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9.下列说法不正确的是( )
A.全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物
B.金属原子与非金属原子之间的化学键可能是离子键,也可能是共价键
C.晶体中有阳离子,则必定有阴离子
D.晶体中有阴离子,则必定有阳离子
10.下列各组物质的晶体中,化学键的类型相同,晶体类型也相同的是( )
A.SO2和SiO2 B.CCl4和KCl C.NaCl和HCl D.CO2和H2O
11.合金有许多特点,如NaK合金为液体,而Na、K的单质均为固体。
据此推测生铁、纯铁、石墨三种物质中,熔点最低的是( )
A.纯铁 B.生铁 C.碳 D.无法确定
12.目前,科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子,即把“足球型”的C60(富勒烯)溶进“足球型”的Si60分子中,外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。
下列关于这种分子的说法中不正确的是( )
A.是一种新型化合物 B.晶体属于分子晶体
C.是两种单质组成的混合物 D.相对分子质量为2400
13.碘跟氧可以形成多种化合物,其中一种称为碘酸碘,在该化合物中,碘元素是+3和+5两种价态,这种化合物的化学式是( )
A.I2O3 B.I2O4 C.I4O7 D.I4O9
14.下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是( )
A.CH4>GeH4>SnH4 B.KCl>NaCl>MgCl2>MgO
C.Rb>K>Na>Li D.石墨>金刚石>SiO2>MgO
15.20世纪80年代中期,科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。
后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。
90年代初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。
(如图1-5):
下列说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高
B.据估计C60熔点比金刚石和石墨要高
C.无论是球碳分子,还是管状碳分子、洋葱状碳分子,都应看作是碳的同素异形体
D.球碳分子是碳的同素异形体,而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定
第Ⅱ卷 (非选择题,共90分)
三、填空题
(本题包括2小题,共28分)
16.氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料。
粉末状的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3气的混合物反应制取。
粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。
但是,将粉末状Si3N4和适量MgO在230×
1.01×
105Pa和185℃的密闭容器中热处理,可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料。
(1)写出由SiCl4的蒸气和NH3气制备Si3N4的反应方程式;
(2)分别写出粉末状Si3N4和H2O及O2反应的方程式;
(3)为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀?
17.BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料,曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验,它是锗酸铋的简称。
若知:
①在BGO中,锗处于其最高价态;
②在BGO中,铋的价态与铋和氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同,在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构;
③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物,且在BGO晶体的化学式中,这两种氧化物所含氧的总质量相同。
请填空:
(1)锗和铋的元素符号分别是_______和______。
(2)BGO晶体的化学式是______。
(3)BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是______。
四、填空题
(本题包括3小题,共27分)
18.Pt(NH3)2Cl2成平面四边形结构,它可以形成两种固体,一种为淡黄色,在水中溶解度较小;
另一种为黄绿色,在水中溶解度较大。
(1)画出这两种固体分子的几何构型图:
_________。
(2)黄绿色固体溶解度大的原因是:
19.二氧化硅晶体中,每个硅原子周围有_________个氧原子,每个氧原子周围有_________个硅原子,硅氧原子个数比为_________。
若去掉二氧化硅晶体中的氧原子,且把硅原子看做碳原子,则所得空间网状结构与金刚石空间网状结构相同,试推测每个硅原子与它周围的4个氧原子所形成的空间结构为_________型;
并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原子环上共有_________个原子。
20.
(1)BN是一种新型的无机材料,由于
属等电子体物质,其结构和性质具有极大的相似性,则可推知,在BN的两种晶型中,一种是类似_________的空间网状结构晶体,可用作耐磨材料;
另一种是类似于_________的层状结构的混合型晶体,可作用润滑材料,在其结构的每一层上最小的封闭环中有 _________个B原子,B—N键键角为_________。
(2)单质硼有无定形体和晶体两种,参考下表数据。
①晶体硼的晶体类型属于 晶体,理由是_________。
②已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图1—6所示),其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有1个硼原子。
通过观察图形及推算,此基本
结构单元由_________个硼原子构成。
其中B—B键的键角为_________。
五、实验题
(本题包括2小题,共16分)
21.根据实验测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验,填写以下空白。
(1)从以下仪器中选出所需仪器(用字母填写)。
(A)托盘天平;
(B)研钵;
(C)试管夹;
(D)酒精灯;
(E)蒸发皿;
(F)玻璃棒;
(G)坩埚;
(H)干燥器;
(I)泥三角;
(J)石棉网;
(K)三角架;
(L)药匙;
(M)坩埚钳。
(2)实验后得到以下数据:
①加热前质量:
W1(容器)=5.4g;
W2(容器十晶体)=7.9g;
②加热后质量:
W3(容器十无水硫酸铜)=6.8g。
请写出结晶水含量——质量分数的计算式(用Wl、W2、W3表示):
______这一结果是偏高还是偏低?
_______。
从下列分析中选出造成实验误差的原因可能是(填写字母)________。
A.加热前称量时容器未完全干燥 B.最后两次加热后质量相差较大(>0.1g)
C.加热后容器未放入干燥器中冷却 D.加热过程中晶体有少量溅失
22.现有八种物质:
①干冰;
②金刚石;
③晶体硫;
④晶体硅;
⑤过氧化钠;
⑥二氧化硅晶体;
⑦溴化铵;
⑧氖,请用编号填写下列空白。
(1)通过非极性键形成原子晶体的是_______。
(2)固态时属于分子晶体的是_______。
(3)属于分子晶体,且分子为直线型的是_______。
(4)由单原子分子构成的分子晶体的是_______。
(5)含有非极性键的离子化合物的是_______。
六、填空题
(本题包括2小题,共19分)
23.有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序增大。
C、D都能分别与A按原子个数比为1:
1或2:
1形成化合物;
CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4;
E的M层电子数是K层电子数的2倍。
(1)写出这五种元素的名称:
A_______,B_______,C_______,D_______,E_______。
(2)画出E的原子结构示意图_______。
写出电子式D2A2_______,EB4_______。
(3)比较EA2与EB4的熔点高低(填化学式)_______>_______。
(4)写出D单质与CuSO4溶液反应的离子方程式。
24.
(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸到完美晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近的O2—核间距离为a×
10—8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。
(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如图1-7所示的缺陷:
一个Ni2+空缺,另有两个Ni2被两个Ni3+所取代。
其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算晶体中Ni3+与Ni2+
的离子数之比。
参考答案提示
1.
答案:
C
解析:
氯化铵、硫酸铵、硫酸钠是离子晶体,二氧化硅是原子晶体;
其化学式只表示其组成原子或离子的个数比,这些物质中都不存在分子。
2.
B
A中SO2为分子晶体、S—O健是极性共价键,SiO2为原子晶体,Si—O键是极性共价键;
B中CO2、H2O都是分子晶体,C—O键、O—H键均为极性共价键;
C中NaCl为离子晶体,阴阳离子靠离子键结合在一起;
HCl为分子晶体,H—Cl键为极性共价键;
D中CCl4为分子晶体中的非极性分子、C—Cl键极性共价键,KCl为离子晶体。
3.
C
分析:
A.由于NCl3在常温下呈液态,且题中给出其分子呈三角锥形,所以,其形成的晶体为分子晶体;
B.只有同种非金属元素间才能形成非极性键;
不同种非金属元素间的共价键一定为极性共价键。
所以N-Cl键必为极性键。
C.由于NCl3分子呈三角锥形,类似NH3分子,必为极性分子。
C正确。
D.由于NCl3在常温下呈液态,因此其沸点不高。
4.
由题干知应为原子晶体,选项中CD为原子晶体。
金刚石符合。
在水晶中,每个O原子只与两个Si原子相连,不符合“被4个原子包围”的要求。
5.
组成物质的粒子间的作用力有离子键、共价键、金属键、分子作用力共4种,分别存在于不同的晶体类型中,应根据不同晶体类型分别分析。
食盐为离子晶体、蔗糖为分子晶体,状态变化时分别克服离子键和分子间力;
钠为金属晶体、硫为分子晶体,状态变化分别克服金属键和分子间力;
碘为分子晶体、干冰为分子晶体,状态变化时都是克服分子间力;
二氧化硅为原子晶体、氧化钠为离子晶体,状态变化时分别克服共价键和离子键。
6.
AD
A.碳化铝符合原子晶体的特征
B.溴化铝符合分子晶体的特征
C.五氟化钒符合分子晶体的特征。
D.符合离子晶体的特征。
7.
冰醋酸在熔化时,只是克服分子间作用力,晶体结构没有被破坏。
8.
每1个C原子形成3个共价键,而每个共价键为两个C原子所共有,其中的每个C原子只拥有这个共价键的1/2,即:
每个C原子真正拥有1.5个共价键。
所以C原子数与共价键数之比为2∶3。
9.
A、C
A.NH4Cl为全部由非金属元素组成的离子化合物,故A错。
B.金属原子与非金属原子之间的结合,并不一定靠完全得失电子形成阴、阳离子来以离子键结合;
如在AlCl3分子中,Al与Cl原子间靠共用电子对结合。
又如在KMnO4里的MnO4—,Mn与O之间,NaAlO2里的AlO2—,Al与O之间都是靠共价键结合的,只不过是共用电子对靠近非金属原子而使其呈负价、金属原子显正价。
所以B项正确。
C.在金属晶体中,只有阳离子和自由电子,没有阴离子;
但凡是有阴离子的晶体中,非要有阳离子不可,以确保电中性。
所以C错而D正确。
10.
D
A中SO2分子晶体,SiO2原于晶体;
B中CCl4分子晶体,KCl离子晶体。
C中NaCl离子晶体,HCl分子晶体。
只有D中CO2和H2O都是分子晶体且C-O键、H-O键都是极性键。
11.
“NaK合金为液体”这一重要信息说明合金的熔点比组成合金的金属或非金属还要低。
生铁含铁、碳等,因此生铁的熔点较低。
12.
由题给信息中的“二重分子”知B对C错;
由题中“硅、碳原子以共价键结合”,知形成的是一种新的化合物,A对;
再由C60和Si60可确定新分子的相对分子质量为2400,D正确。
13.
元素的化合价越高越易成酸根,化合价越低越易成正价阳离子,因此在碘酸碘中+5价碘形成酸根;
结合碘酸的化学式为HIO3,所以碘酸碘化学式就是I(IO3)3,展开即为I4O9。
14.
晶体熔点的高低取决于构成该晶体结构的粒子间结合能力的大小。
A项物质均为结构相似的分子晶体,其熔点取决于分子间作用力的大小。
一般来说,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力也越大,故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序。
B项物质均为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小,离子的半径越小,电荷越多,离子键的键能就越大,故B项各物质熔点也应为升高顺序。
C项物质均为同主族的金属晶体,其熔点高低取决于金属键的强弱,而金属键能与金属原子半径成反比,与价电子数成正比;
碱金属原子半径依Li一Cs的顺序增大,价电子数相同,故熔点应是Li最高,Cs最低。
D:
一般原子晶体的熔点高于离子晶体。
原子晶体的熔点取决于共价键的键能,而键能则与键长成反比,即:
键长越短则键能越大;
石墨中C—C键的键长比金刚石中C—C键的键长更短些,所以石墨熔点比金刚石略高,金刚石熔点又比二氧化硅高。
15.
B、D
金刚石是原子晶体结构,石墨的结构介于原子晶体和分子晶体之间,C60、C70、C76、C84、C90、C94为分子晶体,而分子晶体的熔点远低于原子晶体,A正确、B错误;
同素异形体是同一种元素的几种不同单质形态,同素异形体的本质是由于同一种元素的原子的结合方式不同造成的,其物理性质不相同,而化学性质基本相同。
根据图示显然C60、C70、C76、C84、C90、C94中的原子的结合方式不同,是不同的分子结构,但均是碳的同素形体。
C对D错。
16.
(1)3SiCl4十4NH3=Si3N4十12HCl;
(2)Si3N4十6H2O=3SiO2十4NH3↑;
Si3N4十3O2=3SiO2十3N2;
(3)Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4固体表面形成一层SiO2保护层,阻止了Si3N4继续受空气中的O2、H2O的侵蚀。
SiCl4与NH3反应生成Si3N4的同时应该有HCl生成。
由Si—N键的键能小于Si一O键的键能,Si3N4与H2O反应时,Si—N键向Si—O键转化,生成SiO2,同时应该有NH3生成。
同样,Si3N4与和O2反应时,产物应有SiO2生成,同时生成稳定的N2;
而与MgO在一定条件下反应,生成结构紧密的SiO2覆盖在Si3N4固体表面,阻止了Si3N4继续受空气中的H2O和O2的侵蚀。
17.
(1)Ge和Bi;
(2)Bi4(GeO4)3和2Bi2O3·
3GeO2;
(3)Bi2O3。
锗是第四主族元素,符号为Ge,最高正价为十4价;
铋是第五主族元素,符号为Bi,最外层有5个电子,若Bi原子通过形成共用电子对达到8个电子稳定结构,则Bi需与其它原子共用3个电子,形成Bi的十3价化合物,如BiCl3。
由以上分析,结构复杂含氧酸盐以氧化物形式表示的方法,可将锗酸铋写成nBi2O3·
mGeO2。
依题意,BGO晶体的化学式中,上述两种氧化物所含氧的总质量相同,则有:
3n=2m 得n:
m=2:
3,因此BGO的化学式为2Bi2O3·
3GeO2,或写成Bi4(GeO4)3。
注意:
由题“锗酸铋”知元素锗在酸根中,铋是金属阳离子,所以写成氧化物时要把Bi2O3写在前面,顺序不要颠倒。
18.
(1)淡黄色溶解度小的是
黄绿色固体溶解度大的是
(2)因为分子结构不对称,所以分子有极性,因而在水中溶解度大。
PtCl2(NH3)2可能的平面正方形结构有:
a中结构对称,因此分子无极性。
由相似相溶原理可知,它在极性分子水中溶解度小,而b的分子有极性,所以水溶性大。
19.
4;
2;
1;
2∶1;
正四面体,12
参见下面的二氧化硅晶体结构模型可得出上述结论:
(1)金刚石;
石墨;
3;
120°
。
提示:
在BN中,由N提供一对电子供N与B共用,所以有结构
的相似,因此BN晶体的结构与金刚石或石墨相似。
由题干“作耐磨材料”想到为“金刚石”,由题干“作润滑材料”想到与“石墨”相似;
再结合石墨的结构每个环上有6个原子,其中含B、N原子各3个;
B-N键角120℃。
参见下面石墨的结构:
(2)
①原子;
晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间,而金刚石和晶体硅均为原子晶体,且从周期表中位置看,硼与碳相邻,与硅处于对角线处(相似),也能推知晶体硼属于原子晶体。
②12;
60°
由硼晶体结构单元
可知:
每3个硼原子组成一个正三角形,所以,B-B键夹角为60°
;
从图可看到,每个B原子为5个三角形所共有,即每个三角形拥有该顶点硼原子的1/5,所以,每个三角形实际拥有的B原子数为1/5×
3=3/5,又该结构单元共20个三角形,所以,该结构共含B原子数为20×
3/5=12个。
21.
(1)A、B、D、F、G、H、I、K、L、M;
;
偏高;
A、D;
(1)硫酸铜晶体结晶水含量的测定的原理是:
需“四称”、“两热”,故需要的仪器有:
A、B、D、F、G、H、I、K、L、M。
,实验值为:
,理论值为:
,偏高。
Al加热前称量时容量不干燥,加热后水蒸发掉,被算成是晶体中结晶水,故结果偏高。
B:
本实验要求加热三次以上,直到最后两次称量的质量差小于0.1g才行,否则由于灼烧不充分,晶体中结晶水没有完全除去,测定结果偏低。
C:
加热后没有放在干燥器中冷却,结果冷却过程中又吸收空气中水分,质量变大,相当于脱水不完全,故结果偏低。
D:
加热过程中晶体溅失,质量变小,误当成是结晶水脱去,故结果偏高。
22.
(1)②④;
(2)①③⑧;
(3)①;
(4)⑧;
(5)⑤
此题要求对常见物质的晶体结构要了解。
23.
(1)A:
氧;
氟,C:
氢,D:
钠,E:
硅。
(2)
(3)SiO2、SiF4
(4)2Na十Cu2+十2H2O=2Na+十Cu(OH)2↓十H2↑
由“E的M层电子数是K层电子数的2倍”可知E为元素硅Si;
结合化学式“EB4”知元素B显-1价,又由于原子序数B<E,即B的原子序数<14,所以B为元素氟;
由化学式“CB”知元素C显+1价,又C在5种元素中序数最小,可设为氢元素,则由“CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4”可推知“EA2”为SiO2,即A为氧元素,且符合反应:
4HF+SiO2=2H2O+4HF4↑说明假设成立。
由于D元素与氧(A)形成原子数比为1∶1或2∶1的化合物,且D的原子序数在氟与硅间,所以D为钠元素。
(1)
(2)Ni3+:
Ni2+=6:
9l
,质量=74.7g/mol×
1mol=74.7g。
(1)观察所给氯化钠晶体结构来参考分析氧化NiO晶体:
氯化钠
在NiO晶体中,每4个Ni离子与4个O2—离子组成一个正方体,其体积为(a×
10—8cm)3,每个Ni离子又属于8个小正方体所有,1molNiO晶体有
个这种小正方体,所以1molNiO的总体积为(a×
10—8cm)3×
12.04×
1023cm3=1.204×
a3cm3。
密度=
。
注:
其他解法参见知识讲解的离子晶体处的例题。
(2)1molNi0.97O中含Ni3+xmol,Ni2+(0.97—x)mol,O2—1mo
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