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专题 15 物质结构与性质综合题
考点 命题趋势
在当前的旧高考中，"物质结构与性质"属于选择性考试内容，以综合性客观题形式出
现，随着新课程的落实，"物质结构与性质"已成为选择性必修课程，将成为新高考的
必考内容，在新高考中，部分卷区不再设置"物质结构与性质"综合题，而是将其考查
分散到选择题和其他综合题当中。纵观近年来高考真题，物质结构与性质综合题基本
考点1 物质结构 上考的都是最基本、最典型、最主干的知识点。以下是高考时时常考的知识点：原子
与性质综合题 结构与元素的性质方面，如原子电子排布式，元素原子的性质；化学键与物质的性质
方面，如杂化轨道类型，分子(离子)空间构型；分子间作用力与物质的性质方面；如
晶胞判断与计算。试题均建构在以教材为主的中学化学基础知识之上，没有偏离教材
体系和考试说明的要求， 试题基本保持稳定。试卷并不能把所有的知识面全部覆盖，
也不能保证重要知识点可能反复出现。
1．(2024·北京卷)锡（ ）是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
（1） 位于元素周期表的第5周期第IVA族。将 的基态原子最外层轨道表示式补充完整：
（2） 和 是锡的常见氯化物， 可被氧化得到。
① 分子的 模型名称是_________。
② 的 键是由锡的_________轨道与氯的 轨道重叠形成。键。
（3）白锡和灰锡是单质 的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金
刚石结构。①灰锡中每个 原子周围与它最近且距离相等的 原子有_________个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为 和 ，则白锡和灰锡晶体的密度之比是_________。
（4）单质 的制备：将 与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至 ，由于固体之间反应慢，
未明显发生反应。若通入空气在 下， 能迅速被还原为单质 ，通入空气的作用是
_________________________________________________________________________________。
2. (2024·浙江卷6月)氧是构建化合物的重要元素。请回答：
（1）某化合物的晶胞如图1， 的配位数(紧邻的阳离子数)为_______；写出该化合物的化学式_______，
写出该化合物与足量 溶液反应的化学方程式_______。
（2）下列有关单核微粒的描述正确的是_______。
A. 的基态原子电子排布方式只有一种
B. 的第二电离能 的第一电离能
C. 的基态原子简化电子排布式为
D. 原子变成 ，优先失去 轨道上 的电子
（3）化合物 和 的结构如图2。
① 和 中羟基与水均可形成氢键( )，按照氢键由强到弱对三种酸排序_______，
请说明理由_______。
②已知 、 钠盐的碱性 ，请从结构角度说明理由_______。
3. (2024·山东卷)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
（1） 在元素周期表中位于第_______周期_______族；同周期中，基态原子未成对电子数比 多的
元素是_______(填元素符号)。
（2） 如某种氧化物 的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为_______。当 晶体有O原子脱出时，出现O空位， 的化合价_______(填“升高”“降低”或“不变”)，O
空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是_______(填标号)。
A． B． C． D．
（3） (见图)是 晶型转变的诱导剂。 的空间构型为_______； 中咪唑环
存在 大 键，则N原子采取的轨道杂化方式为_______。
（4） 可作 转化为 的催化剂(见下图)。 的熔点远大于 ，除相对分子质量
存在差异外，另一重要原因是_______。
4. (2024·浙江卷1月)氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知：
请回答：
（1）某化合物的晶胞如图，其化学式是_______，晶体类型是_______。
（2）下列说法正确的是_______。
A. 电负性：B>N>O B. 离子半径：P3-”、“<”或“=”)，请说明理由_______。
②将 与 按物质的量之比1:2发生化合反应生成A，测得A由2种微粒构成，其中之一是 。
比较氧化性强弱： _______ (填“>”、“<”或“=”)；写出A中阴离子的结构式_______。
5. (2024·全国甲卷)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）该族元素基态原子核外未成对电子数为_____，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为_____。
（2） 俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为_____(填标号)。
a．离子键 b．极性共价键 c．非极性共价键 d．配位键
（3）一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ，其中电负性最大的元素是____，硅原子的杂化轨道类型为
_____。
（4）早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：_____。
物质
熔点/ 442 29 143
（5）结晶型 可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中 配的位数为_____。设
为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为_____ (列出计算式)。
6．（2023·全国甲卷）将酞菁—钴钛—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)图1所示的几种碳单质，它们互为_______，其中属于原子晶体的是_______， 间的作用力是_______。
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。酞菁分子中所有原子共平面，其中 轨道能提供一对电子的 原子是_______(填图2酞菁中 原子的标号)。
钴酞菁分子中，钴离子的化合价为_______，氮原子提供孤对电子与钴离子形成_______键。
(3)气态 通常以二聚体 的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中 的轨道杂化类型为
_______。 的熔点为 ，远高于 的 ，由此可以判断铝氟之间的化学键为_______键。
结构属立方晶系，晶胞如图3b所示， 的配位数为_______。若晶胞参数为 ，晶体密度
_______ (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 )。
7．（2023·全国乙卷）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(
)。回答下列问题：
(1)基态 原子的价电子排布式为_______。橄榄石中，各元素电负性大小顺序为_______，铁的化合价为
_______。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表：
物质 熔点/℃
800.7
与 均为第三周期元素， 熔点明显高于 ，原因是_______。分析同族元素的氯化物 、
、 熔点变化趋势及其原因_______。 的空间结构为_______，其中 的轨道杂化形式为
_______。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，晶胞中含有_______个 。该物质化学式为_______，B-B最近距离为_______。
8．（2023·山东卷）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(1) 时， 与冰反应生成 利 。常温常压下， 为无色气休，固态 的晶体类型为
_____， 水解反应的产物为_____(填化学式)。
(2) 中心原子为 ， 中心原子为 ，二者均为 形结构，但 中存在大 键 。 中
原子的轨道杂化方式_____；为 键角_____ 键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较 与
中 键的键长并说明原因_____。
(3)一定条件下， 和 反应生成 和化合物 。已知 属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞
参数 )，其中 化合价为 。上述反应的化学方程式为_____。若阿伏加德罗常数
的值为 ，化合物 的密度 _____ (用含 的代数式表示)。
9．（2023·北京卷）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根 可看作是 中的
一个 原子被 原子取代的产物。
(1)基态 原子价层电子排布式是__________。
(2)比较 原子和 原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：____________________。
(3) 的空间结构是__________。
(4)同位素示踪实验可证实 中两个 原子的化学环境不同，实验过程为
。过程ⅱ中， 断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂是
和 ，过程ⅱ含硫产物是__________。
(5) 的晶胞形状为长方体，边长分别为 、 ，结构如图所示。晶胞中的 个数为__________。已知 的摩尔质量是 ，阿伏加德罗常数
为 ，该晶体的密度为__________ 。
(6)浸金时， 作为配体可提供孤电子对与 形成 。分别判断 中的中心 原子和
端基 原子能否做配位原子并说明理由：____________________。
10．（2023年6月·浙江卷）氮的化合物种类繁多，应用广泛。
请回答：
(1)基态N原子的价层电子排布式是 。
(2)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：
B．化学键中离子键成分的百分数：
C．最简单的氮烯分子式：
D．氮烷中N原子的杂化方式都是
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 的能力： (填“>”或“<”)，理由是 。
(3)某含氮化合物晶胞如图，其化学式为 ，每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为
。
11．（2023年1月·浙江卷）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：(1) 分子的空间结构(以 为中心)名称为 ，分子中氮原子的杂化轨道类型是 。
受热分解生成 和 ，其受热不稳定的原因是 。
(2)由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：① 、② 、③ ，有关
这些微粒的叙述，正确的是___________。
A．微粒半径：③>①>②
B．电子排布属于基态原子(或离子)的是：①②
C．电离一个电子所需最低能量：①>②>③
D．得电子能力：①>②
(3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ，该化合物的化学式为 。
12．（2022·全国甲卷）2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实
现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH=CH )与四氟乙烯(CF=CF )的共聚物(ETFE)制
2 2 2 2
成。回答下列问题：
(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为_______。
(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图
是_______(填标号)，判断的根据是_______；第三电离能的变化图是_______(填标号)。
(3)固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF) 的链状结构_______。
3
(4) CF =CF 和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为_______和_______；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚
2 2
乙烯，从化学键的角度解释原因_______。
(5)萤石(CaF )是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是_______；若该立方晶胞
2
参数为a pm，正负离子的核间距最小为_______pm。
13．（2022·全国乙卷）卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题：(1)氟原子激发态的电子排布式有_______，其中能量较高的是_______。(填标号)
a. b. c. d.
(2)①一氯乙烯 分子中，C的一个_______杂化轨道与Cl的 轨道形成 _______键，并且Cl
的 轨道与C的 轨道形成3中心4电子的大 键 。
②一氯乙烷 、一氯乙烯 、一氯乙炔 分子中， 键长的顺序是_______，理由：
(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多，形成的 键越强：(ⅱ)_______。
(3)卤化物 受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为_______。解释X的熔
点比Y高的原因_______。
(4) 晶体中 离子作体心立方堆积(如图所示)， 主要分布在由 构成的四面体、八面体等空隙中。
在电场作用下， 不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此， 晶体在电池中可作为_______。
已知阿伏加德罗常数为 ，则 晶体的摩尔体积 _______ (列出算式)。
14．（2022·湖南卷）铁和硒( )都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，
回答下列问题：
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：
①基态 原子的核外电子排布式为 _______；
②该新药分子中有_______种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态 分子_______ 离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
(2)富马酸亚铁 是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中 键与 键的数目比为_______；②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为_______。
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化 ，将 转化为 ，
反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为_______；
②与 互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为_______；
②Fe原子的配位数为_______；
③该晶胞参数 、 。阿伏加德罗常数的值为 ，则该晶体的密度为_______ (列出
计算式)。
15．（2022·山东卷）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为 的笼
形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为
。回答下列问题：
(1)基态 原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_______。
(2)晶胞中N原子均参与形成配位键， 与 的配位数之比为_______； _______；晶胞中有d轨
道参与杂化的金属离子是_______。(3)吡啶( )替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的 大 键、则吡啶中N原
子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
(4)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_______，②_______。
(5) 、 、 的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是
_______。
16．(2022·北京卷) 失水后可转为 ，与 可联合制备铁粉精 和 。
I. 结构如图所示。
(1) 价层电子排布式为___________。
(2)比较 和 分子中的键角大小并给出相应解释：___________。
(3) 与 和 的作用分别为___________。
II． 晶胞为立方体，边长为 ，如图所示。
(4)①与 紧邻的阴离子个数为___________。
②晶胞的密度为 ___________ 。
(5)以 为燃料，配合 可以制备铁粉精 和 。结合图示解释可充分实现能源和
资源有效利用的原因为___________。17．（2022·重庆卷）配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn O]6+构成。
4
(1)基态Zn2+的电子排布式为 。
(2)L2-所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形；每个L2-
中采取sp2杂化的C原子数目为 个，C与O之间形成σ键的数目为 个。
(3)X晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X与HO的吸附作用，可在L2-上引入 。(假设X晶胞形状
2
不变)。
A．－Cl B．－OH C．－NH D．－CH
2 3
(4)X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。
①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn O]6+的不同之处在于 。
4
②X晶体中Zn2+的配位数为 。
③已知ZnO键长为dnm，理论上图中A、B两个Zn2+之间的最短距离的计算式为 nm。
④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为N ，L2-与[Zn O]6+的相对分子质量分别为M 和M，则X
A 4 1 2的晶体密度为 g•cm-3(列出化简的计算式)。
18．（2022·福建卷）1962年首个稀有气体化合物 问世，目前已知的稀有气体化合物中，含氙( Xe)
54
的最多，氪 ( Kr)次之，氩( Ar)化合物极少。 是 与 分子形成的
36 18
加合物，其晶胞如下图所示。
回答下列问题：
(1)基态 原子的价电子排布式为 。
(2) 原子的活泼性依序增强，原因是 。
(3)晶体熔点： (填“>”“<”或“=”)，判断依据是 。
(4) 的中心原子 的杂化轨道类型为 。
(5) 加合物中 ，晶体中的微粒间作用力有 (填标号)。
a.氢键 b.离子键 c.极性共价键 d.非极性共价键
19．（2022·河北卷）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色
环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。
(2)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 。
(3)SnCl 的几何构型为 ，其中心离子杂化方式为 。
(4)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列物质中，属于顺
磁性物质的是 (填标号)。
A．[Cu(NH )]Cl B．[Cu(NH )]SO C．[Zn(NH )]SO D．Na[Zn(OH) ]
3 2 3 4 4 3 4 4 2 4
(5)如图是硫的四种含氧酸根的结构：
A． B． C． D．根据组成和结构推断，能在酸性溶液中将Mn2+转化为MnO 的是 (填标号)，理由是 。
(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。
①该物质的化学式为 。
②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中A原
子的坐标为( ， ， )，则B原子的坐标为 。
20．（2022·海南卷）以 、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答
问题：
(1)基态O原子的电子排布式 ，其中未成对电子有 个。
(2)Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是 。
(3)酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图，分子中所有原子共
平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取 杂化。邻苯二甲酸酐( )和邻苯二甲酰
亚胺( )都是合成酞菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是 。(4)金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为 。
(5)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn-N键中离子键成分的百分数小于Zn-
O键，原因是 。
(6)下图为某ZnO晶胞示意图，下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。 为所取
晶胞的下底面，为锐角等于60°的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的
底面 、 。
21．（2022·广东卷）硒( )是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我
国科学家发现聚集诱导发光( )效应以来， 在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含
的新型 分子 的合成路线如下：
(1) 与S同族，基态硒原子价电子排布式为 。
(2) 的沸点低于 ，其原因是 。
(3)关于I~III三种反应物，下列说法正确的有 。
A．I中仅有 键
B．I中的 键为非极性共价键
C．II易溶于水D．II中原子的杂化轨道类型只有 与
E．I~III含有的元素中，O电负性最大
(4)IV中具有孤对电子的原子有 。
(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为 (填“>”或“<”)。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸
钠( )可减轻重金属铊引起的中毒。 的立体构型为 。
(6)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速
新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿
x、y、z轴方向的投影均为图2。
①X的化学式为 。
②设X的最简式的式量为 ，晶体密度为 ，则X中相邻K之间的最短距离为 (列出计
算式， 为阿伏加德罗常数的值)。
