聚焦概念回归基础——物质结构与性质试题评析-《中学生数理化》高中理化2026年10月刊

聚焦概念 物质结构 ■北京市一学校 物质结构与性质是高中化学学科 的重要内容，承载着“宏观辨识与微观 探析”等核心素养的培养。现精选高考 典型真题，按照“原子结构与性质”“分 子结构与性质”和“晶体结构与计算”三 大板块，分类剖析并附同类练习，为备 考提供有效参考。 板块一：原子结构与性质 原子结构是理解元素周期律的基 础。原子结构的考查形式多元，不仅要 求熟悉核外电子排布规律和电子云形 状、核素符号的表达和同位素的概念， 还要求能书写基态原子的轨道表示式 和比较电离能大小。 例1通过MgCl2和[Mg(NH3)6]C2 的相互转化可实现NH3的高效存储和 利用。请将Mg的基态原子最外层轨 道表示式补充完整： 3 3p 解析：考查镁原子(Mg,原子序数 12)的基态电子排布。其电子排布式为 1s22s22p63s2,因此最外层（第三层）的 轨道表示式为： 权 3s 3p 提示：学习中要重视1一36号元素 夯基固本 回归基础 性质试题评析 滕明俊（博士） 基态原子核外电子排布（尤其是价层电 子排布和轨道表示式)的规范书写，深 刻理解洪特规则、泡利原理和能级交错 现象。 例2下列化学用语或图示表达 正确的是( ）。 A.NaCl的电子式为Na:di: B.NH的VSEPR模型为 C.2p,电子云图为 D.基态24Cr原子的价层电子轨道 表示式为州州+☐中 3d 解析：NaCl是离子化合物，其电子式 应由Na和Cl构成，正确的电子式为 Na[:C1:],选项中给出的电子式 错误地将Na和Cl以共价键形式连接， 混淆了离子键与共价键的本质区别，A 不正确。NH分子的VSEPR模型应 基于其价层电子对数为4(3个N一H 键和1个孤电子对)，模型为四面体形， 选项中给出的三角锥形是NH3的分子 空间构型而非VSEPR模型。这是考 生极易混淆的概念一VSEPR模型描 夯基固本 述的是价层电子对（包括成键电子对和 孤电子对)的空间排布，NH3的 VSEPR模型为四面体；而分子的空间 构型只考虑原子核的位置，NH3为三 角锥形。两者易混淆，需注意区分，B 不正确。2p,电子云图表示p轨道电 子云的空间分布，呈哑铃形（或纺锤 形)，沿某一坐标轴方向伸展，C正确。 基态铬原子(24Cr)的电子排布式为 1s22s22p53s23p3d54s1,这是洪特规则 特例—半充满结构更稳定。其价层 电子轨道表示式为3d和4s',3d轨道 上的5个电子应各占一个轨道且自旋 平行，D不正确。 答案：C 提示：①离子化合物与共价化合物 的电子式写法不同，前者用离子符号， 后者用共用电子对表示。②VSEPR模 型与分子空间构型的区别：VSEPR模 型包含孤电子对的位置，分子空间构型 只包含原子的位置。③洪特规则特例： Cr、Cu等元素的基态电子排布等」 例3我国科研人员利用激光操 控方法，从Ca原子束流中直接俘 获1Ca原子，实现了对同位素1Ca的 灵敏检测。41Ca的半衰期（放射性元素 的原子核有半数发生衰变所需的时间) 长达10万年，是14C的17倍，可应用于 地球科学与考古学。下列说法正确的 是()。 A.1Ca的原子核内有21 20 Ca 个中子 钙 4s2 B.lCa的半衰期长，说 40.08 8 明1Ca难以失去电子 C.1Ca衰变一半所需的时间小 于14C衰变一半所需的时间 D.从Ca原子束流中直接俘获1Ca 原子的过程属于化学变化 解析：本题考查原子结构、同位素、 半衰期概念以及化学变化的判断，综合 性强，要求考生能从“原子核”和“核外 电子”两个层面区分物理变化与化学变 化、核性质与化学性质。41Ca的质量数 为41，钙的原子序数为20（即质子数为 20)。根据“质量数=质子数十中子 数”，可得中子数=41一20=21，A正 确。半衰期是原子核发生衰变所需的 时间，由原子核内部结构决定，与核外 电子的得失能力（化学性质）无关。“难 以失去电子”描述的是钙元素的还原性 (化学性质)，而半衰期是核性质，两者 无直接关联，B错误。题干明确给出 “41Ca的半衰期长达10万年，是4C的 17倍”，即1Ca的半衰期是14C的17 倍，因此41Ca衰变一半所需的时间大 于14C衰变一半所需的时间，C错误。 化学变化的本质是原子核外电子的重 新排布，原子核本身不发生变化。而俘 获4Ca原子只是将原子从束流中分离出 来，原子核和核外电子均未改变，也没有 新物质生成，属于物理变化，D错误。 答案：A 提示：在复习中要注意区分“核性 质”与“化学性质”。①核性质（如半衰 期、放射性)由原子核内部结构决定，与 核外电子无关。②化学性质（如得失电 子能力、氧化还原性)主要与核外电子 有关。二者属于不同层面的性质，不可 混淆。这也正是“物质结构与性质”模 块中“原子结构”部分的考查点。 同类练习 1.锡(Sn)是现代“五金”之一，广 泛应用于合金、半导体工业等。Sn位 于元素周期表的第5周期第VA族。 将S的基态原子最外层轨道表示式补 充完整： 5p 2.硫代硫酸盐是一类具有应用前 景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2O) 可看作是SO?中的一个O原子被S 原子取代的产物。 (1)基态S原子价层电子排布式 是 (2)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： 3.下列化学用语或图示表达不正 确的是( ）。 A.H2O2的电子式：H[0:0]-H 0 B.CH分子的球棍模型：c3 C.A13+的结构示意图：(+13 28 D.乙炔的结构式：H一C=C一H 板块二：分子结构与性质 分子结构涉及杂化方式判断、 VSEPR模型、键角比较、分子极性、配 合物、分子间作用力等知识点。 夯基固本 例4物质的微观结构决定其宏 观性质。乙腈(CHCN)是一种常见的 有机溶剂，沸点较高，水溶性好。下列 说法不正确的是()。 H A.乙腈的电子式：H:C:CN H B.乙腈分子中所有原子均在同一 平面 C.乙腈的沸点高于与其分子量相 近的丙炔 D.乙腈可发生加成反应 解析：乙腈分子中含有甲基 (一CH3),甲基碳原子为sp杂化，呈四 面体结构，所有原子不可能共面。乙腈分 子(CHCN)中C=N键极性很强，使得 整个分子具有强极性，所以乙腈分子之 间存在色散力和取向力。丙炔分子 (CH一C=CH)之间只有色散力。考 虑到乙腈与丙炔分子量相近，色散力强 度相近，而乙腈分子还有额外的取向力， 因此乙腈沸点更高。乙腈分子中含有 碳氮三键，可与氢气等发生加成反应。 答案：B 提示：①判断分子共面问题，应首 先识别分子中的杂化类型一sp3杂 化的碳原子（饱和碳）必然导致其连接 的原子不在同一平面；sp2和sp杂化的 碳原子则具有平面或直线结构。②比 较沸点高低时，快速形成思路：先看有 无氢键，再看范德华力中取向力和色散 力等（要注意控制变量的思路，在相对 分子质量和分子形状差不多，也即色散 夯基固本 力大小差不多的前提下，再考虑取向力 存在与否对物质熔沸点的影响)。 例5NH分子中H一N一H键角 小于10928'，从结构角度解释原因：。 解析：本题直击价层电子对互斥理 论(VSEPR)的核心。NH3分子中N 原子采用sp3杂化，但由于存在一个孤 电子对，孤电子对与成键电子对之间的 斥力大于成键电子对与成键电子对之 间的斥力，导致键角被压缩至107°左 右，小于标准四面体角109°28'。 答案：NH3中N原子的sp3杂化 轨道有一个孤电子对，斥力较大 例6中国科学家首次成功制得 大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一 大进步。 金刚石 石墨 石墨炔 下列关于金刚石、石墨、石墨炔的 说法正确的是( )。 A.三种物质中均有碳碳原子间的 0键 B.三种物质中的碳原子都是sp 杂化 C.三种物质的晶体类型相同 D.三种物质均能导电 解析：金刚石中每个C原子形成4 个C一C。键；石墨中每个C原子形成 3个C一C。键（此外还有一个离域π 键)；石墨炔中C原子通过。键连接形 10 成网络结构。三种物质中均存在碳碳 原子间的σ键，这是共价键最基本的存 在形式，A正确。三种物质中碳原子的 杂化方式不同，金刚石中C原子形成4 个单键，为sp3杂化；石墨中C原子形 成3个。键和一个元键，为sp2杂化； 石墨炔中C原子既有sp杂化（苯环部 分)又有sp杂化（炔键部分），B错误。 三种物质的晶体类型不同，金刚石是典 型的共价晶体，石墨是混合型晶体（层 内共价键、层间范德华力)，石墨炔是一 种具有独特二维层状结构的新型碳材 料，C错误。三种物质的导电性不同， 金刚石不导电，石墨（层内离域电子）能 导电，石墨炔的导电性因结构而异，但 一般远弱于石墨，且高中阶段通常认为 其导电性不如石墨，D错误。 答案：A 提示：本题体现了“基于科技前沿 命题”的特点。石墨炔作为陌生材料， 但其考查的落脚点仍是教材中的。键、 杂化类型、晶体类型等核心概念。复习 的过程中，可以练习如何从陌生情境中 剥离出熟悉的化学概念，将新材料与教 材中的典型物质（金刚石、石墨）进行类 比分析。 同类练习 4.SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化 物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。 C C1约120°C1 SnCl2分子的VSEPR模型名称 是 5.分别判断S2O的中心S原子 和端基S原子能否做配位原子并说明 理由：。 6.H2O中O和S0中S均为 sp3杂化，比较H2O中H一O一H键角 和SO中O一S一O键角的大小并解 释原因： 板块三：晶体结构与计算 晶胞密度计算和配位数判断是“物质 结构与性质”模块中区分度较高的内容，考 查考生的空间想象和数学运算能力。 例7[Mg(NH3)6]Cl2的晶胞是 立方体结构，边长为anm,结构如图1 所示。 。[MgNH)62 -0 OCH 图1 已知[Mg(NH3)6]Cl2的摩尔质量 为Mg·mol1,阿伏加德罗常数为 NA,该晶体的密度为 g·cm-3。 (1nm=10-7cm) 解析：本题为典型的晶胞密度计算 题，解题通常分为三个步骤。 第一步，确定一个晶胞中所含“目 标微粒”的数目，由晶胞图可知， [Mg(NH3)6]2+(或Mg2)位于晶胞的 顶点和面心。根据分摊法，顶点粒子数 为8x日-1，面心粒子数为6×分=3。 夯基固本 因此，一个晶胞中含有[Mg(NH3)6]2 的个数为4。 由化学式[Mg(NH3)6]Cl2可知， CI厂的个数应为[Mg(NH3)6]+的2 倍，即8个。一个晶胞实际含有4个 [Mg(NH3)6]Cl2。 第二步，计算一个晶胞的质量， M m胞=4 VA8。 第三步，计算晶胞体积并进行单位 换算，晶胞边长为anm,1nm= 10-7cm,故V能=(a×10-7cm)3= a3×10-21cm3(常见错误：误用1nm= 10-9cm,导致指数错误)。 第四步，代入密度公式计算，ρ= n胞4×M V NAXa3 X1021g·cm-3。 同类练习 7.白锡和灰锡是单质Sn的常见同 素异形体。二者晶胞如图2所示，白锡 具有体心四方结构（晶胞含4个Sn原 子)，灰锡具有立方金刚石结构（晶胞含 8个Sn原子)。若白锡和灰锡的晶胞 体积分别为V1nm3和V2nm3,则白锡 和灰锡晶体的密度之比是 灰锡 图2 8.MgS2O3·6H2O的晶胞形状为 长方体，边长分别为anm、bnm、 cnm,结构如下页图3所示。晶胞中 的[Mg(H2O)6]2+个数为。已知 11 夯基固本 MgS2O3·6H2O的摩尔质量是 Mg·mol1,阿伏加德罗常数为NA, 该晶体的密度为 g·cm-8 ●Mg42O)6J24 0S,03 图3 同类练习答案：1， 5s 5p 2.(1)3s23p (2)第一电离能O>S。O和S为 同主族元素，电子层数$>O,原子半径 S>O,原子核对最外层电子的吸引作 用O>S 3.A(H2O2为共价化合物，电子式 应为H:O:O:H) 4.平面三角形 5.端基S原子有孤电子对，可以作 配位原子；中心S原子无孤电子对，不 可以作配位原子 6.H一O一H键角小于O一S一O 键角。H2O中的O原子有2对孤电子 对，孤电子对间的斥力大于成键电子 对，使键角减小；SO中的S原子无 孤电子对，键角为109°28' 7.V2:4V 4M 8.4 NAabc ×1021 备考策略： 1.回归教材，夯实基础概念。 熟练掌握1~36号元素基态原子 12 的核外电子排布式、轨道表示式。深刻 理解σ键、π键、杂化轨道理论、VSEPR 理论、配合物、晶胞等核心概念。重点 关注教材中的有益知识补充，如人教版 教材中的“科学·技术·社会”“资料卡 片”等栏目。 2.总结解决问题的典型思路，强化 “结构决定性质”思维 将“结构决定性质”这一观念内化， 形成典型的快速推理思路：比如判断熔 沸点高低，可以从“有无氢键→范德华力 (相对分子质量、分子形状)”入手；判断 键角大小，可以从“中心原子杂化类型 孤电子对数及斥力大小”入手；判断分子 是否有极性，可以从“键的极性→分子空 间构型是否对称”入手；判断溶解性大 小，可以从“溶质与溶剂的分子间作用力 是否匹配（相似相溶）”入手。 3.专项突破“晶胞计算和规范书写”。 晶胞密度计算是常考题型，应通过 专运调练，嘉练侦州公式p=子和 对应的单位换算。同时，重视原子结构 示意图、电子式、轨道表示式等化学用 语的规范书写练习。 4.有意识锻炼信息获取和提升迁 移能力。 新高考化学卷出题情境新颖，但落 脚点与学科基础密切相关。可以有意 识地锻炼从陌生材料（新物质结构图、 新反应历程图)中快速提取关键信息的 能力，做到“以不变应万变”。但