高二化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)課堂習(xí)題及答案
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高二化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)課堂習(xí)題及答案:
一、選擇題
1.下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A.SO2、SO3都是極性分子
B.在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位鍵
C.元素電負(fù)性越大的原子,吸引電子的能力越強(qiáng)
D.原子晶體中原子以共價(jià)鍵結(jié)合,具有鍵能大,熔點(diǎn)高,硬度大的特性
答案:A
點(diǎn)撥:SO2為角形(或V形)分子,因此SO2為極性分子,SO3為平面分子,SO3為非極性分子,A錯(cuò)誤;NH4+中[ ]+存在N—H配位鍵,Cu2+與NH3之間以配位鍵形成,B正確;電負(fù)性為原子吸引電子的能力大小,電負(fù)性越大的原子,吸引電子的能力越強(qiáng);原子晶體的構(gòu)成微粒為原子,原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,因此原子晶體的熔點(diǎn)高,硬度大。
2.在基態(tài)多電子原子中,關(guān)于核外電子能量的敘述錯(cuò)誤的是( )
A.最易失去的電子能量最高
B.電離能最小的電子能量最高
C.p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量
D.在離核最近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量最低
答案:C
點(diǎn)撥:電子本身的能量越高,就越容易失去、電離能就越小,就在離核越遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。如2p軌道電子的能量比3s軌道電子的能量要低。
3.下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是( )
A.最小的環(huán)上,有3個(gè)Si原子和3個(gè)O原子
B.最小的環(huán)上,Si和O原子數(shù)之比為1∶2
C.最小的環(huán)上,有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子
D.存在四面體結(jié)構(gòu)單元,O處于中心,Si處于4個(gè)頂角
答案:C
點(diǎn)撥:SiO2的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)相似,相當(dāng)于把金剛石中的碳原子換成硅原子,然后在兩個(gè)硅原子中間插入一個(gè)氧原子,金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)最小的環(huán)上是6個(gè)碳原子,所以SiO2晶體中最小的環(huán)上應(yīng)有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子。
4.已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體,其晶胞如圖所示,則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是( )
A.ZXY3 B.ZX2Y6
C.ZX4Y8 D.ZX8Y12
答案:A
點(diǎn)撥:由晶胞可知X占據(jù)8個(gè)頂點(diǎn),屬于該晶胞的X數(shù)為:8×18=1;Y占據(jù)12條棱的中間,屬于該晶胞的Y數(shù)為:12×14=3;Z占據(jù)該晶胞的體心,屬于該晶胞的Z數(shù)為:1。故化學(xué)式為ZXY3。
5.氣態(tài)原子生成+1價(jià)氣態(tài)陽離子所需要的能量稱為第一電離能。元素的第一電離能是衡量元素金屬性強(qiáng)弱的一種尺度。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.元素的第一電離能越大,其金屬性越強(qiáng)
B.元素的第一電離能越小,其金屬性越強(qiáng)
C.金屬單質(zhì)跟酸反應(yīng)的難易,只跟該金屬元素的第一電離能有關(guān)
D.同周期元素,第一電離能隨原子序數(shù)增大逐漸增大
答案:B
點(diǎn)撥:第一電離能越小,說明金屬越易失電子,其金屬性越強(qiáng),但與酸反應(yīng)卻未必越易。
6.據(jù)美國《科學(xué)》雜志報(bào)道:在40 GPa高壓下,用激光器加熱到1 800 K,制得具有高熔點(diǎn)、高硬度的二氧化碳晶體。下列關(guān)于該晶體的說法正確的是( )
A.該晶體屬于分子晶體
B.該晶體易汽化,可用作制冷材料
C.一定條件下,該晶體可跟氫氧化鈉反應(yīng)
D.每摩爾該晶體中含5 mol C—O鍵
答案:C
點(diǎn)撥:高熔點(diǎn)、高硬度是原子晶體的特點(diǎn),故該二氧化碳晶體是原子晶體。
7.鄧小平說過“中東有石油,中國有稀土”。 62144Sm與 62150Sm是稀土元素,下列有關(guān)說法不正確的是( )
A. 62144Sm與 62150Sm互為同位素
B.我國有豐富的稀土資源
C. 62144Sm與 62150Sm是不同的核素
D.據(jù) 62144Sm與 62150Sm的質(zhì)量數(shù)可以確定Sm元素的相對原子質(zhì)量為147
答案:D
點(diǎn)撥: 62144Sm與 62150Sm質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,互為同位素,A正確;我國有豐富的稀土資源,B正確, 62144Sm與 62150Sm為不同的原子即不同的核素,C正確;要確定元素的相對原子質(zhì)量需知道元素原子在自然界中的百分含量,故D錯(cuò)誤,選D。
8.下列有關(guān)HF、HCl、HBr、HI的說法錯(cuò)誤的是( )
A.均為直線形極性分子 B.熔、沸點(diǎn)依次增大
C.穩(wěn)定性依次減弱 D.還原性依次增強(qiáng)
答案:B
點(diǎn)撥:HF分子間含有氫鍵導(dǎo)致其熔、沸點(diǎn)比較高。
9.短周期非金屬元素X和Y能形成XY2型化合物,下列有關(guān)XY2的判斷不正確的是( )
A.XY2一定是分子晶體
B.XY2的電子式可能是
C.XY2水溶液不可能呈堿性
D.X可能是ⅣA、ⅤA或ⅥA族元素
答案:A
點(diǎn)撥:短周期常見由非金屬元素形成的XY2型化合物有很多,可結(jié)合具體例子分析,A項(xiàng)說法錯(cuò)誤,XY2可能是分子晶體(CO2),也可能是原子晶體(SiO2);如果是CO2或者CS2,電子式可能為: 形式,B項(xiàng)說法正確;根據(jù)常見XY2型化合物,XY2水溶液不可能呈堿性,C項(xiàng)說法正確;ⅣA、ⅤA或ⅥA族元素都有可能為+2或者+4價(jià),所以都有可能形成XY2型化合物,D項(xiàng)說法也正確。
10.下面有關(guān)晶體的敘述中,錯(cuò)誤的是( )
A.金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,由共價(jià)鍵形成的最小碳環(huán)上有6個(gè)碳原子
B.在NaCl晶體中每個(gè)Na+(或Cl-)周圍都緊鄰6個(gè)Cl-(或6個(gè)Na+)
C.白磷晶體中,粒子之間通過共價(jià)鍵結(jié)合,鍵角為60°
D.離子晶體在熔化時(shí),離子鍵被破壞;而分子晶體熔化時(shí),化學(xué)鍵不被破壞
答案:C
點(diǎn)撥:金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,每個(gè)最小的碳環(huán)上有6個(gè)原子,以共價(jià)鍵為邊;NaCl晶體的配位數(shù)為6,即每個(gè)晶胞中6個(gè)Na+、6個(gè)Cl-;白磷的化學(xué)式為P4,結(jié)構(gòu)為正四面體形,鍵角為60°,分子內(nèi)以P—P共價(jià)鍵結(jié)合,而P4分子晶體以分子間力結(jié)合,而非共價(jià)鍵;離子晶體熔化時(shí),離子鍵被斷開,而分子晶體熔化時(shí),分子并未發(fā)生改變。
11.下列物質(zhì)的變化過程中,有共價(jià)鍵明顯被破壞的是( )
?、買2升華?、贜aCl顆粒被粉碎 ③HCl溶于水得鹽酸?、軓腘H4HCO3中聞到了刺激性氣味
A.①② B.②③
C.①④ D.③④
答案:D
點(diǎn)撥:①中由I2分子組成的物質(zhì)的升華是物理變化,共價(jià)鍵未被破壞;②中NaCl是離子化合物,其中有離子鍵無共價(jià)鍵,NaCl顆粒被粉碎的過程有離子鍵被破壞;③中HCl是共價(jià)型分子,分子中有共價(jià)鍵。HCl溶于水形成鹽酸的過程中有變化:HCl===H++Cl-,此變化中H—Cl共價(jià)鍵被破壞;④中NH4HCO3是由NH4+和HCO3-組成的離子化合物,NH4+與HCO3-之間的化學(xué)鍵是離子鍵。NH4+內(nèi)有關(guān)原子之間,HCO3-內(nèi)的有關(guān)原子之間的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵。從NH4HCO3中聞到刺激性氣味,是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)反應(yīng):NH4HCO3===NH3↑+CO2↑+H2O。比較NH3與NH4+、CO2與HCO3-的組成可知,NH4HCO3分解的過程既有離子鍵破壞,又有共價(jià)鍵破壞。
12.人們研究金星大氣成分,發(fā)現(xiàn)金星大氣中有一種稱之為硫化羰(COS)的分子,其結(jié)構(gòu)與CO2類似,硫化羰是一種與生命密切相關(guān)的物質(zhì),下列有關(guān)COS的推測肯定不正確的是( )
A.COS分子是含有極性鍵的極性分子
B.COS屬于離子化合物
C.COS的結(jié)構(gòu)式為S===C===O
D.COS分子中所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
答案:B
點(diǎn)撥:COS的電子式為 ,結(jié)構(gòu)式為S===C===O,是含有極性鍵的極性分子,所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故A、C、D的推測都正確,B推測不正確。
13.已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度,且構(gòu)成該晶體的微粒間只有以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說法錯(cuò)誤的是( )
A.該晶體屬于原子晶體,其化學(xué)鍵比金剛石更牢固
B.該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子、每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子
C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)
D.該晶體與金剛石相似,都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
答案:D
點(diǎn)撥:C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度,所以一定屬于原子晶體,其化學(xué)鍵為C—N共價(jià)鍵,由于N原子半徑小于C原子半徑,C—N鍵比C—C鍵鍵長短,更加牢固,A項(xiàng)說法正確;根據(jù)碳原子與氮原子結(jié)構(gòu)與元素化合價(jià),碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵而氮原子形成3個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子、每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子,二者均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),B、C說法均正確;該晶體中C—N鍵屬于極性共價(jià)鍵,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。
二、非選擇題
14.能源、材料和信息是現(xiàn)代社會(huì)的三大“支柱”。
(1)目前,利用金屬或合金儲(chǔ)氫的研究已取得很大進(jìn)展,右圖是一種鎳基合金儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)圖。
?、貼i原子的價(jià)電子排布式是____________________________。
②該合金儲(chǔ)氫后,含1 mol La的合金可吸附H2的數(shù)目為____________。
(2)南師大結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室合成了一種多功能材料——對硝基苯酚水合物(化學(xué)式為C6H5NO2•1.5H2O)。實(shí)驗(yàn)表明,加熱至94℃時(shí)該晶體能失去結(jié)晶水,由黃色變成鮮亮的紅色,在空氣中溫度降低又變?yōu)辄S色,具有可逆熱色性;同時(shí)實(shí)驗(yàn)還表明它具有使激光倍頻的二階非線性光學(xué)性質(zhì)。
①晶體中四種基本元素的電負(fù)性由大到小的順序是______________________________。
?、趯ο趸椒铀衔锸ソY(jié)晶水的過程中,破壞的微粒間作用力是________ __________。
(3)科學(xué)家把NaNO3和Na2O在一定條件下反應(yīng)得到一種白色晶體,已知其中陰離子與SO32-互為等電子體,且該陰離子中的各原子的最外層電子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
該陰離子的電子式是____________,其中心原子N的雜化方式是________________。
答案:(1)①3d84s2 ②3NA
(2)①O>N>C>H?、跉滏I
(3) sp3
點(diǎn)撥:(1)Ni的原子序數(shù)為28,則其電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,價(jià)電子排布式為3d84s2;該晶胞中含有La為8×18=1個(gè),含有H2為8×14+2×12=3個(gè),則1 mol La可吸附3NA個(gè)H2。
(2)根據(jù)C、N、O、H在元素周期表中的位置,其電負(fù)性為O>N>C>H,由于94℃結(jié)晶水能失去,說明斷裂的不是化學(xué)鍵。
(3)由于SO32-為42e-微粒,則只有NO43-才能符合42e-的結(jié)構(gòu)特征,SO32-中的S原子采用sp3雜化,NO43-中的N原子也采用sp3雜化。
15.2011年3月11日日本發(fā)生了9.0級強(qiáng)地震。福島第一核電站1號機(jī)組12日下午發(fā)生的氫氣爆炸。隨后在爆炸核電站周圍檢測到的放射性物質(zhì)有碘131和銫137。碘131一旦被人體吸入,可能會(huì)引發(fā)甲狀腺疾病。日本政府計(jì)劃向核電站附近居民發(fā)放防止碘131輻射的藥物碘片。
(1)Cs(銫)的最外層電子排布式為6s1,與銫同主族的前四周期(包括第四周期)的三種元素A、B、C的電離能如下表:
元素代號 A B C
第一電離能(kJ•mol-1) 520 496 419
那么三種元素A、B、C的元素符號分別為________,形成其單質(zhì)晶體的化學(xué)鍵類型是________。
(2)F與I同主族,BeF2與氫氣爆炸的生成物H2O都是由三個(gè)原子構(gòu)成的共價(jià)化合物分子,二者分子中的中心原子Be和O的雜化方式分別是____________、________。
(3)與碘同主族的氯具有較高的活潑性,能夠形成大量的含氯化合物,如金屬氯化物,非金屬氯化物等。BCl3是一種非金屬氯化物,該物質(zhì)分子中B—Cl鍵的鍵角為________。
(4)碘131是碘單質(zhì),其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,該晶胞中含有________個(gè)I2分子;KI的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖乙所示,每個(gè)K+緊鄰________個(gè)I-。
答案:(1)Li、Na、K 金屬鍵
(2)sp sp3
(3)120°
(4)4 6
點(diǎn)撥:(1)由銫的最外層電子排布式為6s1,可知A、B、C為第ⅠA族,而ⅠA族前四周期的元素分別為H、Li、Na、K,又由提供的A、B的第一電離能的差值與B、C的第一電離能的差值相差不大可知,A、B、C不可能有H元素,而同主族元素隨著電子層數(shù)的增加,第一電離能逐漸減小,故A、B、C分別為Li、Na、K。
(2)BeF2分子內(nèi)中心原子為Be,其價(jià)電子數(shù)為2,F(xiàn)提供2個(gè)電子,所以Be原子的價(jià)層電子對數(shù)為(2+2)/2=2,Be原子的雜化類型為sp雜化;H2O分子的中心原子為O,其價(jià)電子數(shù)為6,H提供2個(gè)電子,所以O(shè)原子的價(jià)層電子對數(shù)為(6+2)/2=4,O原子雜化類型為sp3。
(3)硼原子價(jià)電子數(shù)為3,Cl提供3個(gè)電子,硼原子的價(jià)層電子數(shù)為3+32=3,因價(jià)層電子對中沒有孤對電子,故BCl3平面正三角形結(jié)構(gòu),分子中B—Cl鍵的鍵角為120°。
(4)由碘晶胞可知,I2在晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面上,故一個(gè)晶胞中含有4個(gè)I2分子;KI晶胞與NaCl晶胞結(jié)構(gòu)相似,每個(gè)K+緊鄰6個(gè)I-。
16.已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增,A、B、C、D位于前三周期。A位于周期表的s區(qū),其原子中電子層數(shù)和未成對電子數(shù)相同;B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道,且每種軌道中的電子總數(shù)相同;D原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍。同時(shí)含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體,其分子中所有的原子共平面。A、B兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1∶1的化合物N是常見的有機(jī)溶劑。E有“生物金屬”之稱,E4+離子和氬原子的核外電子排布相同。
請回答下列問題:(答題時(shí),A、B、C、D、E用所對應(yīng)的元素符號表示)
(1)下列敘述正確的是________(填字母)。
a.M易溶于水,是因?yàn)镸與水分子間能形成氫鍵,且M是極性分子;N不溶于水,是因?yàn)镹是非極性分子
b.M和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp2雜化
c.N分子中含有6個(gè)σ鍵和3個(gè)π鍵
d.BD2晶體的熔沸點(diǎn)都比二氧化硅晶體的低
(2)金屬E的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu)(如右圖),則E晶體的1個(gè)晶胞中E原子數(shù)為:________,E原子的配位數(shù)為:________。
(3)E的一種氧化物化學(xué)式為EO2,廣泛用于制造高級白色油漆,也是許多反應(yīng)的催化劑。工業(yè)上用含E的礦石[主要成分為FeEO3(不溶于水)]作原料制取EO2。礦石經(jīng)過硫酸溶液浸泡,生成含EO2+的溶液,再經(jīng)稀釋得EO2•xH2O,寫出這兩步反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)X和Y分別是B和C的氫化物,這兩種氫化物都含有18電子。X和Y的化學(xué)式分別是________、________。兩者沸點(diǎn)的關(guān)系為X________Y(“>”或“<”),原因是______________________________。
答案:(1)ad (2)4 12
(3)FeTiO3+4H+===Fe2++TiO2++2H2O
TiO2++(x+1)H2O===TiO2•xH2O+2H+
(4)C2H6 N2H4 < N2H4分子間有氫鍵,而C2H6分子間是范德華力。
點(diǎn)撥:根據(jù)題給信息確定A為H,B為碳,C為N,D為O,E為Ti,M 為HCHO,N為C6H6。
(1)HCHO能溶于水,是由于—CHO與H2O之間形成氫鍵; 中C原子為sp2雜化,但CO2中的C原子為sp雜化;C6H6中π鍵是一種離域π鍵,C6H6中只有一個(gè)大π鍵和6個(gè)C—Hσ鍵;CO2為分子晶體,SiO2為原子晶體,CO2熔沸點(diǎn)低。
(2)E個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4個(gè),E的配位鍵為12個(gè)(X軸、Y軸、Z軸分別為4個(gè))。
(3)根據(jù)題目信息,F(xiàn)eTiO3與H2SO4反應(yīng)生成TiO2+,其中Ti化合價(jià)未發(fā)生變化,TiO2+與H2O反應(yīng)生成TiO2,Ti的化合價(jià)也未發(fā)生變化,該一系列反應(yīng)均為復(fù)分解反應(yīng)。
(4)18e-微粒中C2H6、N2H4符合題意。由于N2H4與N2H4間可形成氫鍵,其熔沸點(diǎn)高。