主题5 第六讲 物质结构原因类简答题的答题规范(综合应用课)（课件）-【新高考方案】2026年高考化学一轮总复习（江苏专版）

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。 一、 二、 真题集训——悟多彩考法 三、 目 录 深化认知——提答题能力 题点例析——重答题规范 四、 课时跟踪检测 真题集训——悟多彩考法 1.(2024·全国甲卷·节选)早在青铜器时代,人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如表,结合变化规律说明原因: ________________________________________   物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4 熔点/℃ 442 -34 29 143 SnF4属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4属于 分子晶体,离子晶体的熔点比分子晶体的高,分子晶体的相对分子量越大,分子间作用力越强,熔点越高 。 2.(2024·山东卷·节选)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF,除相对分子质量存在差异外,另一重要原因是 。 FDCA形成的分子间氢键更多 3.(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,S2作为配体可提供孤电子对与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断S2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:_______________ _____________________________________________________________________ 　　　　　　　　。  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 S2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 4.(2023·全国乙卷·节选)已知一些物质的熔点数据如表: Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是____________________________________________________ ____________________ 。  物质 熔点/℃ NaCl 800.7 SiCl4 -68.8 GeCl4 -51.5 SnCl4 -34.1 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　 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　　　。  正四面体形 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 　sp3　 5.(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 A 5.(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。 (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 　　　　　　　 　　　　。  解析: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。 NnHn+2-2m 5.(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。 (3)给出H+的能力:NH3　　[CuNH3]2+(填“>”或“<”),理由是_____________________ ________________________________________________________________________ 。  解析: [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+。 < [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 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___________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 　  　。  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 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　　　。  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　 N>C>H 4∶5 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____________________________________________________________________ 　 。  Na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　 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________________ 　 　。  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 |思维建模|电负性及电离能问题的思维流程 [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________________________________________________ 。  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。 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   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。 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+”)。  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　 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 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___________________ ______________________________________________________________________ 　 。  [对点训练] 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 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下。 从化学键的角度解释MnO2能结合NH3的原因:_________________________ 　 。 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)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: 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________________________________________________________________ 　 。  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 SiC SiCl4 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)[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)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原因是　 。  高 NH3分子间存在氢键 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 |思维建模|熔沸点比较问题的思维流程 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_____________________________________________   。  解析: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。 [对点训练] 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)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　　　　 　。  解析: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。 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________________________________________________ 　 。  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。 化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 熔点/℃ 377 -24.12 38.3 155 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 课题探究·项目实践——开发可燃冰，探索新结构 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 1.(6分)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____________________ 　 。  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。 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 6 2.(8分)(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__________________ 　 。 (4)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是　 。  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 高于 氨气分子间可形成氢键 GaF3是离子晶体, GaCl3是分子晶体 CH3COOH存在分子间氢键 1 2 3 4 5 6 3.(7分)(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: ____________________________ _________________________________________________________________________ 　 。  解析: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。 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 1 2 3 4 5 6 (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:_____________________________________________________________ 　 。  解析: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。 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 1 2 3 4 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: 。  解析: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。 sp2 硼酸分子间通过氢键缔合,加热时,部分氢键被破坏 1 2 3 4 5 6 4.(6分)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____________________________________________________ 　 。  解析: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。 (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　 1 2 3 4 5 6 4.(6分)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。 (2)C5表示环戊二烯负离子,已知分子中的大π键可用符号表示,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),则C5中的大π键应表示为　　　。  解析:由C5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C5得到一个电子,共有6个电子参与形成大π键,因此C5中大π键表示为。 (3)该铁的配合物中碳原子的杂化方式共有　　种。  1 2 3 4 5 6 5.(6分)(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____________________ 　 。  Na+的半径大于Li+,在三维通道中传输困难 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 1 2 3 4 5 6 6.(10分)(1)OF2的熔、沸点　　　(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是_________ 　　 。  解析: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。 低于　 OF2和 Cl2O都是分子晶体,结构相似,OF2的相对分子质量小 1 2 3 4 5 6 (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 　。  解析: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。 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 1 2 3 4 5 6 (3)已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如下表: 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: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。 N—N N≡N P—P P≡P 193 946 197 489 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 $$