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专题 11 物质结构与性质综合题
考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势
1、2022年北京高考，第一次加入了结
构化学的考试，这是新课改的最大变化
考点 物质结构 2024年北京卷第15题 之一。
与性质综合题 2023年北京卷第15题 2、物质结构与性质这部分内容涉及到的
（5年3考） 2022年北京卷第15题 考点比较综合，通常有轨道表示式、晶
胞的相关知识、从结构的角度解释物质
性质与用途等。
1．（2024·北京·高考真题）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σ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．（2023·北京·高考真题）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： 。
3．（2022·北京·高考真题）工业中可利用生产钛白的副产物 和硫铁矿 联合制备铁精粉
和硫酸，实现能源及资源的有效利用。
(1) 结构示意图如图1。① 的价层电子排布式为 。
② 中O和 中S均为 杂化，比较 中 键角和 中 键角的大小并解释原
因
。
③ 中 与 与 的作用力类型分别是 。
(2) 晶体的晶胞形状为立方体，边长为 ，结构如图2。
①距离 最近的阴离子有 个。
② 的摩尔质量为 ，阿伏加德罗常数为 。
该晶体的密度为 。
(3) 加热脱水后生成 ，再与 在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫酸。
分解和 在氧气中燃烧的能量示意图如图3。利用 作为 分解的燃料，从能
源及资源利用的角度说明该工艺的优点 。1．（2024·北京门头沟·一模）铜氨溶液含有 ，具有溶解纤维素的性能，在溶解纤维素后所得
溶液中再加酸时纤维素又可以沉淀析出，利用这种性质来制造人造丝。用硫酸铜溶液和氨水反应可以制得
铜氨溶液。
(1) 溶液呈蓝色是因为含有水合铜离子 ，结构示意图如图所示：基态 原子核外电子
排布式为 。
(2)制备铜氨溶液。
向 溶液中加入少量氨水，得到浅蓝色的碱式硫酸铜的沉淀；若继续加入氨水，沉淀溶解，得到深蓝
色的含 的铜氨溶液。
①比较键角：NH NH (填“大于”“小于”或“等于”)。
3
②该实验中， 与 结合能力 (填“大于”“小于”或“等于”) 与 结合能力，解释
原因： 。
③经实验发现：金属铜与氨水和过氧化氢的混合溶液反应也可得到 。金属铜单独与氨水或单
独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是 ，反应的离子方应
程式为 。
(3)某种铜的氯化物晶胞形状为立方体，结构如图所示。
已知该晶胞的密度为 ，阿伏加德罗常数为 。则该晶胞的边长为 (列出计算式)。
2．（2024·北京通州·一模）水系质子电池是一种安全环保的电池技术，它采用水系电解质（通常为硫酸），
通过氢离子的移动来进行充放电。(1)对苯醌（ ）可作为水系质子电池的负极材料。
①依据电子云重叠方式分析对苯醌中存在的共价键类型有 。
②下列说法正确的是 。
a．对苯醌所有原子共平面
b．硫酸根中硫原子的杂化方式是
c．对苯醌中元素的电负性由大到小的顺序：
③负极材料需结合质子储能后才能实现放电，对苯醌的储能发生如图转化。
邻苯醌（ ）也可作为负极材料，邻苯醌储能后放电发生的电极反应式是 。
④对苯醌储能过程中在电解液中发生部分溶解导致负极材料损耗，从结构角度分析其原因是 。
(2)二水合铁氰化铁 可用于质子电池的正极材料，其晶胞形状为立方体，边长为anm，
结构如图。
①距离 最近的 有 个。
②已知 的摩尔质量是 ，阿伏加德罗常数为 ，该晶体的密度为
。
3．（2024·北京顺义·一模）钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的母体材料，广泛应用于多个领域。以BaCl 溶液、
2TiCl 溶液、H C O 溶液为原料制备前驱体草酸氧钛钡晶体[BaTiO(C O ) ·4H O]，再经高温煅烧制得钛酸钡粉
4 2 2 4 2 4 2 2
体。
(1)Ti位于元素周期表中的 区。
(2)补全制备前驱体草酸氧钛钡晶体的化学反应方程式。 。
BaCl +TiCl +2H C O +H O=BaTiO(C O ) ·4H O↓+___________
2 4 2 2 4 2 2 4 2 2
(3)煅烧过程中有无水草酸氧钛钡晶体生成，其结构如图所示。
① 中的C原子采取 杂化轨道成键。
②理论研究表明： 中四个碳氧键完全相同， 所有原子共面的平面型结构[图(a)]不如非平面型结
构(每个C原子与临近的3个原子形成的平面相互垂直)[图(b)]稳定。非平面型结构更稳定的原因是
。
③H C O 的K 大于CH COOH的K，从结构角度解释原因 。
2 2 4 a1 3 a
(4)立方钛酸钡晶体的结构如图所示。
①O2-周围与它最近且距离相等的O2-有 个。
②该晶体晶胞的边长为anm，晶体密度为 g·cm-3。(列出计算式，已知阿伏伽德罗常数为N ，
A
1nm=10-7cm)4．（2024·北京海淀·二模）铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
I．在血液中，以 为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，可用于输送 ，下图为载
氧后的血红蛋白分子示意图：
(1)基态Fe的价电子轨道表示式为 。
(2)载氧时，血红蛋白分子中 脱去配位的 并与 配位；若人体吸入CO，则CO占据配位点，血红
蛋白失去携氧功能。由此推测，与 配位能力最强的是 （填字母）。
a． b． c．CO
(3)一种最简单的卟啉环结构如图：
①该卟啉分子中，1号位N的杂化方式为 。
②比较C和N的电负性大小，并从原子结构角度说明理由： 。
③该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱，原因是 。
Ⅱ． 可用于制备优良铁磁体材料。下图是一种铁磁体化合物的立方晶胞，其边长为a pm。
已知： ，阿伏加德罗常数的值为 。
(4)该晶体的密度是 。
(5)距离F最近的Cs的个数为 。
5．（2024·北京东城·一模）柠檬酸铁铵和铁氰化钾在紫外线照射下产生普鲁士蓝(PB)，可用于染色和能源
行业。(1)制备柠檬酸铁铵的原料有铁盐、氨水和柠檬酸。
①基态 的价层电子轨道表示式是 。
② 的VSEPR模型名称是 。
(2)避光条件下，柠檬酸铁铵与铁氰化钾反应得到普鲁士黄(PY)，其晶胞形状为立方体，结构如图所示。
①PY中所有 均与 形成配位键。结合电子式，解释 在PY中作配体的原因： 。
②已知PY中相邻 之间的距离为a nm， 表示阿伏加德罗常数的值，PY的密度为
(用代数式表示， )。
(3)在紫外线照射下，PY中部分 转化为 ，同时 嵌入，PY转变为PB．PB晶胞结构如图所示，其
中 周围最近且等距的 有12个。图中“ ”位置被 或 占据，用“ ”补全PB晶胞结构中
Ⅰ和Ⅱ两个小立方体中的 。[PB晶胞( 未画出)]
(4)由于PB中的 能很容易地嵌入和脱嵌，因此PB可作为钾离子电池的正极材料。充电过程中，推测
会从PB中脱嵌出来，理由是 。
6．（2024·北京房山·一模）氮元素能与金属或者非金属元素形成种类繁多、应用广泛的化合物。
(1)基态N原子的价层电子轨道表示式是 。
(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在最简单的氮烯分子中，N的杂化方式是 。
② 具有很强的还原性，是常用的火箭推进剂，它在常温常压下为无色液体。判断 是否溶于水并说明理由 。
(3)配合物 可用作广谱杀菌剂，其中Cu属于 区元素，该配合物中的配位原子
是 ，配位数是 。
(4) 的某种晶体结构中，原子间均以单键结合，其硬度比金刚石大，原因是 。
(5) 和 形成的化合物是一种重要的半导体材料。其某种晶胞形状为立方体，边长为 ，结构如图所
示。
①距离 最近的 有 个。
②已知阿伏加德罗常数为 ，氮化镓(GaN)的摩尔质量为 ，该晶体的密度表达式为
( )。
7．（2024·北京西城·一模）某钠离子电池以 的碳酸丙烯酯溶液作电解质溶液， 作
正极材料， 作负极材料。
(1) 与环氧丙烷( )在一定条件下反应制得碳酸丙烯酯。
① 是 (填“极性”或“非极性”)分子。
②环氧丙烷中，O原子的杂化轨道类型是 杂化。
③沸点：环氧丙烷 (填“>”或“<”)，解释其原因： 。
(2) 溶液与 溶液混合可制备 晶体。
①基态Mn原子的电子排布式是 。
② 的性质与卤素离子相近，被称为拟卤离子， 被称为拟卤素。
i． 与 反应的生成物的结构式分别是 、 。
ii． 有酸性但乙炔无明显酸性， 的酸性比乙炔的强的原因是 。
③为防止晶体缺陷过多，制备时反应需缓慢且平稳。先将 溶液与柠檬酸钠( )溶液混合，
发生反应： ，再加入 溶液以制备 晶体。
阐述制备晶体过程中柠檬酸钠溶液的作用： 。(3)钠离子电池的正极材料 在充、放电过程中某时刻的晶胞示意图如下。
① 中存在的化学键有配位键、 。
②该时刻的晶胞所示的 中， 。
8．（2024·北京丰台·二模）硼氮氢化合物在有机合成、储氢材料等方面备受关注。
氨硼烷 的球棍模型如图所示。
的一种制备方法如下：
ⅰ. (乙硼烷)
ⅱ.
已知：①元素的电负性：H 2.1 B 2.0 C 2.5 N 3.0 O 3.5 F 4.0
②任何卤化物水解，必先同水分子配位
(1) 中硼元素的化合价为 。
(2) 不能水解，但 能水解。原因是 。
(3)在水中的溶解性：THF>环戊烷，原因是 。
(4)此法生成的 会继续与 反应生成副产物 。过程如下：
①第2步 能量(填“吸收”或“放出”)。②用DMA( )代替THF可以得到纯净的氨硼烷。由此推测 、THF和DMA分别与B原
子的结合能力由大到小的顺序为 。
(5)新型储氢材料 的晶胞形状为立方体，边长为 ，如下图所示。
①与 距离最近且等距的 有 个。
②已知 的摩尔质量为 ，阿伏加德罗常数为 ，此晶体的密度为
。( )
9．（2024·北京昌平·二模）含锂化合物如 、 等有重要的应用。
Ⅰ. 是有机合成中常用的还原剂。
(1) 中 与 之间的作用力类型是 。 的空间构型是 ，中心原
子的杂化类型为 。
(2) 与 具有相同的电子构型，比较 与 的大小(其中 代表半径)，并从原子结构角度说明原
因 。
(3)从化合价角度说明 具有还原性的原因 。
(4) 被 还原后得到产物的名称是 。
Ⅱ.高纯度氧化锂可用于锂电池。
一种制备方法是：
i．向磨细的 粉末中加入定量的过氧化氢，加热，一定条件下回收得到
ii．真空下焙烧 ，得到
(5)i中反应分为2步，写出第一步反应的化学方程式。
第一步： 。
第二步：
(6) 晶胞如图所示。已知晶胞参数为 ，阿伏加德罗常数的值为 ，则 的密度为。( )
10．（2024·北京西城·二模） 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)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 。
(4) 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“P-O”或“P-H”）键。
③反应后，溶液中粒子浓度的关系： （填“＞”“＜”或“＝”）。
(5)牙膏中可添加 作摩擦剂，其晶胞结构如下图所示，晶胞的边长为apm。
已知阿伏加德罗常数为 ，该晶体的密度为 。（ ）
11．（2024·北京朝阳·二模）氢的有效储存与释放是氢能应用的关键问题之一。
Ⅰ．有机储氢材料
(1)N—乙基咔唑是具有应用前景的储氢材料，其储氢、释氢原理如图1所示。①基态N原子价层电子轨道表示式为 。
② 晶体中离子键的百分数为41%。分析 、MgO、 、 中离子键的百分数小于41%的有
。
③比较在水中的溶解性： 乙基咔唑 乙胺（ ）（填“＞”或“＜”）。
(2)HCOOH是安全方便的具有应用前景的液态储氢材料。HCOOH催化释氢的可能机理如图2所示。
①依据VSEPR模型， 中心原子上的价层电子对数是 。
②为证实上述机理，用HCOOD代替HCOOH进行实验。在图3中补充HCOOD催化释氢部分过程的相应内容
。
Ⅱ．复合储氢材料
(3)一种新型储氢材料的晶胞形状为正方体如图4。
①该物质的化学式为 。（电负性：B元素为2.0，H元素为2.1）
②已知阿伏加德罗常数为 ，该物质的摩尔质量为 ，该晶体的密度为 ，则晶胞边长为
nm。（ ）
