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大题05 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
类型一 原子结构与元素性质
1．（24-25 高三上·安徽阜阳·阶段练习）根据所学知识，回答下列问题：
(1)氟原子激发态的电子排布式有 (填字母，下同)，其中能量较高的是 。
a．1s22s22p43s1 b．1s22s22p43d2 c．1s22s12p5 d．1s22s22p33p2
(2)图a、b、c 分别表示C、N、O 和F 的逐级电离能I 的变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图
是图 (填字母)，判断的依据是 ；第三电离能的变化图是图 (填字母)。
(3)短周期元素X、Y、Z、W 的原子序数依次增大。
元素
X
Y
Z
W
最高价氧化物对应的水化物
H3ZO4
0.1 mol·L-1的溶液对应的pH(25
)
℃
1.00
13.00
1.57
0.70
①元素的电负性：Z (填“>”、“<”或“=”，下同)W。
②简单离子半径：W Y。
③最简单氢化物的稳定性：X Z。
(4)ZnS、CdSe 均为重要的半导体材料，可应用于生物标记和荧光显示领域，并在光电器件、生物传感和激
光材料等方面也得到了广泛的应用。电化学沉积法可用于制备CdSe，其装置示意图如图所示。电解过程中
阳极有无色气泡产生，CdSe 在阴极生成，纯度及颗粒大小会影响CdSe 的性能，沉积速率过快容易团聚。
1
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①已知H2SeO3是弱酸。控制合适的电压，可以使Cd2+转化为纯净的CdSe，写出阴极的电极反应：
。
②研究表明，为得到更致密均匀的CdSe 薄膜，可用二甲基甲酰胺(
)作溶剂降低Cd2+的浓度，从
结构的角度分析原因： 。
2．（24-25 高三上·山东济南·阶段练习）配合物和超分子广泛应用于新材料合成、物质的鉴别和分离。如
丁二酮肟(如图1)可用于鉴别
，嘧啶衍生物(如图2)是形成高韧性超分子的单体，冠醚(如图3)是皇冠状
分子，可有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子。
回答下列问题：
(1)基态
核外未成对电子的数目为 。
(2)丁二酮肟与
生成血红色配合物的结构为
，相同压强下，该配合
物的沸点低于丁二酮肟的原因为 。
(3)
在一定条件下可与
形成
，分子中每个
原子的价电子数及其周围
提供的成键电子数
之和为18，则
。
2
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(4)图2 所示分子所含元素电负性由小到大的顺序为 。
(5)冠醚是状如皇冠的一类醚，分子中存在空穴，图3 中甲、乙两种冠醚可分别识别
，其主要原因
为 ；乙的名称为 。
3．（2025·上海金山·一模）氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为原料，经过一系列反应
可以得到BN，如图所示：
(1)硼元素原子的电子排布式为 ，这些电子有 种不同的能量。与硼元素在同一周期，
其基态原子的最外层有2 个未成对电子的元素有 。(填元素符号)
(2)写出上述由B2O3制备BN 的化学方程式 。
(3)BN 的两种晶型：六方晶型(类似于石墨)及立方晶型(类似于金刚石)，结构如下图。下列说法正确的是
。
A．六方氮化硼晶体层间存在化学键
B．六方氮化硼结构与石墨相似，能导电
C．两种晶体中的B 和N 之间的化学键均为极性共价键
D．立方氮化硼含有σ 键和π 键，属于共价晶体，所以硬度大
立方相氮化硼晶体中，氮的配位数是 ，其晶胞参数为a pm，则用含a 的代数式表示硼和氮的
最短距离d= pm。
常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图所示。
3
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(4)硼酸晶体中存在的作用力有 。
A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．范德华力
1 mol 该晶体中含有 mol 氢键。解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大的原因
。
(5)硼酸可由三卤化硼(BX3)水解而成，机理如下图。从结构的角度解释CCl4水解反应很难进行的原因
。
4．（24-25 高三上·山东·阶段练习）近年来，锂离子电池工业飞速发展。锂离子电池中常见的正极材料有
钴酸锂(
)、磷酸亚铁锂(
)、锰酸锂(
)等。回答下列问题：
(1)下列
原子电子排布图中，能量最低和最高的分别为___________(填标号)。
A．
B．
C．
D．
(2)基态
价层电子排布式为 ；
的空间构型为 。
(3)以
和
为原料，充分混合并在
范围内煅烧，冷却后得到
(
)，反应方
程式为 ；结晶度高的
材料具有更高的比容量和首次充放电效率，原料煅烧后所得固
体宜采用的降温方式为 。
4
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(4)
的晶胞结构示意图如(a)所示。其中
围绕
和
分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶
点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有
的单元数有 ；
电池充电时， 脱出部分
，形成
，结构示意图如(b)所示，则
(填
最简分数)，
。
5．（24-25 高三上·北京·阶段练习）
具有易液化、含氢密度高、应用广泛等优点，
的合成及应用
一直是科学研究的重要课题。
(1)以
合成
是常用的催化剂。
①基态
原子的电子排布式为 。
②实际生产中采用铁的氧化物
，使用前用
和
的混合气体将它们还原为具有活性的金属铁。
铁的两种晶胞(所示图形为正方体)结构示意如下：
图1 晶胞的棱长为
，图2 晶胞的棱长为
，则两种晶体的密度之比为
。
5
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③我国科学家开发出
等双中心催化剂，在合成
中显示出高催化活性。第一电离能
，原因是 。
(2)化学工业科学家侯德榜利用下列反应最终制得了高质量的纯碱。
①1 体积水可溶解1 体积
，1 体积水可溶解约700 体积
。
极易溶于水的原因是 。
②反应时，向饱和
溶液中先通入 。
③
分解得
。
空间结构为 。
(3)
(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。
元素
H
B
N
电负
性
2.1
2.0
3.0
①
存在配位键，提供空轨道的是 。
②比较
和
的熔点，并说明原因： 。
类型二 分子结构与分子的性质
6．（2026 高三·全国·专题练习）回答下列问题：
(1)化合物HA、HB、HC 和HD 的结构如图。
①HA、HB 和HC 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 。
6
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②已知HC、HD 钠盐的碱性
请从结构角度说明理由 。
(2)液态氟化氢（HF）的电离方式为：
其中X 为 。
的结构为
其中F-与HF
依靠 相连接。
(3)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si 的价电子层的电子排布式为 ；单晶硅的晶体类型为
。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si 采取的杂化类型为 。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d 轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si 采取的杂化类型为
（填标号）。
(4)①三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是 ，
中心离子的配位数为 。
②[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配体分子NH3、H2O 以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。
PH3中P 的杂化类型是 。NH3的沸点比PH3的 ，原因是 。H2O 的键角小于NH3的
键角，分析原因 。
7．（2025·上海杨浦·一模）大多数无机含氧酸的组成可表示为
，其中E 表示中心原子，E 与a 个
“氧基”、b 个“羟基”直接相连。部分无机含氧酸的“氧基”“羟基”数目如下表所示：
化学式
“氧基”
数a
“羟基”
数b
2
1
1
2
7
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2
2
1
3
1
5
(1)根据上表信息，写出
的结构式： 。
(2)上表中，无机含氧酸的“氧基”数与“羟基”数之和即(
)随中心原子所属周期数增大而
。
A．增大 B．减小 C．基本不变 D．无法确定
从含氧酸中心原子的结构角度解释其原因 。
著名化学家鲍林提出：常温下，部分含氧酸的
的经验规律：
(a 即“氧基”数)；
为含氧酸的电离平衡常数。
(3)
的“氧基”数为___________。
A．1
B．2
C．3
D．4
(4)根据鲍林经验规律，推算常温下
溶液的水解平衡常数 。0.1mol·L-1
溶液的pH≈
。
A．12 B．10 C．8 D．6
磷酸或其衍生离子可与
形成极其稳定的无色配合物离子，可起到掩蔽
的作用。其中一种可能形成
的离子的结构如图所示：
(5)图中
的配位数为 ，配体的化学式为 。
A．3 B．4 C．5 D．6
(6)为验证某无色溶液中
已完全被掩蔽，可采取化学方法是：取样少许于试管中， 。
8
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8．（2024·浙江嘉兴·一模）N 的化合物种类繁多，应用广泛。请回答：
(1)某含氮镍锌笼形包合物的晶胞结构如图所示(H 原子未画出，晶胞棱上的小黑点代表NH3，六元环代表
C6H6且每个六元环只有一半属于该晶胞)。
①下列说法正确的是 。
a．基态锌原子的价电子排布式为：4s2
b．CN−的C 与Ni2+、N 与Zn2+形成配位键
c．电负性：N>O>C>H
d．对该晶体加热，C6H6比NH3更易脱出
②Zn2+周围紧邻的N 原子数为 。
③该晶胞的化学式为 。
(2)吡咯(
)和吡啶(
)所有原子均共平面，在盐酸中吡啶的溶解度更大，其主要原因是 。
(3)氮化镓是第三代半导体材料，传统制备GaN 是采用GaCl3与NH3在一定条件下反应制备，不采用金属Ga
与N2制备的原因是 。
(4)氮化硼在一定条件下可以制得硼砂(Na2B4O7·10H2O)，硼砂的阴离子化学式为B2H4O
，已知阴离子中B 有
两种杂化方式，B 均与-OH 相连，结构中含有两个六元环，写出该阴离子的结构式 。
9．（24-25 高三上·北京·阶段练习）钙钛矿(通式为
)是一类与钛酸钙
具有相似晶体结构的新
型材料。
(1)
的晶胞形状为立方体，如图所示。
9
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①基态O 原子的价层电子轨道表示式为 。
②该晶胞中，每个
周围与它最近且相等距离的O 有 个。
③该晶胞结构的另一种表示中，
处于各顶角位置，则O 处于 位置。
(2)有机-无机杂化钙钛矿材料具有良好的光致发光、半导体性能，其中
的合成过程
如下：
HCl+
+CdCl2
。
①
中存在配位键，接受孤电子对的中心离子或原子是 。
②比较
(用a 表示)和
(用b 表示)中
键角的大小并解释原因 。
③
具有较低的熔点。从结构角度解释原因 。
(3)相较于钙钛矿，类钙钛矿结构材料具有高温稳定性等优点。一种类钙钛矿结构材料含
(镨)、
和O 元
素，下图所示为
晶胞，形状为长方体，边长分别为
，阿伏加德罗常数为
。该
晶体的密度为
。(用计算式表示：
；
的摩尔质量为
)
10．（24-25 高三上·北京·开学考试）完成下列问题。
10
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(1)基态
原子的价电子排布式为 ，在元素周期表中位置为 。
(2)吡啶(
)可看作苯分子中的一个
原子团被1 个
原子取代的产物，在工业上可用作变性剂、助
染剂，是合成药物、消毒剂、染料等的原料。吡啶分子中
原子的价层孤电子对占据 轨道(填
轨道类型)。吡啶在水中的溶解度远大于苯，主要原因是① ，② 。
(3)三磷酸腺苷(
)和活性氧类(如
和
)可在细胞代谢过程中产生。
①
分子式为
，其中第一电离能最大的元素是 。
②有关
的说法正确的是 。
a．是非极性分子 b．是极性分子 c．氧原子为
杂化 d．在水中的溶解度不大
③根据下表中数据判断氧原子之间的共价键最稳定的微粒是 。
粒子
键长
121
126
128
(4)研究发现纳米
可催化
分解，
晶胞结构如图所示。
①阿伏伽德罗常数的值为
，
摩尔质量为
，晶胞边长
，其晶体密度为
。(
)
②纳米
中位于晶粒表面的
能发挥催化作用，在边长为
的立方体晶粒中位于表面的
最多
11
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有 个。
类型三 晶体结构与晶体的性质
11．（24-25 高三上·北京顺义·期中）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，
超分子内部分子通过非共价键相结合。冠醚是大环多醚类物质的总称，能与阳离子作用，并随环大小不同
对阳离子具有选择性作用，下图为常见的三种冠醚结构。
已知：
与冠醚结合能力强，使钾盐在该液体冠醚中溶解性好。
(1)下列冠醚中
原子的基态或激发态价电子中，能量由低到高排列的正确顺序为 。
(2)①
在元素周期表中的位置是 。
与
两元素的部分电离能如下表所示。
元
素
电离能(
)
71
7
150
9
324
8
75
9
156
1
295
7
比较两元素的
、
可知，气态
再失去1 个电子比气态
再失去1 个电子更难，请从原子结构角度
分析原因 。
②
具有强氧化性，但其水溶液对环己烯的氧化效果很差。若将环己烯溶于冠醚再加入
，
氧化效果大幅度提升，原因是 。
(3)分子
(结构如下图所示)能与冠醚形成一种分子梭结构，其中
的杂化类型为 ，该分子梭
可以通过加入酸或碱使冠醚在位点l 和位点2 之间来回移动。加酸冠醚移动到位点2，冠醚与位点2 之
间的相互作用为 。(填选项
)
12
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a．静电作用 b．离子键 c．共价键 d．氢键
(4)
与冠醚
结合能力强，
有独特的电性、磁性。
①
的价层电子轨道表示式为 。
②
晶体结构如图所示，每个小正八面体的顶点均为
原子，该立方晶胞中与
最近且等距的
的
数目为 ，该晶体密度为
，则该晶胞的棱长为
。(
，设
为阿伏加德罗常数)
12．（2025·浙江杭州·模拟预测）氧族元素及其化合物有着广泛应用价值。
(1)请写出基态
原子简化电子排布式 ，常温下硒单质是 (气体、液体、固体)，同周期的元
素中含有最多未成对电子的元素是 (请写元素符号)。
(2)下列说法正确的是 。
A．按照核外电子排布，可把元素周期表划分为4 个区，
位于元素周期表P 区
B．
的第二电离能小于
(砷)的第二电离能
C．硒的两种含氧酸的酸性强弱为
大于
D．
不稳定，因为其键长较长，
键重叠较弱
E.已知某含硒化合物的结构简式为
，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，
的杂化方式为
13
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(3)人体代谢甲硒醇(
)后可增加抗癌活性，下表中有机物沸点不同的原因 。
有机物
甲
醇
甲硫醇(
)
甲硒
醇
沸
点/℃
64.7
5.95
25.05
(4)一种铜铟硒晶体(化学式为
)的晶胞结构如图所示，晶胞中
和
未标明，用A 或者B 代替。推
断
是 (填“A”或“B”)，晶体中一个
周围与它最近且等距离的A 粒子的个数为 。
(5)魔酸
由
(
)与
等物质的量化合生成，写出其中阴离子
的结
构式： 。
13．（24-25 高三上·天津河北·期末）
具有易液化、含氢密度高、应用广泛等优点，
的合成及应用
一直是科学研究的重要课题。
(1)以
、
合成
，
是常用的催化剂。
①基态
原子的价层电子排布式为 。
②实际生产中采用铁的氧化物做催化剂，使用前用
和
的混合气体将其还原为具有活性的金属铁。铁
的两种晶胞(所示图形为正方体)结构示意如下：
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i．两种晶胞所含铁原子个数比为 。
ii．图1 晶胞的棱长为apm(
)，阿伏加德罗常数的数值用
表示，其密度
。
图2 代表的铁单质中，一个铁原子周围最多有 个紧邻的铁原子。
③我国科学家开发出
等双中心催化剂，在合成
中显示出高催化活性。H 原子、
原子和
原子的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(2)
(氨硼烷)储氢量高，是具有广泛应用前景的储氢材料。
①
存在配位键，提供空轨道的是 原子(用元素符号表示)。
②比较熔点：
(填“>”或“<”")。
14．（24-25 高三上·山东青岛·阶段练习）镍是近些年来化学研究的热门金属。回答下列问题：
(1)写出基态镍原子的价电子排布式 ，与镍同周期单电子数相同的有 种。
(2)丁二酮肟的结构如下图，丁二酮肟可以与镍形成配合物，是检测镍的重要手段之一。
①下列说法正确的是 。
A．镍常压下可以和一氧化碳形成四羰基镍配合物，在该配合物中，镍的化合价为0
B．能量最低的激发态
原子的电子排布式：
C．丁二酮肟中
原子的杂化方式均为
D．
、
、
第二电离能数据为
15
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②已知丁二酮肟可以与
反应：
，配合物
中
含有两个五元环，且含有两个由氢键形成的六元环。请画出该配合物的结构 。
(3)
与
形成的某化合物晶体的晶胞如图。
①该化合物的化学式为 。
②每个
的配位数为 。
(4)已知谷氨酸(如下图)的电离常数
，
，
，
、
、
对
应基团序号依次为 。
15．（24-25 高三上·北京·阶段练习）氨基锂
为白色固体，广泛用于有机合成。
(1)金属锂与液氨反应生成
和一种气体。该气体是 。
(2)液氨中也存在类似水的微弱电离：
。
①
的空间结构为 。
②判断
、
、
的键角大小，并从结构角度解释原因： 。
(3)
的晶胞如图所示(晶胞体积为
)。
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①该晶体的密度为
(用含字母的代数式表示)。
②
与
结构相似。从结构角度解释
熔点
高于
熔点(
)的原因：
。
(4)测定
产品的纯度(主要杂质为
)，实验步骤如下。
i．准确称量
产品，与过量稀盐酸充分反应，将
全部转化为
。
ii．向i 所得溶液中滴加
溶液至
。再加入甲醛溶液，发生反应：
iii．以酚酞为指示剂，用
溶液滴定ii 中生成的
，消耗
溶液。
①步骤i 反应的化学方程式为 。
②样品中
的质量分数为 (用含字母的代数式表示)。
③若ii 中未用
溶液调节
，则测定结果 (填“偏低”或“偏高”)。
类型四 有关晶胞的计算
16．（24-25 高三上·浙江·阶段练习）氮及其化合物在生产生活中有重要用途。回答下列问题：
(1)基态N 原子核外有 种不同能量的电子，其价层电子的轨道表示式为 。
(2)已知
的空间结构为正四面体形，请画出
的结构式(要求画出配位键) 。
(3)下列说法不正确的是___________。
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A．
的中心离子为
杂化
B．一种配离子的结构如图所示，该配离子中
的键角大于单个水分子中
的键角
C．分子的极性：
比
的大
D．氧化性：
(4)铁和氮形成一种物质，其晶胞结构如右图所示，
原子的配位数(紧邻的
原子)为 。
(5)有一种观点认为：由于硅的价层有可以利用的空
轨道，部分含硅化合物的性质与结构会与硅的3d 空
轨道有关。化合物
为平面结构，如右图所示。该物质中
原子的杂化方式为 ；
与
形成配位键的能力 于(填“强”或“弱”)于
。
17．（24-25 高三上·山东淄博·阶段练习）氧族元素可以形成许多结构和性质特殊的化合物。
(1)阴离子
是锂电池电解质的材料之一，该离子中元素第一电离能由大到小的顺序是
，该离子可由
合成，两个
键角均为117°，
键角为126°，N 的原子轨道杂化类
型为 。
18
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(2)已知：
。
与
反应生成液态
(一元强酸)，其熔沸点
(填“>”或“<”)，写出该产物与足量NaOH 溶液反应的离子方程式 。
(3)
在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞(图1，长方
体棱长为anm、anm、2anm)，另一种取立方体形晶胞(图2，Cl 居于立方体中心，立方体棱长为b)。图中
氢原子皆已隐去。
①长方体形晶胞中A、B 两微粒的距离为
，则C 的分数坐标为 ，晶胞的密度为
。
(列出表达式即可)
②立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子( Li)位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为 ；该
晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为 。
18．（24-25 高三上·浙江·阶段练习）氢是清洁能源，甲烷与水蒸气催化重整制氢反应为
。
(1)
可除去混合气中
(
表示
)。
①C、N、O 中电负性最大的是 ，
中碳原子的杂化类型是 。
②下列有关叙述正确的是 。
A．N 的第二电离能
的第二电离能
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B．
中既有
键，也有
键
C．
原子变成
，优先失去
轨道上的电子
D．
与N 同主族，
的基态原子简化电子排布式为
(2)比较键角(
)大小：
，理由是 。
(3)常见金属储氢材料的晶胞结构分别如下所示。
①图1 为镧镍合金(
)，则
。
②图2 为铝镁合金(
)，则
的配位数(紧邻的
的原子个数)为 。
③图3 为铜金合金(
)，储氢时氢原子嵌入由紧邻
、
原子构成的四面体空隙中。若储氢后晶胞
中紧邻两个
原子间的距离为
，标准状况下氢气的摩尔体积为
，阿伏加德罗常数的值为
，则该材料的储氢能力为 (储氢能力
)。
19．（24-25 高三上·广东深圳·阶段练习）我国科学家发现一种钒配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反
应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
(
代表单键、双键或三键)
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回答问题：
(1)配合物Ⅰ中，R′代表芳基，则配合物I 中O 原子的杂化方式是 。
(2)配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是 。
(3)近年来，研究人员发现含钒的锑化物
在超导方面表现出潜在的应用前景。
晶胞如图1
所示，晶体中包含由V 和Sb 组成的二维平面(见图2)。
①晶胞中有4 个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为 。锑位于第5
周期和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为 。
②晶体中少部分钒原子被其它元素(包括Ti、Nb、Cr、Sn)原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子
说法正确的是 。
a．Ti 属于d 区元素
b．均属于第四周期元素
c．均属于过渡元素
d．替代原子与原离子的离子半径相近
20．（24-25 高三上·浙江·阶段练习）硫及其化合物用途广泛，古代用高温煅烧绿矾和胆矾的方法来制备硫
酸。
(1)①
的价层电子排布式为 。
②基态硫原子有 种空间运动状态。
(2)煅烧胆矾可得三氧化硫，液态三氧化硫有单分子
和三聚体
两种形式，固态三氧化硫易升华，
易溶于水，主要以三聚体和无限长链
两种形式存在。下列说法不正确的是_______。
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A．
的中心原子为
杂化，空间结构为平面三角形
B．环状
中硫原子的杂化轨道类型为
C．单分子
和链状
均是分子晶体
D．链状
中发生
杂化的氧原子为
个
(3)
与
、
两种金属形成的晶胞如下图所示，
的配位数为 ，该化合物的化学式为 。
(4)
结构式为 ，酸性
(填“>”或“<”)，从结构角度解释原因是 。
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