資源簡介

核心小專題 物質結構與性質
考向分析
“物質結構與性質”類高考化學試題注重以新功能、新結構材料作為情境素材,重點突出物質結構的特點,體現結構—性質—用途之間的關系,考查學生信息加工能力、歸納推理能力和模型認知能力
備考策略
　能運用模型推測或解釋物質的微觀結構特點,再從結構去分析物質的物理性質和化學性質,如熔沸點、物質的溶解度、酸堿性等。掌握《物質結構與性質》模塊中核心主干知識,是解決此類問題的關鍵
必備知識
1.正確理解微粒間的作用力及對物質性質的影響
(1)強度:化學鍵>氫鍵>范德華力。
(2)范德華力與物質的組成、熔沸點:由分子構成的物質,若組成和結構相似,一般來說,物質的相對分子質量越大,范德華力越強,熔沸點越高。如沸點:HI>HBr>HCl。
(3)氫鍵與物質的熔沸點:H2O的熔沸點高于H2S,因水分子間存在氫鍵,H2S分子間只存在范德華力。常見的非金屬性較強的元素如N、O、F的氫化物分子間可形成氫鍵。
2.認識分子的性質
(1)空間結構與分子極性的關系
(2)鍵的極性對分子性質——有機酸的酸性的影響
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烷基越長,羧酸的酸性越弱。
(3)溶解性
①“相似相溶”規律:非極性溶質一般能溶于非極性溶劑,極性溶質一般能溶于極性溶劑,若存在氫鍵,則溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。
②“相似相溶”還適用于分子結構的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。
(4)氫鍵對物質性質的影響
①熔沸點:分子間氫鍵使物質的熔沸點升高;分子內氫鍵使物質的熔沸點降低。
②水溶性:分子與水分子間形成氫鍵,使水溶性增大。如NH3、C2H5OH、H2O2、CH3COOH等易溶于水。
③解釋一些特殊現象:液態水結冰時體積膨脹;接近沸點的水蒸氣相對分子質量測定值比按化學式H2O計算出來的相對分子質量大。
課堂考點過關
例1　[2024·浙江6月選考] 物質微觀結構決定宏觀性質,進而影響用途。下列結構或性質不能解釋其用途的是 (　)
選項 結構或性質 用途
A 　石墨呈層狀結構,層間以范德華力結合 　石墨可作潤滑劑
B 　SO2具有氧化性 　SO2可用作漂白劑
C 　聚丙烯酸鈉() 中含有親水基團 　聚丙烯酸鈉可用于制備高吸水性樹脂
D 　冠醚18-冠-6空腔直徑(260~320 pm)與K+直徑(276 pm)接近 　冠醚18-冠-6可識別K+,能增大KMnO4在有機溶劑中的溶解度
例2　[2024·安徽卷] 常溫常壓下,羥胺易潮解,水溶液呈堿性,與鹽酸反應的產物鹽酸羥胺([NH3OH]Cl)廣泛用于藥品、香料等的合成。已知25 ℃時,
Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)=8.7×10-9。下列有關物質結構或性質的比較中,正確的是 (　)
A.鍵角:NH3>N
B.熔點:NH2OH>[NH3OH]Cl
C.25 ℃同濃度水溶液的pH:[NH3OH]Cl>NH4Cl
D.羥胺分子間氫鍵的強弱:O—H…O>N—H…N
例3　[2023·湖北卷] 物質結構決定物質性質。下列性質差異與結構因素匹配錯誤的是 (　)
選項 性質差異 結構因素
A 　沸點:正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃) 　分子間作用力
B 　熔點:AlF3(1040 ℃)遠高于AlCl3(178 ℃升華) 　晶體類型
C 　酸性:CF3COOH(pKa=0.23)遠強于CH3COOH(pKa=4.76) 　羥基極性
D 　溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g) 　陰離子電荷
例4　[2024·山東卷] 由O、F、I組成化學式為IO2F的化合物,能體現其成鍵結構的片段如圖所示。下列說法正確的是 (　)
A.圖中代表F原子
B.該化合物中存在過氧鍵
C.該化合物中I原子存在孤對電子
D.該化合物中所有碘氧鍵鍵長相等
變式訓練
1.下列有關物質結構與性質的比較正確的是 (　)
A.基態原子未成對電子數:Cr>Mn>As
B.酸性:CH3COOH>CH2ClCOOH>CH2FCOOH
C.鍵角:SeO3D.沸點:AsH3>PH3>NH3
2.[2024·湖北十堰調研] 物質的結構決定其性質。下列實例與解釋不相符的是 (　)
選項 實例 解釋
A 　鍵角:NCl3>PCl3 　原子半徑:NB 　熔點:金剛砂>干冰 　金剛砂是共價晶體,干冰是分子晶體;共價鍵比分子間作用力強
C 　利用“杯酚”可分離C60和C70 　超分子具有自組裝的特征
D 　沸點:乙醇>二甲醚 　乙醇和二甲醚互為同分異構體,但乙醇中存在分子間氫鍵,而二甲醚中不存在,導致乙醇的沸點高于二甲醚
3.[2024·浙江寧波十校二模聯考] 類比和推理是學習化學的重要方法,下列結論合理的是 (　)
已知 結論
A 　15-冠-5(冠醚)能識別Na+ 　12-冠-4(冠醚)能識別K+
B 　酸性:三氟乙酸>三氯乙酸 　酸性:氫氟酸>氫氯酸
C 　Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12　 Ksp(AgCl)=1.8×10-10 　溶解度:Ag2CrO4D 　晶體硅是半導體材料 　晶體硅的化學鍵含金屬鍵成分
4.[2024·北京朝陽區二模] 一種控制分子是否發光的“分子開關”工作原理如圖所示。
下列說法不正確的是 (　)
A.分子P中的O均為sp2雜化
B.分子P轉化為超分子Q時,N與H+形成配位鍵
C.增大溶液pH并除去Na+,可使超分子Q轉變為分子P
D.推測分子P可以增大NaCl在有機溶劑中的溶解度
課后復習鞏固
一、單選題
1．硼砂的化學式可表示為，其水解反應的離子方程式為：，三種含硼微粒結構示意圖如下。下列說法錯誤的是
A．可用X射線衍射儀測定硼砂晶體的結構
B．配位鍵中B原子提供空軌道
C．硼砂可與按物質的量之比恰好完全反應
D．調節可實現和的相互轉化
2．下列有關物質結構或性質的說法中，正確的是
A．沸點： B．中有大π鍵：
C．基態原子未成對電子數： D．鍵角：
3．從微觀視角探析物質結構及性質是學習化學的有效方法。下列實例與解釋不符的是
選項 實例 解釋
A 鈹和鋁都能與NaOH反應 基態鈹原子和鋁原子價電子數相同
B 冰的熔點高于干冰 分子間作用力不同
C 鍵角小于 中心原子雜化軌道類型不同
D 鍵能大于 、原子半徑不同
A．A B．B C．C D．D
4．下列相關性質的比較中，錯誤的是
A．酸性： B．鍵角：
C．沸點： D．熱穩定性：
5．物質結構決定性質。下列物質性質差異與結構因素沒有關聯的是
選項 性質差異 結構因素
A 極性： 分子空間構型
B 酸性：二氯乙酸<二氟乙酸 分子間氫鍵
C 熔點： 晶體類型
D 識別K+的能力：18-冠-6>12-冠-4 冠醚空腔直徑
A．A B．B C．C D．D
6．下列對有關物質結構或性質的解釋不合理的是
選項 實例 解釋
A POCl3和的空間結構都是四面體形 POCl3和中P原子軌道的雜化類型均為sp3
B 的鍵角依次減小 孤電子對與成鍵電子對之間的斥力大于成鍵電子對之間的斥力
C 的沸點依次升高 SiX4均為分子晶體，隨著相對分子質量增大，范德華力增大
D 鄰硝基苯酚的熔點低于對硝基苯酚 前者存在分子內氫鍵，后者存在的分子間氫鍵使分子間作用力大于前者
A．A B．B C．C D．D
7．冠醚是由多個二元醇分子之間脫水形成的環狀化合物。18一冠–6可用作相轉移催化劑，其與形成的螯合離子結構如下圖所示。下列說法錯誤的是
A．該螯合離子中碳與氧原子具有相同的雜化類型
B．該螯合離子中所有非氫原子可以位于同一平面
C．該螯合離子中極性鍵與非極性鍵的個數比為7:1
D．該冠醚除外，不可以與其他堿金屬陽離子作用
8．可通過水解制備：下列有關該反應的說法錯誤的是
A．和分子中，P的雜化方式相同
B．分子的空間結構為四面體
C．沸點：
D．HF的水溶液中可能存在等多種氫鍵
9．摩爾鹽可用于治療缺鐵性貧血。下列說法正確的是
A．半徑： B．第一電離能：
C．沸點： D．鍵角：
10．化合物M是一種新型超分子晶體材料，以為溶劑，由X、Y、反應制得（如圖）。下列敘述不正確的是
A．M所含三種元素H、N、O形成的化合物均能抑制水的電離
B．Y分子中所有原子不可能共平面
C．M中陽離子通過形成氫鍵體現了超分子的自組裝
D．M中氮、氯原子的軌道雜化類型均為
11．尿素[]可與正烷烴形成超分子，原理如圖所示。下列說法不正確的是
A．尿素分子和正烷烴分子間通過共價鍵形成超分子
B．尿素分子中各元素的電負性：O>N>C>H
C．尿素分子通過氫鍵形成六角形通道結構
D．圖中反映出超分子“分子識別”的特性
12．熱致變色材料X(相對分子質量為248)、Y均為Cu(II)配合物，可發生如下圖所示的構型互轉，當配位構型由八面體轉變為平面四邊形時，顏色由紫色變為橙色。下列說法正確的是
A．基態Cu原子的核外電子排布式為
B．12.4g的X中含配位鍵的數目為
C．Y中氮原子只含一種雜化方式
D．升溫可使配合物的顏色由紫色轉變為橙色
答案與解析
課堂考點過關
例1　B　[解析] 石墨呈層狀結構,層間以范德華力結合,該作用力較小,層與層容易滑動,石墨可用作潤滑劑,A正確;SO2具有漂白性,可用作漂白劑,B錯誤;聚丙烯酸鈉()中含有親水基團—COONa,所以可用于制備高吸水性樹脂,C正確;冠醚18-冠-6空腔直徑(260~320 pm)與K+直徑(276 pm)接近,可識別K+,使K+存在于其空腔中,進而將Mn也帶入有機溶劑中,所以能增大KMnO4在有機溶劑中的溶解度,D正確。
例2　D　[解析] NH3中心N原子的價層電子對數=3+×(5-3×1)=3+1=4,為sp3雜化,鍵角為107°,N中心N原子的價層電子對數=3+×(5+1-3×2)=3+0=3,為sp2雜化,鍵角為120°,故鍵角:NH3Kb(NH2OH),故NH2OH的堿性比NH3·H2O弱,同濃度的水溶液中,[NH3OH]+的水解程度大于N的水解程度,二者水解均使溶液顯酸性,同濃度水溶液的pH:[NH3OH]ClN—H…N,D項正確。
例3　D　[解析] 正戊烷和新戊烷形成的晶體都是分子晶體,由于新戊烷支鏈多,其晶體排布不如正戊烷緊密,分子間作用力小,所以沸點較低,故A正確;AlF3為離子化合物,形成的晶體為離子晶體,熔點較高,AlCl3為共價化合物,形成的晶體為分子晶體,熔點較低,則AlF3的熔點遠高于AlCl3,故B正確;由于電負性F>H,C—F的極性大于C—H,使得CF3COOH羧基上的羥基極性增強,更容易電離出氫離子,酸性增強,故C正確;相同溫度下,碳酸氫鈉在水中的溶解度比碳酸鈉小,原因是HC在水溶液中通過氫鍵形成雙聚或多聚離子,與陰離子電荷無關,故D錯誤。
例4　C　[解析] 由圖中信息可知,白色的小球可形成2個共價鍵,灰色的小球只形成1個共價鍵,黑色的大球形成了4個共價鍵,根據O、F、I的原子半徑大小(I最大)及其價電子數可以判斷,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。圖中白色的小球代表O原子,灰色的小球代表F原子,A不正確;根據該化合物結構片斷可知,每個I原子與3個O原子形成共價鍵,根據均攤法判斷,必須有2個O原子分別與2個I原子成鍵,才能確定該化合物的化學式為IO2F,因此,該化合物中不存在過氧鍵,B不正確;I原子的價電子數為7,該化合物中F元素的化合價為-1,O元素的化合價為-2,則I元素的化合價為+5,據此可以判斷每個I原子與其他原子形成3個單鍵(I—F、I—O)和1個雙鍵(IO),I原子的價電子數不等于其形成共價鍵的電子數目,因此,該化合物中I原子存在孤對電子,C正確;該化合物中既存在I—O,又存在IO,I、O原子間形成的單鍵和雙鍵的鍵長不相等,D不正確。
【模擬演練】
1.A　[解析] Cr基態原子的價層電子排布是3d54s1,未成對電子有6個,Mn基態原子的價層電子排布是3d54s2,未成對電子有5個,As基態原子的價層電子排布是4s24p3,未成對電子有3個,故基態原子未成對電子數:Cr>Mn>As,A正確。飽和一元羧酸烴基上的氫原子被鹵素原子取代后,因為鹵素原子有吸引電子的作用,降低了羧基中碳原子上的電子云密度,使羧基中羥基容易電離出氫離子,鹵代乙酸中鹵素原子個數越多、鹵素原子的非金屬性越強,酸性越強,則酸性:CH3COOHSe>Se,C錯誤。一般情況下,對于結構相似的分子晶體而言,相對分子質量越大其沸點越高,但是NH3分子間存在氫鍵,沸點增高,出現了反常的現象,即沸點:NH3>AsH3>PH3,D錯誤。
2.C　[解析] 原子半徑:NPCl3,A正確;碳化硅俗稱金剛砂,是共價晶體,干冰是分子晶體,共價鍵比分子間作用力強,即共價晶體的熔點比分子晶體高,B正確;“杯酚”與C60形成超分子,而“杯酚”與C70不能形成超分子,反映了超分子具有“分子識別”的特性,C錯誤;形成分子間氫鍵能提高物質的沸點,乙醇和二甲醚互為同分異構體,但乙醇中存在分子間氫鍵,而二甲醚中不存在,導致乙醇的沸點高于二甲醚,D正確。
3.D　[解析] 12-冠-4(冠醚)的空腔直徑比15-冠-5的小,但K+的直徑比Na+大,故12-冠-4(冠醚)不能識別K+,A項錯誤;F的吸電子能力強于Cl,使得三氟乙酸比三氯乙酸更易發生電離,所以酸性:三氟乙酸>三氯乙酸,H—F鍵能比H—Cl鍵能大,更難發生電離,所以酸性:氫氟酸<氫氯酸,B項錯誤;Ag2CrO4和AgCl組成不相似,則由Ksp(Ag2CrO4)4.A　[解析] 分子P中的O均形成2個σ鍵、有2個孤電子對,O的價層電子對數為4,O都采取sp3雜化,A項錯誤;N上有孤電子對,H+有空軌道,故分子P轉化為超分子Q時,N與H+形成配位鍵,B項正確;分子P+Na++H+超分子Q,增大溶液pH并除去Na+,消耗H+,H+和Na+的濃度減小,反應逆向進行,超分子Q轉變為分子P,C項正確;分子P為有機物、易溶于有機溶劑,分子P能與Na+形成超分子,可以增大NaCl在有機溶劑中的溶解度,D項正確。
課后復習鞏固
1．C
【詳解】A．X射線衍射實驗，可以確定晶體的原子排列，所以可用X射線衍射儀測定硼砂晶體的結構，故A正確；
B．配位鍵中B原子提供空軌道、O提供孤電子對，故B正確；
C．根據，，硼砂可與按物質的量之比1:2恰好完全反應，故C錯誤；
D．，調節可實現和的相互轉化，故D正確；
故選C。
2．D
【詳解】A．存在分子間氫鍵，存在范德華力，沸點：，A錯誤；
B．中的π鍵不是普通的π鍵，而是兩中心三電子的大π鍵即，B錯誤；
C．基態S原子電子排布式為，未成對電子2個，基態C原子電子排布式為，未成對電子2個，基態原子未成對電子數：，C錯誤；
D．中N原子價層電子對數，孤電子對數為0，空間構型為平面三角形；鍵角120°C，中N原子價層電子對數，孤電子對數為1，空間構型為V形，1對孤電子對成鍵電子對排斥作用大于成鍵電子對之間的排斥使得鍵角小于120°C，鍵角：，D正確；
故答案為：D。
3．A
【詳解】A．基態鈹原子和鋁原子的價電子數分別為2、3，價電子數不相同, 正確的解釋應該是根據對角線規則，鈹和鋁的化學性質相似，都能表現出兩性，因此都能與NaOH反應，A錯誤；
B．冰分子間存在氫鍵和范德華力，干冰分子間只存在范德華力，二者作用力類型不同，作用力類型強度不同，B正確；
C．中硫原子的孤電子對數為、價層電子對數為2+1=3，則雜化軌道類型為，呈V形，中碳原子的孤電子對數為、價層電子對數為2+0=2，雜化軌道類型為雜化、呈直線形，C正確；
D．氮原子半徑小于碳原子，導致比的鍵長短，鍵能大，D正確；
故選A。
4．A
【詳解】A．F的電負性大于Cl的電負性，F-C的極性大于Cl-C的極性，導致一氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子，所以酸性：，A錯誤；
B．H2S的中心S原子的價層電子對數為=4，發生sp3雜化，CO2的中心C原子的價層電子對數為=2，發生sp雜化，所以鍵角：，B正確；
C．Br2和I2都形成分子晶體，I2的相對分子質量大于Br2，則I2分子間的作用力大于Br2分子間的作用力，所以沸點：，C正確；
D．Cl與F為同主族元素，Cl在F的下方，非金屬性Cl小于F，非金屬性越強，其簡單氣態氫化物越穩定，則熱穩定性：，D正確；
故選A。
5．B
【詳解】A．是平面三角形，是三角錐型，極性和分子空間構型有關聯，故A不符合題意；
B．由于F的電負性比Cl大，吸引電子的能力更強，三氟乙酸羧基中的O-H鍵的極性更大，更易電離出H+，酸性更強，酸性和分子間氫鍵沒有關聯，故B符合題意；
C．是離子晶體，是分子晶體，離子晶體一般來說比分子及個體熔點高，熔點和晶體類型有關聯，故C不符合題意；
D．18-冠-6空腔的直徑與K+的直徑相當，12-冠-4空腔的直徑小于K+的直徑，所以識別K+的能力與冠醚空腔直徑有關聯，故D不符合題意；
答案選B。
6．B
【詳解】A．POCl3的中心P原子價層電子對數是4+=4，因此采用sp3雜化，空間結構為四面體形；的中心P原子價層電子對數是4+=4，因此也是采用sp3雜化，空間結構為四面體形，A正確；
B．的中心N原子價層電子對數是2+=2，無孤對電子，因此N采用sp雜化，空間結構為直線形，鍵角為180°；的中心N原子價層電子對數是3+=3，無孤對電子，因此N采用sp2雜化，空間結構為平面三角形，鍵角為120°；的中心N原子價層電子對數是2+=3，有1對孤對電子，因此N采用sp2雜化，由于孤電子對與成鍵電子對之間的斥力大于成鍵電子對之間的斥力，導致其鍵角小于120°，的鍵角依次減小，這不僅與與孤電子對與成鍵電子對的作用力有關，也與中心N原子的雜化類型有關，B錯誤；
C．SiX4均為分子晶體，分子之間以分子間作用力結合。隨著物質分子的相對分子質量增大，范德華力逐漸增大，因此的熔沸點逐漸升高，C正確；
D．對硝基苯酚的分子間不僅存在范德華力，還存在氫鍵，使其熔沸點升高；而鄰硝基苯酚分子內存在氫鍵，分子之間只存在范德華力，使物質的熔、沸點比存在分子間氫鍵的對硝基苯酚低，故物質的沸點：鄰硝基苯酚的熔點低于對硝基苯酚，D正確；
故合理選項是B。
7．B
【詳解】A．該螯合離子中碳與氧原子都為雜化，具有相同的雜化類型，A正確；
B．該螯合離子中任一原子、與該原子相連的兩個原子及所形成的空間結構為三角錐形，故所有非氫原子不能位于同一平面，B錯誤；
C．該螯合離子中極性鍵有24個鍵、12個鍵以及6個原子與形成的配位鍵，有6個非極性鍵，極性鍵與非極性鍵個數比為，C正確；
D．該冠醚屬于超分子，具有分子識別的特征，除外，不能與其他堿金屬陽離子作用，D正確。
故選B。
8．A
【詳解】A．分子中磷原子的價層電子對數為4、分子中磷原子的價層電子對數為5，兩種分子磷原子的價層電子對數不同，原子的雜化方式不同，故A錯誤；
B．分子中磷原子的價層電子對數為4、孤對電子對數為0，分子的空間結構為四面體，故B正確；
C．水分子形成的分子間氫鍵的數目多于氟化氫，分子間的作用力強于氟化氫，沸點高于氟化氫，故C正確；
D．氫氟酸溶液中，氟化氫和氟化氫、水分子能形成分子間氫鍵，水分子和水分子也能形成分子間氫鍵，所以氫氟酸溶液中可能存在等多種氫鍵，故D正確；
故選A。
9．D
【詳解】A．O2-的核外電子數為10，電子層數為2，S2-的核外電子數為18，電子層數為3，電子層數越多離子半徑越大，則離子半徑：，故A錯誤；
B．N、O為同周期元素，同周期元素第一電離能從左到右呈增大趨勢，但N最外層2p能級中電子為半滿穩定結構，其第一電離能大于O，故B錯誤；
C．均是由分子構成的物質，兩者均能形成氫鍵，但水分子間可形成氫鍵數目比氨氣多，水分子之間的分子間作用力更大，因此水的沸點高，故沸點：，故C錯誤；
D．中中心原子價電子對數都是4，均是sp3雜化，N原子無孤電子對、O原子有2個孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的斥力較大，所以鍵角：，故D正確；
故選：D。
10．A
【詳解】A．H、N、O形成的化合物硝酸銨，溶液中銨根離子水解，能促進水的電離，A錯誤；
B．Y中存在多個飽和碳原子，飽和碳原子為四面體形，則所有原子不可能共面，B正確；
C．由圖可知，M中陽離子通過形成氫鍵N-H O體現了超分子的自組裝，C正確；
D．M中氮、氯原子均形成4個σ鍵且無孤電子對，軌道雜化類型均為，D正確；
故選A。
11．A
【詳解】A．尿素分子和正烷烴分子間通過分子間作用力形成超分子，而不是共價鍵，A錯誤；
B．C、N、O三種元素同周期，同一周期從左至右，元素電負性逐漸增強，H元素電負性在四種中最弱，則尿素分子中各元素的電負性：O>N>C>H，B正確；
C．N元素電負性很大，尿素分子中存在氨基，分子間可形成氫鍵，如圖可知，尿素分子通過分子間氫鍵形成六角形通道結構，C正確；
D．尿素與正烷烴形成超分子，圖中反映出超分子“分子識別”的特性，D正確；
答案選A。
12．B
【詳解】A．根據能量最低原理可知，基態原子的價層電子排布式為，故A錯誤；
B．的物質的量為0.05mol，由X的結構圖可知，一個X中含有4個配位鍵，故的中含配位鍵的數目為，故B正確；
C．由Y的結構圖可知，形成配位鍵的N原子的價層電子對數為4，采取sp3雜化，硝基中N原子采取sp2雜化，故中氮原子含2種雜化方式，故C錯誤；
D．由結構圖可知，X的配位構型為平面四邊形，Y的配位構型為八面體，已知當配位構型由八面體轉變為平面四邊形時，顏色由紫色變為橙色，故降溫可使配合物的顏色由紫色轉變為橙色，故D錯誤；
故選B。

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