2025年高考化学备考教案（新教材）第五章 第7讲 物质结构与性质的综合题

第五章物质结构与性质元素周期律第7讲物质结构与性质的综合题目

录Contents01考点物质结构与性质的综合考查02练习帮好题练透精准分层

课标要求核心考点五年考情能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例进行分析，举例说明物质结构研究的应用价值，如配合物在生物、化学等领域的广泛应用，氢键对于生命的重大意义

物质结

构与性质的综合考查2023全国乙，T35；2023全国甲，T35；2023北京，T15；2023山东，T16；2023年1月浙江，T17；2023年6月浙江，T17；2022全国乙，T35；2022北京，T15；2022广东，T20；2022重庆，T18；2022湖南，T18；2022河北，T17；2022福建，T14核心素养对接1.宏观辨识与微观探析：能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征；能联系物质的组成和结构解释宏观现象；能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质的差异及原因。2.证据推理与模型认知：能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建立相应的模型；能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题命题分析预测物质结构与性质是全国卷的选考内容，也是部分省市单独命题的

基本考查内容。考查的知识点琐碎，常选用新颖素材创设命题情

境，综合考查原子的核外电子排布，电离能、电负性大小比较，

分子结构与性质，晶体结构与性质，晶胞的相关计算等，考查考

生对微观粒子结构和性质的认知能力，

体现了对宏观辨识与微观

探析、证据推理与模型认知化学学科核心素养的考查

考点物质结构与性质的综合考查

1.

物质结构常见考点剖析(1)以原子或离子结构为主线的考查角度(2)以分子结构为主线的考查角度(3)以晶体结构为主线的考查角度2.

性质比较及解释类问题模型构建(1)“原因解释”类试题的解题流程(2)模型构建叙述结构→阐述原理→得出结论

1.

[以原子或离子结构为主线考查][2022全国乙]卤素单质及其化合物在科研和工农业

生产中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)氟原子激发态的电子排布式有

，

其中能量较高的是

。(填标号)a.1s22s22p43s1

b.1s22s22p43d2

c

.1s22s12p5

d.1s22s22p33p2ad

d

[解析]因为基态氟原子的电子排布式是1s22s22p5，其中b、c不是9个电子，不能

表示氟原子的核外电子排布，故选ad；3p能级的能量高于3s能级，从2p能级激发1个

电子到3s能级比从2p能级激发2个电子到3p能级需要的能量低，故a和d相比，d能量

较高。123(2)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X

为

。

解释X的熔点比Y高的原因

⁠。CsCl

CsCl是离子晶体，ICl是分子晶体[解析]卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，则反应前后Cs、I均为＋1价，Cl

为－1价，因此生成的无色晶体X是CsCl，红棕色液体Y是ICl。CsCl是离子晶体，而

ICl是分子晶体，故CsCl的熔点比ICl的高。123(3)α－AgI晶体中I－离子作体心立方堆积(如图所示)，Ag＋主要分布在由I－构成的四

面体、八面体等空隙中。在电场作用下，Ag＋不需要克服太大的阻力即可发生迁

移。因此，α－AgI晶体在电池中可作为

。已知阿伏加德罗常数为

N

A，则α－AgI晶体的摩尔体积

V

m＝

m3·mol－1(列出算式)。固体电解质

1232.

[以分子结构为主线考查][2022广东]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

⁠。4s24p4

[解析]

Se位于第四周期，与S同族，为第ⅥA族元素，最外层电子数为6，所以

基态硒原子价电子排布式为4s24p4。123(2)H2Se的沸点低于H2O，其原因是

⁠。水分子之间可以形成氢键[解析]水分子之间可以形成氢键，所以H2Se的沸点低于H2O的。(3)关于Ⅰ~Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有

⁠。A.

Ⅰ中仅有σ键B.

Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键C.

Ⅱ易溶于水D.

Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2E.

Ⅰ~Ⅲ含有的元素中，O电负性最大BDE

123[解析]苯环中碳原子为sp2杂化，六个碳原子之间存在大π键，所以Ⅰ中不仅

有σ键，还有大π键，A错误；Se—Se键为非极性共价键，B正确；Ⅱ为典型的烃类有

机物，难溶于水，C错误；Ⅱ中碳碳双键和苯环中的碳原子均为sp2杂化，碳碳三键

中的碳原子为sp杂化，D正确；同一周期，从左到右元素电负性逐渐增大，同一主

族，从上到下元素电负性逐渐减小，所以Ⅰ~Ⅲ含有的元素中，O电负性最大，E正

确。123(4)Ⅳ中具有孤对电子的原子有

⁠。(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4

H2SeO3(填“＞”或“＜”)。Se、O

＞

[解析]

H2SeO4和H2SeO3可表示为(HO)2SeO2和(HO)2SeO，H2SeO3中Se为＋4价，而H2SeO4中Se为＋6价，H2SeO4中Se的正电性高，导致Se—O—H中O的电子向Se偏

移，更易电离出H＋，所以硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4＞H2SeO3。123(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

M

r，晶体密度为ρg·cm－3，则X中相邻K之间的最短距离

为

nm(列出计算式，

N

A为阿伏加德罗常数的值)。K2SeBr6

123

1233.

[以晶体结构为主线考查][2023全国甲]将酞菁－钴酞菁－三氯化铝复合嵌接在碳纳

米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：(1)图1所示的几种碳单质，它们互为

，其中属于共价晶体的是

⁠

，C60间的作用力是

⁠。同素异形体金

刚石范德华力123[解析]题图1所示物质为碳元素形成的不同单质，互为同素异形体。金刚石是碳

原子间通过共价键形成的立体网状结构，为共价晶体；石墨属于混合型晶体，C60为

典型的分子晶体；碳纳米管是纳米级石墨晶体，C60间的作用力是范德华力。123(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是

(填图2酞

菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为

⁠，氮原子提供孤对

电子与钴离子形成

⁠键。③

＋2

配位123[解析]

酞菁分子中所有原子共平面，由酞菁的结构可知，酞菁分子中间有一个

空腔，由8个碳原子和8个氮原子围成，这个空腔存在一个18电子的大π键，其中两

个—NH—基团各提供两个p电子，其他的氮原子和碳原子各提供一个p电子，故p轨

道能提供一对电子的N原子是③号N原子，钴酞菁分子中钴离子的化合价为＋2，氮

原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。123(3)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al

的轨道杂化类型为

。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由此可

以判断铝氟之间的化学键为

键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，

F－的配位数为

。若晶胞参数为

apm，晶体密度ρ＝

g·cm－3(列

出计算式，阿伏加德罗常数的值为

N

A)。sp3

离子2

123

123

1.

[2021湖南]硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：(1)基态硅原子最外层的电子排布图为

⁠，晶体硅和碳化硅熔点较高的

是

(填化学式)；SiC

12[解析]硅原子核外有14个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，

其最外层的电子排布图为

；晶体硅、碳化硅均属于共价晶体，原子半径Si＞C，故键长C—Si＜Si—Si，键能C—Si＞Si—Si，则熔点碳化硅＞晶体硅。①0℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是

(填化学式)，沸点依次升高

的原因是

⁠

⁠，气

态SiX4分子的空间结构是

⁠；SiCl4

SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，分子晶体的熔沸点由分子间作

用力(范德华力)决定，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高正四面体(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.712

12②SiCl4与N－甲基咪唑(

)反应可以得到M2＋，其结构如图所示：[解析]根据杂化轨道理论可分析出N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3；同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性N＞C，CH4中H显正价，C显负价，则电负性C＞H，故电负性由大到小的顺序为N＞C＞H；单键为σ键，双键中一个为σ键，一个为π键，故1个M2＋中含有54个σ键。N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为

，H、C、N的电负性由

大到小的顺序为

，1个M2＋中含有

个σ键；sp2、sp3

N＞C＞H

54

12(3)如图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。12①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示

原子(填元素符号)，

该化合物的化学式为

⁠；O

Mg2GeO4

12②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、

cnm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密

度ρ＝

NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。

122.

[2022重庆]配位化合物X由配体L2－(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6＋构成。(1)基态Zn2＋的电子排布式为

⁠。1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)

[解析]基态Zn原子核外有30个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，则基

态Zn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。12(2)L2－所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓

图为

形；每个L2－中采取sp2杂化的C原子数目为

个，C与O之间形成σ

键的数目为

⁠个。哑铃8

8

[解析]

L2－所含元素有C、H、O，其中电负性最大的为O，基态O原子电子占据的最高能级为2p，其电子云轮廓图为哑铃形。L2－中苯环上碳原子、形成碳氧双键的碳原子采取sp2杂化，每个L2－中采取sp2杂化的C原子共8个。单键为σ键，双键含1个σ键，故C与O之间形成σ键的数目为8个。12(3)X晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X与H2O的吸附作用，可在L2－上引

入

。(假设X晶胞形状不变)A.

—ClB.

—OHC.

—NH2D.

—CH3BC

[解析]

要增强X与H2O的吸附作用，引入的基团需能与H2O形成氢键，因此可在L2－上引入—OH、—NH2。12(4)X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。12①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6＋的不同之处在于

⁠

⁠。排列方向不同或取向不

同[解析]由题图知，晶胞中与同一配体相连的两个[Zn4O]6＋的不同之处在于排列方向不同或取向不同。②X晶体中Zn2＋的配位数为

⁠。4

[解析]

1个[Zn4O]6＋上、下、左、右、前、后共有6个L2－，每个L2－与[Zn4O]6＋形成2个Zn←O配位键，1个[Zn4O]6＋含有4个Zn←O配位键，则1个[Zn4O]6＋中Zn2＋形成的配位键数目为6×2＋4＝16，1个Zn2＋的配位数为4。12③已知

键长为

dnm，理论上图中A、B两个Zn2＋之间的最短距离的计算式

为

nm。

12④已知晶胞参数为2

anm，阿伏加德罗常数的值为

N

A，L2－与[Zn4O]6＋的相对分子

质量分别为

M

1和

M

2，则X的晶体密度为

g·cm－3(列出化简的计算

式)。

12

1.

硼(B)、钴(Co)和锰(Mn)形成物质时比较复杂和变化多端。(1)基态Co的价层电子排布式为

⁠，在第二周期主族元素中，第一电离能比

B低的元素是

⁠。3d74s2

Li

1234567[解析]

Co是27号元素，其基态原子的价层电子排布式为3d74s2；同一周期主族

元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而整体呈增大的趋势，但第ⅡA族元素

的第一电离能大于第ⅢA族元素，第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素，所

以第二周期主族元素中第一电离能比B低的元素是Li。

平面三角

形

案也可)

1234567(3)①偏硼酸根离子的一种无限长的链式结构如图1所示，其化学式可表示为

⁠

(用

n

表示硼原子的个数)。图1

1234567②一种五硼酸根离子的结构如图2所示，

其中B原子的杂化方式为

⁠。图2sp3、sp2

[解析]

根据杂化轨道理论，五硼酸根离子中，形成3个σ键的B原子为sp2杂化，形成4个σ键的B原子为sp3杂化。12345672.

[2024浙江名校联考]钙钛矿材料具有可设计性，其吸光能力远高于晶硅材料。钙

钛矿常由H、N、O、Ca、Ti、卤素等元素形成。(1)基态Ti原子的价电子排布图为

。与Ti位于同一周期且含有相同未成对电子数的主族元素为

⁠。Ge、Se

[解析]

Ti为22号元素，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，价电子排布图

为

。Ti的未成对电子数为2，与Ti位于同一周期且含有相同未

成对电子数的主族元素，其电子排布式为[Ar]3d104s24p2、[Ar]3d104s24p4，对应元素

分别为Ge、Se。1234567(2)下列说法正确的是

(填字母)。B.

N、O元素的第二电离能大小顺序为O＞NC.

CaTiO3的组成元素的电负性大小顺序是O＞Ti＞CaD.

SiCl4的相对分子质量大于SiO2，所以SiCl4的沸点大于SiO2BC

1234567

12345673.

[2023贵州贵阳部分中学质检]某科研团队报道了一组铁铜双金属有机化合物用于

催化在水汽置换条件下的苯甲醛还原反应。已知铁铜双金属有机化合物的结构如图

所示(R代表的是烃基，L代表的是复杂基团)。(1)基态铜原子的价电子排布式为

⁠。(2)该物质中碳元素的杂化方式为

⁠。3d104s1

sp、sp2、sp3

[解析]铜是29号元素，基态铜原子的价电子排布式为3d104s1。[解析]

饱和碳原子是sp3杂化，五元碳环中碳原子是sp2杂化，—CO中碳原子是sp杂化。1234567(3)如表是Fe和Cu部分电离能的数据，请解释

I

2(Fe)小于

I

2(Cu)的主要原因：

⁠

⁠

⁠

⁠。元素FeCu第一电离能

I

1/(kJ·mol－1)759746第二电离能

I

2/(kJ·mol－1)15611958Cu失

去一个电子后成为Cu＋，Cu＋的价电子排布式是全充满的3d10，再失去第二个电子

时，需要的能量比较多，Fe失去一个电子后成为Fe＋，其价电子排布式为3d64s1，再

失去第二个电子，需要的能量相对较低1234567(4)Cu可以形成多种配合物，[Cu(NH3)4]2＋是常见的配合物，具有对称的空间结构。

其中两个NH3被两个CN－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间

结构为

，一个CN－中σ键和π键的数目之比为

⁠。正方形1∶2

[解析]

根据[Cu(NH3)4]2＋的组成判断其空间结构应该是正四面体形或者正方形，其中两个NH3被两个CN－取代的产物有两种，所以是正方形。CN－中C、N之间是三键，所以一个CN－中σ键和π键的数目之比为1∶2。1234567(5)NH3可以与多种金属离子形成络合物，且NH3极易溶于水，原因与氢键有关，则

NH3的一水合物的结构式为

，理由是

⁠

⁠

NH3·H2O是由于NH3和H2O之间存

，

在氢键而形成的，其结构可能有2种情况：

⁠。1234567(6)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，称为原子的

分数坐标。Fe和Cu在自然界常以硫化物的形式存在，一种四方结构的晶胞结构及部

分原子的分数坐标如下。1234567

x

y

z

Cu000Fe0.50.50

1234567

1234567

4.

[2023山东济宁检测改编]锂离子电池能够成为产业发展方向，主要基于其拥有较

高的能量重量比和能量体积比等多项特性，正极材料为钴酸锂、锰酸锂和磷酸亚铁

锂材料等。(1)工业上以FeCl3、NH4H2PO4、LiCl及苯胺(

)为原料制备磷酸亚铁锂。基

态Cl原子的价电子的轨道表示式为

⁠，其在元素周期表中的位置

为

，O、N、P的电负性由大到小的顺序为

⁠。第三周期第ⅦA族O＞N＞P

1234567[解析]氯原子的价电子排布式为3s23p5，价电子的轨道表示式为

；

Cl是第三周期第ⅦA族元素；同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，O的电负

性大于N，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小，N的电负性大于P，故电负性

O＞N＞P。1234567(2)锂离子电池可采用离子液体作为电解质，两种离子液体的结构分别

为

。1mol化合物Ⅰ中含有

molσ键；化合物Ⅱ

中阳离子的空间结构为

⁠。传统的有机溶剂大多易挥发，而离子液体有

相对难挥发的优点，原因是

⁠

⁠。23

四面体形有机溶剂通过分子间作用力结合而成，而离子液体通

过阴、阳离子结合形成离子键，离子键作用力大于分子间作用力1234567

1234567(3)实验室可利用硝酸锰受热分解制备锰的一种氧化物(晶胞结构如图所示)。1234567①该锰的氧化物中Mn的化合价为

，请在下图中画出沿

z

轴方向的投影图。＋4

1234567②已知Mn和O的半径分别为

mpm和

npm，则该晶体的空间利用率为

⁠

(列出计算式即可)。

×100％

12345675.

[双氢键][2023广西南宁测试]科学家研究发现氮化硼负载镍(Ni/BN)催化剂在甲烷

和二氧化碳的催化重整的反应中具有优异的抗积炭性能。制备金刚石型BN的一种方

法为NaBH4

B(OH)3

BN。(1)基态镍原子的M层电子排布式为

⁠。(2)上述制备方法中涉及的B、C、N、O元素，第一电离能由大到小的排序是

⁠

⁠。3s23p63d8

N＞O

＞C＞B

[解析]镍为28号元素，基态Ni原子的M层电子排布式为3s23p63d8。[解析]

同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于基态N原子的2p轨道处于半充满稳定状态，故其第一电离能大于O的第一电离能，则第一电离能N＞O＞C＞B。1234567

sp3

sp2

1234567(4)分子之间除范德华力外，还有可能形成氢键，处于不同环境的氢原子也有可能显

不同的电性，带相反电性的两个氢原子会形成一种新的作用力，叫双氢键。比较沸点：氨硼烷(H3N—BH3)

(填“＞”“＜”或“＝”)乙烷(H3C—CH3)，

并说明原因

⁠

⁠。＞

氨硼烷分子间既能形成氢键又能形成双氢键，增强了氨硼烷分子间的

相互作用，使沸点大幅升高[解析]

电负性N＞H＞B，则H3N—BH3中与N相连的H呈正电性，与B相连的H呈负电性，由题意可知，氨硼烷(H3N—BH3)分子间既能形成氢键又能形成双氢键，增强了氨硼烷分子间的作用力，因此氨硼烷的沸点高于乙烷的沸点。1234567(5)Mg

x

Ni

y

H2

x

是一种储氢材料。Mg

x

Ni

y

H2

x

晶胞形状为如图立方体，Ni原子占据顶

点和面心，Mg处于八个小立方体的体心。该化合物的化学式为

⁠，已知

该晶体的密度为ρg·cm－3，则Ni和Mg之间的最短距离为

pm(用

N

A表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。Mg2NiH4

1234567

12345676.

[2023山东潍坊模拟]氢燃料的储存是氢燃料电池应用的关键，储氢材料能可逆地

大量吸放氢，在氢的储存与输送过程中是一种重要载体。回答下列问题：(1)某种镧镍合金储氢材料的晶体结构单元如图所示。基态Ni原子核外有

⁠个未

成对电子。2

[解析]基态Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，3d能级上有2个未成对电

子。1234567(2)晶体结构单元中La原子的配位数为

，该合金的密度约为0.33g·cm－3，则该

晶体结构单元的体积为

pm3(保留两位有效数字，已知阿伏加德罗常数的

值为6.02×1023)。18

6.6×109

1234567

1234567(3)钠铝合金储氢后的化学式为NaAlH4，其阴离子的中心原子的价电子对数

为

，该离子的空间结构是

⁠。4

正四面体形

1234567(4)十二氢－N－乙基咔唑(

)是一种有机储氢材料，该材料储氢后的脱氢是技术关

键，PdCu/rGO合金催化剂能在较低温度下使其达到脱氢的目的。脱氢机理如图。1234567储氢后的十二氢－N－乙基咔唑为图中的X，则X中碳原子的杂化方式有

⁠种，

钯铜合金纳米催化剂中微粒之间的作用力是

⁠，脱氢的化学方程式

是

⁠。1

金属键

[解析]由题