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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 。
【答案】(1)
(2) 平面三角形 杂化
(3) 4
(4)与焦炭在高温下反应生成 ， 将 还原为单质
【详解】（1）
Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族，基态Sn原子的最外层电子排布式为5s25p2，Sn的基态原子最外层轨
道表示式为 ；
（2）①SnCl 中Sn的价层电子对数为2+ ×(4-2×1)=3，故SnCl 分子的VSEPR模型名称是平面三角形；
2 2
②SnCl 中Sn的价层电子对数为4+ ×(4-4×1)=4，有4个σ键、无孤电子对，故Sn采取sp3杂化，则SnCl
4 4
的Sn—Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键；
（3）①灰锡具有立方金刚石结构，金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连，此5碳原子在空间
构成正四面体，且该碳原子在正四面体的体心，所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原
子有4个；
②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为8× +1=2，灰锡晶胞中含Sn原子数为8× +6× +4=8，所以白
锡与灰锡的密度之比为 ∶ = ；
（4）将SnO 与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800℃，由于固体之间反应慢，未发生明显反应；
2
若通入空气在800℃下，SnO 能迅速被还原为单质Sn，通入空气的作用是：与焦炭在高温下反应生成CO，
2
CO将SnO 还原为单质Sn，有关反应的化学方程式为2C+O 2CO、2CO+SnO Sn+2CO 。
2 2 2 2
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： 。
【答案】(1)
(2) ，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
(3)四面体形
(4) 和
(5) 4
(6) 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
【详解】（1）S是第三周期ⅥA族元素，基态S原子价层电子排布式为 。答案为 ；
（2）S和O为同主族元素，O原子核外有2个电子层，S原子核外有3个电子层，O原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去1个电子，即O的第一电离能大于S的第一电离能。答案为I (O)>I (S)，
1 1
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；
（3） 的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间构型为四面体形， 可看作是 中
1个O原子被S原子取代，则 的空间构型为四面体形。答案为四面体形；
（4）过程Ⅱ中 断裂的只有硫硫键，根据反应机理可知，整个过程中 最终转化为 ，S最终
转化为 。若过程ⅰ所用的试剂为 和 ，过程Ⅱ的含硫产物是 和 。答案为
和 ；
（5）由晶胞结构可知，1个晶胞中含有 个 ，含有4个 ；该晶
体的密度 。答案为4； ；
（6）具有孤电子对的原子就可以给个中心原子提供电子配位。 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。
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 。
【答案】(1) 孤电子对有较大斥力，使 键角小于 键角 配位键、氢键
(2) 6
(3) 燃烧放热为 分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料
【详解】（1）①Fe的价层电子排布为3d64s2，形成Fe2+时失去4s上的2个电子，于是Fe2+的价层电子排布
为3d6。
②H O中O 和 中S都是sp3杂化，H O中O杂化形成的4个杂化轨道中2个被孤电子对占据，2个被
2 2
键合电子对占据，而 中S杂化形成的4个杂化轨道均被键合电子对占据。孤电子对与键合电子对间的
斥力大于键合电子对与键合电子对间的斥力，使得 键角与 键角相比被压缩减小。
③H O中O有孤电子对，Fe2+有空轨道，二者可以形成配位键。 中有电负性较大的O元素可以与H O
2 2
中H元素形成氢键。答案为：3d6；孤电子对有较大斥力，使 键角小于 键角；配位键、氢键。
（2）①以位于面心Fe2+为例，与其距离最近的阴离子所处位置如图所示（圆中）：
。
4个阴离子位于楞上，2个位于体心位置上，共6个。
②依据分摊法可知晶胞中Fe2+离子个数为 ， 个数为 。一个晶胞中相当于含
有4个FeS ，因此一个晶胞的质量 。所以晶体密度
2
。
答案为：6；
（3） 燃烧为放热反应， 分解为吸热反应， 燃烧放出的热量恰好为 分解
提供能量。另外， 燃烧和 分解的产物如Fe O 、SO 、SO 可以作为制备铁精粉或硫酸的原
2 3 2 3
料。
答案为： 燃烧放热为 分解提供能量；反应产物是制备铁精粉和硫酸的原料。
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)。
【答案】(1)
(2) 小于 ＞ 电负性：O＞N，因此 与 形成的配位键极性比 与 形成的配位
键要强，更易断裂，即 与 的结合能力更强 过氧化氢作氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者
相互促进使反应进行
(3)
【详解】（1）基态Cu原子核外电子排布式为： ；
（2）①NH 价层电子对数为4，有1个孤电子对，为sp3杂化， 价层电子对数为4，没有孤电子对，为
3
sp3杂化，由于孤电子对对键合电子对的排斥力比键合电子对之间的排斥力大，因此 的键角更大；
②电负性：O＞N，因此 与 形成的配位键极性比 与 形成的配位键要强，更易断裂，即与 的结合能力更强；
③过氧化氢作氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者相互促进使反应进行，反应的离子方程式为：
；
（3）由均摊法可知，1个晶胞中Cu2+数目为 ，Cl-数目为4，晶胞的质量为：
，晶胞的边长为： 。
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
。
【答案】(1) 键、 键 ac 储能过程中产生的对
苯酚是极性分子，溶于电解液造成损耗
(2) 6
【详解】（1）①对苯醌中含有C-C、C=O、C=C等共价键，单键为σ键，双键为1个σ键和1个π键，故依
据电子云重叠方式分析对苯醌中存在的共价键类型有σ键、π键，故答案为：σ键、π键；
②a.对苯醌中所有C原子都为sp2杂化，所有原子可共平面，故a正确；
b.硫酸根中硫原子价层电子对数为4+ =4，为sp3杂化，故b错误；
c.非金属性：O＞C＞H，非金属性越强其电负性越大，电负性：O＞C＞H，故c正确；故答案为：ac；
③由题意知，对苯醌结合质子储能后生成对苯二酚，则邻苯醌结合质子储能后生成邻苯二酚，邻苯二酚失
电子生成邻苯醌和质子，电极反应式为： ；
④对苯醌结合质子储能后生成对苯二酚，对苯二酚中含有2个亲水基团羟基，可溶于水，可进入电解质溶
液，造成负极损耗，故答案为：储能过程中产生的对苯酚是极性分子，溶于电解液造成损耗；
（2）①距离顶点的Fe3+最近的Fe3+位于相邻的棱心，共6个，故答案为：6；②Fe位于顶点、面心、棱心和体心，个数为8× +6× +12× +1=8，则晶胞中相当于含有4个
“Fe[Fe(CN) ]•2H O”，晶胞质量为 g，晶胞体积为(a×10-7)3cm3，晶体密度ρ= ，故答案为：
6 2
。
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、
2
TiCl 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)
【答案】(1)d
(2)BaCl +TiCl +2H C O +5H O=BaTiO(C O ) ·4H O↓+6HCl
2 4 2 2 4 2 2 4 2 2
(3) sp2 该结构中，不同C原子上的O原子间相互远离，不同O原子上孤电子对间的排斥作用较小，
结构更稳定 CH COOH中的-CH 为推电子基团，使羧基中的氧氢键极性减弱；H C O 中的羧基为吸电子
3 3 2 2 4
基，使羧基中的氧氢键极性增强
(4) 8
【详解】（1）Ti为22号元素，位于元素周期表中的d区。
（2）BaCl 溶液、TiCl 溶液、H C O 溶液反应前驱体草酸氧钛钡晶体[BaTiO(C O ) ·4H O]，根据质量守恒可知，
2 4 2 2 4 2 4 2 2
还生成了HCl，BaCl +TiCl +2H C O +5H O=BaTiO(C O ) ·4H O↓+6HCl；
2 4 2 2 4 2 2 4 2 2
（3）① 中的C原子形成2个单键、1双键，采取sp2杂化轨道成键。
②孤电子对之间的斥力较大，非平面型结构中，不同C原子上的O原子间相互远离，不同O原子上孤电子
对间的排斥作用较小，使得结构更稳定；
（4）①O2-周围与它最近且距离相等的O2-在上下层各有4个，共8个。
②据“均摊法”，晶胞中含 个Ba2+、 个O2-、1个Ti4+，则晶体密度为
。
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 。
【答案】(1)
(2)c
(3) C的电负性小于N的电负性，原因是C和N电子层数相同，核电荷数C＜N，原子半径C
＞N，原子核对最外层电子的吸引作用C＜N 酸性环境中，卟啉分子中的N原子与H+形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低
(4)
(5)4
【详解】（1）
铁元素的原子序数为26，基态原子的价电子排布式为3d64s2，轨道表示式为
，故答案为： ；
（2）载氧时，血红蛋白分子中亚铁离子脱去配位的水并与氧气配位，说明氧分子与亚铁离子的配位能力
强于水分子；若人体吸入一氧化碳，则一氧化碳占据配位点，血红蛋白失去携氧功能说明一氧化碳与亚铁
离子的配位能力强于氧分子，所以与亚铁离子的配位能力最强的配体是一氧化碳，故选c；
（3）①由图可知该卟啉分子中，1号位双键氮原子的杂化方式为sp2杂化，故答案为：sp2；
②C和N电子层数相同，核电荷数C＜N，原子半径C＞N，原子核对最外层电子的吸引作用C＜N，所以C
的电负性小于N的电负性，故答案为：C的电负性小于N的电负性，原因是C和N电子层数相同，核电荷
数C＜N，原子半径C＞N，原子核对最外层电子的吸引作用C＜N；
③酸性环境中，卟啉分子中的氮原子与氢离子形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低，所以卟啉分子
在酸性环境中配位能力会减弱，故答案为：酸性环境中，卟啉分子中的N原子与H+形成配位键，导致提供
孤对电子的能力降低；
（4）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的铁原子个数为8× =1，位于体心的铯原子个数为1，位于棱上的
氟原子个数为12× =3，则晶胞的化学式为CsFeF ，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：
3
=(10—10a)3d，解得d= ，故答案为： ；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上的氟原子与位于体心的铯原子的距离最近，则距离氟原子最近的
铯原子的个数为4，故答案为：4。
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 。
【答案】(1) 正四面体形
(2) 电子式为 ，C和N均能提供孤电子对
(3)(4)充电过程中 失去电子转化成 ，正电荷增多， 从PB中脱嵌
【详解】（1）
①铁是26号元素，基态Fe3+的价层电子排布式为3d5，价层电子轨道表示式是 ；
② 的中心原子为N，价层电子对为4对，VSEPR模型名称正四面体形结构；
（2）
①CN-的电子式为 ，其中C和N均有孤对电子存在，能提供孤电子对；
②在PY的晶胞结构中最小的一个立方体中，8个Fe3+位于立方体的顶角，属于一个小立方体的Fe3+有8×
=1，CN-位于小立方体的棱心，属于一个小立方体的CN-有12× =3，一个小立方体的质量为 =
g，一个小立方体的体积为(a×10-7)3=a3×10-21cm3，PY的密度为： g/cm3；
（3）
根据PB晶胞结构，其中 周围最近且等距的 有12个，用“ ”补全PB晶胞结构中Ⅰ和Ⅱ两个小
立方体中的 ，结果如下： ；
（4）充电过程中阳极上发生 失去电子转化成 ，正电荷增多， 从PB中脱嵌。
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
( )。
【答案】(1)
(2) 与 分子间形成氢键(或者 是极性分子根据相似相溶原理推测 易溶于
水)
(3) ds N 4
(4)原子半径 ，键长 ，键能 ，所以硬度 更大
(5) 4
【分析】氮有三个价键，最简单的氮烯即含一个氮氮双键，另一个价键与氢结合，则其分子式：N H ， N
2 2
的杂化方式sp2杂化； 分子中含有N-H键，和水分子间存在分子间氢键，因此易溶于水；或者
是极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理推测 易溶于水； 是由C与N通过共价键结合的
共价晶体。原子半径 ，键长 ，键能 ，所以硬度 更大；利用均摊法结
合晶胞示意图可知1个晶胞中Ga数目为 ，N原子数目为4，化学式为GaN。
【详解】（1）
N的核电荷数为7，核外有7个电子，基态N原子电子排布式为1s22s22p3，则基态N原子的价层电子排布式
是2s22p3，价层电子轨道表示式为： ，故答案 ： ；
（2）氮有三个价键，最简单的氮烯即含一个氮氮双键，另一个价键与氢结合，则其分子式：N H ， N的
2 2
杂化方式sp2杂化； 分子中含有N-H键，和水分子间存在分子间氢键，因此易溶于水；或者 是
极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理推测 易溶于水，故答案为：sp2； 与 分子间形成氢键(或者 是极性分子根据相似相溶原理推测 易溶于水)；
（3） 中Cu原子核外29个电子，价层电子排布式为： ，属于ds区； [Cu(NH ) ]SO
3 4 4
的内界离子是[Cu(NH ) ]2+，其中心Cu2+结合的配位体是NH ， 配位原子为：N；Cu2+配位数是4，故答案为：
3 4 3
ds；N；4；
（4） 是由C与N通过共价键结合的共价晶体。原子半径 ，键长 ，键能
，所以硬度 更大，故答案为：原子半径 ，键长 ，键能 ，
所以硬度 更大；
（5）①GaN晶体中1个N原子和周围四个Ga原子形成极性共价键，1个Ga原子和周围四个N原子形成极
性共价键，则Ga原子周围等距且最近的氮原子有4个；
②由题干晶胞示意图可知1个晶胞中Ga数目为 ，N原子数目为4，化学式为GaN，则晶胞密
度 ，故答案为： 。
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， 。
【答案】(1) 非极性 > 二者均为分子构成的物质，环氧丙烷的相对分子质量更大，
分子的极性更大，范德华力更大
(2) N原子的电负性大， 具有吸电子效应，使
中 的极性更大，更易断裂 柠檬酸钠与 反应生成 ，降低了 的浓度，
使制备晶体的反应速率减小；随着反应进行， 的浓度降低， 逆
向进行，释放出 ，使制备晶体的反应缓慢且平稳
(3) 离子键、(极性)共价键 1
【详解】（1）① 分子中碳原子为sp杂化，分子为直线型，正负电荷的重心重合，是非极性分子，故
答案为：非极性；
②环氧丙烷中，O原子的孤电子对数为 ，成键原子数为2，所以其价层电子对数为2＋2＝4，所
以O的杂化轨道类型是sp3杂化，故答案为：sp3；
③环氧丙烷和 均为分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，范德力华越大，熔沸点越高，环氧丙烷
的相对分子质量大于 ，所以环氧丙烷的沸点大于 ，故答案为：＞；二者均为分子构成的物质，环
氧丙烷的相对分子质量更大，分子的极性更大，范德华力更大；
（2）①Mn是25号原子，所以基态Mn原子的电子排布式是 ，故答案为：
；
②由 的性质与卤素离子相近，被称为拟卤离子， 被称为拟卤素可知 与 反应的生成
HCN和HOCN，其结构式分别是 、 ；N原子的电负性大， 具有吸电子效应，使
中 的极性更大，更易断裂，从而体现出酸性；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： ，降低了 的浓度，使制备晶体的反应速率减小；随着反应进行， 的浓度降低，
逆向进行，释放出 ，使制备晶体的反应缓慢且平稳；
（3）① 中有Na＋、 ，存在离子键，C、N原子以共价键结合，存在共价键，
故答案为：离子键、(极性)共价键；
②由晶胞示意图可知，每个晶胞中含有Na＋的个数为4个，Mn2＋或Mn3＋的个数为 ，即Na
原子和Mn原子的个数比为4∶4＝1∶1，所以x＝1。
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
。( )
【答案】(1)+3
(2) 中C没有空轨道， 中B有一个空的p轨道，能和 中的O形成配位键
(3)THF和水可以形成分子间氢键；THF和水是极性分子，环戊烷是非极性分子，相似相溶
(4) 吸收
(5) 4
【详解】（1）已知电负性：H>B，则H元素显负价，B显正价， 中Na为+1、H为-1价，则硼元素
的化合价为+3；
（2）已知任何卤化物水解，必先同水分子配位，C原子上没有轨道来接受来自水的孤电子对，所以CCl 不
4
能水解，则原因是 中C没有空轨道， 中B有一个空的p轨道，能和 中的O形成配位键；
（3）THF含有电负性较强的N原子，能与水分子形成分子间氢键，可增大在水中的溶解性，则原因是THF
和水可以形成分子间氢键；THF和水是极性分子，环戊烷是非极性分子，相似相溶；
（4）①第2步有化学键断裂，吸收能量；
②由已知①可知N和B的电负性差值比O和B的电负性差值小，形成的共价键极性N—B < O—B，因此N—
B键不易断裂，更牢固，可知DMA结合能力强于THF；又—CH 极性强于—H，因此N—CH 比N—H更易断
3 3
裂，可知NH 结合能力强于DMA，可得由大到小的顺序为 ；
3
（5）①把立方体晶胞分成八个小立方体， 位于小立方体的体心， 位于四个顶角，则
与 距离最近且等距的 有4个；
②由均摊法， 位于晶胞内部，有8个， 位于顶角和面心，有 个，即为
4个 ，则晶胞质量为 ，立方体边长为 ，晶胞体积为(a×10-7)3cm3，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
。( )
【答案】(1) 离子键 正四面体 sp3
(2) ， 核电荷数较大，原子核对核外电子的吸引力较大，因此半径较小
(3)H为-1价，易升高，因此 具有还原性
(4)3-甲基-1-丁醇
(5)
(6)【详解】（1） 中 与 之间的作用力阴阳离子之间的强烈作用，为离子键。 中心原
子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道
类型是sp3杂化；答案：离子键；正四面体；sp3；
（2） 与 具有相同的电子构型，因为 ， 核电荷数较大，原子核对核外电子的吸引
力较大，因此半径较小；
（3）H为-1价，易升高，因此 具有还原性；
（4）
被 还原为 ，名称是3-甲基-1-丁醇； 答案：3-甲基-1-丁醇；
（5） 和过氧化氢，加热得到 ，总反应①为
，反应分为2步，已知第二步②为
，第一步反应为 ，化学方程式
。答案： ；
（6） 晶胞可知一个晶胞中含有8个Li+、4个O2-。则 的密度为 。答
案： 。
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 。（ ）
【答案】(1)
(2) L 4
(3)
(4) ＋5 P-O ＜
(5)
【详解】（1）F是9号元素，基态F原子的价层电子排布式为 。
（2）O是8号元素，基态O原子的价层电子排布式为 ，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）
中含有3个-OH，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，是对称的结构，则 的结构式是 。
（4）①O为-2价，F为-1价，由化合价代数和为零可知， 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 ，结合 的结构简式 可知，
的结构为 ，则 和水反应生成 ，形成P-O键；
③ 和水反应后， 会发生水解，则溶液中粒子浓度的关系： < 。
（5）由晶胞结构可知，该晶胞中含有 =8个Si原子，含有16个O原子，晶胞的边长为
apm，已知阿伏加德罗常数为 ，则该晶体的密度为 。
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。（ ）
【答案】(1) 、 <
(2) 2
(3)
【详解】（1）①基态N为7号元素，其原子价层电子轨道表示式为 。
②硅磷电负性大于铝，则硅氧、磷氧键的离子成分小于铝氧键，故 、MgO、 、 中离子键的
百分数小于41%的有 、 。
③ 能和水形成氢键，而 乙基咔唑不能形成氢键，则在水中的溶解性： 乙基咔
唑小于乙胺；
（2）①CO 分子中C原子的价层电子对数为2＋ =2。
2
②由反应历程可知，HCOOD中D原子和氮结合、HCOOD中H原子和Pd结合，然后在③反应中H和D结合
生成氢气，故图示为： ；
（3）
①电负性：B元素为2.0，H元素为2.1，则 表示 ，据“均摊法”，晶胞中含8个
、 个 ，该物质的化学式为 ；
②设晶胞边长为anm，结合①分析，晶体密度为 ，
。
