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第五章 物质结构与性质
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
一、选择题：本题共10 个小题，每小题4 分，共40 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题
目要求的。
1．高铁酸钠
是一种新型高效净水剂，其制备原理为
。下列说法正确的是
A．NaOH 中只含有离子键
B．
的VSEPR 模型为
C．NaClO 的电子式为
D．基态铁原子的价层电子轨道表示式为
【答案】C
【解析】A．
中含有离子键和共价键，故A 错误；
B．
的价电子对数为
，其VSEPR 模型为四面体形，不是V 形，故B 错误；
C．NaClO 为离子化合物，其电子式为
，故C 正确；
D．Fe 为26 号元素，价电子排布式为
，价层电子轨道表示式为
，故D 错
误；
故选：C。
2．中国空间站核心舱的主要能量来源是砷化镓（GaAs）太阳能电池，Ga 与Al 位于同主族，下列说法不
正确的是
A．砷化镓电池可将化学能转化为电能
B．As 是一种非金属元素
C．电负性：
，GaAs 中As 显负价
D．Ga 的金属性比Al 的强
【答案】A
【解析】A．砷化镓电池可将太阳能转化为电能，A 错误；
B．As(砷)是一种非金属元素，B 正确；
C．同周期从左到右电负性增大，所以电负性：
，形成化合物时As 吸引电子能力强，显负价，C
正确；
D．Ga 与Al 同主族，同主族元素从上到下金属性增强，所以Ga 的金属性比Al 的强，D 正确；
故选A。
3．下列依据相关数据或原理作出的判断中，正确的是
A．依据HF、HCl、HBr、HI 的相对分子质量依次增大，可判断它们的沸点依次升高
1
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B．依据
、
的燃烧热，可计算相同条件下
的
C．依据
、
、
原子半径依次减小，可判断它们的第一电离能依次增大
D．依据原子光谱和构造原理，可判断基态
原子的价层电子排布为
【答案】B
【解析】A．HF 分子间能形成氢键，所以HF 的沸点比HCl、HBr、HI 的高，故A 错误；
B．根据盖斯定律，依据
、
的燃烧热，可计算相同条件下
的
，故B
正确；
C．Mg 原子3s 能级全充满，结构稳定，Mg 原子第一电离能大于同周期相邻元素，第一电离能
>
>
，故C 错误；
D．基态
原子的价层电子排布为
，故D 错误；
选B。
4．从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列对事实的解释不正确的是
选项
实例
解释
A
原子光谱是不连续的线状谱
线
原子的能级是量子化的
B
键角：NH3 > H2O
孤电子对与成键电子对的斥力小于成键电子对之间的斥力
C
沸点：CO > N2
CO 为极性分子，N2为非极性分子
D
酸性：CF3COOH>CH3COOH
电负性F>H，CF3COOH 羧基中羟基的极性更大
【答案】B
【解析】A．原子光谱是不连续的线状谱线说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，故A 正
确；
B．氨分子中氮原子的孤对电子对数为1，水分子中孤对电子对数为2，孤电子对与成键电子对的斥力大于
成键电子对之间的斥力，且孤对电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，所以氨分子的键角
大于水分子，故B 错误；
C．一氧化碳和氮气都是相对分子质量为28 的双原子分子，一氧化碳是正负电荷重心不重合的极性分子，
氮气是正负电荷重心重合的非极性分子，所以一氧化碳的分子间作用力大于氮气，沸点高于氮气，故C 正
确；
D．氟元素的电负性强于氢元素，氟原子是吸电子基，会使羧酸分子的羧基中羟基的极性增大，更易电离
出氢离子，使羧酸的酸性增强，所以三氟乙酸的酸性强于乙酸，故D 正确；
故选B。
5．下列物质性质的比较，与键的极性或分子的极性无关的是
A．酸性：
B．硬度：金刚石
晶体硅
2
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C．水中溶解度：
D．沸点：
【答案】B
【解析】A．C-Cl 键的极性大于C-H 键，导致ClCH2COOH、CH3COOH 的酸性不同，说明键的极性影响其
酸性，故A 不选；
B．金刚石和晶体硅都是共价晶体，都存在非极性键，但键长C-C＜Si-Si，硬度：金刚石＞晶体硅，说明
其硬度与键长有关，与键的极性无关，故B 选；
C．极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂，非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂，氨气和水都是
极性分子、四氯化碳是非极性分子，水中溶解度：NH3＞CH4，说明其溶解度与分子的极性有关，故C 不
选；
D．CO、N2互为等电子体，二者相对分子质量相同，但CO 是极性分子、N2是非极性分子，沸点：CO＞
N2，说明其沸点与分子的极性有关，故D 不选；
故选：B。
6．下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是
A．
B．晶体硅、碳化硅、金刚石
C．
D．
【答案】A
【解析】A．这几种物质都属于分子晶体且都不含氢键，其相对分子质量依次减小，则熔点依次降低，A
正确；
B．这几种物质都是原子晶体，键长C-C<C-Si<Si-Si，所以熔点：晶体硅<SiC<金刚石，B 错误；
C．这几种物质都属于分子晶体，但水中含有氢键熔点最高，相对分子质量H2Se>H2S，分子间作用力H2Se
更强，所以熔点高低顺序是H2O>H2Se>H2S，C 错误；
D．这几种物质都是离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷相同，阳离子半径依次减小，则熔点依次升
高，D 错误；
故答案选A。
7．最近我国科学家预测并据此合成了新型碳材料：T-碳。可以看作金刚石结构中的一个 碳原子被四个碳
原子构成一个正四面体结构单元替代(如图所示，所有小球都代表碳原子)。下列说法正确的是
A．T-碳与石墨、金刚石互为同分异构体
B．T-碳晶体与金刚石晶体类似，属于原子晶体
3
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C．T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键不同
D．T-碳与金刚石中的碳原子采取的杂化方式不同
【答案】B
【解析】A．根据题干信息和T-碳的晶胞分析可知，T-碳是由C 元素组成的单质，与石墨、金刚石互为同
素异形体，A 选项错误；
B．T-碳可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成一个正四面体结构单元替代，属于原子晶
体，B 选项正确；
C．T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是共价键，相同，C 选项错误；
D．T-碳与金刚石中的碳原子采取的杂化方式均采取sp3杂化，杂化方式相同，D 选项错误；
答案选B。
8．试剂MBTH 常用于检测室内空气中甲醛的含量，其结构如下：
下列说法正确的是
A．电负性：
B．4 种元素均位于p 区
C．基态S 原子核外电子有16 种空间运动状态
D．MBTH 与甲醛发生加成反应时，氨基H 与醛基C 成键
【答案】A
【解析】A．元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性强弱顺序为N>C>H，则电负性的大小顺序为
N>C>H，故A 正确；
B．4 种元素中氢元素位于元素周期表s 区，故B 错误；
C．硫元素的原子序数为16，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，核外有9 种空间运动状态，故C 错
误；
D．MBTH 与甲醛发生加成反应时，氨基氢原子与醛基氧原子成键，故D 错误；
故选A。
9．X、Y、Z、M、Q 五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X 是宇宙中含量最多的元素，同周期Y 的
简单离子半径最大，Y 与Z 相邻，Z、M 的核电荷数之比为2 3∶，基态Q 原子的价电子中s 能级和p 能级的
电子数相等。下列说法不正确的是
A．简单氢化物的稳定性：Z＞Y＞Q
B．电负性：Z＞Y＞X＞Q＞M
C．X、Z 元素形成的单质分子不都是非极性分子
D．Y 与M、Q 形成的化合物M3Y2、Q3Y4都是共价晶体
【答案】D
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【分析】X、Y、Z、M、Q 五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X 是宇宙中含量最多的元素，则X
为H；同周期Y 的简单离子半径最大，则Y 为N；Z、M 的核电荷数之比为2:3，则Z 为O，M 为Mg；基
态Q 原子的价电子中s 能级和p 能级的电子数相等，则Q 为Si，据此分析解答。
【解析】由分析知，X 为H，Y 为N，Z 为O，M 为Mg，Q 为Si，
A．非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：O＞N＞Si，则简单氢化物的稳定性：H2O＞
NH3＞SiH4，故A 正确；
B．同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，则电负性：O＞
N＞H＞Si＞Mg，故B 正确；
C．H、O 元素形成的单质分子有H2、O2、O3，其中H2、O2是非极性分子，O3是极性分子，故C 正确；
D．N 与Mg 形成的化合物Mg3N2是离子晶体，故D 错误；
故选D。
10．某立方晶系的硫锰矿晶胞，沿c 轴将原子投影到ab 平面，投影图如下（设
代表阿伏加德罗常数的
值，括号中c 数据为原子在c 轴方向的原子坐标）。下列说法错误的是
A．基态Mn 的价电子排布式为
B．晶体中
的配位数是6
C．Mn 位于晶胞的顶角和面心
D．若晶体密度为
，则最近的两个硫原子之间的距离为
【答案】B
【解析】A．
为25 号元素，其基态原子的核外电子排布式为
，基态Mn 的价电子
排布式为
，A 正确；
B．据投影图可知，晶胞结构如图
，晶体中
的配位数是4，B 错误；
C．投影图可知，晶胞结构如图
，晶胞中
位于面心和顶角，C 正确；
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D．据均摊法计算可知，晶胞中硫原子有4 个，锰原子有
，设晶胞棱长为a cm，
，a=
，最近两个硫原子之间的距离为面对角线的一半，即
，D 正确；
故答案为：B。
二、非选择题（本大题共4 个小题，共60 分）
11．（15 分）（2025·山东卷）
单质及其化合物应用广泛。回答下列问题：
（1）在元素周期表中，
位于第 周期 族。基态
原子与基态
离子未成对电子数之比
为 。
（2）尿素分子
与
形成配离子的硝酸盐
俗称尿素铁，既可作
铁肥，又可作缓释氮肥。
①元素C、N、O 中，第一电离能最大的是 ，电负性最大的是 。
②尿素分子中，C 原子采取的轨道杂化方式为 。
③八面体配离子
中
的配位数为6，碳氮键的键长均相等，则与
配位的原子是
(填元素符号)。
（3）
可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为
)。
①
晶胞中
原子的半径为
。
②研究发现，
晶胞中阴影所示m，n 两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有
原子个数越
多，催化活性越低。m，n 截面中，催化活性较低的是 ，该截面单位面积含有的
原子为
个
。
【答案】（1）四 VIII 4：5
（2）N O sp2 O
（3）
n
【解析】（1）Fe 为26 号元素，位于元素周期表中第四周期VIII 族；基态Fe 原子电子排布式为
[Ar]3d64s2，未成对电子数为4，基态Fe3+电子排布式为[Ar]3d5，未成对电子数为5，故答案为：四；VIII；
4：5。
（2）①同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但N 原子2p 轨道为半充满稳定结构，第一电离
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能：N>O>C；同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，因此电负性：O>N>C，故答案为：N；O。
②尿素分子
中C 原子形成3 个σ 键，无孤电子对，采取的轨道杂化方式为sp2杂化。
③八面体配离子
中
的配位数为6，碳氮键的键长均相等，因此N 原子不会参与形
成配位键，说明C=O 中O 原子参与配位，所以与
配位的原子是O。
（3）①
为体心立方晶胞，晶胞边长为a pm，体对角线长度为
，体心立方晶胞中Fe 原子半径
r 与体对角线关系为4r=
，因此
原子的半径为
。
m
②
截面面积Sm=a2pm2，每个顶点被8 个相邻晶胞共享，每个晶胞的面被两个晶胞共用，每个晶胞的顶点
原子贡献
个原子给该晶面，所含原子数为
，单位面积原子数为
个pm-2；n 截面面积为
pm2，每个顶点被8 个相邻晶胞共享，每个顶点参与形成四个通过体心的截面，体心原子完
全属于本截面，所含原子数为
，单位面积原子数为
个∙pm-2，因此催化活性较低的
是n 截面，该截面单位面积含有的
原子为
个∙pm-2。
12．（15 分）铁及其化合物在生产生活中有着重要的作用。
I．铁蓝
或
是一种传统的蓝色颜料，可由亚铁氰化钾
制备
而成。
（1）基态
的价电子排布式为 。
（2）铁蓝中包含的化学键类型有 （填字母）。
A．配位键 B．离子键 C．非极性共价键
（3）比较N 原子和O 原子的第一电离能大小，并从原子结构角度进行解释 。
（4）邻二氮菲（
）与
能够生成稳定的橙色配合物，可用做
的检测试剂。向
溶液（浅黄色）中滴加邻二氮菲溶液，最终未观察到溶液呈现明显的橙色，原因是 。
II．在不同温度下，单质铁可表现出不同的晶体结构，从而具有不同用途。
的部分晶胞结构和
的晶胞结构如下图所示，回答下列问题：
（5）每个
晶胞实际包含2 个Fe 原子，每个Fe 原子周围等距且紧邻的Fe 原子有8 个。试在图中用“
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”表示出晶胞中其余Fe 原子所处的位置 。
（6）若
和
的晶胞体积分别为
和
，则
和
晶体的密度之比是
。
【答案】（1）
（2）A B
（3）第一电离能：
；
原子的价层电子排布式为
，
轨道处于半满状态，更稳定，不易失电
子
（4）
与
的配位能力更强，
溶液中
的浓度低
（5）
（6）
【解析】（1）铁是26 号元素，基态
的价电子排布式为
；
（2）
中存在阴阳离子之间的离子键，亚铁离子与氰根离子之间存在配位键；
（3）
原子的价层电子排布式为
，
轨道处于半满状态，更稳定，不易失电子，则第一电离能：
；
（4）因为
与
的配位能力更强，
溶液中
的浓度低，所以未观察到溶液呈现明显的
橙色；
（5）
每个
晶胞实际包含2 个Fe 原子，每个Fe 原子周围等距且紧邻的Fe 原子有8 个。则铁原子位于8 个
顶点和1 个体心，即
；
（6）每个
晶胞实际包含2 个Fe 原子，则
密度：
；
的晶胞含有铁原子：
，密度为：
，则
和
晶体的密度之比是：
。
13．（15 分）（2025·北京卷）通过
和
的相互转化可实现
的高效存储和利用。
（1）将
的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。
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（2）
分子中
键角小于
，从结构角度解释原因： 。
（3）
的晶胞是立方体结构，边长为
，结构示意图如下。
①
的配体中，配位原子是 。
②已知
的摩尔质量为
，阿伏加德罗常数为
，该晶体的密度为
。(
)
（4）
和
反应过程中能量变化示意图如下。
①室温下，
和
反应生成
而不生成
。分析原因： 。
②从平衡的角度推断利于
脱除
生成
的条件并说明理由： 。
【答案】（1）
（2）CH4中碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0；NH3中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数
为1；孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电子对对成键电子对的排斥能力，CH4分子中H-C-H 的
键角为109°28′，故NH3分子中H-N-H 的键角小于109°28′
（3）N
（4）生成
的活化能更低 根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可得到反应
的热化学方程式为
，该反应的正反应为气体系数减小的放热
反应，故低压高温有利于脱除NH3生成MgCl2。
【解析】（1）
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Mg 是第12 号元素，其基态最外层电子的电子排布式为3s2，故其基态原子最外层轨道表示式为：
。
（2）CH4中碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0；NH3中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数
为1；孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电子对对成键电子对的排斥能力，CH4分子中H-C-H 的
键角为109°28′，故NH3分子中H-N-H 的键角小于109°28′。
（3）①
的内界为
，故其配体为NH3，由于N 原子有孤电子对，所以配位原子
为N；
②根据均摊法，该晶胞中
的个数为
，
的个数为8，故每个晶胞中含有4
个
，则晶体的密度为
。
（4）①由MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知，反应生成
的活化能更低，故室
温下易于生成
；
②根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可得到反应为放热反应，即
，该反应的正反应为气体系数减小的放热反应，脱除
生
成
是指逆反应方向，故低压高温有利于脱除NH3生成MgCl2。
14．（15 分）硒是动物和人体所必需的微量元素之一，含硒化合物在药物和材料领域具有重要应用。
（1）硒和硫在周期表中位于同一主族。
①基态Se 原子价层电子排布式是 。
25℃
②
时，
溶液的pH 小于
溶液的pH，原因是 。
（2）由二苯基二硒醚（Ⅰ）合成含硒药物Ⅳ的化学方程式为：
①下列说法不正确的是 。
A．反应物中所有碳原子的杂化方式均为
B．
中O—Se—O 键角大于
中O—Se—O 键角
C．化合物Ⅳ的熔点主要取决于所含化学键的键能大小
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②相同压强下，比较化合物V（苯硒酚）和苯酚沸点高低并解释原因 。
（3）硒化锌（ZnSe）是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如下图所示。
①该晶胞中硒原子的配位数为 。
②若该晶胞密度为
，硒化锌的摩尔质量为
，阿伏加德罗常数为
，则晶胞边长a 为
nm。
【答案】（1）
Se 原子半径大于S 原子半径，H-Se 键键能小，
更容易电离出
（2）AC 苯酚沸点高，两者都是分子晶体，苯酚还存在分子间氢键，氢键比范德华力强，导致苯酚沸
点更高
（3）4
【解析】（1）①Se 位于第四周期第VIA 族，基态Se 原子价层电子排布式是
；
25℃
②
时，
溶液的pH 小于
溶液的pH，说明H2S 的酸性弱于
，
更
加容易电离产生H+，H-Se 的键能更小，原因是：Se 原子半径大于S 原子半径，H-Se 键键能小，
更容
易电离出
。
（2）①A．II 中存在碳碳三键，C 原子的杂化方式均为
，A 错误；
B．
中心Se 原子价层电子对数为3+
=3，杂化方式为是sp2，
中心Se 原子价层电子
对数为3+
=4，杂化方式为是sp3，则
中O—Se—O 键角大于
中O—Se—O 键角，
B 正确；
C．化合物Ⅳ是分子晶体，熔点主要取决于分子间作用力大小，C 错误；
故选AC；
②苯酚中含有羟基，可以形成分子间氢键，相同压强下，苯酚沸点高，原因是：两者都是分子晶体，苯酚
还存在分子间氢键，氢键比范德华力强，导致苯酚沸点更高。
（3）①由晶胞结构可知，以位于面心的Se 原子为研究对象，该晶胞中与硒原子距离最近且相等的Zn 有4
个，位于上下两个晶胞中，该晶胞中硒原子的配位数为4；
②若该晶胞中Zn 的个数为4，Se 的个数为
=4，硒化锌的摩尔质量为
，阿伏加德罗常数为
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，密度为
，则晶胞边长a 为
nm。
12
