《高考快车道》主观题突破1　物质结构与性质（课后习题）（学生版）（有答案）高三 二轮专题复习讲义 化学

主观题突破一　物质结构与性质
突破点1　核外电子排布及表征
1.(1)(2025·河北卷)基态铬原子的价层电子排布式:　　　　。
(2)(2025·广东佛山调研)基态硫原子的价层电子轨道表示式为　　　　　。
(3)基态Cu原子中,核外电子占据的最高能层符号为　　;基态Cu2+的电子排布式为　　　　。
2.(1)(2025·山东淄博期末)基态S原子核外电子的空间运动状态有　　种,基态Zn原子核外能量不同的电子有　　种。
(2)In元素位于第五周期,基态In原子的价层电子排布式为　　　　。
(3)(2025·山东潍坊一模)基态Cu原子核外电子的空间运动状态有　　种。
3.(2025·浙江温州一模)Ga与B、Al处于同一主族。基态Ga原子的价层电子轨道表示式: 　　　　　。
突破点2　电离能、电负性及原因解释
4.(1)(2025·山东菏泽期末)N、O原子的第二电离能与第一电离能差值相比更大的是　　(填元素符号)。
(2)基态U原子的外围电子排布式为5f36d17s2,则处于下列状态的铀原子或离子失去一个电子所需能量最高的是　　(填字母)。
A.5f36d17s1
B.5f37s27p1
C.5f26d27s2
D.5f47s2
5.(2025·浙江湖州模拟)硫元素的三种粒子电子排布式分别为:①[Ne]3s23p4;②[Ne]3s23p3;
③[Ne]3s23p34s1,下列叙述正确的是　　　　　(填字母)。
A.粒子半径:③>①>②
B.电子排布属于基态的是①②
C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③
D.得电子能力:①>②
6.一种比率光声探针M与Cu2+配位,可用于小鼠脑内铜(Ⅱ)的高时空分辨率动态成像,反应如下所示:
H、C、N、F四种元素电负性由大到小的顺序为　　　　　,M中键角F—B—F　　　　　(填“>”“<”或“=”)BF3中键角F—B—F;基态Cu2+的价层电子中,两种自旋状态的电子数之比为　　　　　。
7.(2025·浙江台州第二次评估)P可形成许多结构和性质特殊的化合物。P元素位于元素周期表的第15列。下列说法不正确的是　　　　。
A.非金属性:AsB.第二电离能(I2)大小:I2(Si)C.电负性:PD.键角:NH3突破点3　化学键、杂化类型与空间结构
8.元素周期表中,第四周期元素的单质及其化合物在化工生产和研究中有重要的应用。
(1)Ti能形成化合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,该化合物中Ti3+的配位数为　　　,在该化合物中不含　　　(填字母)。
A.σ键　B.π键　C.配位键　D.离子键　E.极性键　F.非极性键
(2)在ZnO催化作用下,呋喃()可与氨反应,转化为吡咯(),吡咯分子中所有原子共平面,已知大π键可以用表示,其中m表示参与形成大π键的原子数,n代表大π键中的电子数,则吡咯中大π键可以表示为　　　。呋喃的熔、沸点　　　(填“高于”或“低于”)吡咯,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)[Co(DMSO)6](ClO4)2是一种紫色晶体,其中DMSO为二甲基亚砜,化学式为SO(CH3)2。SO(CH3)2中键角C—S—O　　　(填“大于”“小于”或“等于”)CH3COCH3中键角C—C—O。
9.(2025·湖北十一校第二次联考)胍()分子中所有原子共平面,存在大π键。胍属于　　　(填“极性”或“非极性”)分子,N原子的杂化轨道方式为　　　,胍易吸收空气中的H2O和CO2,其原因是　　　　　　　　　　。
10.叠氮酸(HN3)常用于引爆剂,可用联氨(H2N—NH2)制取。比较联氨与H2O2分子中键角大小:∠H—N—N　　　(填“>”“=”或“<”,下同)∠H—O—O。叠氮酸的结构如图所示(“—”代表单键、双键或三键):,　*N为sp2杂化,已知参与形成π键的电子越多,键长越短,则键长:①　　　②。
11.Cu2+与H2O、NH3、Cl-均可形成配位数为4的配离子:
[Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[CuCl4]2-。其转化关系如图所示:
CuCl2·2H2O
(1)[Cu(H2O)4]2+中H—O—H的键角　　　　　(填“>”“<”或“=”)H2O中H—O—H的键角。
(2)[CuCl4]2-呈黄色,溶液Ⅰ呈黄绿色的原因是　　　　　　　　　　　　　　;溶液Ⅰ加水稀释后呈蓝色,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)向溶液Ⅱ中缓慢通入NH3至过量,观察到的现象是　　　　　　　　。
12.(2025·吉林长春一模)短周期元素可形成许多结构和性质不同的化合物,回答下列问题:
(1)CH3I是一种甲基化试剂,能发生水解反应CH3I+H2OCH3OH+HI;CF3I的水解产物为　　　　　　(填化学式)。
(2)BeCl2是共价化合物,可以形成二聚体和多聚体(BeCl2)n,二聚体中Be的杂化方式为sp2,二聚体的结构式为　　　　　。
(3)SF4分子的电子对空间结构为三角双锥,排布方式有两种,结构如图。根据价层电子对互斥模型中:“孤电子对—成键电子对”分布在互成90°的方向上时斥力最大,判断SF4应采用结构　　(填“a”或“b”)。
(4)[Cu(H2O)4]2+在水溶液中显蓝色,加入过量的氨水后变为深蓝色,原因是生成了　　　　　　(填化学式),比较该粒子与的稳定性并说明理由: 　　　　　。
13.(2025·浙江温州一模)(1)硼的氢化物叫硼烷(BnHm)。如B2H6(乙硼烷-6)、B4H10(丁硼烷-10)等。下列说法不正确的是　　　　　。
A.B原子由1s22s121s22s12需吸收能量
B.B2H6的结构式:
C.同周期相邻元素的电负性大小:BeD.B2H6与C≡O反应生成H3BCO,H3BCO分子中σ键与π键数目之比为5∶2
(2)氮和硼形成的化合物BN与C2互为等电子体,通常存在石墨型与金刚石型两种结构,可发生如下转化:(BN)n(石墨型)(BN)n(金刚石型)。这两类化合物中B原子的杂化方式分别为　　　　　;金刚石型的BN的硬度大于金刚石,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)BnHm极易发生水解生成H3BO3和H2,请写出反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　。
14.(2025·辽宁沈阳第二次评估)常温下,五氯化磷为白色固体,熔融状态下能导电,气态时以PCl5分子存在。
(1)气态PCl5分子结构如图所示(可视为正六面体),O点位于等边三角形ABC的中心,DOE垂直于ABC所在的平面,黑球为P,白球为Cl,比较键长大小:OD　　　　(填“>”“<”或“=”)OA。
(2)五氯化磷熔融时,电离出的离子分别含sp3和sp3d2杂化态,写出其中阴离子的化学式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)PCl5不能与金属Ni反应,而PCl3能与金属Ni反应,解释PCl3能与金属Ni反应的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　。
15.铜元素能形成多种配合物,如Cu2+与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成如图所示配离子。
(1)此配离子内部不含有的化学键类型是　　　　　。
A.离子键 B.非极性键
C.配位键 D.极性键
(2)乙二胺分子中氮原子的杂化轨道类型为　　　　　。
16.(2025·山东青岛一模)AlCl3、FeCl3等金属氯化物易发生二聚,写出AlCl3二聚物的结构式为　　　　　　,该分子中Al原子的杂化方式为　　　　　　　　　　　　　　　。
突破点4　分子结构与性质及原因解释
17.乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,乙二胺的沸点比三甲胺高很多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。
18.(2025·福建福州检测)甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体,结构如图。
顺式甘氨酸铜　　　　反式甘氨酸铜
已知顺式甘氨酸铜能溶于水,反式甘氨酸铜难溶于水,则造成这种差异的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
19.(2025·河南郑州模拟)2,5-二氨基甲苯(A)可用作毛皮染料,该物质的一种同分异构体为2,3-二氨基甲苯(B),两者中沸点较高的是　　　　　　　　(填“A”或“B”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　
20.碳化硅(SiC)晶体具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的,但是碳化硅的熔点低于金刚石,原因是　　　　　　　　　　　　　　。
突破点5　晶体类型与粒子间作用力及原因解释
21.CuSO4·5H2O简单的平面结构如图,则该晶体的化学式应表示为　　　　　。
该晶体中含有的粒子间作用力有　　(填字母)。
a.离子键　b.氢键　c.非极性共价键　d.极性共价键　e.配位键
水分子①的键角　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)105°,原因为　　　　　　　　　　　　　　　。
22.砷化镓以第三代半导体著称,熔点为1 230 ℃,具有空间网状结构。已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是　　　　　(填化学式),其理由是　　　　　　　　　　。
突破点6　晶胞结构及分析、计算
23.(2025·湖北十一校第二次联考)氮化钴属于立方晶系,经Cu掺杂得催化剂X,经Li掺杂得催化剂Y。
X属于立方晶系,晶胞参数为d pm,距离最近的Co原子的核间距为　　　pm;若NA表示阿伏加德罗常数的值,X的密度为　　　　　　 g·cm-3(用含NA的代数式表示)。Y属于六方晶系,晶胞参数为a=b≠c,α=β=90°,γ=120°,如A点原子的分数坐标为(1,0,),则B点Li原子的分数坐标为　　　　　　,1个N原子周围距离相等且最近的Li原子数目为　　　。
24.(2024·辽宁丹东质量测试)锌、硒所形成的晶体是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图甲所示,图乙为该晶胞的俯视图,已知A点原子分数坐标为(0,0,0),B点原子分数坐标为(,1,)。
该晶体的化学式为　　　　　　,Se的配位数为　　,C点的原子分数坐标为　　　　　。
25.已知:以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。
(1)一种Ag2HgI4固体导电材料为四方晶系,其晶胞参数为a pm、a pm和2a pm,晶胞沿x、y、z轴方向的投影如图1所示,A、B、C表示三种不同原子,标记为n的原子的分数坐标为(),则标记为m的原子的分数坐标为　　　　　;距离Hg最近的Ag有　　　　　个;
设NA为阿伏加德罗常数的值,Ag2HgI4的摩尔质量为M g·mol-1,则该晶体的密度为　　　　　g·cm-3(用代数式表示)。
图1
(2)LiCl·3H2O属正交晶系,可用于制电池和金属锂等,其晶胞参数为0.8 nm、1.0 nm、1.0 nm。如图2所示为沿z轴投影的晶胞中所有Cl-的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cl-的数目为　　　　　　;距离A点最近的Cl-是　　　　　(填字母),它们之间的距离d=　　　　　　 nm。
图2
26.(2025·辽宁名校联盟5月联考)Fe(原子半径为r pm)存在三种不同的晶体结构,其立方晶胞结构如下图:
(1)δ-Fe晶胞的棱长为　　　　　 r pm。
(2)γ-Fe中Fe原子的配位数为　　　　　。
(3)α-Fe中,每个Fe原子位于距其最近且等距的Fe原子构成的正　　　　　面体空隙中。
参考答案
1.答案 (1)3d54s1　(2)　(3)N　[Ar]3d9
2.答案 (1)9　7　(2)5s25p1　(3)15
3.答案
4.答案 (1)O　(2)A
5.答案 AB
6.答案 F>N>C>H　<　5∶4
解析 根据同一主族从上往下元素电负性依次减小,同一周期从左往右主族元素的电负性依次增大可知,H、C、N、F四种元素的电负性由大到小的顺序为F>N>C>H,由题干图示信息可知,M中B周围形成了4个共价键,即B采用sp3杂化,而BF3中B采用sp2杂化,故M中键角F—B—F7.答案 CD
解析 同一主族从上往下元素的非金属性依次减弱,故非金属性:AsP,则键角:NH3>PH3,D错误。
8.答案 (1)6　BF
(2)　低于　吡咯易形成分子间氢键
(3)小于
解析 (1)Ti能形成化合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,该化合物中Ti3+的配位数为6,该化合物中O—H中存在σ键(也是极性共价键),Ti3+与配体之间存在配位键,内界与外界的氯离子间存在离子键,则不存在π键和非极性共价键,B和F符合题意。
(2)吡咯分子为平面形结构,分子中各原子在同一平面内可知,N原子的价层电子对数是3,根据价层电子对互斥模型可判断N原子的杂化方式为sp2杂化,C原子也为sp2杂化,则吡咯中大π键是1个N原子和5个C原子提供6个电子形成的,可表示为。影响题中物质熔、沸点的主要因素为分子间作用力,氢键大于分子间作用力,吡咯易形成分子间氢键,沸点较高,则呋喃的沸点低于吡咯。
(3)SO(CH3)2中S原子为sp3杂化,且有1个孤电子对,而CH3COCH3中羰基C原子为sp2杂化,没有孤电子对,故SO(CH3)2中键角C—S—O小于CH3COCH3中键角C—C—O。
9.答案 极性　sp2　胍与H2O能形成分子间氢键,胍有氨基(或显碱性)能与CO2反应
解析 胍结构不对称,属于极性分子;胍为平面形分子,N原子的杂化方式为sp2;胍易吸收空气中H2O和CO2,其原因是胍与H2O能形成分子间氢键,胍含有氨基(或显碱性)能与CO2反应。
10.答案 >　<
解析 H—N—N中的孤电子对数小于H—O—O中的孤电子对数,孤电子对对成键电子对排斥作用较大,孤电子对数量越多,键角则相对越小,因此键角H—N—N>H—O—O。①中N—N两个氮原子均为两个p轨道的电子参与形成两个π键,剩下一个p轨道和s轨道形成sp杂化,②中右边的N只形成1个π键,两个p轨道和一个s轨道形成sp2杂化,因此键长①<②。
11.答案 (1)>　(2)蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-存在转化:[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O,蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-共存使溶液显黄绿色　加水稀释使[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O平衡逆向移动,蓝色的[Cu(H2O)4]2+含量增加,溶液显蓝色　(3)溶液呈现深蓝色
解析 (1)[Cu(H2O)4]2+中H—O—H的O中只含有一个孤电子对,而水分子中含有两个孤电子对,孤电子对间的排斥力大于成键电子对与孤电子对间的排斥力,故[Cu(H2O)4]2+中H—O—H的键角大于H2O中H—O—H的键角。(2)蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-存在转化:[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O,蓝色的[Cu(H2O)4]2+和黄色的[CuCl4]2-共存使溶液显黄绿色。加水稀释使平衡逆向移动,蓝色的[Cu(H2O)4]2+含量增加,溶液显蓝色。(3)向溶液Ⅱ中缓慢通入NH3至过量,发生反应[CuCl4]2-+4NH3[Cu(NH3)4]2++4Cl-,使溶液呈现深蓝色。
12.答案 (1)CF3H、HIO
(2)
(3)a
(4)[Cu(NH3)4]2+　因为N的电负性小于O的电负性,NH3的配位能力大于H2O,所以稳定性[Cu(NH3)4]2+>
解析 (1)电负性F>I≈C,所以在CF3I中,受3个F原子吸引电子能力强的影响,I与C之间的共用电子对偏向于C,I显+1价,则CF3I发生水解时,生成CF3H和HIO。
(2)Be的杂化方式为sp2,因此BeCl2的二聚体中Be原子有3个成键轨道,且Be原子最外层无孤电子对,则二聚体的结构式为。
(3)根据题干可知“孤电子对—成键电子对”分布在互成90°的方向上时斥力最大,a中孤电子对与成键电子对分布在同一平面,排斥力较小,更稳定,所以SF4应采用结构a。
(4)向含[Cu(H2O)4]2+的溶液中加入过量的氨水后变为深蓝色,原因是生成了[Cu(NH3)4]2+,[Cu(NH3)4]2+比[Cu(H2O)4]2+更稳定,因为N的电负性小于O的电负性,NH3的配位能力大于H2O,所以稳定性:[Cu(NH3)4]2+>[Cu(H2O)4]2+。
13.答案 (1)AB　(2)sp2、sp3　金刚石型BN为共价晶体,B—N的键能大于金刚石中C—C的键能,所以硬度更大　(3)2BnHm+6nH2O2nH3BO3+(3n+m)H2↑或BnHm+3nH2OnH3BO3+H2↑
解析 (1)B原子由1s22s121s22s12,由于2px与2py能量相同,则不需吸收能量,A错误;B2H6的结构式为,B错误;同周期主族元素电负性从左到右逐渐增强,所以同周期相邻元素的电负性大小:Be(2)氮和硼形成的化合物BN与C2互为等电子体,通常存在石墨型与金刚石型两种结构,可发生如下转化:(BN)n(石墨型)(BN)n(金刚石型)。(BN)n(石墨型)类比混合型晶体石墨,石墨中每个C原子直接与其他3个C原子相连,属于sp2杂化;(BN)n(金刚石型)类比共价晶体金刚石,每个C原子直接与其余4个C原子相连,属于sp3杂化;金刚石型的BN的硬度大于金刚石,原因是金刚石型BN为共价晶体,B—N的键能大于金刚石中C—C的键能,所以硬度更大。
(3)BnHm极易发生水解生成H3BO3和H2,反应的化学方程式为2BnHm+6nH2O2nH3BO3+(3n+m)H2↑或BnHm+3nH2OnH3BO3+H2↑。
14.答案 (1)>　(2)[PCl6]-
(3)PCl3中P具有孤电子对,能与Ni形成配位键
解析 (1)设AB的长为a,根据O位于等边三角形ABC的中心,则OA的长为a,AD的长为a,根据DOE垂直于ABC的平面,可知三角形AOD为直角三角形,则OD的长为a,故键长:OD>OA。
(2)五氯化磷熔融时,电离出的离子分别含sp3和sp3d2杂化态,根据杂化轨道理论可知,参与杂化的轨道数之和等于杂化之后形成的轨道数,杂化轨道用于形成σ键或存放孤电子对,故可知该阴离子的化学式为[PCl6]-。
(3)已知PCl5中中心原子P周围没有孤电子对,故PCl5不能与金属Ni反应,而PCl3中中心原子P周围有(5-3×1)=1个孤电子对,故能与金属Ni形成配位键,因而能反应。
15.答案 (1)A　(2)sp3
解析 (1)Cu2+与乙二胺所形成的配离子内部粒子间含有C—N、C—H、N—H、C—C和N—Cu化学键,C—N、C—H和N—H为极性键,C—C为非极性键,N—Cu之间的化学键是配位键,不含有离子键,故选A。
(2)乙二胺分子中氮原子的价层电子对数是4,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断,N原子的杂化轨道类型为sp3。
16.答案 　sp3
解析 AlCl3二聚物中Cl的孤电子对和Al形成配位键的结构简式为,其中Al形成4个σ键,没有孤电子对,杂化方式为sp3。
17.答案 二者均为分子晶体,乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键
解析 乙二胺分子中N原子上连接有氢原子,分子间可形成氢键,而三甲胺分子中氮原子上没有连接氢原子,不能形成氢键,故乙二胺的沸点比三甲胺高很多。
18.答案 顺式甘氨酸铜是极性分子,反式甘氨酸铜是非极性分子
解析 根据分子结构可知,顺式甘氨酸铜是极性分子,反式甘氨酸铜是非极性分子,根据相似相溶原理,极性溶质易溶于极性溶剂,非极性溶质易溶于非极性溶剂,由于水是极性溶剂,故顺式甘氨酸铜能溶于水,反式甘氨酸铜难溶于水。
19.答案 A　2,5-二氨基甲苯易形成分子间氢键,2,3-二氨基甲苯易形成分子内氢键
20.答案 两种晶体都是共价晶体。原子半径:CSi—C,所以碳化硅的熔点低于金刚石
21.答案 [Cu(H2O)4]SO4·H2O　abde　大于　①中水分子形成氢键,导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小
解析 根据图示可知该晶体的化学式表示为[Cu(H2O)4]SO4·H2O;该晶体中存在配位键,配位键和O—H、S—O为极性共价键,[Cu(H2O)4]2+和S间存在离子键,水分子和配位水分子之间以及水分子和硫酸根离子之间存在氢键;水分子①的键角大于105°原因是①中水分子形成氢键,导致中心氧原子的孤电子对对成键电子对的斥力减小。
22.答案 BN　两种晶体均为共价晶体,N和B形成的共价键键长较短,键能较大,熔点较高
23.答案 d　×1030　(,1)　12
解析 X属于立方晶系,晶胞参数为d pm,根据图示中的几何关系可知,距离最近的Co原子的核间距为面对角线的一半,即d pm;X晶胞中有Cu原子8×=1个,Co原子6×=3个,N原子1个,则X的密度ρ=×1030 g·cm-3=×1030 g·cm-3;B点在三角形中心,则B点Li原子的分数坐标为(,1);Y属于六方晶系,结合晶胞参数及给出的角度可知,1个N原子周围距离相等且最近的Li原子数目为12。
24.答案 ZnSe　4　()
解析 由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子个数为4,位于顶角和面心的硒原子个数为8×+6×=4,则该晶体的化学式为ZnSe;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子周围距离最近的硒原子个数为4,由晶体的化学式为ZnSe可知,硒原子的配位数为4;由A点、B点原子坐标可知,晶胞的边长为1,则C点原子的分数坐标为()。
25.答案 (1)()　8　×1030
(2)4　C　
解析 (1)根据标记为n的原子的分数坐标为()可知,标记为m的原子在x轴的分数坐标为、在y轴的分数坐标为、在z轴的分数坐标为,所以标记为m的原子的分数坐标为()。由晶胞投影图可知,B、C原子在晶胞中的位置为;A原子在晶胞体内,1个晶胞中含有A原子的数目为8,B原子在晶胞顶角和晶胞体心,1个晶胞中含有B原子数目为8×+1=2,C原子在晶胞棱上和晶胞面上,1个晶胞中含有C原子数目为4×+6×=4,则A代表I、B代表Hg、C代表Ag,所以距离Hg最近的Ag有8个。设NA为阿伏加德罗常数的值,Ag2HgI4的摩尔质量为M g·mol-1,则该晶体的密度为 g·cm-3=×1030g·cm-3。
(2)根据晶胞的xy平面图分析,Cl-在晶胞中的位置为,Cl-有2个位于晶胞内部,有4个位于晶胞面上,则晶胞中Cl-的数目为2+4×=4。根据晶胞中各原子的坐标及空间位置关系可知,距离A点最近的Cl-是C;可以建立直角三角形如图所示:,AC之间的距离d是这个三角形的斜边长,根据晶胞参数为0.8 nm、1.0 nm及勾股定理可知,d= nm= nm。
26.答案 (1)　(2)12　(3)八