2025届高三化学二轮复习 核心小专题 物质结构与性质 讲义

核心小专题 物质结构与性质
考向分析
“物质结构与性质”类高考化学试题注重以新功能、新结构材料作为情境素材,重点突出物质结构的特点,体现结构—性质—用途之间的关系,考查学生信息加工能力、归纳推理能力和模型认知能力
备考策略
　能运用模型推测或解释物质的微观结构特点,再从结构去分析物质的物理性质和化学性质,如熔沸点、物质的溶解度、酸碱性等。掌握《物质结构与性质》模块中核心主干知识,是解决此类问题的关键
必备知识
1.正确理解微粒间的作用力及对物质性质的影响
(1)强度:化学键>氢键>范德华力。
(2)范德华力与物质的组成、熔沸点:由分子构成的物质,若组成和结构相似,一般来说,物质的相对分子质量越大,范德华力越强,熔沸点越高。如沸点:HI>HBr>HCl。
(3)氢键与物质的熔沸点:H2O的熔沸点高于H2S,因水分子间存在氢键,H2S分子间只存在范德华力。常见的非金属性较强的元素如N、O、F的氢化物分子间可形成氢键。
2.认识分子的性质
(1)空间结构与分子极性的关系
(2)键的极性对分子性质——有机酸的酸性的影响
①三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性,三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸的酸性。
②烷基越长,羧酸的酸性越弱。
(3)溶解性
①“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
(4)氢键对物质性质的影响
①熔沸点:分子间氢键使物质的熔沸点升高;分子内氢键使物质的熔沸点降低。
②水溶性:分子与水分子间形成氢键,使水溶性增大。如NH3、C2H5OH、H2O2、CH3COOH等易溶于水。
③解释一些特殊现象:液态水结冰时体积膨胀;接近沸点的水蒸气相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大。
课堂考点过关
例1　[2024·浙江6月选考] 物质微观结构决定宏观性质,进而影响用途。下列结构或性质不能解释其用途的是 (　)
选项 结构或性质 用途
A 　石墨呈层状结构,层间以范德华力结合 　石墨可作润滑剂
B 　SO2具有氧化性 　SO2可用作漂白剂
C 　聚丙烯酸钠() 中含有亲水基团 　聚丙烯酸钠可用于制备高吸水性树脂
D 　冠醚18-冠-6空腔直径(260~320 pm)与K+直径(276 pm)接近 　冠醚18-冠-6可识别K+,能增大KMnO4在有机溶剂中的溶解度
例2　[2024·安徽卷] 常温常压下,羟胺易潮解,水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。已知25 ℃时,
Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)=8.7×10-9。下列有关物质结构或性质的比较中,正确的是 (　)
A.键角:NH3>N
B.熔点:NH2OH>[NH3OH]Cl
C.25 ℃同浓度水溶液的pH:[NH3OH]Cl>NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱:O—H…O>N—H…N
例3　[2023·湖北卷] 物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是 (　)
选项 性质差异 结构因素
A 　沸点:正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃) 　分子间作用力
B 　熔点:AlF3(1040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华) 　晶体类型
C 　酸性:CF3COOH(pKa=0.23)远强于CH3COOH(pKa=4.76) 　羟基极性
D 　溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g) 　阴离子电荷
例4　[2024·山东卷] 由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是 (　)
A.图中代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
变式训练
1.下列有关物质结构与性质的比较正确的是 (　)
A.基态原子未成对电子数:Cr>Mn>As
B.酸性:CH3COOH>CH2ClCOOH>CH2FCOOH
C.键角:SeO3D.沸点:AsH3>PH3>NH3
2.[2024·湖北十堰调研] 物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是 (　)
选项 实例 解释
A 　键角:NCl3>PCl3 　原子半径:NB 　熔点:金刚砂>干冰 　金刚砂是共价晶体,干冰是分子晶体;共价键比分子间作用力强
C 　利用“杯酚”可分离C60和C70 　超分子具有自组装的特征
D 　沸点:乙醇>二甲醚 　乙醇和二甲醚互为同分异构体,但乙醇中存在分子间氢键,而二甲醚中不存在,导致乙醇的沸点高于二甲醚
3.[2024·浙江宁波十校二模联考] 类比和推理是学习化学的重要方法,下列结论合理的是 (　)
已知 结论
A 　15-冠-5(冠醚)能识别Na+ 　12-冠-4(冠醚)能识别K+
B 　酸性:三氟乙酸>三氯乙酸 　酸性:氢氟酸>氢氯酸
C 　Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12　 Ksp(AgCl)=1.8×10-10 　溶解度:Ag2CrO4D 　晶体硅是半导体材料 　晶体硅的化学键含金属键成分
4.[2024·北京朝阳区二模] 一种控制分子是否发光的“分子开关”工作原理如图所示。
下列说法不正确的是 (　)
A.分子P中的O均为sp2杂化
B.分子P转化为超分子Q时,N与H+形成配位键
C.增大溶液pH并除去Na+,可使超分子Q转变为分子P
D.推测分子P可以增大NaCl在有机溶剂中的溶解度
课后复习巩固
一、单选题
1．硼砂的化学式可表示为，其水解反应的离子方程式为：，三种含硼微粒结构示意图如下。下列说法错误的是
A．可用X射线衍射仪测定硼砂晶体的结构
B．配位键中B原子提供空轨道
C．硼砂可与按物质的量之比恰好完全反应
D．调节可实现和的相互转化
2．下列有关物质结构或性质的说法中，正确的是
A．沸点： B．中有大π键：
C．基态原子未成对电子数： D．键角：
3．从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项 实例 解释
A 铍和铝都能与NaOH反应 基态铍原子和铝原子价电子数相同
B 冰的熔点高于干冰 分子间作用力不同
C 键角小于 中心原子杂化轨道类型不同
D 键能大于 、原子半径不同
A．A B．B C．C D．D
4．下列相关性质的比较中，错误的是
A．酸性： B．键角：
C．沸点： D．热稳定性：
5．物质结构决定性质。下列物质性质差异与结构因素没有关联的是
选项 性质差异 结构因素
A 极性： 分子空间构型
B 酸性：二氯乙酸<二氟乙酸 分子间氢键
C 熔点： 晶体类型
D 识别K+的能力：18-冠-6>12-冠-4 冠醚空腔直径
A．A B．B C．C D．D
6．下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是
选项 实例 解释
A POCl3和的空间结构都是四面体形 POCl3和中P原子轨道的杂化类型均为sp3
B 的键角依次减小 孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力
C 的沸点依次升高 SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大
D 邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚 前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力大于前者
A．A B．B C．C D．D
7．冠醚是由多个二元醇分子之间脱水形成的环状化合物。18一冠–6可用作相转移催化剂，其与形成的螯合离子结构如下图所示。下列说法错误的是
A．该螯合离子中碳与氧原子具有相同的杂化类型
B．该螯合离子中所有非氢原子可以位于同一平面
C．该螯合离子中极性键与非极性键的个数比为7:1
D．该冠醚除外，不可以与其他碱金属阳离子作用
8．可通过水解制备：下列有关该反应的说法错误的是
A．和分子中，P的杂化方式相同
B．分子的空间结构为四面体
C．沸点：
D．HF的水溶液中可能存在等多种氢键
9．摩尔盐可用于治疗缺铁性贫血。下列说法正确的是
A．半径： B．第一电离能：
C．沸点： D．键角：
10．化合物M是一种新型超分子晶体材料，以为溶剂，由X、Y、反应制得（如图）。下列叙述不正确的是
A．M所含三种元素H、N、O形成的化合物均能抑制水的电离
B．Y分子中所有原子不可能共平面
C．M中阳离子通过形成氢键体现了超分子的自组装
D．M中氮、氯原子的轨道杂化类型均为
11．尿素[]可与正烷烃形成超分子，原理如图所示。下列说法不正确的是
A．尿素分子和正烷烃分子间通过共价键形成超分子
B．尿素分子中各元素的电负性：O>N>C>H
C．尿素分子通过氢键形成六角形通道结构
D．图中反映出超分子“分子识别”的特性
12．热致变色材料X(相对分子质量为248)、Y均为Cu(II)配合物，可发生如下图所示的构型互转，当配位构型由八面体转变为平面四边形时，颜色由紫色变为橙色。下列说法正确的是
A．基态Cu原子的核外电子排布式为
B．12.4g的X中含配位键的数目为
C．Y中氮原子只含一种杂化方式
D．升温可使配合物的颜色由紫色转变为橙色
答案与解析
课堂考点过关
例1　B　[解析] 石墨呈层状结构,层间以范德华力结合,该作用力较小,层与层容易滑动,石墨可用作润滑剂,A正确;SO2具有漂白性,可用作漂白剂,B错误;聚丙烯酸钠()中含有亲水基团—COONa,所以可用于制备高吸水性树脂,C正确;冠醚18-冠-6空腔直径(260~320 pm)与K+直径(276 pm)接近,可识别K+,使K+存在于其空腔中,进而将Mn也带入有机溶剂中,所以能增大KMnO4在有机溶剂中的溶解度,D正确。
例2　D　[解析] NH3中心N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=3+1=4,为sp3杂化,键角为107°,N中心N原子的价层电子对数=3+×(5+1-3×2)=3+0=3,为sp2杂化,键角为120°,故键角:NH3Kb(NH2OH),故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱,同浓度的水溶液中,[NH3OH]+的水解程度大于N的水解程度,二者水解均使溶液显酸性,同浓度水溶液的pH:[NH3OH]ClN—H…N,D项正确。
例3　D　[解析] 正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体,由于新戊烷支链多,其晶体排布不如正戊烷紧密,分子间作用力小,所以沸点较低,故A正确;AlF3为离子化合物,形成的晶体为离子晶体,熔点较高,AlCl3为共价化合物,形成的晶体为分子晶体,熔点较低,则AlF3的熔点远高于AlCl3,故B正确;由于电负性F>H,C—F的极性大于C—H,使得CF3COOH羧基上的羟基极性增强,更容易电离出氢离子,酸性增强,故C正确;相同温度下,碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠小,原因是HC在水溶液中通过氢键形成双聚或多聚离子,与阴离子电荷无关,故D错误。
例4　C　[解析] 由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价键,根据O、F、I的原子半径大小(I最大)及其价电子数可以判断,白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子。图中白色的小球代表O原子,灰色的小球代表F原子,A不正确;根据该化合物结构片断可知,每个I原子与3个O原子形成共价键,根据均摊法判断,必须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合物的化学式为IO2F,因此,该化合物中不存在过氧键,B不正确;I原子的价电子数为7,该化合物中F元素的化合价为-1,O元素的化合价为-2,则I元素的化合价为+5,据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键(I—F、I—O)和1个双键(IO),I原子的价电子数不等于其形成共价键的电子数目,因此,该化合物中I原子存在孤对电子,C正确;该化合物中既存在I—O,又存在IO,I、O原子间形成的单键和双键的键长不相等,D不正确。
【模拟演练】
1.A　[解析] Cr基态原子的价层电子排布是3d54s1,未成对电子有6个,Mn基态原子的价层电子排布是3d54s2,未成对电子有5个,As基态原子的价层电子排布是4s24p3,未成对电子有3个,故基态原子未成对电子数:Cr>Mn>As,A正确。饱和一元羧酸烃基上的氢原子被卤素原子取代后,因为卤素原子有吸引电子的作用,降低了羧基中碳原子上的电子云密度,使羧基中羟基容易电离出氢离子,卤代乙酸中卤素原子个数越多、卤素原子的非金属性越强,酸性越强,则酸性:CH3COOHSe>Se,C错误。一般情况下,对于结构相似的分子晶体而言,相对分子质量越大其沸点越高,但是NH3分子间存在氢键,沸点增高,出现了反常的现象,即沸点:NH3>AsH3>PH3,D错误。
2.C　[解析] 原子半径:NPCl3,A正确;碳化硅俗称金刚砂,是共价晶体,干冰是分子晶体,共价键比分子间作用力强,即共价晶体的熔点比分子晶体高,B正确;“杯酚”与C60形成超分子,而“杯酚”与C70不能形成超分子,反映了超分子具有“分子识别”的特性,C错误;形成分子间氢键能提高物质的沸点,乙醇和二甲醚互为同分异构体,但乙醇中存在分子间氢键,而二甲醚中不存在,导致乙醇的沸点高于二甲醚,D正确。
3.D　[解析] 12-冠-4(冠醚)的空腔直径比15-冠-5的小,但K+的直径比Na+大,故12-冠-4(冠醚)不能识别K+,A项错误;F的吸电子能力强于Cl,使得三氟乙酸比三氯乙酸更易发生电离,所以酸性:三氟乙酸>三氯乙酸,H—F键能比H—Cl键能大,更难发生电离,所以酸性:氢氟酸<氢氯酸,B项错误;Ag2CrO4和AgCl组成不相似,则由Ksp(Ag2CrO4)4.A　[解析] 分子P中的O均形成2个σ键、有2个孤电子对,O的价层电子对数为4,O都采取sp3杂化,A项错误;N上有孤电子对,H+有空轨道,故分子P转化为超分子Q时,N与H+形成配位键,B项正确;分子P+Na++H+超分子Q,增大溶液pH并除去Na+,消耗H+,H+和Na+的浓度减小,反应逆向进行,超分子Q转变为分子P,C项正确;分子P为有机物、易溶于有机溶剂,分子P能与Na+形成超分子,可以增大NaCl在有机溶剂中的溶解度,D项正确。
课后复习巩固
1．C
【详解】A．X射线衍射实验，可以确定晶体的原子排列，所以可用X射线衍射仪测定硼砂晶体的结构，故A正确；
B．配位键中B原子提供空轨道、O提供孤电子对，故B正确；
C．根据，，硼砂可与按物质的量之比1:2恰好完全反应，故C错误；
D．，调节可实现和的相互转化，故D正确；
故选C。
2．D
【详解】A．存在分子间氢键，存在范德华力，沸点：，A错误；
B．中的π键不是普通的π键，而是两中心三电子的大π键即，B错误；
C．基态S原子电子排布式为，未成对电子2个，基态C原子电子排布式为，未成对电子2个，基态原子未成对电子数：，C错误；
D．中N原子价层电子对数，孤电子对数为0，空间构型为平面三角形；键角120°C，中N原子价层电子对数，孤电子对数为1，空间构型为V形，1对孤电子对成键电子对排斥作用大于成键电子对之间的排斥使得键角小于120°C，键角：，D正确；
故答案为：D。
3．A
【详解】A．基态铍原子和铝原子的价电子数分别为2、3，价电子数不相同, 正确的解释应该是根据对角线规则，铍和铝的化学性质相似，都能表现出两性，因此都能与NaOH反应，A错误；
B．冰分子间存在氢键和范德华力，干冰分子间只存在范德华力，二者作用力类型不同，作用力类型强度不同，B正确；
C．中硫原子的孤电子对数为、价层电子对数为2+1=3，则杂化轨道类型为，呈V形，中碳原子的孤电子对数为、价层电子对数为2+0=2，杂化轨道类型为杂化、呈直线形，C正确；
D．氮原子半径小于碳原子，导致比的键长短，键能大，D正确；
故选A。
4．A
【详解】A．F的电负性大于Cl的电负性，F-C的极性大于Cl-C的极性，导致一氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子，所以酸性：，A错误；
B．H2S的中心S原子的价层电子对数为=4，发生sp3杂化，CO2的中心C原子的价层电子对数为=2，发生sp杂化，所以键角：，B正确；
C．Br2和I2都形成分子晶体，I2的相对分子质量大于Br2，则I2分子间的作用力大于Br2分子间的作用力，所以沸点：，C正确；
D．Cl与F为同主族元素，Cl在F的下方，非金属性Cl小于F，非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，则热稳定性：，D正确；
故选A。
5．B
【详解】A．是平面三角形，是三角锥型，极性和分子空间构型有关联，故A不符合题意；
B．由于F的电负性比Cl大，吸引电子的能力更强，三氟乙酸羧基中的O-H键的极性更大，更易电离出H+，酸性更强，酸性和分子间氢键没有关联，故B符合题意；
C．是离子晶体，是分子晶体，离子晶体一般来说比分子及个体熔点高，熔点和晶体类型有关联，故C不符合题意；
D．18-冠-6空腔的直径与K+的直径相当，12-冠-4空腔的直径小于K+的直径，所以识别K+的能力与冠醚空腔直径有关联，故D不符合题意；
答案选B。
6．B
【详解】A．POCl3的中心P原子价层电子对数是4+=4，因此采用sp3杂化，空间结构为四面体形；的中心P原子价层电子对数是4+=4，因此也是采用sp3杂化，空间结构为四面体形，A正确；
B．的中心N原子价层电子对数是2+=2，无孤对电子，因此N采用sp杂化，空间结构为直线形，键角为180°；的中心N原子价层电子对数是3+=3，无孤对电子，因此N采用sp2杂化，空间结构为平面三角形，键角为120°；的中心N原子价层电子对数是2+=3，有1对孤对电子，因此N采用sp2杂化，由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，导致其键角小于120°，的键角依次减小，这不仅与与孤电子对与成键电子对的作用力有关，也与中心N原子的杂化类型有关，B错误；
C．SiX4均为分子晶体，分子之间以分子间作用力结合。随着物质分子的相对分子质量增大，范德华力逐渐增大，因此的熔沸点逐渐升高，C正确；
D．对硝基苯酚的分子间不仅存在范德华力，还存在氢键，使其熔沸点升高；而邻硝基苯酚分子内存在氢键，分子之间只存在范德华力，使物质的熔、沸点比存在分子间氢键的对硝基苯酚低，故物质的沸点：邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚，D正确；
故合理选项是B。
7．B
【详解】A．该螯合离子中碳与氧原子都为杂化，具有相同的杂化类型，A正确；
B．该螯合离子中任一原子、与该原子相连的两个原子及所形成的空间结构为三角锥形，故所有非氢原子不能位于同一平面，B错误；
C．该螯合离子中极性键有24个键、12个键以及6个原子与形成的配位键，有6个非极性键，极性键与非极性键个数比为，C正确；
D．该冠醚属于超分子，具有分子识别的特征，除外，不能与其他碱金属阳离子作用，D正确。
故选B。
8．A
【详解】A．分子中磷原子的价层电子对数为4、分子中磷原子的价层电子对数为5，两种分子磷原子的价层电子对数不同，原子的杂化方式不同，故A错误；
B．分子中磷原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，分子的空间结构为四面体，故B正确；
C．水分子形成的分子间氢键的数目多于氟化氢，分子间的作用力强于氟化氢，沸点高于氟化氢，故C正确；
D．氢氟酸溶液中，氟化氢和氟化氢、水分子能形成分子间氢键，水分子和水分子也能形成分子间氢键，所以氢氟酸溶液中可能存在等多种氢键，故D正确；
故选A。
9．D
【详解】A．O2-的核外电子数为10，电子层数为2，S2-的核外电子数为18，电子层数为3，电子层数越多离子半径越大，则离子半径：，故A错误；
B．N、O为同周期元素，同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势，但N最外层2p能级中电子为半满稳定结构，其第一电离能大于O，故B错误；
C．均是由分子构成的物质，两者均能形成氢键，但水分子间可形成氢键数目比氨气多，水分子之间的分子间作用力更大，因此水的沸点高，故沸点：，故C错误；
D．中中心原子价电子对数都是4，均是sp3杂化，N原子无孤电子对、O原子有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力较大，所以键角：，故D正确；
故选：D。
10．A
【详解】A．H、N、O形成的化合物硝酸铵，溶液中铵根离子水解，能促进水的电离，A错误；
B．Y中存在多个饱和碳原子，饱和碳原子为四面体形，则所有原子不可能共面，B正确；
C．由图可知，M中阳离子通过形成氢键N-H O体现了超分子的自组装，C正确；
D．M中氮、氯原子均形成4个σ键且无孤电子对，轨道杂化类型均为，D正确；
故选A。
11．A
【详解】A．尿素分子和正烷烃分子间通过分子间作用力形成超分子，而不是共价键，A错误；
B．C、N、O三种元素同周期，同一周期从左至右，元素电负性逐渐增强，H元素电负性在四种中最弱，则尿素分子中各元素的电负性：O>N>C>H，B正确；
C．N元素电负性很大，尿素分子中存在氨基，分子间可形成氢键，如图可知，尿素分子通过分子间氢键形成六角形通道结构，C正确；
D．尿素与正烷烃形成超分子，图中反映出超分子“分子识别”的特性，D正确；
答案选A。
12．B
【详解】A．根据能量最低原理可知，基态原子的价层电子排布式为，故A错误；
B．的物质的量为0.05mol，由X的结构图可知，一个X中含有4个配位键，故的中含配位键的数目为，故B正确；
C．由Y的结构图可知，形成配位键的N原子的价层电子对数为4，采取sp3杂化，硝基中N原子采取sp2杂化，故中氮原子含2种杂化方式，故C错误；
D．由结构图可知，X的配位构型为平面四边形，Y的配位构型为八面体，已知当配位构型由八面体转变为平面四边形时，颜色由紫色变为橙色，故降温可使配合物的颜色由紫色转变为橙色，故D错误；
故选B。