1、12题型特点 物质的结构与性质综合题，常见题型有两种：一是围绕某一主题展开，二是在应用元素周期表、原子的结构与元素化合物的性质对元素进行推断的基础上，考查有关物质结构与性质中的重要知识点，重视考查面广，试题整体难度不大。考查内容主要涉及核外电子排布式、电子排布图、电离能和电负性、键和键、分子间作用力、氢键、化学键数目的计算、通过各种理论(杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、等电子体理论等)推测分子的空间构型、轨道杂化方式(sp、sp2、sp3)的判断、常见晶体的构型、金属晶体的堆积模型、晶胞中粒子数目的计算，试题中所设计的几个问题常常是相互独立的，但所考查的内容却是上述知识点的综合应用。31.试
2、题结构特点 42.试题解答思路 题头(2019江苏化学)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。原子 结构(1)Cu2基态核外电子排布式为_。掌握常见元素及其离子的核外电子排布式的书写，注意区分原子或离子。5分子结构(2)SO24 的空间构型为_(用文字描述)；Cu2与 OH反应能生成Cu(OH)42，Cu(OH)42中的配位原子为_(填元素符号)。(3)抗坏血酸的分子结构如图 1 所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_；推测抗坏血酸在水中的溶解性_(填“难溶于水”或“易溶于水”)。掌握利用杂化轨道类型和价层电子对互斥模型判断常见分子的空间构型；
3、掌握简单配合物的组成及成键方式；学会判断分子的物理性质。6晶体 结构(4)一个Cu2O晶胞(如图2)中，Cu原子的数目为_。学会利用均摊法计算晶胞中原子数目，了解常见晶体的晶胞。总结 进行“物质结构与性质”模块复习时，要重视基础知识的掌握和应用，如常见原子或离子的核外电子排布式、简单原子轨道的杂化类型、化学键(特别是共价键)的类型、简单分子或离子的空间构型、分子间作用力、等电子体的判断方法、晶胞中原子数的计算及晶体化学式的确定等。(1)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9 (2)正四面体 O(3)sp3、sp2 易溶于水(4)4 7五年真题探秘 2019 年(1)Cu的核外电子排布
4、式(2)SO24 的空间构型、Cu(OH)42中的配位原子(3)杂化轨道类型、分子的溶解性(4)Cu2O 晶胞中 Cu 个数2018 年(1)SO24 中心原子杂化类型、NO3 的空间构型(2)Fe2的核外电子排布式(3)O3 等电子体阴离子(4)N2 中 键与 键键数比(5)Fe(NO)(H2O)52结构中配位82017年(1)Fe3的核外电子排布式(2)丙酮中碳原子杂化类型、键个数(3)C、H、O电负性比较(4)分子间氢键(乙醇沸点)(5)晶体结构(能量判断)2016年(1)Zn2的核外电子排布式(2)HCHO中键个数(3)HOCH2CN中碳原子杂化类型(4)H2O等电子体阴离子(5)Zn
5、(CN)42结构示意图 92015年(1)Cr3的核外电子排布式、Cr(H2O)63中的配位原子(2)CH3COOH中碳原子杂化类型、键个数(3)H2O等电子体阳离子(4)分子间氢键 101.(2018江苏化学，21)臭氧(O3)在Fe(H2O)62催化下能将烟气中的 SO2、NOx 分别氧化为 SO24 和 NO3，NOx 也可在其他条件下被还原为 N2。(1)SO24 中心原子轨道的杂化类型为_；NO3 的空间构型为_(用文字描述)。(2)Fe2基态核外电子排布式为_。(3)与 O3 分子互为等电子体的一种阴离子为_(填化学式)。(4)N2 分子中 键与 键的数目比 N()N()_。11(
6、5)Fe(H2O)62与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52中，NO以N原子与Fe2形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52结构示意图的相应位置补填缺少的配体。Fe(NO)(H2O)52结构示意图 12解析(1)SO24 中 S 原子的价层电子对数为 4，所以采取 sp3 杂化；NO3 中氮原子上无孤对电子，成键电子对数为 3，即 N 原子采取 sp2 杂化，NO3 的空间构型为平面正三角形。(2)Fe 的原子序数是 26，Fe2核外有 24 个电子，其基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6。(3)等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O3 与 N
7、O2 均为 3 原子 18 价电子的粒子，故二者互为等电子体。(4)N2 分子中含有 1 个 键和 2 个 键。(5)注意Fe(NO)(H2O)52中 N 原子与 Fe2形成配位键即可。13答案(1)sp3 平面(正)三角形(2)Ar3d6 或 1s22s22p63s23p63d6(3)NO2 (4)12(5)142.(2017江苏化学，21)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某 FexNy 的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3基态核外电子排布式为_。(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_，1 mol 丙酮分子中含有 键的数目为_。(3)C、H、O 三
8、种元素的电负性由小到大的顺序为_。(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_。15(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_。图1 FexNy晶胞结构示意图 图2 转化过程的能量变化 16解析(1)先写出 26 号元素铁的基态核外电子排布式Ar3d64s2，再由外向内失 3 个电子，得 Fe3的核外电子排布式为Ar3d5。(2)丙酮中CH3中碳原子形成 4 个单键，为 sp3杂化，羰基中碳原子形成 1 个 键，为 sp2杂
9、化；丙酮的结构式为，有 9 个 键(6 个 CH，2 个 CC，1 个 CO)。(3)非金属性 HCO，非金属性越强，电负性越大。(4)乙醇与丙酮的晶体类型都为分子晶体，乙醇分子间存在氢键和范德华力，而丙酮分子间只存在范德华力，氢键的作用力强于范德华力，使沸点升高。(5)能量低更稳定，Cu 代替 a 位置的 Fe(顶点上的 Fe)，晶胞中 Cu 个数为 8181，Fe 个数为 6123，N 位于体心，个数为 1，化学式为 Fe3CuN。17答案(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp3 9NA(3)HCO(4)乙醇分子间存在氢键(5)Fe3CuN 183.(20
10、16江苏化学，21)Zn(CN)42在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)424HOCH2CN(1)Zn2基态核外电子排布式为_。(2)1 mol HCHO分子中含有键的数目为_mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是_。19(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为_。(5)Zn(CN)42中Zn2与CN的C原子形成配位键，不考虑空间构型，Zn(CN)42的结构可用示意图表示为_。20解析(1)先写锌原子基态核外电子排布式Ar3d104s2，再由外向内失 2 个电子，得Zn2 核外电子排布式为Ar3d10。(2)甲醛结构式为，键
11、数为 3。(3)HOCH2CN 从左往右，两个碳原子分别为 sp3 杂化、sp 杂化。(4)等电子体可以“左右移位、平衡电荷”判断，H2O 等电子体阴离子为 NH2。(5)Zn2提供空轨道，CN中碳原子提供孤对电子形成配位键。答案(1)1s22s22p63s23p63d10 或Ar3d10(2)3(3)sp3 和 sp(4)NH2(5)214.(2015江苏化学，21)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O27 3CH3CH2OH16H13H2O4Cr(H2O)633CH3COOH(1)Cr3基态核外电子排布式为_；配合物Cr(H2O)63中，与 Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号
12、)。(2)CH3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为_；1 mol CH3COOH 分子含有 键的数目为_。(3)与 H2O 互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)；H2O 与 CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_。22解析(1)Cr 为 24 号元素，注意写 Cr3基态核外电子排布式时，应先写出铬原子的基态核外电子排布式Ar3d54s1，再由外向内依次失去 3 个电子，则 Cr3基态核外电子排布式为Ar3d3；Cr3有空轨道，H2O 中 O 有孤对电子，形成配合物时 O为配位原子。(2)CH3COOH 中CH3 中的碳原子为 sp3 杂化，COOH 中的碳原
13、子为 sp2 杂化；由 CH3COOH 的结构式，可知 1 mol CH3COOH 分子中含有 键 7 mol。(3)采用“左右移位，平衡电荷”法，可得出与 H2O 互为等电子体的阳离子 H2F；H2O 与 CH3CH2OH 可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为它们分子间还可以形成氢键。23答案(1)1s22s22p63s23p63d3或Ar3d3 O(2)sp3和sp2 7NA(或76.021023)(3)H2F H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键 24一、原子结构与性质 1.基态原子的核外电子排布表示形式(1)核外电子排布式，如Cr：1s22s22p63s23p63d
14、54s1，可简化为Ar3d54s1。(2)价层电子排布式：如Fe：3d64s2。(3)电子排布图又称轨道表示式：如O：252.第一电离能、电负性(1)规律：在元素周期表中，元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，从上往下逐渐减小、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。(2)特性：同周期主族元素，第A族(np0)全空、A族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的A和A族元素。(3)方法：我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：a.HClO中Cl为1价、O为2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的
15、电负性大于Cl。26二、分子结构与性质 1.共价键(1)分类 27配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为AB。(2)键和键的判断方法：共价单键全为键，双键中有一个键和一个键，叁键中有一个键和两个键。282.杂化轨道(1)方法：判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型 看中心原子有没有形成双键或叁键。如果有1个叁键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，则为sp杂化；如果有1个双键，则其中有1个键，则为sp2杂化；如果全部是单键，则为sp3杂化。由分子的空间构型结合价层电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对
16、孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。29(2)识记：常见杂化轨道类型与分子构型 杂化轨道类型参加杂化的原子轨道分子构型示例sp1 个 s 轨道，1 个 p 轨道直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp21 个 s 轨道，2 个 p 轨道平面三角形BF3、BCl3、HCHOsp31 个 s 轨道，3 个 p 轨道等性杂化正四面体CH4、CCl4、NH4不等性杂化具体情况不同NH3(三角锥形)、H2S、H2O(形)303.三种作用力及对物质性质的影响 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H与N、O、F 原子 强度比较 共价
17、键氢键范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子 半径 对性质 的影响 影响物质的熔、沸点和溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强 314.常见的等电子体汇总 微粒通式价电子总数立体构型CO2、SCN、NO2、N3、CS2AX216e直线形CO23、NO3、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NO2AX218eV 形SO24、PO34AX432e正四面体形PO33、SO23、ClO3AX326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NH4AX48e正四面体形325.配位键与配合物(1)配位
18、键的表示方法如 AB，其中 A 表示提供孤电子对的原子，B 表示提供空轨道的原子。如 NH4可表示为，在 NH4 中，虽然有一个 NH 键形成过程与其他 3 个NH 键形成过程不同，但是一旦形成之后，4 个共价键就完全相同。33(2)配合物组成：以Cu(NH3)4SO4 为例电离方程式：Cu(NH3)4SO4=Cu(NH3)42SO24(3)配合物的形成条件中心原子有空轨道，如 Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。配位体有孤电子对，如 H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。34三、晶体结构与性质 1.明确晶体类型的两种判断方法(1)据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进
19、行判断。如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。(2)据各类晶体的特征性质判断。如低熔、沸点的晶体属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体；熔、沸点很高、不导电、不溶于一般溶剂的晶体属于原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体属于金属晶体。352.突破晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律 原子晶体离子晶体分子晶体 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、铯
20、等熔点很低。(2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。(3)离子晶体 一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其晶体的熔、沸点就越高。如熔点：MgONaClCsCl。36(4)分子晶体 分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。
21、(5)金属晶体 金属阳离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：AlMgNa。373.晶胞中微粒数目的计算方法均摊法 38熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目 39A.NaCl(含4个Na，4个Cl)B.干冰(含4个CO2)C.CaF2(含4个Ca2，8个F)D.金刚石(含8个C)E.体心立方(含2个原子)F.面心立方(含4个原子)40考向一 以指定元素或物质为背景的多角度立体考查 1.(2019盐城三模)镍的单质、合金及其化合物用途非常广泛。(1)Ni2基态核外电子排布式为_。(2)胶状镍可催化CH2=CHCN加氢生成CH3CH2CN。CH2=CHCN分
22、子中键与键的数目比N()N()_；CH3CH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型为_。(3)Ni(N2H4)2(N3)2是一种富氮含能材料。配体N2H4能与水混溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_；Ni(N2H4)22中含四个配位键，不考虑空间构型，Ni(N2H4)22的结构可用示意图表示为_。41(4)一种新型的功能材料的晶胞结构如下图所示，它的化学式可表示为_。42答案(1)Ar3d8 或 1s22s22p63s23p63d8(2)21 sp 和 sp3(3)N2H4 与 H2O 之间可以形成氢键(4)Ni2MnGa 432.(2019苏锡常镇二模)锰元素的化合物在多个领域中均有重要应用。(
23、1)Mn2基态核外电子排布式为_，SO24 中 S 原子轨道的杂化类型为_。(2)二价锰的 3 种离子化合物的熔点如下表：物质MnCl2MnSMnO熔点650 1 610 2 800 上表 3 种物质中晶格能最大的是_。44(3)某锰氧化物的晶胞结构如图所示，该氧化物的化学式为_。45(4)在化合物K3Mn(CN)6中，微粒之间存在的作用力有_(填字母)。a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.氢键(5)制备LiMn2O4的实验过程如下：将MnO2和Li2CO3按41的物质的量之比配料，球磨35 h，然后升温，高温加热，保温24 h，冷却至室温。写出该反应的化学方程式：_。答案(1)1s22s
24、22p63s23p63d5 sp3(2)MnO(3)MnO2 (4)abc(5)8MnO22Li2CO3=高温 4LiMn2O42CO2O2 463.(2018南通等七市三模)乙酸锰可用于制造钠离子电池的负极材料。可用如下反应制得乙酸锰：4Mn(NO3)26H2O 26(CH3CO)2O=4(CH3COO)3Mn 8HNO2 3O2 40CH3COOH(1)Mn3基态核外电子排布式为_。(2)NO3 中氮原子轨道的杂化类型是_。(3)与 HNO2 互为等电子体的一种阴离子的化学式为_。(4)配合物Mn(CH3OH)62中提供孤对电子的原子是_。(5)CH3COOH能与H2O任意比混溶的原因，除
25、它们都是极性分子外还有_。47(6)镁铝合金经过高温淬火获得一种储钠材料，其晶胞为立方结构(如右图所示)，图中原子位于顶点或面心。该晶体中每个铝原子周围距离最近的镁原子数目为_。48解析(1)25 号元素 Mn 基态原子核外排布式为Ar3d54s2，再由外向内失 3 个电子，Mn3的核外电子排布式为Ar3d4。(2)NO3 中氮原子的价层电子对数为(51)/23，sp2 杂化。(3)与 HNO2 的等电子体的阴离子，可以以 N 原子左移一位得 HCO2，为HCOO。(4)Mn(CH3OH)62中配体为 CH3OH，配位原子 O 原子提供孤对电子。(6)每个铝原子周围距离最近的镁原子距离是面对角
26、线的一半，由图示可知，以右边 Al 原子为例，立方体右边面上有 4 个，左边 2 个面上有 2 个，右边晶胞 2 个面上有 2 个，共 8 个。答案(1)Ar3d4(2)sp2 (3)HCOO(4)O(5)CH3COOH分子与H2O分子间可形成氢键(6)8 49考向二 以推断元素为背景的“拼盘式”考查1.(2019通扬泰徐淮宿连七市三模)已知 X、Y、Z、R 都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。X 是空气中含量最高的元素，Z 基态原子核外 K、L、M 三层电子数之比为 142，R 基态原子的 3d 原子轨道上的电子数是 4s 原子轨道上的 4 倍，Y 基态原子的最外层电子数等于
27、 Z、R 基态原子的最外层电子数之和。(答题时，X、Y、Z、R 用所对应的元素符号表示)(1)X、Y、Z 的第一电离能由小到大的顺序为_，写出一种与 ZY44 互为等电子体的分子的化学式：_。(2)R3基态核外电子排布式为_。50(3)化合物 Z3X4 熔点高达 1 900 以上，硬度很大。该物质的晶体类型是_。(4)Y、Z 形成的某晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为_。(5)R2与过量的氨水形成的配离子的化学式为R(NH3)62，1 mol R(NH3)62中含有 键的数目为_。51解析 X为氮元素，Z为硅元素，R原子核外电子排布为Ar3d84s2，为镍元素，Y的最外层电子数为42
28、6，原子序数小于14，为氧元素。答案(1)SiON CCl4或SiF4 (2)Ar3d7(或1s22s22p63s23p63d7)(3)原子晶体 (4)SiO2 (5)24 mol 522.(2018徐州考前模拟)原子序数依次递增的A、B、C、D、E五种元素，其中只有E是第四周期元素，A的一种核素中没有中子，B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍。回答下列问题：(1)E的2价离子基态核外电子排布式为_。(2)A、B、C、D原子中，电负性最大的是_(填元素符号)。(3)1 mol B2
29、A4分子中键的数目为_。B4A6为链状结构，其分子中B原子轨道的杂化类型只有一种，则杂化类型为_。53(4)元素B的一种氧化物与元素C的一种氧化物互为等电子体，元素C的这种氧化物的分子空间构型为_。(5)E和C形成的一种化合物的晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为_。54解析 A 为 H 元素，B 为碳原子，D 原子核外电子排布式为 1s22s22p2(碳元素，不可能)或 1s22s22p4(氧元素)，则 C 为氮元素。(1)E 元素，“3d 能级上未成对电子数是成对电子数的 2 倍”，结构为 3d6(未成对电子数为 4，成对电子数为 2)。(2)H、C、N、O 四种元素中，电负性最大的是 O。(3)C2H4 中 键键数为 5；C4H6 中不饱和度为 2，C 原子只有一种杂化形式，所以结构为 CH2=CHCH=CH2，碳原子 sp2 杂化。(4)CO2 与 N2O 互为等电子体，CO2 中碳原子为 sp 杂化，直线形。(5)Fe原子个数为 81/861/24，氮原子个数为 1，化学式为 Fe4N。答案(1)Ar3d6(2)O(3)5NA sp2(4)直线形(5)Fe4N 55本节内容结束
