大题01 物质结构与性质综合题（逐空突破）-【大题精做】冲刺2025年高考化学大题突破+限时集训（天津专用）

大题01 物质结构与性质综合题 天津高考主观题的第一道通常将物质结构与性质和元素化合物相结合，以元素和化合物为载体主要考查物质结构方面的知识，一般难度较小，命题点主要集中在核外电子排布的化学用语书写，如价电子排布式和轨道表示式，以及电子式、晶胞分析等知识点上，另外，也会考查元素化合物方面的知识，如化学方程式书写、反应过程分析等。 常设考向1 核外电子排布 1．（2021·天津·高考真题）铁单质及其化合物的应用非常广泛。 （1）基态Fe原子的价层电子排布式为 。 【规范答案】（1）3d64s2 【解题思路】（1）Fe为26号元素，所以基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，故答案为：3d64s2； 2．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： （1）基态Na原子的价层电子轨道表示式为 。 【规范答案】（1）(或) 【解题思路】（1）基态Na原子的价电子排布式为3s1，则价层电子轨道表示式为(或)；故答案为：(或)。 3．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （1）基态Cu原子的价层电子排布式是 ，与相比较，离子半径较大的是 。 【规范答案】（1）3d104s1 Cu+ 【解题思路】（1）已知Cu是29号元素，则铜的价层电子排布式是3d104s1，根据同一元素的微粒化合价越高，核外电子数越少，半径越小，故Cu+与Cu2+中半径较大的是Cu+，故答案为：3d104s1；Cu+； 基态原子核核外电子排布式的表示方法 电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如 K：1s22s22p63s23p64s1 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1 轨道表示式 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为： 以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语 表示方法 Fe Fe2＋ Fe3＋ 原子(或离子)结构示意图 电子排布式 [Ar]3d64s2 [Ar]3d6 [Ar]3d5 外围电子排布式(价电子排布式) 3d64s2 —— —— 轨道表示式 [Ar] [Ar] [Ar] 特别提醒 由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时是先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子！ 1．砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)等材料，可以直接把光能转化成电能。回答下列问题： （1）碲的原子序数为52，基态碲原子的价层电子排布式为 。 【规范答案】（1）5s25p4 【解题思路】（1）碲的原子序数为52，位于元素周期表第五周期ⅥA族，基态碲原子的价层电子排布式为5s25p4； 2．二茂铁是一种在化学，生物医学等多个领域有广泛应用的有机金属化合物，其结构为，由环戊二烯负离子与形成。已知结构与苯相似，存在的大Π键。 （1）的价电子轨道表示式为 。二茂铁中存在的作用力有 （填标号） 【规范答案】（1） BC 【解题思路】（1）铁是26号元素，的价电子排布式为，轨道表示式为；二茂铁中与环戊二烯负离子通过配位键结合，环戊二烯负离子内部含有大π键，故选BC； 3．卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题： （1）基态碘原子价电子排布式为 ；碘单质在中的溶解度比在水中的大，原因是 。 【规范答案】（1） 碘单质、均为非极性分子，水为极性分子，相似相溶 【解题思路】（1）I元素位于第五周期第VIIA族，基态碘原子价电子排布式为。碘单质在中的溶解度比在水中的大，是因为碘单质、均为非极性分子，水为极性分子，所以根据相似相溶原理，碘单质在 中的溶解度比在水中的溶解度大。 常设考向二 化学方程式的书写 1．（2021·天津·高考真题）铁单质及其化合物的应用非常广泛。 （4）Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子，如、、。某同学按如下步骤完成实验： ①为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是 ，为了能观察到溶液Ⅰ中的浅紫色，可采取的方法是 。 ②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡：；，向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为 ，平衡常数为 (用K1和K2表示)。 【规范答案】（4）由Fe3+水解产物的颜色所致 向该溶液中加HNO3 【解题思路】（4）①由于Fe3+水解产物的颜色导致溶液Ⅰ却呈黄色，为了能观察到溶液Ⅰ中的浅紫色，可向该溶液中加HNO3，抑制铁离子的水解，故答案为：由Fe3+水解产物的颜色所致；向该溶液中加HNO3； ②向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色，说明和氟离子转化为，其离子方程式为，和相减得到，所以平衡常数为，故答案为：；。 2．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： 在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol 放热510.9kJ，写出该反应的热化学方程式： 。 【规范答案】 【解题思路】（3）在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol 放热510.9kJ，则该反应的热化学方程式：    ；故答案为：；    。 3．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （3）在H2O2作用下，铜与浓盐酸的反应可用于制备，写出该反应化学方程式： 。 【规范答案】（3）Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O 【解题思路】（3）在H2O2作用下，铜与浓盐酸的反应可用于制备CuCl2，根据氧化还原反应配平可得，该反应化学方程式为：Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O。 陌生的氧化还原反应的书写流程 （1）首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 （2）根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 （3）根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 （4）根据质量守恒配平反应方程式。 1．卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题： （2）主要用于药物合成，通常用反应生成，再水解制备，的空间结构是 ，水解生成的化学方程式是 。 【规范答案】 （2）三角锥形 【解题思路】 （2）PI3的中心原子P的价层电子对数为，有一对孤电子对，故其空间结构是三角锥形，PI3水解生成，化合价不变，则化学方程式是。 2．氮及其化合物具有较大应用价值，回答下列问题： （1）二甲胺(CH3)2NH常用作医药、农药等有机中间体的原料，其水溶液显碱性的原因 (用离子方程式解释)； 【规范答案】（1）(CH3)2NH+H2O+ OH- 【解题思路】（1）二甲胺(CH3)2NH水溶液显碱性的原因是(CH3)2NH结合H2O电离的H+生成 和OH-，离子方程式为：(CH3)2NH+H2O+ OH-； 常设考向三 电子式的书写 1．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： （3）的电子式为 。 【规范答案】（3） 【解题思路】（3）含有钠离子和过氧根离子，其电子式为。 2．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （3）在H2O2作用下，铜与浓盐酸的反应可用于制备，写出该反应化学方程式： 。反应中，H2O2实际消耗量大于理论用量的原因是 。H2O2电子式为 。 【规范答案】（3）Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O 反应生成Cu2+能够催化H2O2分解为H2O和O2 【解题思路】（3）在H2O2作用下，铜与浓盐酸的反应可用于制备CuCl2，根据氧化还原反应配平可得，该反应化学方程式为：Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O，由于反应生成Cu2+能够催化H2O2分解为H2O和O2，导致反应中，H2O2实际消耗量总是大于理论，H2O2为共价化合物，故其电子式为：，故答案为：Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O；反应生成Cu2+能够催化H2O2分解为H2O和O2；； 常设考向四 晶胞分析 1．（2021·天津·高考真题）铁单质及其化合物的应用非常广泛。 （2）用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为 。每个晶胞B中含Fe原子数为 。 【规范答案】（2）8 4 【解题思路】（2）由图可知，晶胞A中Fe的配位数为8，所以每个Fe原子紧邻的原子数为8。根据原子均摊法，每个晶胞B中含Fe原子数为，故答案为：8；；4 2．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： （5）钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为 。 【规范答案】（5） 【解题思路】（5）钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内，则晶胞中有8个钠，氧有个，钠氧个数比为2：1，则该氧化物的化学式为；故答案为：。 3．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （2）铜的一种化合物的晶胞如图所示，其化学式为 。 【规范答案】（2）CuCl 【解题思路】（2）由题干铜的一种化合物的晶胞图所示可知，一个晶胞中含有Cu+为4个，含有Cl-个数为：=4个，故其化学式为CuCl，故答案为：CuCl； 1．“均摊法”在晶胞组成计算中的应用 （1）计算一个晶胞中微粒的数目 非平行六面体形晶胞中微粒数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍是确定一个微粒为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞： 每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为，那么一个六边形实际有6×＝2个碳原子。 又如，六棱柱晶胞(MgB2晶胞)如图： 。顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)共有，面上的原子为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×＋2×＝3个，硼原子个数为6。 （2）计算化学式 （3）①单位换算：1 nm＝10－7 cm、1 pm＝10－10 cm ②金属晶体中体心立方、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a) a．面对角线长：a b．体对角线长：a c．体心立方堆积：4r＝a(r为原子半径) d．面心立方堆积：4r＝a(r为原子半径) 2．晶胞中的配位数 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方：配位数为6 面心立方：配位数为12 体心立方：配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 3．晶体密度的计算 （1）计算晶胞的质量，进而计算晶体的密度 计算公式：ρ＝。 式中N与晶胞的组成有关，M为晶体的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数的值，V为晶胞的体积，其单位为cm3，ρ为晶体的密度，其单位为g·cm－3。 （2）计算晶胞中微粒间的距离或晶胞参数 立方晶胞参数a＝。 （3）长度算关系式：1 nm＝1×10－7 cm；1 pm＝1×10－10 cm 1．二茂铁是一种在化学，生物医学等多个领域有广泛应用的有机金属化合物，其结构为，由环戊二烯负离子与形成。已知结构与苯相似，存在的大Π键。 （4）已知以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中原子的位置，称作原子分数坐标。铁的一种立方晶系晶体结构中，每个晶胞平均含有2个Fe，Fe原子分数坐标为和。已知该晶体中距离最近的Fe原子核之间的距离为a pm，阿伏加德罗常数是，则晶体的密度为 。 【规范答案】（4） 【解题思路】（4）每个晶胞平均含有2个Fe，Fe原子分数坐标为和，则晶胞中铁原子分别位于8个顶点和体心，晶胞的质量为g，已知该晶体中距离最近的Fe原子核之间的距离为a pm，则晶胞的体对角线为2a pm，则晶胞的边长为，体积为，则晶体的密度为。 2．（2025·山东菏泽·一模）钴和锂在电池材料、超级合金等高科技领域中发挥着关键作用。回答下列问题： （3）CoO2的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。A、B点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(0.31，0.31，0)，则C点原子的分数坐标为 。则该晶体密度ρ= g/cm3(用含NA的代数式表示)。 【规范答案】（3）(0.69, 0.69, 1) 【解题思路】（3）C点原子的分数坐标：根据四方晶胞的对称性，C点原子的坐标应为(1 - 0.31， 1 - 0.31， 1)，即(0.69， 0.69，1)。 晶体密度计算：四方晶胞的体积为，每个晶胞中含有2个CoO2单元（每个晶胞中），因此密度ρ = g/cm3。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 大题01 物质结构与性质综合题 天津高考主观题的第一道通常将物质结构与性质和元素化合物相结合，以元素和化合物为载体主要考查物质结构方面的知识，一般难度较小，命题点主要集中在核外电子排布的化学用语书写，如价电子排布式和轨道表示式，以及电子式、晶胞分析等知识点上，另外，也会考查元素化合物方面的知识，如化学方程式书写、反应过程分析等。 常设考向1 核外电子排布 1．（2021·天津·高考真题）铁单质及其化合物的应用非常广泛。 （1）基态Fe原子的价层电子排布式为 。2．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： （1）基态Na原子的价层电子轨道表示式为 。 3．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （1）基态Cu原子的价层电子排布式是 ，与相比较，离子半径较大的是 。 基态原子核核外电子排布式的表示方法 电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如 K：1s22s22p63s23p64s1 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1 轨道表示式 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为： 以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语 表示方法 Fe Fe2＋ Fe3＋ 原子(或离子)结构示意图 电子排布式 [Ar]3d64s2 [Ar]3d6 [Ar]3d5 外围电子排布式(价电子排布式) 3d64s2 —— —— 轨道表示式 [Ar] [Ar] [Ar] 特别提醒 由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时是先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子！ 1．砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)等材料，可以直接把光能转化成电能。回答下列问题： （1）碲的原子序数为52，基态碲原子的价层电子排布式为 。 2．二茂铁是一种在化学，生物医学等多个领域有广泛应用的有机金属化合物，其结构为，由环戊二烯负离子与形成。已知结构与苯相似，存在的大Π键。 （1）的价电子轨道表示式为 。二茂铁中存在的作用力有 （填标号） 3．卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题： （1）基态碘原子价电子排布式为 ；碘单质在中的溶解度比在水中的大，原因是 。 常设考向二 化学方程式的书写 1．（2021·天津·高考真题）铁单质及其化合物的应用非常广泛。 （4）Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子，如、、。某同学按如下步骤完成实验： ①为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是 ，为了能观察到溶液Ⅰ中的浅紫色，可采取的方法是 。 ②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡：；，向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为 ，平衡常数为 (用K1和K2表示)。 2．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： 在25℃和101kPa时，Na与反应生成1mol 放热510.9kJ，写出该反应的热化学方程式： 。 3．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （3）在H2O2作用下，铜与浓盐酸的反应可用于制备，写出该反应化学方程式： 。 陌生的氧化还原反应的书写流程 （1）首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 （2）根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 （3）根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 （4）根据质量守恒配平反应方程式。 1．卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题： （2）主要用于药物合成，通常用反应生成，再水解制备，的空间结构是 ，水解生成的化学方程式是 。 2．氮及其化合物具有较大应用价值，回答下列问题： （1）二甲胺(CH3)2NH常用作医药、农药等有机中间体的原料，其水溶液显碱性的原因 (用离子方程式解释)； 常设考向三 电子式的书写 1．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： （3）的电子式为 。 2．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （3）在H2O2作用下，铜与浓盐酸的反应可用于制备，写出该反应化学方程式： 。反应中，H2O2实际消耗量大于理论用量的原因是 。H2O2电子式为 。 常设考向四 晶胞分析 1．（2021·天津·高考真题）铁单质及其化合物的应用非常广泛。 （2）用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为 。每个晶胞B中含Fe原子数为 。 2．（2022·天津·高考真题）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题： （5）钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为 。 3．（2023·天津·高考真题）铜及其化合物在生产生活中有重要作用。 （2）铜的一种化合物的晶胞如图所示，其化学式为 。 1．“均摊法”在晶胞组成计算中的应用 （1）计算一个晶胞中微粒的数目 非平行六面体形晶胞中微粒数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍是确定一个微粒为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞： 每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为，那么一个六边形实际有6×＝2个碳原子。 又如，六棱柱晶胞(MgB2晶胞)如图： 。顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)共有，面上的原子为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×＋2×＝3个，硼原子个数为6。 （2）计算化学式 （3）①单位换算：1 nm＝10－7 cm、1 pm＝10－10 cm ②金属晶体中体心立方、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a) a．面对角线长：a b．体对角线长：a c．体心立方堆积：4r＝a(r为原子半径) d．面心立方堆积：4r＝a(r为原子半径) 2．晶胞中的配位数 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方：配位数为6 面心立方：配位数为12 体心立方：配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 3．晶体密度的计算 （1）计算晶胞的质量，进而计算晶体的密度 计算公式：ρ＝。 式中N与晶胞的组成有关，M为晶体的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数的值，V为晶胞的体积，其单位为cm3，ρ为晶体的密度，其单位为g·cm－3。 （2）计算晶胞中微粒间的距离或晶胞参数 立方晶胞参数a＝。 （3）长度算关系式：1 nm＝1×10－7 cm；1 pm＝1×10－10 cm 1．二茂铁是一种在化学，生物医学等多个领域有广泛应用的有机金属化合物，其结构为，由环戊二烯负离子与形成。已知结构与苯相似，存在的大Π键。 （4）已知以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中原子的位置，称作原子分数坐标。铁的一种立方晶系晶体结构中，每个晶胞平均含有2个Fe，Fe原子分数坐标为和。已知该晶体中距离最近的Fe原子核之间的距离为a pm，阿伏加德罗常数是，则晶体的密度为 。 2．（2025·山东菏泽·一模）钴和锂在电池材料、超级合金等高科技领域中发挥着关键作用。回答下列问题： （3）CoO2的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。A、B点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(0.31，0.31，0)，则C点原子的分数坐标为 。则该晶体密度ρ= g/cm3(用含NA的代数式表示)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$