专题16 物质结构与性质综合题-五年（2019-2023）高考化学真题分项汇编（全国通用）（解析版）

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五年（2019-2023）年高考真题分项汇编

专题 16 物质结构与性质综合题

〖2023 年高考真题〗

1．（2023·全国甲卷）将酞菁—钴钛—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳

的催化剂。回答下列问题：

(1)图1所示的几种碳单质，它们互为_______，其中属于原子晶体的是_______，间的作用力是_______。

(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图 2所示。

酞菁分子中所有原子共平面，其中轨道能提供一对电子的原子是_______(填图 2酞菁中原子的标号)。

钴酞菁分子中，钴离子的化合价为_______，氮原子提供孤对电子与钴离子形成_______键。

(3)气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图 3a 所示，二聚体中的轨道杂化类型为__

_____。的熔点为，远高于的，由此可以判断铝氟之间的化学键为_______键。

结构属立方晶系，晶胞如图 3b 所示，的配位数为_______。若晶胞参数为，晶体密度 _______

(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 )。

【答案】(1)同素异形体金刚石范德华力

(2)③ +2 配位

(3) 离子 2

【详解】（1）同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图 1所示的几种碳单质，它们的组成元素均

为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，属于分子

晶体，碳纳米管不属于原子晶体；间的作用力是范德华力；

（2）已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的 C原子和所有的 N原子均为杂化，且分子中

存在大 π键，其中标号为①和②的 N原子均有一对电子占据了一个杂化轨道，其 p轨道只能提供 1个电

子参与形成大 π键，标号为③的 N原子的 p轨道能提供一对电子参与形成大 π键，因此标号为③的 N原子

形成的 N—H 键易断裂从而电离出；钴酞菁分子中，失去了 2个的酞菁离子与钴离子通过配位键结

合成分子，因此，钴离子的化合价为+2，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。

（3）由的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al 原子价层电子对数是 4，其与其周围的 4个氯

原子形成四面体结构，因此，二聚体中 A1 的轨道杂化类型为。AlF3的熔点为 1090℃，远高于 AlCl3的

192℃，由于 F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。由

AlF3的晶胞结构可知，其中含灰色球的个数为，红色球的个数为，则灰色的球为，距

最近且等距的有 2个，则的配位数为 2。若晶胞参数为 a pm，则晶胞的体积为

，晶胞的质量为，则其晶体密度。

2．（2023·全国乙卷）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(

)。回答下列问题：

(1)基态原子的价电子排布式为_______。橄榄石中，各元素电负性大小顺序为_______，铁的化合价为__

_____。

(2)已知一些物质的熔点数据如下表：

物质熔点/℃

800.7

与均为第三周期元素，熔点明显高于，原因是_______。分析同族元素的氯化物、

、熔点变化趋势及其原因_______。的空间结构为_______，其中的轨道杂化形式为___

____。

(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，

晶胞中含有_______个。该物质化学式为_______，B-B 最近距离为_______。

【答案】(1) O＞Si＞Fe＞Mg +2

(2)钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而为分子晶体随着同族元素的电子层数的增多，其

熔点依次升高，其原因是：、、均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，

分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大正四面体

(3) 1

【详解】（1）为 26 号元素，基态原子的价电子排布式为。元素的金属性越强，其电负性越小，

元素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石( )中，各元素电负性大小顺序为 O＞Si＞

Fe＞Mg；因为中、、的化合价分别为+2、+4 和-2，x+2-x=2，根据化合物中各元素

的化合价的代数和为 0，可以确定铁的化合价为+2。

（2）与均为第三周期元素，熔点明显高于，原因是：钠的电负性小于硅，氯化钠为离子

晶体，其熔点较高；而为分子晶体，其熔点较低。由表中的数据可知，、、熔点

变化趋势为：随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：、、均形

成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质

量增大，其分子间作用力依次增大。的空间结构为正四面体，其中的价层电子对数为 4，因此的

轨道杂化形式为。

（3）由硼镁化合物的晶体结构可知位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有

个，由晶胞沿c轴的投影图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞，则晶胞中 Mg 的个数

为1；晶体结构中在正六棱柱体内共6个，则该物质的化学式为；由晶胞沿c轴的投影图可知，B

原子在图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的 2倍，顶点到对边的垂线长

度为，因此 B-B 最近距离为。

3．（2023·山东卷）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：

(1) 时，与冰反应生成利。常温常压下，为无色气休，固态的晶体类型为____

_，水解反应的产物为_____(填化学式)。

(2) 中心原子为，中心原子为，二者均为形结构，但中存在大键。中

原子的轨道杂化方式_____；为键角_____ 键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较

与中键的键长并说明原因_____。

(3)一定条件下，和反应生成和化合物。已知属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞

参数 )，其中化合价为。上述反应的化学方程式为_____。若阿伏加德罗常数

的值为，化合物的密度 _____ (用含的代数式表示)。

【答案】(1) 分子晶体 HF 、和

(2) ＞分子中键的键长小于中键的键长，其原因是：分子中既存在

σ键，又存在大键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中键的键长较小，而只存在普通的 σ

键。

(3)

【详解】（1）常温常压下，为无色气体，则的沸点较低，因此，固态HOF 的晶体类型为分子

晶体。分子中 F显-1 价，其水解时结合电离的生成HF，则结合电离的，两者

反应生成，不稳定，其分解生成，因此，水解反应的产物为 HF 、和。

（2）中心原子为，中心原子为，二者均为 V形结构，但中存在大键( )。由

中存在可以推断，其中原子只能提供 1对电子，有一个原子提供 1个电子，另一个原子提供 1对

电子，这5个电子处于互相平行的轨道中形成大键，提供孤电子对与其中一个形成配位键，与另

一个形成的是普通的共价键（σ键，这个只提供了一个电子参与形成大键），的价层电子对数

为3，则原子的轨道杂化方式为；中心原子为，根据价层电子对的计算公式可知

，因此，的杂化方式为；根据价层电子对互斥理论可知，时，价电子对的几何构

型为正四面体，时，价电子对的几何构型平面正三角形，杂化的键角一定大于的，因此，虽然

和均为形结构，但键角大于键角，孤电子对对成键电子对的排斥作用也

改变不了这个结论。分子中键的键长小于中键的键长，其原因是：分子中既存

在σ键，又存在大键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中键的键长较小，而只存在普通的

σ键。

（3）一定条件下，、和反应生成和化合物 X。已知 X属于四方晶系，其中 Cu 化合价为

+2。由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为、白球的个数为、灰

色球的个数为，则 X中含有 3种元素，其个数比为1:2:4,由于其中 Cu 化合价为+2、的化合价

为-1、K的化合价为+1，根据化合价代数和为 0，可以推断X为，上述反应的化学方程式为

。若阿伏加德罗富数的值为，晶胞的质量为，晶胞的体积为

，化合物 X的密度。

4．（2023·浙江卷）氮的化合物种类繁多，应用广泛。

请回答：

(1)基态 N原子的价层电子排布式是___________。

(2)与碳氢化合物类似，N、H两元素之间也可以形成氮烷、氮烯。

① 下列说法不正确的是___________。

A．能量最低的激发态 N原子的电子排布式：

B．化学键中离子键成分的百分数：

C．最简单的氮烯分子式：

D．氮烷中N原子的杂化方式都是

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五年（2019-2023）年高考真题分项汇编专题16物质结构与性质综合题〖2023年高考真题〗1．（2023·全国甲卷）将酞菁—钴钛—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：(1)图1所示的几种碳单质，它们互为_______，其中属于原子晶体的是_______，间的作用力是_______。(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。酞菁分子中所有原子共平面，其中轨道能提供一对电子的原子是_______(填图2酞菁中原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为_______，氮原子提供孤对电子与钴离子形成_______键。(3)气态通常以二聚体的形式存在，其...

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