物质结构与性质.docx
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物质结构与性质
物质结构与性质
测试时间:
90分钟 满分:
100分
一、选择题(本题包括14小题,每小题3分,共42分)
1.下列各组元素性质的递变情况错误的是( )
A.Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素最高正价依次升高
C.N、O、F第一电离能依次增大
D.Na、K、Rb电负性逐渐减小
解析:
一般非金属性越强第一电离能越大,但氮元素2p轨道为半充满状态,第一电离能比氧大。
答案:
C
2.关于原子轨道的说法正确的是( )
A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C.sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道
D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
解析:
4个sp3杂化轨道是正四面体型,但形成的分子不一定是正四面体型,如H2O是折线形,A错误;杂化轨道是同一原子中能量相近的轨道电子混合而成,B错误,C正确;BF3中B原子是sp2杂化,D错误。
答案:
C
3.下列说法正确的是( )
A.键能越大,表示该分子越容易受热分解
B.共价键都具有方向性
C.在分子中,两个成键的原子间的距离叫键长
D.H—Cl的键能为431.8kJ·mol-1,H—Br的键能为366kJ·mol-1,这可以说明HCl比HBr分子稳定
解析:
键能越大则破坏共价键所需能量越大,A错误;s轨道之间形成的共价键无方向性,B错误;键长是成键原子之间的核间距,C错误。
答案:
D
4.化学科学需要借助化学专用语言来描述,下列化学用语的书写正确的是
( )
A.基态Mg原子的核外电子排布图:
B.过氧化氢电子式:
C.As原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3
D.原子核内有10个中子的氧原子:
O
解析:
选项A中核外电子排布图违背了泡利不相容原理(1个原子轨道里最多只能容纳2个电子且自旋方向相反),A错;选项B中由于过氧化氢是共价化合物,不存在电子的得失,B错,正确的电子式为
;选项C中As原子核外共有33个电子,故简化的电子排布式为[Ar]3d104s24p3,C错。
答案:
D
5.下列关于元素电负性大小的比较中,不正确的是( )
A.O
C.P
解析:
A选项元素属于同一主族,电负性从上到下依次减小;B选项元素属于同一周期,电负性从左到右依次增大;C、D两个选项元素的相对位置如下图所示:
在周期表中,右上角元素(惰性元素除外)的电负性最大,左下角元素电负性最小。
答案:
A
6.在乙烯分子中有5个σ键和1个π键,它们分别是( )
A.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键
C.C—H之间是sp2杂化轨道形成σ键,C—C之间是未杂化的2p轨道形成π键
D.C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键,C—H之间是未杂化的2p轨道形成π键
解析:
在乙烯分子中,每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道“头碰头”重叠形成C—Hσ键,另个1个sp2杂化轨道形成C—Cσ键。
2个碳原子未杂化的2p轨道“肩并肩”重叠形成1个π键。
答案:
A
7.下列对一些实验事实的理论解释正确的是( )
选项
实验事实
理论解释
A
SO2溶于水形成的溶液能导电
SO2是电解质
B
白磷为正四面体分子
白磷分子中P—P间的键角是109°28′
C
1体积水可以溶解700体积氨气
氨是极性分子且由于有氢键的影响
D
HF的沸点高于HCl
H—F的键长比H—Cl的键长短
解析:
A中SO2本身不导电,是非电解质;B中白磷分子中P—P间的键角是60°;D中是由于HF分子间能形成氢键。
答案:
C
8.下列事实与氢键有关的是( )
A.水加热到很高的温度都难以分解
B.水结成冰体积膨胀,密度变小
C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
解析:
由于形成氢键使水分子间间隙增大,使体积增大,密度减小。
答案:
B
9.下列说法错误的是( )
A.从CH4、NH
、SO
为正四面体结构,可推测PH
、PO
也为正四面体结构
B.1mol金刚石晶体中,平均含有2molC—C键
C.水的沸点比硫化氢的高,是因为H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键
D.某气态团簇分子结构如右图所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE
解析:
根据等电子体的概念可知选项A正确。
金刚石中碳原子形成空间网状的正四面体结构,故B正确。
选项C显然是正确的。
选项D中强调该物质是气态团簇分子,即是一个大分子,因此不能用均摊法计算,直接找出分子中原子个数即得化学式,该物质的化学式应为(EF)4,选项D错。
答案:
D
10.下面有关晶体的叙述中,不正确的是( )
A.金刚石为空间网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
解析:
氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有12个,B不正确。
答案:
B
11.某物质的结构为:
。
对该物质的分析判断正确的是( )
A.该物质是一个离子化合物
B.该物质的分子中只含有共价键、配位键两种作用力
C.该物质是一种配合物,其中Ni原子为中心原子
D.该物质中C、N、O原子存在孤对电子
解析:
选项A,该物质分子中没有离子键,不是离子化合物。
选项B,根据结构,该物质中H、O原子间存在氢键、C与其它原子间存在共价键、Ni、N之间存在配位键,所以该物质的分子中含有氢键、共价键、配位键三种作用力。
选项C,Ni原子具有空轨道,是共用电子对的接受者,是配合物的中心原子。
选项D,C原子最外层的4个电子全部形成成键,没有孤对电子。
答案:
C
12.下列对晶体结构和性质的认识错误的是( )
A.“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”变化中,被破坏的粒子间的作用力依次是:
氢键、氢键、极性键
B.晶体CO2和H2O中,化学键类型相同,晶体类型也相同
C.SiO2晶体最小的环上,有6个Si原子和6个O原子
D.金刚石和石墨的熔点都较高,是因为二者都为原子晶体
解析:
“雪花→水→水蒸气”是物理变化,破坏的是分子间的氢键,而“水蒸气→H2和O2”是化学变化,破坏的是极性键,A正确;CO2和H2O中的化学键均为共价键,而且都是分子晶体,B正确;二氧化硅晶体相当于将金刚石晶体中的C原子换成Si原子,同时在每两个Si原子连线的中间加上一个O原子,最小的环上有12个原子(6个Si原子和6个O原子),C项正确;金刚石为原子晶体,而石墨为混合晶体,D错误。
答案:
D
13.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W与Y、X与Z位于同一主族,W与X可形成共价化合物WX2,Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。
下列叙述中不正确的是( )
A.WZ2分子中所有原子最外层都为8电子结构
B.WX2、ZX2的化学键类型和晶体类型都相同
C.WX2是以极性键结合成的非极性分子
D.原子半径大小顺序为X 解析: 由短周期元素Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍,知Y为硅,由W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且W、Y为同一主族元素,知W为碳元素;又由于W与X可形成共价化合物WX2,则X为氧元素;又由X、Z同主族知Z为硫元素。 答案: D 14. 中学教材上介绍的干冰晶体是一种立方面心结构,如图所示,即每8个CO2构成立方体边长为a,且在6个面的中心又各占据CO2分子,在每个CO2周围距离0.707a的CO2有( ) A.4个B.8个 C.12个D.6个 解析: 每个CO2周围距离0.707a的CO2即为每个面心上的CO2,在x、y、z三个面上各有4个,所以应为12个。 答案: C 二、非选择题(本题包括6小题,共58分) 15.(8分)有四组物质,它们的沸点(℃,p=1.01×105Pa下)如下表所示: ① He -268.8 Ne -249.5 Ar(x) Kr -151.7 ② F2-187.0 Cl2 -33.6 (a)58.7 I2 184.0 ③ HF(y) HCl -84.0 HBr -67.0 HI -35.3 ④ H2O(z) H2S -60.2 (b) -42.0 H2Te -1.8 试根据上表回答下列问题: (1)a为________色液体;b的分子式为________。 (2)写出②系列中物质主要化学性质的递变规律(任写一种)_________;能够说明该递变规律的化学事实是: __________。 (任举一例,用离子方程式表示)。 (3)除极少数情况外,上述四个系列中物质的沸点与相对分子质量之间均存在一定的关系,该关系是______________________。 (4)上表中,________和________两种物质的沸点较同系列其他物质反常,反常的主要原因是________________________________。 解析: 分析表中有关数据知,①为稀有气体;②为卤素单质;③为卤化氢;④为氧族元素氢化物,其中①、②沸点由分子的相对分子质量决定。 ③、④中HF、H2O因存在分子间氢键使沸点反常。 答案: (1)红棕 H2Se (2)氧化性逐渐减弱 Cl2+2Br-===2Cl-+Br2 (3)随着相对分子质量增大,沸点逐渐升高 (4)HF H2O 分子之间易形成氢键 16.(10分)X、Y、Z、W、Q、R均为前4周期元素,且原子序数依次增大。 其相关信息如下表所示: X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中,且每个能级中的电子总数相同 Y原子的2p轨道中有3个未成对电子 Z元素的族序数是其周期数的3倍 W原子的第一至第六电离能分别为: I1=578kJ/mol I2=1817kJ/mol I3=2745kJ/mol I4=11575kJ/mol I5=14830kJ/mol I6=18376kJ/mol Q为前4周期中电负性最小的元素 元素R位于周期表的第11列 请回答下列问题: (1)Y元素的基态原子的电子排布式为________;X、Y、Z中第一电离能最大的是________(填元素符号),原因是_____________________。 (2)W在周期表中的位置是________,W和Q的最高价氧化物对应水化物________(填“能”或“不能”)发生反应,如果能反应,其离子方程式是____________________(不能则不填)。 (3)Y的氢化物的空间构型为________,Z的氢化物在同族元素所形成的氢化物中沸点最高的原因是______________________________。 (4)R的基态原子核外电子排布式为__________________________,R的氯化物的水溶液与Q单质发生反应的离子方程式为________。 解析: 本题通过元素推断考查物质的结构与性质,着重考查考生对构造原理、电离能和电负性的认知能力。 (1)根据构造原理可知电子的排布顺序是1s、2s、2p、3s等,s能级最多排布2个电子,则X为C(碳);Y原子的2p轨道中有3个未成对电子,因此Y是N;族序数是周期数的3倍的元素一定是O;N原子2p轨道电子半充满,第一电离能最大。 (2)W的I3和I4相差较大,表明W最外层有3个电子,前4周期中电负性最小的元素是K,即Q为K,结合原子序数依次增大可知,W是Al。 氢氧化铝具有两性,能与氢氧化钾发生反应。 (3)NH3呈三角锥形,由于H2O分子中存在氢键,分子间的作用力大,因此H2O的沸点在同族元素所形成的氢化物中最高。 (4)位于周期表第11列的元素是Cu,Cu原子中3d能级电子全充满时,体系能量较低,CuCl2溶液与K反应时,K先与H2O反应,产物氢氧化钾再与氯化铜反应。 答案: (1)1s22s22p3 N 同周期元素的第一电离能呈增大的趋势,但N的2p能级半充满,因此其第一电离能比O的大 (2)第3周期ⅢA族 能 Al(OH)3+OH-===AlO +2H2O (3)三角锥形 水分子间存在氢键,分子间的作用力大 (4)1s22s22p63s23p63d104s1{或[Ar]3d104s1} 2K+Cu2++2H2O===2K++Cu(OH)2↓+H2↑ 17.(10分)氟、氯、溴、碘4种元素同属于元素周期表中ⅦA族。 (1)氯可广泛存在于无机物和有机物中。 二氯甲烷(CH2Cl2)是甲烷分子中碳原子上连接的两个氢原子被两个氯原子取代形成的一种氯代物,其分子中碳原子轨道的杂化类型是________。 氯化铬酰(CrO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂,能与许多有机物反应,CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断CrO2Cl2是________(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)冰晶石(Na3AlF6)主要用作电解Al2O3生产铝的助熔剂,其晶体不导电,但熔融时能导电。 在冰晶石(Na3AlF6)晶体中存在________(填序号)。 a.离子键 b.极性键 c.配位键 d.范德华力 (3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如图所示),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为________。 已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种化合物的化学式为__________________。 (4)氢氟酸是弱酸的原因是_____________________________________。 (5)氰[(CN)2]是一种分子构型和化学性质与卤素单质很相似的化合物,称为拟卤素。 一个氰分子中含有________个π键。 解析: 本题以卤素为载体考查分子的结构与性质。 (1)二氯甲烷中C原子与周围4个原子形成4个共用电子对,杂化类型为sp3;CrO2Cl2能与非极性溶剂CCl4、CS2等互溶,结合相似相溶原理可知CrO2Cl2为非极性分子。 (2)冰晶石是以3个钠离子为外界,六氟合铝离子为内界的配合物,其中,6个氟作为配位体提供孤电子对,铝为中心原子提供空轨道。 (3)KCuCl3中Cu的化合价为+2,则另一种无限长链结构中的Cu的化合价为+1,CuCl3原子团的化合价为-2,故其化学式为K2CuCl3。 (4)氢氟酸是弱酸的原因是氢氟酸分子间形成氢键,在水中的电离减弱。 (5)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N,每个叁键含有1个σ键,两个π键,因此每个氰分子中含有4个π键。 答案: (1)sp3杂化 非极性 (2)abc (3)sp3 K2CuCl3 (4)氢氟酸分子间形成氢键,在水中的电离减弱 (5)4 18.(10分)(2012年长春四校联考)下表为周期表的一部分,其中的编号代表所对应的元素。 请回答下列问题: (1)⑨号元素的基态原子的核外电子排布式是________。 (2)科学发现,②、④、⑧三种元素的原子形成的晶体具有超导性,其晶胞的结构特点如图所示,则该化合物的化学式为________(用对应的元素符号表示)。 (3)①、②两种元素能形成多种平面形分子,其中有一种相对分子质量最小,有关该分子的说法中正确的是________。 a.该分子属于含有极性键的非极性分子 b.该分子含有4个σ键和1个π键 c.该分子中的②原子采取sp2杂化 (4)某元素的价电子排布式为nsnnpn+1,该元素可与元素①形成含有10个电子的分子X,将过量的X通入盛有硫酸铜溶液的试管里,产生的现象为_______。 (5)如表所示为原子序数依次增大的短周期元素A~F的第一到第五电离能的数据。 电离能I(eV) A B C D E F I1 11.3 14.5 13.6 5.2 7.6 6.0 I2 24.4 29.6 35.1 49.3 15.0 18.8 I3 47.9 47.4 54.9 71.6 80.1 28.4 I4 64.5 77.5 77.4 98.9 109.2 112.0 I5 392.1 97.9 113.9 138.3 141.3 153.7 请回答: 若A、B、C为原子序数依次增大的同周期相邻元素,表中显示B的第一电离能比A和C的第一电离能都略大,其原因是_________。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (2)MgNi3C或Ni3MgC (3)ac (4)先产生蓝色沉淀,后沉淀消失,溶液变成深蓝色 (5)N的2p轨道处于稳定的半充满状态,能量比C和O的低,所以第一电离能比C和O的大 19.(10分)(2012年烟台四校联考)碳元素在生产生活中具有非常重要的作用,在新物质的制备中也发挥了举足轻重的作用。 (1)与碳同周期,且基态原子的核外未成对电子数与碳的相等的元素是________(写出元素符号)。 (2)石墨烯是目前人们制造的新物质,该物质是由单层碳原子六边形平铺而成的,像一张纸一样(如图甲),石墨烯中碳原子的杂化方式为________;常温条件下丙烯是气态,而相对分子质量比丙烯小的甲醇,常温条件下却呈液态,出现这种现象的原因是___________________________。 (3)二氧化硅结构跟金刚石结构相似,即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。 观察图乙中金刚石的结构,分析二氧化硅的空间网状结构中,Si、O形成的最小环上O原子数目是____________。 (4)图丙是C60的晶胞模型(一个小黑点代表一个C60分子),图中显示出的C60分子数为14个。 实际上一个C60晶胞中含有________个C60分子。 解析: (1)C元素和O元素基态原子的核外未成对电子数都是2。 (3)金刚石空间结构中数目最少的环中有6个原子,即六元环,共有6个C—C键,而二氧化硅中的硅原子相当于金刚石中的碳原子,氧原子在硅硅键之间,故二氧化硅中氧原子的数目与金刚石中C—C键的数目相同。 (4)晶胞中微粒个数的计算公式=体内×1+面上×1/2+棱上×1/4+顶角×1/8。 C60晶胞模型中显示出的14个C60分子,8个在晶胞顶角上,6个在面上,故一个晶胞中含有的C60分子数目为8×1/8+6×1/2=4。 答案: (1)O (2)sp2 甲醇分子间存在氢键,而丙烯分子间只有范德华力 (3)6 (4)4 20.(10分)(2012年陕西五校三模)碳、氢、氟、氮、硅等非金属元素与人类的生产生活息息相关。 回答下列问题: (1)写出硅原子的电子排布式________。 C、Si、N的电负性由大到小的顺序是________。 (2)氟化氢水溶液中存在的氢键有________种。 (3)科学家把C60和K掺杂在一 起制造了一种富勒烯与钾的化合物,该物质在低温时是一种超导体,其晶胞如图所示,该物质中K原子和C60分子的个数比为________。 (4)继C60后,科学家又合成了Si60、N60。 请解释如下现象。 熔点: Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量: N60>C60>Si60,其原因是__________________________________________________。 (5)Co3+有多种配合物,如[Co(CN)6]3-、[Co(NH3)4Cl2]+ 等。 铑(Rh)与钴属于同族元素,某些性质相似。 现有铑的某盐组成为CsRh(SO4)2·4H2O,易溶解于水,向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2溶液,无沉淀生成。 请写出该盐溶解于水后的电离方程式: _____________。 (6)氧化镁的晶格能________氧化钙(填“大于”或“小于”),由岩浆晶出规则可推测________先从岩浆中析出。 答案: (1)1s22s22p63s23p2 N>C>Si (2)4 (3)3∶1 (4)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点: Si60>N60>C60;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强其形成的化学键越稳定,或成键电子数越多,成键原子半径越小,断键所需能量越多,故破坏分子需要的能量顺序为N60>C60>Si60 (5)CsRh(SO4)2·4H2O===Cs++[Rh(SO4)2(H2O)4]- (6)大于 氧化镁
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