专题01 物质结构与性质综合题（大题专练，四大类型集训）（北京专用）2026年高考化学终极冲刺讲练测

专题01 物质结构与性质综合题 内容概览 类型一 原子结构与元素性质 类型二 分子结构与分子的性质 类型三 晶体结构与晶体的性质 类型四 有关晶胞的计算 限时：45分钟 题量：12道 ◆类型一 原子结构与元素性质 1．（25-26高三上·北京朝阳·期中）是重要的染料及农药中间体。用粗铜制取该物质的过程如下。 (1)下列关于的说法正确的是______(填序号)。 a．位于元素周期表d区 b．Cu原子有29种不同运动状态的电子 c．电子排布为的Cu原子处于激发态 (2)的VSEPR模型名称为______。 (3)比较N原子和O原子的第一电离能大小，并从原子结构角度说明理由：______。 (4)Ⅰ和Ⅱ的结晶原理不同。 ①Ⅰ利用的是的溶解度随温度升高而增大的性质。操作是______。 ②Ⅱ利用的是乙醇的极性比水小的性质。推测Ⅱ中可以代替乙醇析出的是______(填序号)。 a．四氯化碳        b．丙酮 (5)铜晶胞、铜晶胞中的原子及其切割示意图如下。已知Cu的摩尔质量为Mg·mol-1，原子半径为rnm，阿伏加德罗常数为，则Cu晶体的密度为______g·cm-3(1nmcm)。 【答案】(1)b (2)四面体形 (3)第一电离能，N和O为同周期元素，基态N原子2p轨道电子排布是半充满的，比较稳定，第一电离能较高 (4) 加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 b (5) 【分析】由题给流程可知，粗铜与浓硫酸共热反应得到硫酸铜溶液；硫酸铜溶液经加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到五水硫酸铜晶体；五水硫酸铜晶体溶于水得到蓝色的硫酸铜溶液；向硫酸铜溶液中加入过量氨水得到深蓝色的硫酸四氨合铜溶液；向硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇降低硫酸四氨合铜的溶解度，析出一水硫酸四氨合铜，过滤得到硫酸四氨合铜晶体。 【解析】（1）a．铜元素的原子序数为29，基态原子的价层电子排布式为3d104s1，位于元素周期表ds区，a错误； b．铜元素的原子序数为29，则由泡利不相容原理可知，铜原子有29种不同运动状态的电子，b正确； c．铜元素的原子序数为29，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，c错误； 故选b； （2）氨分子中氮原子的价层电子对数为：3+(5-1×3) ×=4，孤对电子对数为：(5-1×3) ×=1，则分子的VSEPR模型为四面体形； （3）同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，所以氮元素的第一电离能大于氧元素； （4）①由五水硫酸铜的解度随温度升高而增大可知，操作Ⅰ为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥； ②由分析可知，操作Ⅱ中加入乙醇的目的是降低硫酸四氨合铜的溶解度，便于析出一水硫酸四氨合铜，丙酮溶于水，能起到乙醇相同的作用，而四氯化碳不溶于水，无法起到乙醇相同的作用，故选b； （5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的铜原子个数为：8×+6×=4；晶胞的面对角线的距离为4rnm，则晶胞的边长为nm，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(×10—7 )3d，解得d=。 2．（25-26高三上·北京·阶段练习）、元素可以形成多种化合物。作牙膏的添加剂可预防龋齿，通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸钠()在熔融条件下反应制得。 (1)基态F原子的价层电子排布式为_______。 (2)基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是______，处于最高能级的电子的运动状态共有______个。 (3)比较N和P的第一电离能大小_______，并从原子结构角度说明理由：_______。 (4)的一种制备方法如下：，在水中的溶解性：THF>环戊烷，原因是_______。 (5)磷的含氧酸除了以外，还有亚磷酸等。 ①是二元酸，在水中键能断裂解离出而P-H键不能，从元素性质的角度解释其原因：_______。 ②是一种配体。配位时配位原子是_______，理由是_______。 (6)两个分子间可以通过脱水缩合生成焦磷酸： 三偏磷酸可由分子间脱水生成，分子中3个P原子的化学环境相同，的结构式是_______。 (7)溶于水时与水反应，P-F键断裂，生成。 ①中磷元素的化合价是_______价。 ②该反应会形成_______(填“”或“”)键。 【答案】(1)2s22p5 (2) L 4 (3) N > P 同主族从上到下第一电离能逐渐减小 (4)水为极性分子，环戊烷极性弱于THF，同时THF中氧原子可与水分子形成氢键，故THF在水中的溶解性大于环戊烷 (5) O电负性大于P，O-H键极性大于P-H键，O-H键更容易断裂解离出H+ O O原子存在孤电子对 (6) (7) +5 P-O 【解析】（1）F是9号元素，基态F原子的价层电子排布式为2s22p5。 （2）O是8号元素，基态O原子的价层电子排布式为2s22p4，基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是L，处于最高能级2p的电子的运动状态共有4个。 （3）N和P同主族，N位于第二周期，P位于第三周期，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，故第一电离能：N > P。 （4）水为极性分子，环戊烷极性弱于THF，同时THF中氧原子可与水分子形成氢键，故THF在水中的溶解性大于环戊烷。 （5）①O电负性大于P，O-H键极性大于P-H键，O-H键更容易断裂解离出H+； ②配位时配位原子是O，理由是O原子存在孤电子对。 （6）H3PO4中含有3个-OH，三偏磷酸（H3P3O9）可由H3PO4分子间脱水生成，H3P3O9分子中3个P原子的化学环境相同，是对称的结构，则H3P3O9的结构式是。 （7）①O为-2价，F为-1价，阴离子中各元素化合价之和等于其所带负电荷数，则中磷元素的化合价是+5价； ②溶于水时与水反应，P-F键断裂，生成F-，结合H3PO4的结构简式可知，的结构为，则和水反应生成，形成P-O键。 3．（25-26高三上·北京·阶段练习）2020年2月15日，由国家科研攻关组的主要成员单位的专家组共同研判唯在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒(2019-nCoV)的感染。 (1)已知磷酸氯喹的结构如图所示，则所含C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为_______。P原子核外价层电子排布式为_______，其核外电子有_______个运动状态。 (2)磷酸氯喹中N原子的杂化方式为_______，是一种极易溶于水的气体，其沸点比的沸点高，其原因是_______。 (3)中的空间构型为_______。 Ⅱ．我国科学家制备了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂氧化锆，其晶胞如下图所示。 (4)该氧化锆晶体的化学式为_______。 A． B． C． D． (5)结合图中数据，计算该晶胞的密度_______。(设为阿伏加德罗常数，用含a、b和的代数式或计算式表示)。 【答案】(1) 15 (2) 、 .在分子间氢键，分子间氢键影响沸点，使得沸点高 (3)正四面体形 (4)A (5) 【解析】（1）同周期第一电离能有增大的趋势，N因2p能级半满稳定结构反常，依次C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为N > O > C；P电子排布式为1s22s22p63s23p3，其原子核外价层电子排布式为3s23p3，核外15个电子运动状态各不相同，因此其核外电子有15个运动状态； （2） 由磷酸氯喹的结构示意图可知，磷酸氯喹中含有单键氮原子和五元杂环上的氮原子，其中单键氮原子的杂化方式为杂化，五元杂环氮原子（平面结构）的杂化方式为杂化；NH3是一种极易溶于水的气体，其沸点比AsH3的沸点高，其原因是NH3存在分子间氢键，分子间氢键影响沸点，因此NH3沸点比AsH3的沸点高； （3）H3PO4中中价层电子对数为，为sp3杂化，孤电子对数为0，空间构型为正四面体形； （4）由晶胞结构可知，一个晶胞中含有Zr的个数为：，含有O的个数为8，则该氧化锆晶体的化学式为ZrO2，故选A； （5）由（4）可知，一个晶胞中含有4个ZrO2，则晶胞的密度为：。 ◆类型二 分子结构与分子的性质 4．（25-26高三上·北京房山·开学考试）铁及其化合物在生产生活中有着重要的用途。 (1)将基态Fe原子的价电子轨道表示式补充完整：_____。 (2)FeSO4·7H2O俗称绿矾，为浅绿色晶体，可用于治疗缺铁性贫血。 ①H2O分子的空间构型为_____，H2O中H-O-H键角_____中O-S-O键角(填“<”、“=”或“>”)。 ②比较S和O的电负性大小并说明理由_____。 (3)二茂铁是一种有机金属配合物，其结构如图所示，已知的结构与苯相似。二茂铁中不存在的作用力有_____。 A．氢键 B．配位键 C．π键 D．极性键 (4)Fe2＋与邻二氮菲()能够生成稳定的橙色配合物，可用作Fe2＋的检测试剂。向K4[Fe(CN)6]溶液(浅黄色)中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，原因可能是_____。 (5)TiFe合金可用作储氢材料，吸氢和脱氢过程如图所示。已知TiFe晶胞属于立方晶系，晶胞边长为anm，阿伏加德罗常数为。 ①TiFeHx晶胞中x=_____。 ②TiFe晶体的密度为_____g·cm-3.(1nm=10-7cm) 【答案】(1) (2) V形 < O与S位于同族，最外层电子数相同，电子层数O<S，原子半径O<S，原子核对核外电子的吸引力O>S，电负性O>S (3)A (4)CN-的配位能力强于邻二氮菲 (5) 1 【解析】（1） Fe原子序数为26，其价电子排布：，轨道表示式：； （2）①H2O中心原子O价层电子对数：，含2对孤电子对，分子空间构型为V形；中心原子S价层电子对数：，不含孤电子对，二者中心原子杂化类型相同，H2O中孤电子对数多，对成键电子产生斥力大，键角小； ② O与S位于同族，最外层电子数相同，电子层数O<S，原子半径O<S，原子核对核外电子的吸引力O>S，电负性O>S； （3）根据题干信息：的结构与苯相似，说明存在π键和极性键，二茂铁是一种有机金属配合物，说明存在配位键，不存在氢键，答案选A； （4）向K4[Fe(CN)6]溶液(浅黄色)中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，可能得原因：CN-的配位能力强于邻二氮菲； （5）①Fe位于面上，个数：，Ti位于晶胞内，个数为2，H位于晶胞顶角和棱上，个数：，结合化学式可知x=1； ②晶胞中Ti、Fe原子个数均为1，晶胞质量为，晶胞参数为anm，晶胞体积为，TiFe晶体的密度：。 5．（25-26高三上·北京海淀·开学考试）氮族元素可以形成许多结构和性质特殊的物质，请回答下列问题。 (1)非常稳定，通常只能与电离能小的、等金属元素形成离子型化合物。 ①基态N原子价层电子轨道表示式为___________。 ②分子的空间结构为三角锥形，解释原因：___________。 (2)离子液体[]中，C的杂化方式为___________。 (3)已知烷基的推电子效应强于H原子，与结合能力更强的是___________(填化学式)。 (4)丁二酮肟可用于检验溶液中的，制取丁二酮肟并检验涉及的反应过程如图所示： 其中二丁二酮肟合镍中含有的作用力类型有：共价键、___________、___________。 (5)氮化钛可以用于制作电池的材料，其晶胞如图，该晶胞的密度为，与氮原子最近的且距离相等的钛原子有___________个，氮原子与钛原子最近的核间距为___________ 【答案】(1) 的VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，略去孤电子对，的空间结构为三角锥形 (2)sp2、sp3 (3)CH3CH2NH2 (4) 配位键 氢键 (5) 6 【解析】（1） ①N是7号元素，基态N原子价层电子排布式为，基态N原子价层电子轨道表示式为。 ②中N原子价电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，所以的空间结构为三角锥形。 （2） 离子液体[]中，饱和C的杂化方式为sp3杂化，环内的碳原子为sp2杂化。 （3）已知烷基的推电子效应强于H原子，导致CH3CH2NH2中N原子周围的电子云密度比NH3更大，则CH3CH2NH2结合H+能力更强。 （4）根据结构简式可得，二丁二酮肟合镍中，存在的作用力有：碳碳非极性键、碳氮π键、氮镍配位键，还存在氢键，故存在的作用力除共价键外，还存在配位键、氢键。 （5）由晶胞示意图可知与氮原子最近的且距离相等的钛原子有6个；晶胞中Ti原子数为，N原子数为，则晶胞质量为 ，则体积，则氮原子与钛原子最近的距离晶胞边长的一半，即0.5。 6．（2025·北京西城·一模）开发简便的手段将捕集或转化为功能材料是实现碳中和社会的关键。 I．认识分子。 (1)基态碳原子的价层电子排布式是_____。 (2)基态原子的第一电离能：C_____O（填“<”或“>”）。 (3)的空间结构是_____。 Ⅱ．离子交换树脂捕集。 (4)一种由阴离子交换树脂-碳纳米管构成的膜分离装置可连续去除空气中，如图所示，该复合薄膜兼具离子和电子传导性能，工作时侧的转化成了。 ①A侧的电极方程式为_____。 ②A侧的空气流量为，其中的含量为，要将空气中的降低至原含量的，则侧通入的流量至少需_____。 Ⅲ．捕集转化为多孔材料。 (5)铵盐型碱性离子交换树脂可以吸收，过程如右图所示，通过调节湿度实现捕集和释放。 ①为_____，为。 ②关于调节湿度下列说法正确的是_____。 a．该材料可以循环多次使用 b．Ⅲ中降低水浓度使Ⅲ中反应正向移动 c．高湿度通过水合作用稳定，实现了的释放 (6)在直接转化为高度多孔材料，晶胞如下所示。 ①PDC与形成配位键，理由是_____。 ②该材料中，：的值为_____。 【答案】(1) (2)< (3)直线形 (4) （或分步写，） (5) ac (6) PDC中的氧原子提供孤电子对，提供空轨道 4：3 【解析】（1）碳为6号元素，基态碳原子的价层电子排布式是； （2）同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，基态原子的第一电离能：C<O； （3）CO2分子中C原子的价层电子对数为，不含孤电子对，所以是直线形结构； （4）①该分离装置本质上是氢氧燃料电池，A为正极，氧气被还原，反应生成碳酸氢根离子，电极反应式为（或分步写，），B为负极，氢气被氧化，反应得到高浓度二氧化碳，电极反应式为。故A侧的电极方程式为（或分步写，）。 ②由①中计量关系，，。 （5）①结合图示，氢氧根离子和二氧化碳反应生成-1价的碳酸氢根离子，则为，碳酸氢根离子分解释放出二氧化碳，同时得到-2价的碳酸根离子，则为。 ②a．由图，该材料为载体，通过调节湿度实现捕集和释放二氧化碳，则可以循环多次使用，正确； b．Ⅲ中反应为碳酸根离子和水转化为碳酸氢根离子和氢氧根离子：，则降低水浓度使Ⅲ中反应逆向移动，错误； c．Ⅱ过程中碳酸氢根离子分解释放出二氧化碳，同时得到碳酸根离子，高湿度通过水合作用稳定，实现了的释放，正确； 故选ac； （6）①PDC中的氧原子提供孤电子对，提供空轨道，使得PDC与形成配位键； ②根据“均摊法”，晶胞中含个、个PDC，则该材料中，：的值为4:3。 ◆类型三 晶体结构与晶体的性质 7．（25-26高三上·北京·月考）将钴酞菁和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)碳的几种单质如图所示。 ①几种碳的单质中属于共价晶体的是______。 ②间的作用力是______。 ③基态碳原子价层电子排布式为______。 (2)钴酞菁的分子结构如图所示。 ①比较C原子和N原子的电负性大小，并从原子结构的角度说明理由______。 ②钴酞菁分子中能形成配位键的原因是______。 (3)气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图1所示。结构属立方晶系，晶胞如图2所示。 ①二聚形成的过程中，∠Cl-Al-Cl键角将______(增大、减小或不变)，原因是______。 ②晶体距离最近的阳离子有______个。 ③的晶胞形状为正方体，边长为a nm，该晶体密度为______。(列出计算式，阿伏加德罗常数用NA表示，) 【答案】(1) 金刚石 分子间作用力或范德华力 (2) 氮原子原子核内质子数比碳原子多，并且原子半径小于碳原子，对电子的吸引能力更强，所以电负性（回答合理即可） 钴酞菁分子中核外3d能级有空轨道，核外有孤对电子，因而能够形成配位键（回答合理即可） (3) 减小 铝原子由中的杂化变为杂化，分子构型由平面正三角形变为正四面体形 2 【解析】（1）①题目中几种碳单质中属于共价晶体的是金刚石； ②分子间的作用力为分子间作用力或范德华力； ③基态碳原子价层电子排布式为； （2）①氮原子原子核内质子数比碳原子多，并且原子半径小于碳原子，对电子的吸引能力更强，所以电负性； ②钴酞菁分子中核外3d能级有空轨道，核外有孤对电子，因而能够形成配位键； （3）①由的分子结构图和的分子结构可得，铝原子由中的杂化变为杂化，单个铝原子分子构型由平面正三角形变为正四面体形，∠Cl-Al-Cl键角由变为，故答案为减小，原因是铝原子由中的杂化变为杂化，分子构型由平面正三角形变为正四面体形； ②根据晶胞结构示意图可知，位于晶胞棱心，位于晶胞顶点，距离最近的阳离子有2个； ③晶胞中，个数为，个数为，1个晶胞中含有1个，晶胞的密度为。 8．（2025·北京海淀·三模）超分子指多个分子组合在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体，超分子内部分子之间通过非共价键相结合。冠醚是大环多醚类物质的总称，可由不同大小的空穴适配不同大小的阳离子。下图为常见的三种冠醚结构。冠醚a可适配，冠醚c可适配。 (1)能形成晶体，结构如图所示。 ①的价层电子排布式为_______。 ②晶体中每个小正八面体的顶点均为，距离最近的有_____个。 ③该晶体密度为，阿伏伽德罗常数为。该晶胞的边长为_____pm。() (2)某分子(结构如图所示)能与冠醚b形成一种分子梭。 ①比较位点1和位点2中的键角的大小，并说明理由：_______。 ②可以通过加入酸或碱使冠醚b在该分子梭的位点1和位点2之间来回移动。加酸后，冠醚b移动到位点2，此时冠醚b与位点2之间的作用力类型为_______(填字母序号)。 a．共价键    b．离子键    c．静电相互作用    d．氢键 (3)由于在烯烃中的溶解度较小，其水溶液对烯烃的氧化速率较慢。若将环己烯溶于冠醚c后再加入溶液，则环己烯能迅速被氧化，原因是_______。 【答案】(1) 12 (2) 键角：位点1位点2；位点1处N为杂化，键角约为，位点2处N为杂化，且含有1个孤电子对，键角小于 cd (3)冠醚c易溶于环己烯且适配，增大在环己烯中的溶解度，为了平衡电荷，进入环己烯层，在环己烯中的浓度(溶解度)增大，氧化环己烯的反应速率增大 【解析】（1）①是27号元素，故的价电子排布式为； ②晶体中每个小正八面体的顶点均为，位于正六面体的棱心，位于正六面体体心，故距离最近的有12个； ③一个晶胞含有1个，晶胞质量，设该晶胞的棱长为，体积为，由晶体密度，可得； （2）①位点1中N原子为杂化，键角约为，位点2中N原子为杂化，且含有1个孤电子对，键角小于，故 键角的大小为：位点1位点2； ②该分子梭可以通过加入酸或碱使冠醚c在位点1和位点2之间来回移动，说明冠醚c与位点2之间的相互作用为静电相互作用和氢键，故选：cd； （3）反应速率加快是因为增大了高锰酸根离子在环己烯中的浓度，故原因为：冠醚c易溶于环己烯且适配，增大在环己烯中的溶解度，为了平衡电荷，进入环己烯层，在环己烯中的浓度(溶解度)增大，氧化环己烯的反应速率增大。 9．（2025·北京昌平·二模）因其固有的电催化活性和丰富的化学相组成成为理想的电解水催化剂。 (1)基态的价电子排布式是_____。 (2)Se元素的价电子排布式是，它在周期表中的位置是_____。 (3)的一种晶体为立方黄铁矿型结构，边长为anm，晶胞结构如图所示。 ①距离最近的阴离子有_____个。 ②的摩尔质量为217，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为_____。() (4)MOF衍生的制备 步骤Ⅰ：将含的盐海液[]和1，3，5-苯三羧酸()海解在乙二醇中，并放入反应釜内加热得到中空的Co-MOF前驱体。 步骤Ⅱ：进一步在惰性气氛下高温煅烧硒化，制得中空微球状的。 ①中空的Co-MOF前驱体中与1，3，5-苯三羧酸根(，结构如图所示)之间形成配位键，理由是_____。 ②在碱性条件下，2-甲基咪唑(结构如图所示)优于制备Co-MOF前驱体；而在酸性条件下，2-甲基咪唑的优势将会大大降低，降低的原因可能是_____。 【答案】(1) (2)第四周期ⅥA族 (3) 6 (4) 提供空轨道，1，3，5-苯三羧酸根()中的O提供孤对电子，形成配位键 酸性条件下，与N原子配位，减少了与N原子配位 【解析】（1）Co是27号元素，核外含有27个电子，则基态的价电子排布式是。 （2）Se元素的价电子排布式是，位于第四周期且最外层有6个电子，它在周期表中的位置是第四周期ⅥA族。 （3）①由晶胞结构可知，以位于顶点的为研究对象，周围距离最近的阴离子有6个； ②由晶胞结构可知，的个数为=4，的个数为=4，的摩尔质量为217，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为。 （4）①Co-MOF前驱体中与1，3，5-苯三羧酸根(，结构如图所示)之间形成配位键，理由是：提供空轨道，1，3，5-苯三羧酸根()中的O提供孤对电子，形成配位键； ②在碱性条件下，2-甲基咪唑(结构如图所示)优于制备Co-MOF前驱体；氨基具有碱性，在酸性条件下，2-甲基咪唑的优势将会大大降低，降低的原因可能是：酸性条件下，与N原子配位，减少了与N原子配位。 ◆类型四 有关晶胞的计算 10．（2025·北京西城·二模）硅及其化合物在很多领域有广泛的应用。 (1)硅原子 ①基态硅原子的价层电子轨道表示式是___________。 ②原子的第一电离能由小到大的顺序为___________ (2)晶体硅 ①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是___________。 ②一定温度下，某体积为，质量为mg的晶体硅，其晶胞为立方体，如图1所示，边长为，Si的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数___________。 ③下列能说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡的是___________。 a．硅原子之间的相互作用具有方向性和饱和性 b．硅有导电性，导电能力大于金刚石 (3)硅的含氧化合物 ①二氧化硅中的硅氧四面体基本结构单元如图2所示，其中硅原子的杂化方式为___________。 ②自然界中的云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构。 i．如图3所示，每个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与相邻的硅氧四面体连接，形成无限伸展的片状的硅酸根离子，其中硅原子和氧原子的个数比为___________。 ii．云母易被从片间撕开，原因是___________。 【答案】(1) (2) 晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大 b (3) 杂化 2：5 片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度 【解析】（1） ①基态硅原子的价层电子排布为3s23p2，价层电子轨道表示式是； ②同周期元素从左到右第一电离能增大，但由于P的3p轨道处于半充满稳定状态，因此第一电离能大于相邻元素，则由小到大的顺序为Si<S<P。 （2）①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大； ②根据晶胞结构，含有硅原子个数为，根据密度公式可得：； ③硅晶体中硅原子之间具有方向性和饱和性，金属晶体中金属键没有方向性和饱和性，故a不选；金刚石是共价晶体，若硅有导电性，且导电能力大于金刚石，则可说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡，故答案为b。 （3）①二氧化硅中的硅为四面体构型，则杂化方式为sp3； ②i．根据均摊法，一个硅氧四面体中，有3个氧原子被2个相邻Si原子共用、1个氧原子只与1个硅原子结合，则； ii．云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构，片内为由共价键构成的硅酸根阴离子，片间为金属阳离子，硅酸根离子和金属离子通过离子键构成云母多层结构，离子键强度较低，而共价键强度较高，因此云母易被从片间撕开形成单层结构，故答案为：片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度。 11．（2025·北京门头沟·一模）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。 (1)“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，制备纯硅的反应原理：。 ①的分子结构类似，中键是由硅的_____轨道与氯的3p轨道重叠形成键。 ②晶体熔点明显高于，原因是_____。 (2)Ge在元素周期表第4周期第IVA族。基态Ge原子的价层电子轨道表示式是_____。 (3)由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质，是一种潜在的拓扑绝缘体材料。晶体可视为晶体(晶胞如图所示)中部分原子被和取代后形成。 ①图a中与Ge距离最近的Ge的数目为_____。 ②图b为Ge晶胞中部分原子被和取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_____。 ③图为的晶胞，已知晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则的摩尔质量为_____(列出表达式，已知：) 【答案】(1) 1个杂化 晶体硅是共价晶体，熔化破坏共价键，是分子晶体，熔化破坏分子间作用力，由于共价键的作用比分子间作用力强，所以共价晶体熔化需要吸收能量大，熔点高 (2) (3) 4 8个顶点不同，三套各4根平行棱不相同，三套各2个平行面不同，不可以无隙并置 【解析】（1）①为正四面体空间构型，中心原子采用杂化，键是由硅的1个杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成键； ②二者晶体类型不同，晶体硅是共价晶体，熔化破坏共价键，是分子晶体，熔化破坏分子间作用力，由于共价键的作用比分子间作用力强，所以共价晶体熔化需要吸收能量大，熔点高； （2） Ge在元素周期表第4周期第IVA族，最外层4个电子，基态Ge原子的价层电子轨道表示式与同主族的C、Si相似，价层电子轨道表示式为； （3）①从图a晶胞图可看出，与Ge距离最近的Ge的数目为4个； ②平行六面体晶胞是8个顶点相同，三套各4根平行棱，三套各2个平行面，可以无隙并置，该基本单元8个顶点不同，三套各4根平行棱不相同，三套各2个平行面不同，不可以无隙并置； ③的晶胞中有Ge：、Hg：、Sb：8，化学式为，晶胞体积为，根据晶胞密度计算公式，则的摩尔质量为g/mol； 12．（2025·北京东城·一模）我国人造金刚石产量居世界首位。以石墨或甲烷为原料可制备金刚石。 Ⅰ．石墨和金刚石的晶胞() (1)基态碳原子的电子排布式为_______。 (2)根据图中信息判断石墨晶体中层间没有化学键相连，依据是_______。 (3)金刚石在目前所有已知晶体中硬度最大。从结构角度解释其原因：_______。 (4)石墨和金刚石的晶胞体积比为7：9，其密度比为_______(简单整数比)。 Ⅱ．人工合成金刚石 方法一：高压合成 方法二：低压合成 方程式 (石墨，)(金刚石，)      原理 石墨与催化剂镍(Ni)在高压釜中的高温高压条件下形成共熔体(Ni，C)，金刚石比石墨更易从共熔体中析出 与大量在微波炉里形成等离子体(含电子、、、等)，其中含碳粒子在硅晶体表面沉积并脱去，得到金刚石 (5)将高压合成金刚石过程中的能量变化，在图中补充完整_______。 (6)关于低压合成，下列说法正确的是_______(填序号)。 a．甲烷和金刚石中的碳原子、硅晶体中的硅原子均为杂化 b．含碳粒子相互碰撞可能得到乙烷 c．低压可降低含碳粒子的浓度，有利于生成结构规整的金刚石 【答案】(1) (2)层间距远大于碳碳键键长 (3)金刚石是共价晶体，为立体网状结构，键长很短，键能很大 (4) (5) (6)abc 【解析】（1）碳原子基态电子排布式为。 （2）由图可见，石墨层内相邻碳间距约，而层间相邻碳原子间距约，远大于形成共价键所需的键长，说明层间并无化学键相连（只是较弱的范德华力）。 （3）金刚石是共价晶体，每个碳原子以杂化方式与四个碳相连，形成三维网络巨型分子，键能大，为立体网状结构，键长很短，键能很大，空间结构极其牢固，因而硬度最高。 （4）若取石墨、金刚石各自“标准”晶胞，石墨每个晶胞含原子数为：，金刚石每个晶胞含碳原子数为：，两者晶胞体积比为，石墨的密度为：，金刚石密度为：，则其密度比为。 （5）在高压合成示意图中，应将“共熔体”的能量画在最高处，起始“”和产物“”的能量均较低，且由于石墨转变为金刚石为吸热过程，产物能量略高于反应物(但都低于中间的共熔体能量)，故图像为：。 （6）a．甲烷分子中，中心碳原子通过‌杂化‌与个氢原子形成正四面体结构；金刚石为原子晶体，每个碳原子与周围个碳原子通过共价键结合，形成三维网状结构，碳原子采取‌杂化‌方式‌；晶体硅的结构与金刚石类似，硅原子同样以‌杂化‌与邻近的个硅原子形成共价键，a正确； b．在含大量自由基的等离子体中，碳自由基通过相互碰撞确有可能生成乙烷等小分子，b正确； c．降低压强可降低碳自由基浓度，使得碳的沉积更有序，从而有利于生成结构规整的金刚石，c正确； 故选。 1 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 物质结构与性质综合题 内容概览 类型一 原子结构与元素性质 类型二 分子结构与分子的性质 类型三 晶体结构与晶体的性质 类型四 有关晶胞的计算 限时：45分钟 题量：12道 ◆类型一 原子结构与元素性质 1．（25-26高三上·北京朝阳·期中）是重要的染料及农药中间体。用粗铜制取该物质的过程如下。 (1)下列关于的说法正确的是______(填序号)。 a．位于元素周期表d区 b．Cu原子有29种不同运动状态的电子 c．电子排布为的Cu原子处于激发态 (2)的VSEPR模型名称为______。 (3)比较N原子和O原子的第一电离能大小，并从原子结构角度说明理由：______。 (4)Ⅰ和Ⅱ的结晶原理不同。 ①Ⅰ利用的是的溶解度随温度升高而增大的性质。操作是______。 ②Ⅱ利用的是乙醇的极性比水小的性质。推测Ⅱ中可以代替乙醇析出的是______(填序号)。 a．四氯化碳        b．丙酮 (5)铜晶胞、铜晶胞中的原子及其切割示意图如下。已知Cu的摩尔质量为Mg·mol-1，原子半径为rnm，阿伏加德罗常数为，则Cu晶体的密度为______g·cm-3(1nmcm)。 2．（25-26高三上·北京·阶段练习）、元素可以形成多种化合物。作牙膏的添加剂可预防龋齿，通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸钠()在熔融条件下反应制得。 (1)基态F原子的价层电子排布式为_______。 (2)基态O原子中，电子占据的最高能层的符号是______，处于最高能级的电子的运动状态共有______个。 (3)比较N和P的第一电离能大小_______，并从原子结构角度说明理由：_______。 (4)的一种制备方法如下：，在水中的溶解性：THF>环戊烷，原因是_______。 (5)磷的含氧酸除了以外，还有亚磷酸等。 ①是二元酸，在水中键能断裂解离出而P-H键不能，从元素性质的角度解释其原因：_______。 ②是一种配体。配位时配位原子是_______，理由是_______。 (6)两个分子间可以通过脱水缩合生成焦磷酸： 三偏磷酸可由分子间脱水生成，分子中3个P原子的化学环境相同，的结构式是_______。 (7)溶于水时与水反应，P-F键断裂，生成。 ①中磷元素的化合价是_______价。 ②该反应会形成_______(填“”或“”)键。 3．（25-26高三上·北京·阶段练习）2020年2月15日，由国家科研攻关组的主要成员单位的专家组共同研判唯在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒(2019-nCoV)的感染。 (1)已知磷酸氯喹的结构如图所示，则所含C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为_______。P原子核外价层电子排布式为_______，其核外电子有_______个运动状态。 (2)磷酸氯喹中N原子的杂化方式为_______，是一种极易溶于水的气体，其沸点比的沸点高，其原因是_______。 (3)中的空间构型为_______。 Ⅱ．我国科学家制备了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂氧化锆，其晶胞如下图所示。 (4)该氧化锆晶体的化学式为_______。 A． B． C． D． (5)结合图中数据，计算该晶胞的密度_______。(设为阿伏加德罗常数，用含a、b和的代数式或计算式表示)。 ◆类型二 分子结构与分子的性质 4．（25-26高三上·北京房山·开学考试）铁及其化合物在生产生活中有着重要的用途。 (1)将基态Fe原子的价电子轨道表示式补充完整：_____。 (2)FeSO4·7H2O俗称绿矾，为浅绿色晶体，可用于治疗缺铁性贫血。 ①H2O分子的空间构型为_____，H2O中H-O-H键角_____中O-S-O键角(填“<”、“=”或“>”)。 ②比较S和O的电负性大小并说明理由_____。 (3)二茂铁是一种有机金属配合物，其结构如图所示，已知的结构与苯相似。二茂铁中不存在的作用力有_____。 A．氢键 B．配位键 C．π键 D．极性键 (4)Fe2＋与邻二氮菲()能够生成稳定的橙色配合物，可用作Fe2＋的检测试剂。向K4[Fe(CN)6]溶液(浅黄色)中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，原因可能是_____。 (5)TiFe合金可用作储氢材料，吸氢和脱氢过程如图所示。已知TiFe晶胞属于立方晶系，晶胞边长为anm，阿伏加德罗常数为。 ①TiFeHx晶胞中x=_____。 ②TiFe晶体的密度为_____g·cm-3.(1nm=10-7cm) 5．（25-26高三上·北京海淀·开学考试）氮族元素可以形成许多结构和性质特殊的物质，请回答下列问题。 (1)非常稳定，通常只能与电离能小的、等金属元素形成离子型化合物。 ①基态N原子价层电子轨道表示式为___________。 ②分子的空间结构为三角锥形，解释原因：___________。 (2)离子液体[]中，C的杂化方式为___________。 (3)已知烷基的推电子效应强于H原子，与结合能力更强的是___________(填化学式)。 (4)丁二酮肟可用于检验溶液中的，制取丁二酮肟并检验涉及的反应过程如图所示： 其中二丁二酮肟合镍中含有的作用力类型有：共价键、___________、___________。 (5)氮化钛可以用于制作电池的材料，其晶胞如图，该晶胞的密度为，与氮原子最近的且距离相等的钛原子有___________个，氮原子与钛原子最近的核间距为___________ 6．（2025·北京西城·一模）开发简便的手段将捕集或转化为功能材料是实现碳中和社会的关键。 I．认识分子。 (1)基态碳原子的价层电子排布式是_____。 (2)基态原子的第一电离能：C_____O（填“<”或“>”）。 (3)的空间结构是_____。 Ⅱ．离子交换树脂捕集。 (4)一种由阴离子交换树脂-碳纳米管构成的膜分离装置可连续去除空气中，如图所示，该复合薄膜兼具离子和电子传导性能，工作时侧的转化成了。 ①A侧的电极方程式为_____。 ②A侧的空气流量为，其中的含量为，要将空气中的降低至原含量的，则侧通入的流量至少需_____。 Ⅲ．捕集转化为多孔材料。 (5)铵盐型碱性离子交换树脂可以吸收，过程如右图所示，通过调节湿度实现捕集和释放。 ①为_____，为。 ②关于调节湿度下列说法正确的是_____。 a．该材料可以循环多次使用 b．Ⅲ中降低水浓度使Ⅲ中反应正向移动 c．高湿度通过水合作用稳定，实现了的释放 (6)在直接转化为高度多孔材料，晶胞如下所示。 ①PDC与形成配位键，理由是_____。 ②该材料中，：的值为_____。 ◆类型三 晶体结构与晶体的性质 7．（25-26高三上·北京·月考）将钴酞菁和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)碳的几种单质如图所示。 ①几种碳的单质中属于共价晶体的是______。 ②间的作用力是______。 ③基态碳原子价层电子排布式为______。 (2)钴酞菁的分子结构如图所示。 ①比较C原子和N原子的电负性大小，并从原子结构的角度说明理由______。 ②钴酞菁分子中能形成配位键的原因是______。 (3)气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图1所示。结构属立方晶系，晶胞如图2所示。 ①二聚形成的过程中，∠Cl-Al-Cl键角将______(增大、减小或不变)，原因是______。 ②晶体距离最近的阳离子有______个。 ③的晶胞形状为正方体，边长为a nm，该晶体密度为______。(列出计算式，阿伏加德罗常数用NA表示，) 8．（2025·北京海淀·三模）超分子指多个分子组合在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体，超分子内部分子之间通过非共价键相结合。冠醚是大环多醚类物质的总称，可由不同大小的空穴适配不同大小的阳离子。下图为常见的三种冠醚结构。冠醚a可适配，冠醚c可适配。 (1)能形成晶体，结构如图所示。 ①的价层电子排布式为_______。 ②晶体中每个小正八面体的顶点均为，距离最近的有_____个。 ③该晶体密度为，阿伏伽德罗常数为。该晶胞的边长为_____pm。() (2)某分子(结构如图所示)能与冠醚b形成一种分子梭。 ①比较位点1和位点2中的键角的大小，并说明理由：_______。 ②可以通过加入酸或碱使冠醚b在该分子梭的位点1和位点2之间来回移动。加酸后，冠醚b移动到位点2，此时冠醚b与位点2之间的作用力类型为_______(填字母序号)。 a．共价键    b．离子键    c．静电相互作用    d．氢键 (3)由于在烯烃中的溶解度较小，其水溶液对烯烃的氧化速率较慢。若将环己烯溶于冠醚c后再加入溶液，则环己烯能迅速被氧化，原因是_______。 9．（2025·北京昌平·二模）因其固有的电催化活性和丰富的化学相组成成为理想的电解水催化剂。 (1)基态的价电子排布式是_____。 (2)Se元素的价电子排布式是，它在周期表中的位置是_____。 (3)的一种晶体为立方黄铁矿型结构，边长为anm，晶胞结构如图所示。 ①距离最近的阴离子有_____个。 ②的摩尔质量为217，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为_____。() (4)MOF衍生的制备 步骤Ⅰ：将含的盐海液[]和1，3，5-苯三羧酸()海解在乙二醇中，并放入反应釜内加热得到中空的Co-MOF前驱体。 步骤Ⅱ：进一步在惰性气氛下高温煅烧硒化，制得中空微球状的。 ①中空的Co-MOF前驱体中与1，3，5-苯三羧酸根(，结构如图所示)之间形成配位键，理由是_____。 ②在碱性条件下，2-甲基咪唑(结构如图所示)优于制备Co-MOF前驱体；而在酸性条件下，2-甲基咪唑的优势将会大大降低，降低的原因可能是_____。 ◆类型四 有关晶胞的计算 10．（2025·北京西城·二模）硅及其化合物在很多领域有广泛的应用。 (1)硅原子 ①基态硅原子的价层电子轨道表示式是___________。 ②原子的第一电离能由小到大的顺序为___________ (2)晶体硅 ①晶体硅的熔点和硬度均低于金刚石，其原因是___________。 ②一定温度下，某体积为，质量为mg的晶体硅，其晶胞为立方体，如图1所示，边长为，Si的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数___________。 ③下列能说明硅的晶体类型略向金属晶体过渡的是___________。 a．硅原子之间的相互作用具有方向性和饱和性 b．硅有导电性，导电能力大于金刚石 (3)硅的含氧化合物 ①二氧化硅中的硅氧四面体基本结构单元如图2所示，其中硅原子的杂化方式为___________。 ②自然界中的云母由片状的硅酸根离子和片间的金属离子构成层状结构。 i．如图3所示，每个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与相邻的硅氧四面体连接，形成无限伸展的片状的硅酸根离子，其中硅原子和氧原子的个数比为___________。 ii．云母易被从片间撕开，原因是___________。 11．（2025·北京门头沟·一模）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。 (1)“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，制备纯硅的反应原理：。 ①的分子结构类似，中键是由硅的_____轨道与氯的3p轨道重叠形成键。 ②晶体熔点明显高于，原因是_____。 (2)Ge在元素周期表第4周期第IVA族。基态Ge原子的价层电子轨道表示式是_____。 (3)由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质，是一种潜在的拓扑绝缘体材料。晶体可视为晶体(晶胞如图所示)中部分原子被和取代后形成。 ①图a中与Ge距离最近的Ge的数目为_____。 ②图b为Ge晶胞中部分原子被和取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_____。 ③图为的晶胞，已知晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则的摩尔质量为_____(列出表达式，已知：) 12．（2025·北京东城·一模）我国人造金刚石产量居世界首位。以石墨或甲烷为原料可制备金刚石。 Ⅰ．石墨和金刚石的晶胞() (1)基态碳原子的电子排布式为_______。 (2)根据图中信息判断石墨晶体中层间没有化学键相连，依据是_______。 (3)金刚石在目前所有已知晶体中硬度最大。从结构角度解释其原因：_______。 (4)石墨和金刚石的晶胞体积比为7：9，其密度比为_______(简单整数比)。 Ⅱ．人工合成金刚石 方法一：高压合成 方法二：低压合成 方程式 (石墨，)(金刚石，)      原理 石墨与催化剂镍(Ni)在高压釜中的高温高压条件下形成共熔体(Ni，C)，金刚石比石墨更易从共熔体中析出 与大量在微波炉里形成等离子体(含电子、、、等)，其中含碳粒子在硅晶体表面沉积并脱去，得到金刚石 (5)将高压合成金刚石过程中的能量变化，在图中补充完整_______。 (6)关于低压合成，下列说法正确的是_______(填序号)。 a．甲烷和金刚石中的碳原子、硅晶体中的硅原子均为杂化 b．含碳粒子相互碰撞可能得到乙烷 c．低压可降低含碳粒子的浓度，有利于生成结构规整的金刚石 ‌‌‌‌‌‌‌ 1 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 物质结构与性质综合题 参考答案 ◆类型一 原子结构与元素性质 1．(1)b (2)四面体形 (3)第一电离能，N和O为同周期元素，基态N原子2p轨道电子排布是半充满的，比较稳定，第一电离能较高 (4) 加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 b (5) 2．(1)2s22p5 (2) L 4 (3) N > P 同主族从上到下第一电离能逐渐减小 (4)水为极性分子，环戊烷极性弱于THF，同时THF中氧原子可与水分子形成氢键，故THF在水中的溶解性大于环戊烷 (5) O电负性大于P，O-H键极性大于P-H键，O-H键更容易断裂解离出H+ O O原子存在孤电子对 (6) (7) +5 P-O 3．(1) 15 (2) 、 .在分子间氢键，分子间氢键影响沸点，使得沸点高 (3)正四面体形 (4)A (5) ◆类型二 分子结构与分子的性质 4．(1) (2) V形 < O与S位于同族，最外层电子数相同，电子层数O<S，原子半径O<S，原子核对核外电子的吸引力O>S，电负性O>S (3)A (4)CN-的配位能力强于邻二氮菲 (5) 1 5．(1) 的VSEPR模型为四面体形，含一个孤电子对，略去孤电子对，的空间结构为三角锥形 (2)sp2、sp3 (3)CH3CH2NH2 (4) 配位键 氢键 (5) 6 6．(1) (2)< (3)直线形 (4) （或分步写，） (5) ac (6) PDC中的氧原子提供孤电子对，提供空轨道 4：3 ◆类型三 晶体结构与晶体的性质 7．(1) 金刚石 分子间作用力或范德华力 (2) 氮原子原子核内质子数比碳原子多，并且原子半径小于碳原子，对电子的吸引能力更强，所以电负性（回答合理即可） 钴酞菁分子中核外3d能级有空轨道，核外有孤对电子，因而能够形成配位键（回答合理即可） (3) 减小 铝原子由中的杂化变为杂化，分子构型由平面正三角形变为正四面体形 2 8．(1) 12 (2) 键角：位点1位点2；位点1处N为杂化，键角约为，位点2处N为杂化，且含有1个孤电子对，键角小于 cd (3)冠醚c易溶于环己烯且适配，增大在环己烯中的溶解度，为了平衡电荷，进入环己烯层，在环己烯中的浓度(溶解度)增大，氧化环己烯的反应速率增大 9．(1) (2)第四周期ⅥA族 (3) 6 (4) 提供空轨道，1，3，5-苯三羧酸根()中的O提供孤对电子，形成配位键 酸性条件下，与N原子配位，减少了与N原子配位 ◆类型四 有关晶胞的计算 10．(1) (2) 晶体硅和金刚石都属于共价晶体，原子半径：，键长：键键，键能：C-C键键，键能越大，熔点越高、硬度越大 b (3) 杂化 2：5 片内的共价键的强度大于片间的离子键等相互作用的强度 11．(1) 1个杂化 晶体硅是共价晶体，熔化破坏共价键，是分子晶体，熔化破坏分子间作用力，由于共价键的作用比分子间作用力强，所以共价晶体熔化需要吸收能量大，熔点高 (2) (3) 4 8个顶点不同，三套各4根平行棱不相同，三套各2个平行面不同，不可以无隙并置 12．(1) (2)层间距远大于碳碳键键长 (3)金刚石是共价晶体，为立体网状结构，键长很短，键能很大 (4) (5) (6)abc 1 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $