能力小专题11 物质结构对性质的影响、原因分析及表述
【深研真题】
例1 (1)增大 极性
(2)HP2的体积大,且与P所带电荷数相同,负电荷密度小(氧原子上电子云密度小)
[解析] (1)羧酸酸性的强弱取决于羧基中O—H的极性大小,极性越大,酸性越强,卤素原子的电负性越大,吸电子能力越强,使得羧基中O—H的极性越大,酸性越强。
(2)相较于P,HP2的体积大,所带电荷数相同,负电荷密度小,则H2P2更易电离出氢离子,所以H4P2O7的Ka3大于H3PO4的Ka3。
例2 (1)AD
(2)Sr2+具有更多的空轨道,能够与更多的N、O形成配位键,形成超分子后,结构更稳定
[解析] (1)“选择萃取”中,镍形成题图的配合物,分析镍易进入有机相的原因。镍与N、O形成配位键,可以使镍进入有机相,A正确;配体中提供孤电子对的O原子带一个单位负电荷,该配体可以视作得到一个电子的阴离子,其余配体不带电,整个配合物不显电性,形成配合物后,中心离子还是Ni2+,镍元素化合价不变,B错误;配合物与水形成分子间氢键,不能解释镍进入有机相,C错误;烷基链具有疏水性,可以使其进入有机相,D正确。(2)窝穴体a与K+形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的Sr2+,原因是Sr2+具有更多的空轨道,能够与更多的N、O形成配位键,形成超分子后,结构更稳定。
例3 (1)CH4中碳原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,H—C—H键角为109°28';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作用大于成键电子对对成键电子对的排斥作用,故NH3分子中H—N—H的键角小于109°28'
(2)FDCA分子间氢键比HMF多(强)
[解析] (1)CH4为正四面体结构,中心碳原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,H—C—H键角为109°28';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作用大于成键电子对对成键电子对的排斥作用,故NH3分子中H—N—H的键角小于109°28'。(2)由HMF和FDCA的结构可知,HMF和FDCA均能形成分子间氢键,但FDCA形成的分子间氢键更多,并且FDCA的相对分子质量大于HMF,使得FDCA的熔点远大于HMF。
例4 (1)电负性:F>Cl,C—F极性更大,易断裂,容易与H发生缩聚反应
(2)(a)结构中电子云分布较均衡,结构较为稳定,(b)结构中正负电荷中心不重合,极性较大,较不稳定,且存在过氧键,过氧键的氧化性大于I2,故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构
[解析] (1)电负性:F>Cl,C—F极性更大,易断裂,容易与H发生缩聚反应,所以不选择对应的氯化物。(2)(a)结构中总体电子云分布比较均匀,结构较稳定,(b)结构中正负电荷中心不重合,极性大,较不稳定,且存在过氧键,过氧键的氧化性大于I2,故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构。
【对点精练】
1.(1)砷原子半径比较大,原子间形成的σ键较长,p-p“肩并肩”轨道重叠程度较小或者说几乎不能重叠,难以形成π键
(2)氯原子的p轨道与苯环的大π键形成p-π共轭体系,使得C—Cl的键长缩短,键能增大,碳氯键牢固
[解析] (1)氮原子与砷原子的最外层电子数相同,但砷原子半径比较大,原子间形成的σ键较长,p-p轨道“肩并肩”重叠程度较小或者说几乎不能重叠,难以形成π键,所以氮原子间能形成氮氮三键,而砷原子间不易形成三键。
(2)观察氯苯的结构图,氯原子的p轨道与苯环的大π键形成p-π共轭体系,使得C—Cl的键长缩短,键能增大,因此氯苯难以发生水解反应。
2.(1)sp2 a处C、O原子参与形成大π键,C—O的键长短
(2)> 半径I->Cl-,离子半径越大,变形性越大,[HgI4]2-的电子云重叠程度更大更稳定
(3)大于 随着碳原子数增加,“—CH2CH2CH3”推电子能力强于“—CH2CH3”,O—H更难断裂,(RO)3PO产率降低
[解析] (1)图中酚羟基中的H原子始终与苯环共面,则苯环、①号O原子始终共平面,可以推测①号O原子的杂化方式为sp2杂化,a处C、O原子参与形成大π键。a处C原子为sp2杂化,乙醇中C原子为sp3杂化,a处C—O键长小于乙醇中C—O键长,原因一是a处C、O原子的杂化轨道中s成分多,形成的键强,键长短;二是a处C、O原子参与形成大π键,使C—O键能增大,键长缩短 。(2)稳定性:[HgI4]2->[HgCl4]2-,对于[HgI4]2-和[HgCl4]2-,中心离子均为Hg2+,阴离子分别为I-和Cl-,已知离子半径越大,变形性越大,电子云重叠程度越大,I-的离子半径大于Cl-的离子半径,I-在Hg2+的离子极化作用下电子云变形性更大,与Hg2+的电子云重叠程度更大,形成的配位键更强。(3)随着碳原子数增加,“—CH2CH2CH3”推电子能力强于“—CH2CH3”, O—H更难断裂,不利于反应正向进行,(RO)3PO产率降低,所以当 —R为“—CH2CH3”时,(RO)3PO产率大于—R为“—CH2CH2CH3”时。
3.(1)ATP中含更多羟基,更易与H2O形成氢键,导致其比A更易溶于水
(2)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
(3)SnF4属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体,离子键键能大于分子间作用力,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高
[解析] (1)ATP中含更多羟基,更易与H2O形成氢键,导致其比A更易溶于水。(2)As与N同族,As的氢化物与N的氢化物NH3分子的空间结构类似,NH3中心原子N上的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,含1个孤电子对,为三角锥形结构,则AsH3分子也为三角锥形结构;NH3分子间可形成氢键,AsH3分子间不能形成氢键,其沸点低于NH3。(3)由锡的卤化物熔点数据可知,SnF4属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体,离子键键能大于分子间作用力,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高。
4.(1)电负性:N(2)键角增大,因为Al2O3中的铝原子与乙醇氧原子上的孤电子对形成配位键,降低了氧原子上的电子云密度,孤电子对与C—O、H—O成键电子对之间的排斥力减弱,导致键角∠C—O—H增大
[解析] (1)一个NH3中N原子上的孤电子对数为=1,一个H2O中O原子上的孤电子对数为
=2,N、O均能提供孤电子对与C形成配位键,由于电负性:N1.(1)H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+
(2)甘氨酸亚铁的结构中存在配位键,使得它在水中难以完全解离成离子,其溶液中自由移动的离子的浓度比FeCl2溶液中的离子浓度小得多
(3) Fe2+的价层电子排布为3d6,再失去1个电子的价层电子排布为3d5,为半充满结构,较稳定;Co2+的价层电子排布为3d7,失去1个电子后变为3d6,不如3d5稳定
2.(1)含镓微粒中的镓提供空轨道,树脂分子中的氨基、肟基中的氮原子或氧原子提供孤电子对,形成配位键
(2)TiF4为离子晶体,熔点较高,TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增大,熔点逐渐升高
[解析] (1)含镓微粒中的镓提供空轨道,树脂分子中含有氨基、肟基,其中的氮原子或氧原子提供孤电子对,形成配位键。(2)TiF4是离子晶体,其余为分子晶体。离子晶体熔点较高,分子晶体熔点低,且分子晶体熔点随相对分子质量增大而升高。
3.(1)Si和Ge的最外层均有4个电子,均与Cl形成4个共用电子对,达到稳定结构
(2)[Co(NH3)6]3+中NH3上的孤电子对与钴的空轨道形成配位键,相当于已经“得到”过电子,较难从其他物质中得电子
(3)S原子半径小,其原子周围不能容纳6个—OH,而Te原子半径大,其原子周围能容纳的—OH数目多
[解析] (1)元素在形成化合物的时候,一般是形成8电子稳定结构,Si和Ge的最外层均有4个电子,均与4个Cl形成4个共用电子对,达到8电子稳定结构。(2)因为[Co(NH3)6]3+中NH3上的孤电子对与钴的空轨道形成配位键,相当于Co3+已经“得到”过电子,较难从其他物质中得电子,故Co3+具有强氧化性,[Co(NH3)6]3+性质稳定。(3)原子半径影响原子周围可结合其他原子或原子团的数量,S和Te同主族,Te原子半径大,有足够空间容纳多个—OH 形成H6TeO6,S原子半径小,空间限制使其难以形成含6个—OH的H6SO6。
4.(1)平面三角形 BF3中有σ键且存在大π键,而NF3中只有σ键,因此N—F键能较低
(2)小于
[解析] (1)在BF3分子中,B原子上的价层电子对数为3且不含孤电子对,所以为平面正三角形结构;BF3中有σ键且存在大π键,而NF3中只有σ键,因此N—F的键能较低。
(2)结构呈中心对称,正电中心与负电中心重合,为非极性分子,结构不对称,正电中心与负电中心不重合,为极性分子,水为极性分子,根据“相似相溶”规律,故在水中的溶解度:前者小于后者。
5.(1)NH3分子间能形成氢键
(2)O—H>氢键>范德华力 能形成分子内氢键,而能形成分子间氢键,分子间氢键使分子间的作用力增大,沸点升高
(3)硅烷为分子晶体,随相对分子质量增大,分子间作用力增强,沸点升高
6.(1)氮原子上连H原子时易形成分子间氢键,该离子不易以单体形式存在
(2)正四面体形 离子液体的粒子都是带电荷的离子,形成较强的离子键
(3)①> ②< HClO4中氯元素为+7价,高于HClO中氯元素的+1价,O—H的极性更强,更易断裂
(4)Cu2+的价层电子排布为3d9,较不稳定,Cu+的价层电子排布为全充满的3d10,比较稳定,故高温下CuO能转化为Cu2O
(5)极性 > ①号N原子上有孤电子对,更易结合H+,②号N原子上无孤电子对,不易结合H+
[解析] (1)与N原子相连的—C2H5被H原子替换形成氮氢单键,则可形成分子间氢键,不易以单体形式存在,溶解性能变差。(2)[AlCl4]-的中心Al原子的价层电子对数为4+×(3+1-4×1)=4,该阴离子的空间结构为正四面体形;离子液体相对难挥发,主要原因是离子液体的粒子都是带电荷的离子,形成较强的离子键。(3)①NaCl和CsCl都是离子晶体,熔化需克服离子键,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,故熔点:NaCl>CsCl。②非金属元素含氧酸中,含氧越多,非金属元素Cl的化合价越高,O—H极性越强,越易电离出H+,酸性越强,HClO4中氯元素为+7价,高于HClO中氯元素的+1价,O—H的极性更强,更易断裂,故酸性:HClO②号N的碱性。
7.(1)> π键对σ键的斥力大于σ键之间的斥力
(2)砷原子电负性小于氮原子,其共用电子对离砷原子核距离较远,斥力较小,键角较小
(3)小
(4)①> ②BF3中B原子有空轨道,F-有孤电子对,可以形成配位键
[解析] (1)HCHO中C原子为sp2杂化,由于π键对σ键的斥力大于σ键之间的斥力,故键角∠HCO>∠HCH。(3)OF2与H2O分子的中心原子都是氧原子,孤电子对数和成键电子对数也相等,但是F原子电负性更强,成键电子对更偏向F原子,使得成键电子对之间的斥力减小,键角变小,所以与H2O分子相比,OF2分子的键角更小。(4)①BF3中心原子B的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+=3,杂化轨道数=价层电子对数=3,B采取sp2杂化,而B中心原子B的价层电子对数=4+=4,B采取sp3杂化,所以F—B—F键角:BF3>B。②BF3中B原子有空轨道,F-有孤电子对,可以形成配位键,故BF3可以与NaF反应生成NaBF4。
8.(1)< NH3分子中心氮原子有孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大,使键角变小,[Cu(NH3)4]2+中N原子上的孤电子对与Cu2+形成配位键,成键电子对受到的排斥力小,使键角∠H—N—H变大。
(2)噻吩中硫原子的3s轨道与3p轨道能量相差较大,杂化程度较低;呋喃中氧原子的2s轨道与2p轨道能量相差较小,杂化程度较高
9.两者均为sp2杂化,键角α对应的N原子上有一个孤电子对,键角β对应的N原子上没有孤电子对,由于孤电子对与成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以键角α<β
[解析] 由图可知,丁二酮肟中N原子为sp2杂化,还有1个孤电子对,丁二酮肟与Ni2+生成的血红色配合物中N原子也是sp2杂化,N原子提供孤电子对与Ni2+形成配位键,由孤电子对变成成键电子对,孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力,故键角α<β。
10.(1)极性键 Se原子半径大于S原子半径,H—Se更容易断裂,H2Se更容易电离出H+
(2)> SeO2为极性分子,CO2为非极性分子
(3)O>C>H>Cu 甲基为推电子基团,使得羧基中的羟基的极性减小,不易电离出H+
(4)< NH3BH3分子中N原子上的孤电子对与B原子形成配位键,N原子电子云密度变小,N—H键极性变大,容易电离出H+
[解析] (1)H2Se分子是只含有极性共价键的共价化合物,硒原子的原子半径大于硫原子,H—Se键能更小,更容易断裂,硒化氢在溶液中更容易电离出氢离子,所以硒化氢水溶液比硫化氢水溶液的酸性强。(2)SeO2为极性分子,CO2为非极性分子,根据“相似相溶”规律,SeO2在水中溶解度更大。(3)一般非金属元素的电负性大于金属元素,同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,结合甲烷中C显-4价,H显+1价,可知电负性O>C>H>Cu;甲基是推电子基团,使得羧基中的羟基的极性减小,不易电离出H+。(4)NH3分子中N原子上有一个孤电子对,NH3BH3分子中N原子上的孤电子对与B原子的空轨道形成配位键,使得NH3BH3分子中的N原子上电子云密度变小,N—H极性变大,容易电离出H+,故NH3BH3酸性强于NH3。
11.(1) < 电负性O大于S,吸电子能力SS小于OS,使硫代硫酸中羟基极性减小,酸性较弱
(2)HClO3>HClO2>HClO 氧元素电负性强于氯元素,氯氧双键数目越多,羟基的极性越大,越容易电离出H+,酸性越强
[解析] (1)H2SO4的结构式为,H2S2O3相当于将一个O替换成S,故H2S2O3的结构式为;O和S为同主族元素,电负性O大于S,吸电子能力SS小于OS,使硫代硫酸中羟基极性减小,电离出氢离子能力比硫酸弱,酸性较弱。
(2)氧元素电负性强于氯元素,氯氧双键数目越多,羟基的极性越大,越容易电离出H+,酸性越强,因此酸性由强到弱的顺序为HClO3>HClO2>HClO。能力小专题11 物质结构对性质的影响、原因分析及表述
例1 (1)[2025·广东卷节选] 下列羧酸Ka的变化顺序为CH3COOH(2)[2025·浙江1月选考节选] 两分子H3PO4(Ka3=4.8×10-13)脱水聚合得到一分子H4P2O7(Ka3=2.0×10-7),从P、HP2的结构角度分析Ka3差异的原因: 。
例2 (1)[2025·广东卷节选] 我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
“选择萃取”中,镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有 。
A.镍与N、O形成配位键
B.配位时Ni2+被还原
C.配合物与水能形成分子间氢键
D.烷基链具有疏水性
(2)[2025·安徽卷节选] 某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等,一种提取该废渣中锶的流程如下图所示。
将窝穴体a(结构如图所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的Sr2+,原因是 。
例3 (1)[2025·北京卷节选] NH3分子中H—N—H键角小于109°28',从结构角度解释原因: 。
(2)[2024·山东卷节选] MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见图)。FDCA的熔点远大于HMF,除相对分子质量存在差异外,另一重要原因是 。
例4 (1)[2025·安徽卷节选] 4-4'二羟基二苯砜(H)和F()在一定条件下缩聚,得到性能优异的特种工程塑料——聚醚砜醚酮(PESEK,
),制备PESEK反应中,单体之一选用芳香族氟化物F,而未选用对应的氯化物,可能的原因是 。
(2)[2024·安徽卷节选] Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4的结构为(a)而不是(b)的原因: 。
1.键角大小比较的思考角度
(1)中心原子的杂化方式不同且中心原子无孤电子对——看中心原子杂化方式
sp(180°)>sp2(120°)>sp3(109°28') 。
(2)中心原子杂化方式相同且中心原子有孤电子对——看中心原子的孤电子对数
排斥力大小顺序:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对。中心原子孤电子对数越多,对成键电子对的排斥力越大,键角越小。如键角:CH4>NH3>H2O。
(3)中心原子不同,配位原子及中心原子孤电子对数相同且结构相似——看中心原子的电负性
中心原子的电负性越大,成键电子对越靠近中心原子,成键电子对间排斥力增大,键角增大。如键角:NH3>PH3>AsH3;H2O>H2S>H2Se。另外配体体积越大,电子云占据空间增大,对成键电子对斥力增强,导致键角减小。如键角:NH3>NH2OH>NH2(CH3)。
(4)中心原子及孤电子对数相同,配位原子不同且结构相似——看配位原子的电负性
配位原子电负性越大,成键电子对越偏离中心原子,成键电子对间排斥力减小,键角越小。如键角:NF3(5)单键、双键、三键的影响
三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序:三键-三键>三键-双键>双键-双键>双键-单键>单键-单键。
2.物质的酸性、溶解性比较思考的角度
(1)共价键的极性对羧酸酸性的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的,羧基中羟基的极性越大,越容易电离出H+,则羧酸的酸性越强。
【微点拨】 与羧基相连的基团会影响羧基中羟基的极性。
ⅰ .烷基是推电子基团,烷基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱;
ⅱ .与羧基相邻的共价键的极性越大,通过传导作用使羧基中羟基的极性越大,则羧酸的酸性越强。
(2)物质的溶解性比较思考的角度
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。
②氢键对溶解性的影响
与水形成分子间氢键有利于溶质在水中溶解,溶质分子内形成氢键时不利于溶质在水中溶解。
③溶质与水发生反应对溶解性的影响
如果溶质与水发生化学反应,可增大其溶解度。
3.物质熔沸点差异的原因分析
第一步:晶体类型确定
根据题设信息(性质、经验和特征)确定比较的物质分属什么类型的晶体。
第二步:决定、影响因素分析
根据共同点与差异点得出规律(求同找相似,求异找变化,规律找递变),并分析其决定和影响因素,去同存异,从结构上(或指定答题点)进行比较。
第三步:科学规范表达
一答比较点(××晶体××性质)、二答变量(从本质到性质)相对大小(强弱)、三答结论(结果或规律)。
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质 的熔、 沸点 不同 类型 不同类型的晶体的熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体 ××为××晶体,××为××晶体,故熔、沸点××>××
离子 晶体 离子电荷数、半径:一般地说,阴阳离子的电荷数越多、离子半径越小,离子键越强,离子晶体的熔、沸点越高 同为离子晶体,Rn-(或Mn+)半径小于Xm-(或Nm+),Rn-(或Mn+)电荷数大于Xm-(或Nm+),离子键强,熔、沸点高
共价 晶体 键长、键能:键长越短,键能越大,共价键越强,熔、沸点越高 二者均为共价晶体,××的键长<××的键长,键能大,共价键越强,熔、沸点越高
分子 晶体 一般先氢键后范德华力最后分子的极性 [氢键]具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常地高 [范德华力]组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高 [分子极性]组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高 同为分子晶体,××分子间存在氢键,而××分子间仅存在范德华力,氢键使分子间作用力增强,熔、沸点升高;同为分子晶体,××相对分子质量大,范德华力强,熔、沸点高;同为分子晶体,二者相对分子质量相同(或相近),××极性大,熔、沸点高;同为分子晶体,××形成分子间氢键,而××形成分子内氢键,形成分子间氢键会使熔、沸点增大
1.(1)氮原子间能形成氮氮三键,而砷原子间不易形成三键的原因是 。
(2)[2025·江苏前黄中学二模] 氯苯(C6H5Cl)在多个领域有着重要的应用,但是不当排放会引起环境污染。与氯代烷烃相比,氯苯水解条件更苛刻。氯苯结构如图所示,请从结构上解释氯苯难水解的原因: 。
2.[2025·山东肥城模拟] (1)如图所示酚羟基中的H原子始终与苯环共面,①号O原子的杂化方式为 ,a处C—O键长小于乙醇中C—O键长,原因:一是a处C、O原子的杂化轨道中s成分多,形成的键强,键长短;二是 。
(2)已知:阴、阳离子的电子云在离子极化作用下发生变形,离子半径越大,变形性越大,电子云重叠程度越大。稳定性[HgI4]2- (填 “>” “<” 或 “=” )[HgCl4]2-,原因是 。
(3)通过3ROH+POCl3(RO)3PO+3HCl制得有机磷萃取剂(RO)3PO,其中 —R代表烃基,—R不同(RO)3PO的产率也不同。当 —R为“—CH2CH3”时,(RO)3PO产率 (填“大于”“小于”或“等于”) —R为
“—CH2CH2CH3”时,请从结构的角度分析原因: 。
3.(1)[2025·北师大附中三模] 三磷酸腺苷(ATP)是生物体的供能物质,由腺苷(A)与磷酸反应而成。
比较ATP和A在水中的溶解性并从微粒间相互作用的角度解释其原因: 。
(2)[2025·广东普宁调研] 元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
(3)[2025·天津北辰区三模] 早在青铜器时代,人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如表所示,结合变化规律说明原因: 。
物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4
熔点/℃ 705 -33 31 146
4.(1)[2025·浙江桐乡模拟] Co2+与NH3形成的配合物[Co(NH3)6]2+的稳定性高于
[Co(H2O)6]2+,从配位键强度分析原因: 。
(2)[2025·浙江台州二模] Al2O3可作酯化反应的催化剂,乙醇中的氧原子在催化剂表面形成配位键,进而改变键角∠C—O—H的大小,形成相对稳定的中间体,降低与羧酸反应的活化能。请说明乙醇的键角如何改变及改变的原因: 。 限时集训(十一) 能力小专题11 物质结构对性质的影响、原因分析及表述
1.(1)硼酸是一元弱酸,易与水结合生成[B(OH)4]-,其水溶液显酸性的原因是 (用离子方程式表示)。
(2)已知甘氨酸亚铁的结构为,分析等浓度(H2NCH2COO)2Fe溶液导电能力远弱于FeCl2溶液的原因: 。
(3)结合流程分析,Co2+的还原性小于Fe2+;不考虑其他因素,从离子结构的角度解释二者还原性强弱的原因: 。
2.(1)除硅铝所得滤液中的镓元素可利用某种树脂[分子中含有氨基(—NH2)、肟基(N—OH)]进行吸附,再通过解吸附后富集。吸附前[Ga(OH)4]-首先与树脂中的H+反应得到Ga(OH)3、[Ga(OH)2]+、[Ga(OH)]2+,从结构角度解释生成的这些含镓微粒能被吸附的原因: 。
(2)四卤化钛熔点如表所示,利用物质结构的知识解释熔点变化的原因: 。
物质 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔点/℃ 377 -25 38 150
3.(1)硅和锗与氯元素都能形成氯化物RCl4(R代表Si和Ge),从原子结构角度解释原因: 。
(2)NH3可以与多种金属离子形成配合物。已知:Co3+具有强氧化性,[Co(NH3)6]3+性质稳定;Co2+不易被氧化,[Co(NH3)6]2+具有较强还原性。分析Co3+和[Co(NH3)6]3+氧化性差异的原因: 。
(3)硫和碲位于元素周期表同一主族,试分析存在H6TeO6而不存在H6SO6的原因: 。
4.(1)[2024·山东齐鲁名校联盟联考] 已知:BF3中存在大π键:,BF3中B—F的键能是646 kJ·mol-1,而NF3中N—F的键能仅280 kJ·mol-1。BF3的空间结构是 ;BF3中B—F的键能大于NF3中N—F的原因是 。
(2)亚肼(N2H2)分子中四个原子在同一平面上,有两种结构:和。试推测在水中的溶解度: 。(填“大于”或“小于”)
5.(1)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高,其主要原因是 。
(2)H2O分子内的O—H、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 。
的沸点比高,原因是 。
(3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示,呈现这种变化的原因是 。
6.(1)最常见的离子液体主要由阴离子AlC和如图所示阳离子构成。为了使阳离子以单个形式存在以获得良好的溶解性能,与N原子相连的—C2H5不能被H原子替换,从氢键角度解释原因: 。
(2)铝离子电池一般采用离子液体作为电解质,某含铝离子液体的结构为,该化合物中阴离子的空间结构为 ;传统的有机溶剂大多易挥发,而离子液体相对难挥发,原因是 。
(3)①熔点NaCl CsCl(填“>”“<”或“=”)。
②相同浓度稀溶液的酸性:HClO HClO4(填“>”或“<”),请说明理由: 。
(4)请从原子结构角度分析,高温下CuO能转化为Cu2O的原因是 。
(5)胍为平面形分子,所有原子共平面,结构如图所示。胍属于 分子(填“极性”或“非极性”),①号N的碱性 ②号N的碱性(填“>”“<”或“=”),请说明理由: 。
7.(1)在分子中,键角∠HCO (填“>”“<”或“=”)∠HCH,理由是 。
(2)AsH3分子为三角锥形结构,键角为91.80°,小于氨分子的键角(107°),AsH3分子键角较小的原因是 。
(3)与H2O分子相比,OF2分子的键角更 (填“大”或“小”)。
(4)NaBF4是制备离子液体的原料。
①微粒中F—B—F键角:BF3 B(填“>”“<”或“=”)。
②BF3可以与NaF反应生成NaBF4的原因是 。
8.(1)[Cu(NH3)4]SO4·H2O是一种农业杀虫剂。比较键角∠H—N—H的大小:NH3
[Cu(NH3)4]2+(填“>”或“<”),理由是 。
(2)[2024·浙江宁波镇海中学调研] 噻吩()和呋喃()是常见的有机化学试剂。已知噻吩中∠C—S—C=93°,而呋喃中∠C—O—C与sp2杂化较接近,说明二者不同的原因: 。
9.[2025·浙江宁波一模] 丁二酮肟可以与Ni2+生成血红色配合物,如图所示,键角α<β的原因是 。
10.(1)H2Se分子中含有的共价键是 (选填“极性键”或“非极性键”);H2Se水溶液比H2S水溶液的酸性强,原因是 。
(2)相同条件下,在水中的溶解度:SeO2 CO2(填“>”“<”或“=”),理由是 。
(3)H、C、O、Cu的电负性从大到小的顺序是 ;CH3COOH比HCOOH酸性更弱,原因是 。
(4)NH3和氨硼烷(NH3BH3)均可与金属Na反应表现出一定的酸性。酸性:NH3 NH3BH3(填“>”“<”或“=”),其原因是 。
11.(1)H2S2O3的结构式为 ,酸性:H2S2O3 H2SO4(填“>”或“<”),从结构角度解释原因: 。
(2)氯的部分含氧酸结构如图所示,按照酸性由强到弱对其排序: (用化学式表示),请说明理由: 。
HClO3 HClO2 HClO(共53张PPT)
能力小专题11
物质结构对性质的影响、原因分析及表述
01
深研真题
02
考点透析
03
对点精练
例1 (1)[2025·广东卷节选] 下列羧酸 的变化顺序为
。随着卤原子电
负性______，羧基中的羟基______增大，酸性增强。
增大
极性
[解析] 羧酸酸性的强弱取决于羧基中 的极性大小，极性越大，
酸性越强，卤素原子的电负性越大，吸电子能力越强，使得羧基中
的极性越大，酸性越强。
(2)[2025·浙江1月选考节选] 两分子 脱水聚
合得到一分子，从、 的结构
角度分析 差异的原因：____________________________________
________________________________________。
的体积大，且与所带电荷数
相同，负电荷密度小(氧原子上电子云密度小)
[解析] 相较于， 的体积大，所带电荷数相同，负电荷密
度小，则更易电离出氢离子，所以的大于
的 。
例2 (1)[2025·广东卷节选]我国是金属材料生产大国，绿色生产是必
由之路。一种从多金属精矿中提取、、 等并探究新型绿色冶
铁方法的工艺如下。
“选择萃取”中，镍形成如图的配合物。
镍易进入有机相的原因有_____。
A.镍与、 形成配位键
B.配位时 被还原
C.配合物与水能形成分子间氢键
D.烷基链具有疏水性
√
√
[解析] “选择萃取”中，镍形成题图的配合物，分析镍易进入有机相的
原因。镍与、 形成配位键，可以使镍进入有机相，A正确；
配体 中提供孤电子对的 原子带一个
单位负电荷，该配体可以视作得到一个电子的阴
离子，其余配体不带电，整个配合物不显电性，
形成配合物后，中心离子还是 ，镍元素化合价不变，B错误；
配合物与水形成分子间氢键，不能解释镍进入有机相，C错误；
烷基链具有疏水性，可以使其进入有机相，D正确。
(2)[2025·安徽卷节选] 某含锶废渣主要含有、 、
、和 等，一种提取该废渣中锶的流程如下图所示。
将窝穴体(结构如图所示)与 形成的超分子加入“浸出液”中，能提
取其中的 ，原因是
___________________________________________________________
__________________。
具有更多的空轨道，能够与更多的、形成配位键，形成超分
子后，结构更稳定
[解析] 窝穴体与 形成的超分子加入“浸出液”中，能提取其中的
，原因是具有更多的空轨道，能够与更多的、 形成配位
键，形成超分子后，结构更稳定。
例3(1)[2025·北京卷节选] 分子中键角小于 ，
从结构角度解释原因： ______________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
____________ 。
中碳原子的价层电子对数为4，孤电子
对数为0，键角为; 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作用大于成键电
子对对成键电子对的排斥作用，故分子中 的键角小于
[解析] 为正四面体结构，中心碳原子的价层电子对数为4，孤电
子对数为0，键角为； 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作用大于成
键电子对对成键电子对的排斥作用，故分子中 的键角
小于 。
(2)[2024·山东卷节选] 可作转化为 的催化剂(见图)。
的熔点远大于 ，除相对分子质量存在差异外，另一重要原
因是____________________________。
分子间氢键比多(强)
[解析] 由和的结构可知，和 均能形成分子间氢
键，但形成的分子间氢键更多，并且 的相对分子质量大
于，使得的熔点远大于 。
例4(1)[2025·安徽卷节选] 二羟基二苯砜和 ( )
在一定条件下缩聚，得到性能优异的特种工程塑料——聚醚砜醚酮
， ，制备 反应中，单体之一
选用芳香族氟化物 ，而未选用对应的氯化物，可能的原因是______
_______________________________________________________。
电负
性：，极性更大，易断裂，容易与发生缩聚反应
[解析] 电负性：，极性更大，易断裂，容易与 发生缩
聚反应，所以不选择对应的氯化物。
(2)[2024·安徽卷节选] 可被氧化为 。从物质结构
的角度分析的结构为而不是 的原因： _______________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
________________________________ 。
结构中电子
云分布较均衡，结构较为稳定， 结构中正负电荷中心不重合，极
性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于 ，故
不能被氧化成 结构
[解析] 结构中总体电子云分布比较均匀，结构较稳定， 结构
中正负电荷中心不重合，极性大，较不稳定，且存在过氧键，过氧
键的氧化性大于，故不能被氧化成 结构。
1.键角大小比较的思考角度
(1)中心原子的杂化方式不同且中心原子无孤电子对——看中心原子
杂化方式
。
(2)中心原子杂化方式相同且中心原子有孤电子对——看中心原子的
孤电子对数
排斥力大小顺序：孤电子对-孤电子对 孤电子对-成键电子对 成
键电子对-成键电子对。中心原子孤电子对数越多，对成键电子对的
排斥力越大，键角越小。如键角：。
(3)中心原子不同，配位原子及中心原子孤电子对数相同且结构相
似——看中心原子的电负性
中心原子的电负性越大，成键电子对越靠近中心原子，成键电子对
间排斥力增大，键角增大。如键角： ；
。另外配体体积越大，电子云占据空间增大，对
成键电子对斥力增强，导致键角减小。如键角：
。
(4)中心原子及孤电子对数相同，配位原子不同且结构相似——看配
位原子的电负性
配位原子电负性越大，成键电子对越偏离中心原子，成键电子对间
排斥力减小，键角越小。如键角： 。
(5)单键、双键、三键的影响
三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键-三键 三键-双键
双键-双键 双键-单键 单键-单键。
2.物质的酸性、溶解性比较思考的角度
(1)共价键的极性对羧酸酸性的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性
而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出，则羧酸的酸
性越强。
【微点拨】与羧基相连的基团会影响羧基中羟基的极性。
.烷基是推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基
的极性越小，羧酸的酸性越弱；
.与羧基相邻的共价键的极性越大，通过传导作用使羧基中羟基的
极性越大，则羧酸的酸性越强。
(2)物质的溶解性比较思考的角度
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。
②氢键对溶解性的影响
与水形成分子间氢键有利于溶质在水中溶解，溶质分子内形成氢键
时不利于溶质在水中溶解。
③溶质与水发生反应对溶解性的影响
如果溶质与水发生化学反应，可增大其溶解度。
3.物质熔沸点差异的原因分析
第一步:晶体类型确定
根据题设信息(性质、经验和特征)确定比较的物质分属什么类型的晶体。
第二步:决定、影响因素分析
根据共同点与差异点得出规律(求同找相似,求异找变化,规律找递变),
并分析其决定和影响因素,去同存异,从结构上(或指定答题点)进行比较。
第三步:科学规范表达
一答比较点 晶体 性质 、二答变量(从本质到性质)相对大小
(强弱)、三答结论(结果或规律)。
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质的熔、沸点 不同 类型
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质 的 熔、 沸点 离子 晶体 离子电荷数、半径:一般地说,阴阳离子的电荷数越多、离子半径越小,离子键越强,离子晶体的熔、沸点越高
续表
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质 的熔、 沸点 共价 晶体 键长、键能:键长越短,键能越大,共价键越强,熔、沸点越高
续表
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质 的 熔、 沸点 分子 晶体 一般先氢键后范德华力 最后分子的极性 ［氢键］具有分子间氢 键的分子晶体熔、沸点 反常地高
续表
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质 的 熔、 沸点 分子 晶体 ［范德华力］组成和结 构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高
续表
物质 性质 晶体 类型 主要影响因素与分析 答题思路
物质 的 熔、 沸点 分子 晶体 ［分子极性］组成和结 构不相似的物质 (相对分子质量接近),分 子的极性越大,其熔、沸 点越高
续表
1.(1)氮原子间能形成氮氮三键，而砷原子间不易形成三键的原因是_
___________________________________________________________
___________________________________________。
砷原子半径比较大，原子间形成的 键较长，“肩并肩”轨道重叠程度较小或者说几乎不能重叠，难以形成 键
[解析] 氮原子与砷原子的最外层电子数相同，但砷原子半径比较大，
原子间形成的 键较长， 轨道“肩并肩”重叠程度较小或者说几
乎不能重叠，难以形成 键，所以氮原子间能形成氮氮三键，而砷
原子间不易形成三键。
(2)[2025·江苏前黄中学二模] 氯苯 在
多个领域有着重要的应用，但是不当排放会引
起环境污染。与氯代烷烃相比，氯苯水解条件
更苛刻。氯苯结构如图所示，请从结构上解释
氯原子的轨道与苯环的大 键形成 共
轭体系，使得的键长缩短，键能增大，碳氯键牢固
[解析] 观察氯苯的结构图，氯原子的轨道与苯环的大 键形成
共轭体系，使得 的键长缩短，键能增大，因此氯苯难以
发生水解反应。
氯苯难水解的原因：_________________________________________
____________________________________________________。
2.[2025·山东肥城模拟]
(1)如图所示酚羟基中的原子始终与苯环共面，①号 原子的杂化方
式为____，处键长小于乙醇中键长，原因：一是 处C、
原子的杂化轨道中 成分多，形成的键强，键长短；二是_________
___________________________________。
处C、原子参与形成大 键，的键长短
[解析] 图中酚羟基中的 原子始终与苯环
共面，则苯环、①号 原子始终共平面，
可以推测①号原子的杂化方式为 杂
化，处C、原子参与形成大 键。 处C
原子为杂化，乙醇中C原子为杂化，处 键长小于乙醇中
键长，原因一是处C、原子的杂化轨道中 成分多，形成的键
强，键长短；二是处C、原子参与形成大 键，使 键能增大，
键长缩短 。
(2)已知：阴、阳离子的电子云在离子极化作用下发生变形，离子半
径越大，变形性越大，电子云重叠程度越大。稳定性 ___
(填 “ ” “ ” 或 “”) ，原因是______________________
______________________________________________________。
半径，离子半
径越大，变形性越大，的电子云重叠程度更大更稳定
[解析] 稳定性：，对于和 ，
中心离子均为，阴离子分别为和 ，已知离子半径越大，变
形性越大，电子云重叠程度越大，的离子半径大于 的离子半
径，在的离子极化作用下电子云变形性更大，与 的电子
云重叠程度更大，形成的配位键更强。
(3)通过制得有机磷萃取剂 ，
其中代表烃基，不同的产率也不同。当 为“
”时，产率______(填“大于”“小于”或“等于”)
为“ ”时，请从结构的角度分析原因：_______________
___________________________________________________________
____________________。
大于
随着碳原子数
增加，“”推电子能力强于“”，更难断
裂，产率降低
[解析] 随着碳原子数增加，“ ”推电子能力强于“
”，更难断裂，不利于反应正向进行， 产率
降低，所以当为“”时，产率大于 为“
”时。
3.(1)[2025· 北师大附中三模] 三磷酸腺苷 是生物体的供能物质，
由腺苷(A)与磷酸反应而成。
比较 和A在水中的溶解性并从微粒间相互作用的角度解释其原因：
__________________________________________________________。
中含更多羟基，更易与形成氢键，导致其比A更易溶于水
[解析] 中含更多羟基，更易与 形成氢键，导致其比A更易溶
于水。
(2)[2025·广东普宁调研] 元素与同族。预测 的氢化物分子的空
间结构为__________，其沸点比 的____(填“高”或“低”)，其判断
理由是___________________。
三角锥形
低
分子间存在氢键
[解析] 与同族，的氢化物与的氢化物 分子的空间结构类
似，中心原子上的价层电子对数为 ，含
1个孤电子对，为三角锥形结构，则 分子也为三角锥形结构；
分子间可形成氢键， 分子间不能形成氢键，其沸点低于
。
(3)[2025·天津北辰区三模] 早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的
卤化物熔点数据如表所示，结合变化规律说明原因： ____________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
________ 。
物质
705 31 146
属于离
子晶体，、、 属于分子晶体，离子键键能大于分子间
作用力，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点
越高
[解析] 由锡的卤化物熔点数据可知，属于离子晶体， 、
、 属于分子晶体，离子键键能大于分子间作用力，分子晶
体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高。
物质
705 31 146
4.(1)[2025·浙江桐乡模拟] 与形成的配合物 的
稳定性高于 ，从配位键强度分析原因：
_________________________________________________________。
电负性：，更容易给出孤电子对，配位能力强于
[解析] 一个中原子上的孤电子对数为，一个中
原子上的孤电子对数为，、均能提供孤电子对与 形
成配位键，由于电负性：， 更容易给出孤电子对，配位能
力强于，所以的稳定性高于 。
(2)[2025·浙江台州二模] 可作酯化反应的催化剂，乙醇中的氧
原子在催化剂表面形成配位键，进而改变键角 的大小，
形成相对稳定的中间体，降低与羧酸反应的活化能。请说明乙醇的
键角如何改变及改变的原因： ________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
________________________ 。
键角增大，因为 中的铝原子
与乙醇氧原子上的孤电子对形成配位键，降低了氧原子上的电子云
密度，孤电子对与、 成键电子对之间的排斥力减弱，导
致键角 增大
[解析] 在乙醇分子中，原子上的孤电子对数为，形成2个
键，价层电子数为4，发生杂化，原子上的孤电子对与 中
的原子形成配位键后，降低了 原子上的电子云密度，降低了对成
键电子的排斥力，从而使键角增大。
1.(1)[2024·山东青岛一模] 曾广泛用作溶剂、灭火剂。 在
以上时可以与水反应,产生有毒的光气 ，光气分子中
的键角______(填“大于”“小于”或“等于”)甲醛分子中
的键角,原因为______________________________________
__________________________________________。
小于
氯原子的电负性强于氢原子,对电子吸引
力更强,所以甲醛分子中的的键角更大
[解析] 光气分子中的键角小于甲醛分子中 的键
角,氯原子的电负性强于氢原子,对电子吸引力更强,所以甲醛分子中的
的键角更大。
(2)[2024·浙江温州二模] 比较中的 ___
中的(填“ ”“ ”或“ ”),请说明理由：___________
___________________________________________________________
_____________________________________________________。
电负性，中的共用电子对更偏向于C原子,对中的排斥力变大,使中变小
2.[2024·辽宁沈阳二中模拟] 自然界中不存在单质硼，硼的氢化物也
很少，主要存在的是硼的含氧化合物，根据表中数据分析其原因：
_______________________________________________________。
化学键
389 561 293
键能大于和,所以更易形成稳定性更强的
3.(1)立方氮化硼 是一种超硬材料,硬度仅次于金刚石;砷化镓
是一种重要的半导体材料,具有共价键三维骨架结构,比较立方
氮化硼和砷化镓熔点的高低并说明理由：_______________________
___________________________________________________________
_______。
立方氮化硼熔点高。两种
晶体均为共价晶体,和B原子半径更小(或键长更短),键能更大,熔
点更高
(2)钛、钠与卤素形成的化合物和 的熔
点如图所示。
分析和 的熔点随卤素所在周期序数变
化趋势存在差异的原因： _________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
_______________________________________________________ 。
、 、
、均为离子晶体,离子半径: ,
离子键的强度依次减弱,所以熔点依次降低; 为离子晶体,而
、、均为分子晶体,故 熔点高于其他三者,由于相对
分子质量:,故熔点:
(3)科学家成功地在高压下将转化为类似 的共价晶体,则两种
共价晶体的熔点:___(选填“ ”或“ ”),理由是____________
___________________________________________________________
_______________________________。
在高压下将
转化为类似的共价晶体,碳原子半径比硅原子半径小,故
键长比键长短,键能更大
4.(1)[2024·湖南衡阳二模] 、、 中键角由大到小的顺序是
_________________ (用化学式表示)，其原因是 _________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
_________________________________________________ 。
三者的中心原子
都是杂化，、的中心原子分别有2个、1个孤电子对，
的中心原子无孤电子对，而孤电子对数越多，对成键电子对的排斥
力越大，导致的键角最小，次之， 最大
[解析] 、、三者的中心原子都是杂化，、 的
中心原子分别有2个、1个孤电子对， 的中心原子上无孤电子对，
而孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越大，键角越小，则
的键角最小，次之，最大，则键角： 。
(2)[2024·山东日照模拟] 和的中心原子都是 原子，都存在大
键，是形分子。、中 原子的杂化方式分别为___、
____；键角___ (填“ ”“ ”或“”) 键角。
[解析] 的结构式为，中心原子采取杂化，
中存在2个大 键；是形分子，且存在大 键，则 中
原子采取杂化，键角大于 键角。
(3)[2024·山东烟台一模] 广谱杀虫剂硫酰氟 常温常压下为无
色气体，原子的轨道杂化方式为____，其 键角___
(填“ ”或“ ”)硫酰氯中的 键角，原因是_______
_______________________________________。
的电
负性大于，的成键电子对间的斥力小
[解析] 和的中心原子 上的价层电子对数为4，则其杂化
方式为；的电负性大于，则中 的共用电子对更加偏
向于，成键电子对之间斥力较小，键角较小，即 键角
键角。
5.(1)已知戊烷 的3种同分异构体的沸点数据如下表所示。
物质 正戊烷 异戊烷 新戊烷
36.1 27.9 9.5
请从物质结构角度分析,正戊烷、异戊烷、新戊烷沸点依次降低的原
因:_______________________________________________________。
烷烃同分异构体中支链越多,分子间相互作用力越弱,沸点越低
(2)两种无机物的相关数据如下表:
物质 冰
氢键形式
28 19
20 100
中氢键键能大于冰,但 沸点却低于冰,原因是____________
______________。
冰中氢键数
目比中多
[解析] 只能形成氢键,冰能形成 氢键,由于冰
中氢键数目比中多,所以 沸点低于冰。
