主题8 第6讲 物质结构原因类简答题的答题规范(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考化学一轮总复习（西部开发版）

物质结构原因类简答题的 答题规范 第 六 讲 (综合应用课) 物质结构原因类简答题在非选择题中以某一小问的形式呈现，综合性强，能力要求较高，主要考查学生组织化学语言的逻辑思维能力。而如何组织好化学语言进行规范答题，是学生较为头痛的问题，失分率较高。现分类例析各种答题规范，建立答题思维模型，帮学生突破这一难点问题。 CONTENTS 目录 1 真题集训——悟多彩考法 深化认知——提答题能力 课时跟踪检测（四十一） 2 3 真题集训——悟多彩考法 1．(2023·湖南卷·节选)已知，Et2O为乙醚。比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3________Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“＝”)，其原因是_____________________________________________ _______________________________________________________。 解析：Ga(CH3)3中Ga形成3个σ键，Ga为sp2杂化，C—Ga—C键角约为120°，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga形成4个σ键，Ga为sp3杂化，C—Ga—C键角约为109°28′。 答案：＞　Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化 3．(2023·全国乙卷·节选)已知一些物质的熔点数据如下表： 物质 熔点/℃ NaCl 800.7 SiCl4 －68.8 GeCl4 －51.5 SnCl4 －34.1 Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是____________________________________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因______________________________________________。SiCl4的空间结构为____________，其中Si的轨道杂化形式为__________。 边练边学·实践提能 答案：NaCl是离子晶体，SiCl4是分子晶体，NaCl中离子键强度远大于SiCl4分子间作用力　 SiCl4、GeCl4、SnCl4的熔点依次升高，因为三者均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增强　 正四面体形　 sp3　 4．(2023·浙江选考·节选)与碳氢化合物类似，N、H两元素之间也可以形成氮烷、氮烯。 (1)下列说法不正确的是________。 A．能量最低的激发态N原子的电子排布式：1s22s12p33s1 B．化学键中离子键成分的百分数：Ca3N2>Mg3N2 C．最简单的氮烯分子式：N2H2 D．氮烷中N原子的杂化方式都是sp3 (2)氮和氢形成的无环氮多烯，设分子中氮原子数为n，双键数为m，其分子式通式为______________________。 (3)给出H＋的能力：NH3________[CuNH3]2＋(填“>”或“<”)，理由是__________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)[CuNH3]2＋形成配位键后，由于Cu对电子的吸引，使得电子云向铜偏移，进一步使氮氢键的极性变大，故其更易断裂，因此给出H＋的能力：NH3＜[CuNH3]2＋。 解析：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°。 6．(2022·河北卷·节选)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：Cu　 Cu的第二电离能失去的是3d10的电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn的第二电离能失去的是4s1的电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大 深化认知——提答题能力 1．孤电子对对键角的影响 (1)孤电子对比成键电子对的斥力大，排斥力大小顺序为LP—LP≫LP—BP>BP—BP(LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。 (2)排斥力大小对键角的影响。 分子 杂化轨道角度 排斥力分析 实际键角 H2O 109°28′ LP—LP≫LP—BP>BP—BP 105° NH3 109°28′ LP—BP>BP—BP 107° COCl2 120° C==O对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力 形成两种键角分别为124°18′、111°24′ 2．范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响 作用力类型 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H与N、O、F 原子 强度比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径 对性质 的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强 3.晶体熔、沸点高低的比较 (1)一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，如金刚石＞NaCl＞Cl2；金属晶体＞分子晶体，如Na＞Cl2(金属晶体熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)。 (2)形成共价晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高，如金刚石＞石英＞碳化硅＞晶体硅。 (3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高，如MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。 (4)金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高，如Al＞Mg＞Na。 (5)分子晶体的熔、沸点比较规律。 ①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高。如HI＞HBr＞HCl。 ②组成和结构不相似的分子，分子极性越大，其熔、沸点就越高。如CO＞N2。 ③同分异构体分子中，支链越少，其熔、沸点就越高。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 ④同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物＞间位取代物＞对位取代物。如邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。 题点例析——重答题规范 ②Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是________________________________。I1(Be)> I1(B)> I1(Li)，原因是______________________________________。 I1/(kJ·mol－1) Li　520 Be　900 B　801 Na　496 Mg　738 Al　578 (4)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序 数(Z)的变化情况如图。I1随Z的递增而呈增大趋 势的原因是__________________，原子核对外层 电子的引力增大。导致I1在a点出现齿峰的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。 [答案]　(1)N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子　 (2)N>C>H (3)①4∶5　②Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子　Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大　 (4)随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小　N元素原子的2p能级轨道半满，更稳定 电负性及电离能问题的思维流程 思维建模 [对点训练] 1．基态Co的价层电子排布为______________，Co和Fe的逐级电离能(kJ·mol－1)数据如表，Fe的I4大于Co的原因是_____________________________________________。 元素 I1 I2 I3 I4 I5 …… Fe 462.5 1 561.9 2 957 5 290 7 240   Co 760.4 1 648 3 232 4 950 7 670   解析：Co是27号，结合表中电离能，第I1、I2电离能明显小于I3，基态Co的价层电子排布为3d74s2，Fe的I4大于Co的原因是Co的第四电离能失去的是3d6的电子，Fe失去的是3d5的电子。 答案：3d74s2　Co的第四电离能失去的是3d6的电子，Fe失去的是3d5的电子 2．单质铜及镍都是由_________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为I(Cu)＝1 958 kJ·mol－1、I(Ni)＝1 753 kJ·mol－1，I(Cu)＞I(Ni)的原因是__________________________。 解析：Ni和Cu都是由金属键形成的金属晶体，I(Cu)＞I(Ni)的原因是铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子。 答案：金属　铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子 题点(二)　分子结构中的原因解释 [例2]　(1)H2O的键角小于NH3的，分析原因__________________ ____________________________________________________________。 (2)乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是________________________；其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。 [答案]　(1)NH3含有一个孤电子对，而H2O含有两个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大　 (2)乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键　Cu2＋ 思维建模 键角问题的思维流程 [对点训练] 3．(1)H2NCH2CH2NH2形成[ZrCl4(H2NCH2CH2NH2)]后，H—N—H键角将_________(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是_________________________________________________________________________。 (2)H2SeO3 与 H2SO3中酸性更强的是__________；原因是________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)变大　H2NCH2CH2NH2与Zr结合后，孤电子对变成了σ键电子对，排斥力减小，因此H—N—H键之间的夹角会增大 (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 4．MnO2作催化剂，氨催化还原脱除NO的一种催化机理示意图如右。 从化学键的角度解释MnO2能结合NH3的原因：____________________ ______________________________________________________________。 答案：NH3中的N有孤电子对，MnO2中的Mn有空轨道能接受孤电子对，形成配位键 题点(三)　晶体结构中的原因解释 [例3]　 (1)(2021·湖南卷)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。 ①晶体硅和碳化硅熔点较高的是____________(填化学式)； ②硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如下表： 化合物 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是______________(填化学式)，沸点依次升高的原因是_______________________________ _____________________________________________。 (2)(2021·全国乙卷·节选)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。 NH3的沸点比PH3的________，原因是_______________________ _________________________________________________________。 (3)(2021·全国甲卷·节选)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间，其原因是_____________________________ _________________________________________。 [答案]　(1)①SiC　②SiCl4　SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大　 (2)高　NH3分子间存在氢键　 (3)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多 熔沸点比较问题的思维流程 思维建模 [对点训练] 5．(1)镍是一种硬而有延展性并具有铁磁性的金属，在许多领域应用广泛。Ni的熔点明显高于Ca，其原因是____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)已知SbCl3的熔点是73 ℃，沸点是223.5 ℃，CoCl2的熔点是735 ℃，沸点是1 049 ℃。两者的熔沸点差异较大的原因是______________________________________________________________________________________________________________________。预测SbCl3的空间结构为___________。 答案：(1)Ni与Ca同周期，Ni的原子半径比较小且价电子数多，形成的金属键比较强，熔沸点比较高　 (2)SbCl3是分子晶体，CoCl2是离子晶体　三角锥形 6．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 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 熔点/℃ 377 －24.12 38.3 155 解析：一般不同的晶体类型的熔、沸点是共价晶体>离子晶体>分子晶体，TiF4是离子晶体，TiCl4、TiBr4、TiI4为共价化合物，为分子晶体，故TiF4的熔点高于其他三种物质。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，分子间作用力越大，熔点越高。 答案：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 课时跟踪检测（四十一） 1 2 3 4 5 6 1．硅与碳位于同主族，碳的化合物中往往有碳碳双键、碳碳三键，但是硅的化合物中只存在硅硅单键，其主要原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。 常温常压下，SiF4呈气态，而SiCl4呈液态，其主要原因是_________________________________________________________________________________________________。 6 解析：碳碳双键、碳碳三键都有π键，硅原子的半径大于碳原子，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小于碳原子，π键不稳定。四氯化硅、四氟化硅都是分子构成的物质，组成、结构相似，四氯化硅的相对分子质量大于四氟化硅，故四氯化硅的分子间作用力较大，沸点较高。 答案：硅原子半径大于碳，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小，形成的双键、三键不稳定　 SiF4和SiCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量较大 1 2 3 4 5 1 5 6 2．(1)CO2在低压合成甲醇的反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为______________________________，原因是________________________ _______________________________________________________________。 (2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是______________________。 (3)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________。 2 3 4 1 5 6 (4)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是____________________ ___________________________________________________________。 答案：(1)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 (2)高于　氨气分子间可形成氢键 (3)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体 (4)CH3COOH存在分子间氢键 2 3 4 1 5 6 3．(1)氧化铜的熔点为1 326 ℃、沸点为1 800 ℃；氧化亚铜的熔点为1 235 ℃、沸点为1 100 ℃，试解释导致这种差异最可能的原因：________________________________________________________________________________________________________。 (2)CO2和SiO2均是第ⅣA族元素氧化物，CO2常温为气态，SiO2为高熔点固体。请分析原因：______________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 (3)常温常压下硼酸(H3BO3)的晶体结构为层状，其二维平面结构如图所示。 B原子的杂化方式为__________杂化。从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大：____________________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 解析：(1)两种铜的氧化物均属于离子晶体，CuO中的铜离子带两个单位的正电荷而Cu2O中的铜离子只带一个单位的正电荷，CuO中的离子键强于Cu2O中的离子键，从而导致其熔点较高。 (2)二者结构不同，CO2是分子晶体，SiO2是共价晶体，CO2熔化要克服分子间作用力，SiO2熔化要克服共价键，共价键比分子间作用力强，所以SiO2的熔点比CO2高。 (3)由图可知，硼酸中每个B原子与O原子形成3个σ键，即B原子有3个成键轨道，且没有孤电子对，故为sp2杂化，加热时，硼酸的溶解度增大，可分析出，升温时硼酸分子中的部分氢键被破坏。 2 3 4 1 5 6 答案：(1)CuO中的铜离子带两个单位的正电荷而Cu2O中的铜离子只带一个单位的正电荷，CuO中的离子键强于Cu2O中的离子键 (2)两者的结构不同，SiO2为共价晶体，CO2是分子晶体，CO2熔化要克服分子间作用力，SiO2熔化要克服共价键 (3)sp2　硼酸分子间通过氢键缔合，加热时，部分氢键被破坏 2 3 4 1 5 6 4．某铁的配合物结构如图所示，可由(CH3)3SiCl与K[Fe(C5H5)(CO)2CO2]混合加热制得。 (1)在(CH3)3SiCl、(CH3)3SiF、(CH3)4Si中，C—Si—C键角最大的是________，原因是_______________________________________________ _______________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 2 3 4 1 5 6 2 3 4 1 5 6 2 3 4 1 5 6 5．(1)锂离子电池正极材料LiFePO4，结构中FeO6八面体与PO4四面体共用氧原子形成稳定的三维通道，有利于Li＋快速传输。NaFePO4与LiFePO4结构相似，但NaFePO4不能用作钠离子电池正极材料，从原子结构角度分析可能的原因是______________________________________ _______________________________________________________________。 (2)常温下H3PO4黏度很大，温度升高，黏度降低，原因是____________________________________________________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 答案：(1)Na＋的半径大于Li＋，在三维通道中传输困难　 (2)H3PO4分子间存在较强的分子间氢键使溶液黏度很大，升高温度，一部分分子间氢键被破坏，黏度减小 2 3 4 1 5 6 6．(1)OF2的熔、沸点______(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是___________________________________________________________________________________________________________________。 2 3 4 1 5 6 (3)已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol－1)如下表： 2 3 4 N—N N≡N P—P P≡P 193 946 197 489 1 5 6 2 3 4 从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为 )形式存在的原因是________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，OF2的相对分子质量小，熔、沸点低。(2)题图b中上、下两个面的面心原子分别为Hg和Ge，晶胞结构不对称，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞单元。 1 5 6 2 3 4 (3)由题表中键能关系可知3倍的N—N键的键能小于N≡N键的键能，而3倍的P—P键的键能大于P≡P键的键能，所以氮以N2中的N≡N形式存在更稳定，磷以P4中的P—P键形式存在更稳定。 答案：(1)低于　OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，OF2的相对分子质量小 (2)图b中上、下两个面的原子不同，不符合晶胞平移后重合的特性 (3)在原子数目相同的条件下，N2比N4具有更低的能量，而P4比P2具有更低的能量，能量越低越稳定 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn 2．(2023·北京卷·节选)(1)比较S原子和O原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：____________________________。 (2)浸金时，S2O作为配体可提供孤电子对与Au＋形成[Au(S2O3)2]3－。分别判断S2O中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由：________________________。 答案：(1)I1(O)>I1(S)，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子 (2)S2O中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子 解析：(2)氮和氢形成的无环氮多烯，一个氮的氮烷为NH3，两个氮的氮烷为N2H4，三个氮的氮烷为N3H5，四个氮的氮烷为N4H6，则氮烷分子式通式为NnHn＋2，根据又一个氮氮双键，则少2个氢原子，因此当双键数为m，其分子式通式为NnHn＋2－2m。 答案：(1)A (2)NnHn＋2－2m (3)＜　[CuNH3]2＋形成配位键后，由于Cu对电子的吸引，使得电子云向铜偏移，进一步使氮氢键的极性变大，故其更易断裂 5．(2022·湖南卷·节选)比较键角大小：气态SeO3分子________SeO离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是_________________ _________________________________。 答案：＞　SeO3的空间结构为平面三角形，SeO的空间结构为三角锥形 题点(一)　原子结构中的原因解释 [例1]　(1)N、O、S的第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S)，原因是___________________________________________________。 (2)中H、C、N的电负性由大到小的顺序为__________________________。 (3)①基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为____________。 解析：(1)金属晶体的熔沸点主要从离子半径和价电子数目两个方面比较。(2)两者的熔沸点差异较大的原因是SbCl3是分子晶体，CoCl2是离子晶体。SbCl3分子中Sb原子孤电子对数＝＝1，价层电子对数＝3＋1＝4，Sb原子采用sp3杂化，SbCl3的空间结构为三角锥形。 (2)C5H表示环戊二烯负离子，已知分子中的大π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π)，则C5H中的大π键应表示为________。 (3)该铁的配合物中碳原子的杂化方式共有________种。 (2)由C5H结构可知，每个碳原子中还有1个电子未参与成键，5个碳原子以及一个C5H得到一个电子，共有6个电子参与形成大π键，因此C5H中大π键表示为Π。 解析：(1)成键电子对之间的斥力越大，则键角越大，在(CH3)3SiF中F的电负性大，Si周围电子云密度减小，C—Si成键电子对之间的斥力增大，键角变大，故键角最大的是(CH3)3SiF。 答案：(1)(CH3)3SiF　F的电负性大，Si周围电子云密度减小，C—Si成键电子对之间的斥力增大，键角变大　 (2)Π　 (3)3 $$