是－2 121 kJ·mol－1和－582
kJ·mol－1，水化能越小，放出的热量越多，该离子越稳定，并且 Cu2＋半径比 Cu＋小，带电荷多，所以 Cu2
＋比 Cu＋稳定；在配合物[Cu(NH3)2]Ac中碳原子的杂化类型是 sp3、sp2。(4)用[Cu(NH3)2]Ac除去 CO的反应
中，肯定有铜原子与氮原子、碳原子之间形成的配位键且也是σ键。(5)从图 c可知，Ca位于六棱柱的顶
1 1
点( )和底心( )，各有 12个和 2个，即属于这个六棱柱的 Ca为 3个；Cu有两种情况，在底面(图6 2
1 1
a)上，各有 6个( )，在中间一层(图 b)，内部 6个，边(对图 c来说是面上)上有 6个( ，共有 152 2 )
个，根据原子个数比关系：N(Ca)∶N(Cu)＝3∶15＝1∶5，所以该合金六方晶胞中含 Cu为 5个；由题图 a，
Cu位于 3个 Ca构成正三角形的重心，已知 Ca—Cu为 294 pm，
3
如图所示等腰三角形，锐角为 30°，则同层相邻 Ca—Ca 的距离＝2× ×294 pm＝294 3pm≈509
2
pm。
答案：(1)N N 的 2p 能级为半满稳定状态，能量低，第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能
(2)分子晶体 C(或碳)
(3) Cu2＋的半径小且所带电荷多、水化能大 sp3、sp2
(4)bd
(5)5 509
