]
6.下列物质所属晶体类型分类正确的是( )
选项
A
B
C
D
原子晶体
石墨
生石灰
碳化硅
金刚石
分子晶体
冰
固态氨
氯化铯
干冰
离子晶体
氮化铝
食盐
明矾
芒硝
金属晶体
铜
汞
铝
铁
D [A选项中石墨为混合键型晶体,B选项中生石灰为离子晶体,C选项中氯化铯为离子晶体。
]
7.某物质熔融状态可导电,固态可导电,将其投入水中水溶液也可导电,则可推测该物质可能是( )
A.金属晶体 B.分子晶体
C.原子晶体D.离子晶体
A [金属晶体在熔融状态可导电,固态可导电,并且活泼金属与水反应生成碱,为电解质,溶液也能导电,该金属应为活泼金属,故答案选A。
]
8.如图是第3周期11~17号元素某些性质变化趋势的柱形图,下列有关说法正确的是( )
A.y轴表示的可能是电离能
B.y轴表示的可能是电负性
C.y轴表示的可能是原子半径
D.y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数
B [由于镁最外层3s轨道处于全充满稳定结构,其第一电离能比铝的大,磷的最外层3p轨道处于半充满稳定结构,其第一电离能比硫的大,A项错误;同周期元素的电负性从左到右逐渐增大,B项正确;同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,C项错误;硫、氯原子形成基态离子时得到的电子数分别为2、1,D项错误。
]
9.下列叙述不正确的是( )
A.甲苯中碳原子的杂化类型为sp2、sp3
B.甲苯中所含的大π键可表示为Π
C.甲苯中所含的共价键均为极性键
D.甲苯中所有碳原子共平面
C [甲苯中苯环中的六个碳原子采用sp2杂化,甲基中的碳原子采用sp3杂化,A项正确。
苯环中的六个碳原子间形成的大π键为Π
,B项正确。
甲苯分子中既含有极性键又含有非极性键,C项错误。
由于苯环上的碳原子采用sp2杂化,故7个碳原子共平面,D项正确。
]
10.下列物质的性质与分子间作用力无关的是( )
A.等质量的冰比液态水的体积大
B.沸点:
H2O>H2Te>H2Se>H2S
C.稳定性:
HF>HCl>HBr>HI
D.NH3比PH3易液化
C [液态水形成冰时,冰中的水分子间最大程度地以氢键连接,形成孔穴,使冰晶体的微观空间存在空隙,体积变大。
H2O分子间能形成氢键,沸点最高;H2Te的相对分子质量大于H2Se、H2S的,H2Te分子间范德华力最大,沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S。
稳定性与共价键的强、弱有关,与分子间作用力无关。
NH3易液化是因为分子间能形成氢键。
]
11.下列关于晶体的说法正确的是( )
A.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
B.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
C.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
D.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
D [汞在常温常压下为液态,说明其熔点很低,A项错误。
金属钨的熔点很高,大于部分原子晶体的,B项错误。
金属晶体中存在金属阳离子与“自由电子”,没有阴离子,C项错误。
根据电荷守恒,晶体中有阴离子,则一定就有阳离子(离子晶体),D项正确。
]
12.氢气是重要而洁净的能源,要利用氢气做能源,必须安全有效地储存氢气。
有报道称某种合金材料有较大的储氢容量,其晶体结构的最小单元如图所示。
则这种合金的化学式为( )
A.LaNi3 B.LaNi4
C.LaNi5D.LaNi6
C [在晶体结构单元中镍原子分布在上底面、下底面、六个侧面的面心上以及六棱柱体内,所以镍原子的个数为12×
+6×
+6=15,镧原子分布在六棱柱的十二个顶点上,以及上、下底面的面心上,所以镧原子的个数为12×
+2×
=3,所以该合金化学式为LaNi5。
]
13.下列说法中正确的是( )
①晶体中分子间作用力越大,分子越稳定 ②原子晶体中共价键越强,熔点越高 ③干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列成的分子晶体 ④在Na2O和Na2O2晶体中,阴、阳离子数之比相等 ⑤正四面体构型的分子,键角都是109°28′,其晶体类型可能是原子晶体或分子晶体 ⑥分子晶体中都含有化学键 ⑦含4.8g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.8mol
A.①②③④⑤B.②④⑦
C.⑤⑥⑦D.③④⑤⑥⑦
B [分子间作用力不属于化学键,只影响晶体的物理性质,与分子稳定性无关;原子晶体熔化过程中克服原子间的共价键,故原子晶体中共价键越强,熔点越高;干冰是CO2分子通过分子间作用力结合在一起的,没有氢键;Na2O和Na2O2晶体中的阳离子均为Na+,阴离子分别为O2-和O
,故它们中的阴、阳离子数目之比均为1∶2;白磷为正四面体形的分子晶体,但键角是60°;稀有气体构成的分子晶体中不含有化学键;根据金刚石的结构可知,每个碳原子以4个共价键与其他4个碳原子形成立体网状结构,根据均摊法可知每个碳原子分得的共价键数目为2,含4.8gC即0.4molC的金刚石晶体中的共价键为0.8mol;故B项正确。
]
14.类推的思维方法在化学学习与研究中可能会产生错误的结论。
因此类推出的结论需经过实践的检验才能确定其正确与否。
下列几种类推结论正确的是( )
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.H2O常温下为液态,H2S常温下也为液态
C.金刚石中C—C键的键长为154.45pm,C60中C—C键的键长为140~145pm,所以C60的熔点高于金刚石
D.MgCl2熔点较高,BeCl2熔点也较高
A [选项A,PH
的结构类似于NH
,PO
的结构类似于SO
,均为正四面体形。
选项B,H2O分子间存在氢键,常温下为液态,而H2S分子间不存在氢键,常温下为气态。
选项C,金刚石属于原子晶体,熔化时破坏的是共价键,C60是分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,因此其熔点低于金刚石。
选项D,BeCl2属于分子晶体,熔点较低。
]
15.下列有关说法不正确的是( )
图1 图2 图3 图4
A.水合铜离子的模型如图1所示,1个水合铜离子中有4个配位键
B.CaF2晶体的晶胞如图2所示,每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2+
C.H原子的电子云图如图3所示,H原子核外的大多数电子在原子核附近运动
D.金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示,该金属晶体为最密堆积,每个Cu原子的配位数均为12
C [图1中大黑球代表铜离子,与白球代表的氧原子形成4个配位键,A项正确;图2中CaF2晶胞平均占有的Ca2+个数为8×1/8+6×1/2=4,B项正确;图3中小黑点是1s电子在原子核外出现的概率,C项错误;图4表示的结构为面心立方最密堆积,最密堆积的配位数均为12,D项正确。
]
16.已知以下反应中的四种物质由三种元素组成,其中a的分子空间构型为正四面体形,组成a物质的两种元素的原子序数之和小于10,组成b物质的元素为第3周期元素。
下列判断正确的是( )
A.四种分子中的化学键均是极性键
B.a、c分子中中心原子均采用sp3杂化
C.四种分子中既有σ键,又有π键
D.b、d分子中共价键的键能:
b>d
B [由题意可知,a是甲烷,b为氯气。
四种分子中氯气分子所含的化学键为非极性键,A错;四种分子中均只存在σ键而没有π键,C错;b为氯气,所含共价键Cl—Cl键的键长比H—Cl键的键长长,故键能小于氯化氢中的H—Cl键的键能,D错。
]
二、填空题(本题包括6小题,共52分)
17.(8分)X、Y、Z、W都是短周期元素,原子半径:
W>Z>X>Y。
已知:
X、Y同周期,X、Z处于同一主族;Z原子核内的质子数等于X、Y原子核内的质子数之和;Z原子最外层电子数是W原子最外层电子数的3倍。
请回答下列问题:
(1)基态Y原子的电子排布式为________,W在Y的单质中燃烧时,所得产物中所含的化学键类型为________________。
(2)基态Z原子核外有________种运动状态不同的电子,所占据的最高能层符号为________。
(3)X的价电子轨道表示式为________,X与H形成XH3时,X的价电子轨道表示式为___________________。
[解析]
(1)基态O原子的电子排布式为1s22s22p4,Na在O2中燃烧生成的化合物为Na2O2,Na2O2中含有离子键与非极性共价键(或离子键与共价键)。
(2)Z为Al,其核外有13种运动状态不同的电子。
所占据的最高能层符号为M。
(3)X为B,基态B原子的价电子轨道表示式为
↑↓2s
↑
2p ,原子轨道杂化后B的价电子轨道表示式为
↑
↑
↑ sp2
↑↓2p。
[答案]
(1)1s22s22p4 离子键与非极性共价键(或离子键与共价键)
(2)13 M
(3)
↑↓2s
↑
2p
↑
↑
↑sp2
↑↓2p
18.(6分)已知苯酚(OH)具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的离子COO-OH能形成分子内氢键。
据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)________Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因是______________________
_________________________________________________________________。
[解析] 当COO-OH形成分子内氢键后,酚羟基的电离能力降低,故水杨酸的第二级电离能力比苯酚小。
[答案] < COO-OH能形成分子内氢键,使其更难电离出H+
19.(8分)钾肥、氮肥、磷肥为植物生长所必需的化肥。
回答下列问题:
(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为________(填字母)nm。
A.404.4 B.553.5C.589.2 D.766.5
(2)草木灰中含有K2CO3、K2SO4等,其中CO
、SO
的空间构型分别为___________________。
(3)KH2PO4是农业上常用的复合肥之一,H3PO4的K1≫K2≫K3,试解释K1≫K2的原因:
_____________________________________________________
_____________________________________________________________。
(4)H3PO3能被氧化为H3PO4,H3PO4的酸性比H3PO3的酸性________(填“强”或“弱”),原因是______________________________________________
_____________________________________________________________。
[解析]
(1)紫外线的波长较短,则紫色对应的辐射波长为404.4nm。
(2)CO
中C原子的价电子对数为3+
=3+0=3,C采取sp2杂化,CO
的空间构型为平面三角形。
SO
中S原子的价电子对数为4+
=4+0=4,S采取sp3杂化,SO
的空间构型为正四面体形。
[答案]
(1)A
(2)平面三角形、正四面体形 (3)H3PO4电离出H+后生成阴离子H2PO
,H2PO
对带正电荷的H+吸引力较强,较难电离出第二个H+ (4)强 H3PO4[(HO)3PO]中P元素为+5价,H3PO3[(HO)3P]中P元素为+3价,(HO)3PO中P的正电性较强,H—O—P中O、P间的共用电子对偏向P,更易电离出H+
20.(8分)目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。
镍行业发展蕴藏着巨大潜力。
(1)配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。
固态Ni(CO)4属于________晶体;基态Ni原子的电子排布式为________。
(2)配合物
分子内的作用力有________(填编号)。
A.氢键B.离子键
C.共价键D.金属键
E.配位键
(3)很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应。
如①CH2===CH2、②、③HCHO等,其中分子属于平面结构的有________(填物质序号),预测HCHO分子的立体结构为________形。
(4)氢气是新型清洁能源,镧(La)和镍(Ni)的合金可做储氢材料。
该合金的晶胞如图所示,晶胞中心有一个镍原子,其他镍原子都在晶胞面上,镧原子都在晶胞顶点上,该晶体的化学式为___________________。
[解析]
(1)易溶于有机溶剂,常温下为液体,是典型分子晶体的性质。
Ni核外有28个电子,基态时电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。
(2)观察配合物的分子结构,可以看出分子内存在三种作用力:
分子内氢键、共价键、配位键。
(3)分子的空间构型与轨道的杂化方式有关。
CH2===CH2中碳原子采用sp2杂化,苯分子中碳原子采用sp2杂化,HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
采用sp2杂化的分子空间构型为平面三角形。
(4)LaNi合金晶胞属于立方晶胞。
每个晶胞占有La原子的个数为8×
=1,Ni原子的个数为1+8×
=5,即合金的化学式为LaNi5或Ni5La。
[答案]
(1)分子 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
(2)ACE
(3)①②③ 平面三角
(4)LaNi5(或Ni5La)
21.(10分)如图是Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低顺序,其中c、d均是热和电的良导体。
(1)请写出上图中e单质对应元素原子的电子排布式:
________________。
(2)单质a、b、f对应的元素以原子个数比1∶1∶1形成的三原子分子中含________个σ键,________个π键。
(3)a与b元素形成的10电子中性分子X的空间构型为________;将X溶于水后的溶液滴入含d元素高价离子的溶液中至过量,生成的含d元素离子的化学式为______,其中X与d的高价离子之间以________键组合。
(4)下列是上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸的结构:
,请简要说明该物质易溶于水的原因:
__________________________________________
_____________________________________________________________。
[解析] 在这六种元素形成的单质中,常温下为气体的是H2和N2,故a为H2、b为N2;熔点接近100℃的是金属钠,故c为Na;d也是电的良导体,则d为Cu元素;由于C原子半径要小于Si原子半径,故形成的单质熔点C的要高,所以e为晶体Si,f为C。
(1)硅是14号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。
(2)由H、C、N三种元素的原子形成的个数比为1∶1∶1的三原子分子是HCN,其结构式为H—C≡N,在该分子中含有2个σ键和2个π键。
(3)H原子和N原子形成的10电子中性分子为NH3分子,空间构型为三角锥形,NH3分子与Cu2+能以配位键形成[Cu(NH3)4]2+。
(4)由该含氧酸的结构可知该酸为HNO3,是极性分子,根据“相似相溶”规律,易溶于水中,同时因为HNO3分子中的H、O易与水分子中的O、H之间形成氢键,也会使得它易溶于水。
[答案]
(1)1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)
(2)2 2
(3)三角锥形 [Cu(NH3)4]2+ 配位
(4)HNO3是极性分子,易溶于(极性的)水中;HNO3分子中的H、O易与水分子中的O、H之间形成氢键
22.(12分)硼和氮元素在化学中有很重要的地位,回答下列问题:
(1)基态硼原子核外电子有________种不同的运动状态,基态氮原子的价层电子轨道表示式为________。
运载火箭的主要燃料为偏二甲肼[(CH3)2NNH2]。
(CH3)2NNH2中氮原子的杂化方式为________。
(2)化合物H3BNH3是一种潜在的储氢材料,可利用化合物B3N3H6通过如下反应制得:
3CH4+2B3N3H6+6H2O===3CO2+6H3BNH3。
①H3BNH3分子中是否存在配位键________(填“是”或“否”),B、C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为________。
②与B3N3H6互为等电子体的分子是________(填一个即可),B3N3H6为非极性分子,根据等电子原理写出B3N3H6的结构式:
__________________。
(3)“嫦娥五号”探测器采用太阳能电池板提供能量,在太阳能电池板材料中除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质,回答下列问题:
①SeO3分子的立体构型为________。
②金属铜投入氨水或H2O2溶液中均无明显现象,但投入氨水与H2O2的混合溶液中,则铜片溶解,溶液呈深蓝色,写出该反应的离子方程式为_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
③某种铜合金的晶胞结构如图所示,该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为
apm,则该晶体的密度为________(用含a的代数式表示,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
[解析]
(1)硼为5号元素,所以基态硼原子核外电子有5种不同的运动状态,基态氮原子的价层电子轨道表示式为
,氮原子的价层电子数为5,(CH3)2NNH2中氮原子的价层电子对数为
×(5+3)=4,所以N的杂化方式为sp3杂化。
(2)①B的最外层电子数为3,能形成3个共价键,化合物H3BNH3中B与H形成3个共价键,硼原子的空轨道与氮原子的孤电子对形成配位键;同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素,这几种元素都是第2周期元素,B、C、N、O的族序数分别是第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族,所以它们的第一电离能大小顺序是N>O>C>B。
②原子数相同,电子总数相同的分子,互称为等电子体,与B3N3H6互为等电子体的分子为C6H6,B3N3H6的结构式与苯相似,其结构式为
(3)①气态SeO3分子中中心原子的价层电子对数为
×(6+0)=3,无孤电子对,所以分子构型为平面三角形。
②金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,说明两者能互相促进,是两种物质共同作用的结果,其中过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行,方程式可表示为Cu+H2O2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
③在晶胞中,氮原子位于顶点,铜原子位于棱边中点,该晶胞中氮原子个数=8×
=1,铜原子个数=12×
=3,晶胞的边长为
apm,晶胞的体积为(
apm)3,则ρ=
g·cm-3=
×1030g·cm-3。
[答案]
(1)5
(2)①是
B(3)①平面三角形
②Cu+H2O2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O(或Cu+H2O2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-)
③
×1030g·cm-3