专题71 物质结构综合（选考）（B）（教师版）

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1．（2020 年新课标Ⅱ）钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的

功能材料，回答下列问题：

（1）基态 Ti 原子的核外电子排布式为____________。

（2）Ti 的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自 TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因

是____________。

化合物 TiF4TiCl4TiBr4TiI4

熔点/℃377 24.12﹣38.3 155

（3）CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________；金属离子与氧离子间的作

用力为__________，Ca2+的配位数是__________。

（4）一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为 Pb2+、I﹣和有机碱离子，其晶胞如图

(b)所示。其中 Pb2+与图(a)中__________的空间位置相同，有机碱中，N原子的杂化轨道类

型是__________；若晶胞参数为 a nm，则晶体密度为_________g·cm-3(列出计算式)。

（5）用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和

使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，

专题 71 物质结构综合（选考）

（B）

其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理_______、_______。

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d24s2

（2）TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，

熔点逐渐升高

（3）O＞Ti＞Ca 离子键 12

（4）Ti4+ sp3

（5）2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2=2Eu3++2I−

【解析】（1）钛元素是 22 号元素，故其基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；

（2）一般不同的晶体类型的熔沸点是原子晶体>离子晶体>分子晶体，TiF4是离子晶体，其余三种则为分

子晶体，故 TiF4的熔点高于其余三种物质；TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，对于结构相似的分子晶

体，则其相对分子质量越大，分子间作用力依次越大，熔点越高；

（3）CaTiO3晶体中含有 Ca、Ti、O三种元素，Ca、Ti 是同为第四周期的金属元素，Ca 在Ti 的左边，根据

同一周期元素的电负性从左往右依次增大，故 Ti>Ca，O为非金属，故其电负性最强，故三者电负性

由大到小的顺序是：O>Ti>Ca，金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合，离子晶体晶胞中某微粒的

配位数是指与之距离最近且相等的带相反电性的离子，故 Ca2+的配位数必须是与之距离最近且相等的

氧离子的数目，从图(a)可知，该数目为三个相互垂直的三个面上，每一个面上有 4个，故 Ca2+的配位

数是 12；

（4）比较晶胞(a)(b)可知，将图(b)中周围紧邻的八个晶胞中体心上的离子连接起来，就能变为图(a)所示晶

胞结构，图(b)中体心上的 Pb2+就变为了八个顶点，即相当于图(a)中的 Ti4+；图(b)中顶点上的 I-就变成

了体心，即相当于图(a)中的 Ca2+；图(b)面心上中的就变成了棱心，即相当于图(a)中的

O2-；故图(b)中的 Pb2+与图(a)中的 Ti4+的空间位置相同；有机碱中 N原子上无孤对电子，周

围形成了 4个键，故 N原子采用 sp3杂化；从图（b）可知，一个晶胞中含有 Pb2+的数目为 1×1=1 个，

的数目为个，I-的数目为个，故晶胞的密度为

；

（5）从作用原理图(c)可以推出，这里发生两个离子反应方程式，左边发生Pb+2Eu3+=Pb2++ 2Eu2+，右边发

生I2+ 2Eu2+=2Eu3++2I-。

2．（2020 年江苏卷）以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵

（(NH4)3Fe(C6H5O7)2）。

（1）Fe 基态核外电子排布式为___________；中与 Fe2+配位的原子是________(填元素符

号)。

（2）NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是____________；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为_

______________。

（3）与 NH 互为等电子体的一种分子为_______________(填化学式)。

（4）柠檬酸的结构简式见图。1 mol 柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的 σ键的数目为_________mol。

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 O （2）sp3 N＞O＞C

（3）CH4或SiH4 （4）7

【解析】

（1）Fe 核外有 26 个电子，其基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；由于 H2O中O原

子有孤对电子，因此[Fe(H2O)6]2+中与 Fe2+配位的原子是 O；故答案为：1s22s22p63s23p63d64s2或

[Ar]3d64s2；O。

（2）NH3分子中氮原子价层电子对数为，因此氮杂化类型为 sp3，同周期，从左

到右，第一电离能呈增大的趋势，但第IIA 族大于第 IIIA 族，第 VA 族大于第 VIA 族，因此 C、N、O

元素的第一电离能由大到小的顺序为 N＞O＞C；故答案为：sp3；N＞O＞C。

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