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專題2 原子結構與元素的性質(zhì)
專題檢測試卷(二)
(時間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題包括16個小題,每小題3分,共48分)
1.下列敘述中錯誤的是( )
A.金屬中的自由電子為金屬陽離子共用
B.配位鍵在形成時,由成鍵雙方各提供一個電子形成共用電子對
C.離子鍵和范德華力沒有方向性和飽和性,氫鍵和共價鍵有方向性和飽和性
D.金屬鍵的實質(zhì)是金屬中的自由電子與金屬陽離子形成的一種強烈的相互作用
答案 B
解析 配位鍵成鍵時,由成鍵原子一方提供空軌道,另一方提供孤對電子。
2.下列式子中,真實表示物質(zhì)分子組成的是( )
A.H2SO4 B.NH4Cl
C.SiO2 D.C
答案 A
解析 只有分子晶體的化學式才表示真實的分子組成。
3.下表所列物質(zhì)晶體的類型全部正確的一組是( )
原子晶體
離子晶體
分子晶體
A
氮化硅
磷酸
單質(zhì)硫
B
單晶硅
碳酸氫銨
水銀
C
金剛石
燒堿
冰
D
鐵
尿素
冰醋酸
答案 C
解析 A項,磷酸的構成微粒是分子,所以磷酸屬于分子晶體,錯誤;B項,單晶硅的構成微粒是原子,所以屬于原子晶體,碳酸氫銨的構成微粒是陰、陽離子,所以屬于離子晶體,水銀的構成微粒是金屬陽離子和自由電子,屬于金屬晶體,錯誤;C項,金剛石的構成微粒是原子,所以屬于原子晶體,燒堿的構成微粒是陰、陽離子,所以屬于離子晶體,冰的構成微粒是分子,所以屬于分子晶體,正確;D項,鐵的構成微粒是金屬陽離子和自由電子,所以屬于金屬晶體,尿素的構成微粒是分子,屬于分子晶體,冰醋酸的構成微粒是分子,屬于分子晶體,錯誤。
4.水的沸點是100℃,硫化氫的分子結構跟水相似,但它的沸點卻很低,是-60.7℃,引起這種差異的主要原因是( )
A.范德華力 B.共價鍵
C.氫鍵 D.相對分子質(zhì)量
答案 C
解析 氧原子的電負性較大,水中的氧原子與氫原子可形成氫鍵,氫鍵使水的沸點反常的高,但硫的電負性相對較小,所以不會形成氫鍵,其沸點較低。
5.下列有關化學鍵知識的比較中不正確的是( )
A.鍵能:C—N<C===N<C≡N
B.鍵長:I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.分子中的鍵角:H2O>CO2
D.鍵能:σ鍵>π鍵
答案 C
解析 相同元素間形成的化學鍵,叁鍵鍵能最大、單鍵鍵能最小,A正確;成鍵原子半徑之和越大,鍵長越大,B正確;H2O分子中鍵角是104.5,CO2分子中鍵角是180,C錯誤;相同元素之間形成的σ鍵的鍵能比π鍵的大。
6.下列說法中錯誤的是 ( )
A.鹵化氫中,以HF沸點最高,是由于HF分子間存在氫鍵
B.鄰羥基苯甲醛的熔、沸點比對羥基苯甲醛的熔、沸點低
C.H2O的沸點比HF的沸點高,是由于水中氫鍵鍵能大
D.氨氣極易溶于水與氨氣分子和水分子形成氫鍵有關
答案 C
解析 因HF存在氫鍵,所以沸點:HF>HBr>HCl,A正確;鄰羥基苯甲醛的分子內(nèi)羥基與醛基之間存在氫鍵,而對羥基苯甲醛的氫鍵只存在于分子間,所以對羥基苯甲醛的熔、沸點高,B正確;據(jù)F原子半徑小于O原子半徑,可知(HF)n中氫鍵鍵長比水中氫鍵鍵長短,鍵能大,但由于一個HF分子只能與兩個相鄰的HF分子形成氫鍵,而一個H2O分子可與四個相鄰的H2O分子形成氫鍵,故水的沸點比HF的沸點高,C項不正確;氨氣的溶解性與形成氫鍵有關,D正確。
7.下列各組物質(zhì)的晶體中,化學鍵類型相同,晶體類型、物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互作用也相同的是( )
A.SO3和HCl B.KCl和Mg
C.CCl4和SiO2 D.NaCl和H2O
答案 A
解析 SO3和HCl的晶體是分子晶體,分子內(nèi)原子間的化學鍵均為極性鍵,它們發(fā)生狀態(tài)變化時需要克服分子間作用力,A項符合題意;KCl是離子晶體,而Mg是金屬晶體,B項不符合題意;CCl4是分子晶體,SiO2是原子晶體,C項不符合題意;NaCl是離子晶體,H2O是分子晶體,D項不符合題意。
8.下列說法中,正確的是( )
A.冰融化時,分子中H—O鍵發(fā)生斷裂
B.原子晶體中,共價鍵的鍵長越短,通常熔點越高
C.分子晶體中,共價鍵的鍵能越大,該分子的熔、沸點就越高
D.分子晶體中,分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定
答案 B
解析 冰融化時,只破壞了分子間作用力,不破壞共價鍵,A錯誤;分子晶體的熔、沸點高低與分子間的作用力有關,與分子中的共價鍵無關,C錯誤;分子的穩(wěn)定性與分子中的共價鍵有關,與分子間作用力無關,D錯誤。
9.已知以下化學鍵的鍵能:H—H436kJmol-1,Cl—Cl243kJmol-1,H—Cl431kJmol-1。下列敘述正確的是( )
A.Cl—Cl鍵比H—H鍵的鍵能小,是因為Cl原子比H原子的非金屬性強
B.H2(g)與Cl2(g)反應生成2molHCl(g),反應的ΔH=183kJmol-1
C.H2(g)與Cl2(g)反應生成2molHCl(g),反應的ΔH=-183kJmol-1
D.H2(g)與Cl2(g)反應生成1molHCl(g),反應的ΔH=-183kJmol-1
答案 C
解析 A項,因為Cl—Cl鍵比H—H鍵的鍵長長;B項,該反應是放熱反應,ΔH應為負值;D項,反應的ΔH=-91.5 kJmol-1。
10.下列說法中正確的是( )
A.丙烯分子中有7個σ鍵,2個π鍵
B.在60gSiO2晶體中,Si—O鍵的數(shù)目為2NA
C.共價鍵有方向性,但無飽和性
D.由ⅠA族和ⅥA族元素形成的原子個數(shù)比為1∶1、電子總數(shù)為38的化合物,是含有共價鍵的離子化合物
答案 D
解析 丙烯(CH2===CH—CH3)分子中含有8個σ鍵,1個π鍵;60 g SiO2晶體中Si—O鍵數(shù)目為4NA;共價鍵有方向性,也有飽和性;由ⅠA族和ⅥA族形成的原子個數(shù)比為1∶1,電子總數(shù)為38的化合物是Na2O2,是含有共價鍵的離子化合物,D項正確。
11.石墨烯是由碳原子構成的單層片狀結構的新材料(結構示意圖如下圖所示),可由石墨剝離而成,具有極好的應用前景。下列說法正確的是( )
A.石墨烯與石墨互為同位素
B.0.12g石墨烯中含6.021022個碳原子
C.石墨烯是一種有機物
D.石墨烯中碳原子間以共價鍵結合
答案 D
解析 石墨烯與石墨互為同素異形體,A錯誤;0.12g石墨烯中含有的碳原子數(shù)為6.021023mol-1=6.021021個,B錯誤;石墨烯是碳單質(zhì)的一種,是無機物,C錯誤;石墨烯分子中碳原子間是以共價鍵相結合的,D正確。
12.下列有關說法正確的是( )
A.晶格能與離子晶體的物理性質(zhì)無關
B.晶格能:BaCl2>MgCl2
C.只含有共價鍵的晶體不一定具有較高的熔、沸點及硬度
D.金屬晶體的熔點高于原子晶體
答案 C
解析 A項,晶格能影響離子晶體的熔、沸點;B項,離子半徑:Mg2+
BaCl2;C項,只含有共價鍵的晶體可能為分子晶體或原子晶體,若為分子晶體,則不一定具有較高的熔、沸點和硬度;D項,如Hg的熔點遠低于金剛石的熔點。
13.認真分析NaCl和CsCl的晶體結構,判斷下列說法錯誤的是( )
A.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體
B.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同,所以陰、陽離子的配位數(shù)相等
C.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)分別為6和8
D.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體,但陰、陽離子半徑比不同
答案 B
解析 NaCl和CsCl都是由離子構成的晶體,離子個數(shù)之比為1∶1,則都屬于AB型的離子晶體,故A正確;結合圖可知,NaCl為面心立方結構,鈉離子的配位數(shù)為6,CsCl為體心立方結構,銫離子的配位數(shù)為8,故B錯誤,C正確;NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體,由離子的電子層越多,離子半徑越大可知鈉離子半徑小于銫離子半徑,故D正確。
14.下列關于晶體的說法一定正確的是( )
CaTiO3的晶體結構模型
A.分子晶體中都存在共價鍵
B.CaTiO3晶體中每個Ti4+與12個O2-相緊鄰
C.SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合
D.金屬晶體的熔點都比分子晶體的熔點高
答案 B
解析 圖中晶胞每個Ti4+處在立方體的頂點,所以一個Ti4+同時被8個立方體所共有,在這8個立方體中有12個O2-與之相緊鄰,B項正確;A中稀有氣體屬于分子晶體,但稀有氣體是單原子分子,不存在共價鍵;C中SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子以共價鍵結合;D中金屬晶體中的汞在常溫時呈液態(tài),它的熔點比常溫下呈固態(tài)的分子晶體要低。
15.鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度較高的儲氫材料之一,其晶胞結構如圖所示(黑球代表Fe,白球代表Mg)。則下列說法不正確的是( )
A.鐵鎂合金的化學式為Mg2Fe
B.晶體中存在的化學鍵類型為金屬鍵
C.晶格能:氧化鈣>氧化鎂
D.該晶胞的質(zhì)量是g(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)
答案 C
解析 依據(jù)切割法,晶胞中共有4個鐵原子,8個鎂原子,故化學式為Mg2Fe,一個晶胞中含有4個“Mg2Fe”,其質(zhì)量為104g=g。在元素周期表中,鎂元素在鈣元素的上一周期,故Mg2+半徑比Ca2+半徑小,氧化鎂的晶格能大,故C項錯誤。
16.有一種藍色晶體[可表示為MxFey(CN)6],經(jīng)X-射線研究發(fā)現(xiàn),它的結構特征是Fe3+和Fe2+互相占據(jù)立方體互不相鄰的頂點,而CN-位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的最小結構單元如圖所示。下列說法正確的是( )
A.該晶體的化學式為MFe3(CN)6
B.該晶體屬于離子晶體,M呈+1價
C.該晶體屬于離子晶體,M呈+2價
D.晶體中與每個Fe3+距離最近且等距離的CN-為3個
答案 B
解析 由題圖可推出,晶體中陰離子的最小結構單元中含F(xiàn)e2+個數(shù)為4=,含F(xiàn)e3+個數(shù)也為,CN-的個數(shù)為12=3,因此陰離子的化學式為[Fe2(CN)6]-,則該晶體的化學式只能為MFe2(CN)6,A項錯誤;由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體,M的化合價為+1價,故B項正確,C項錯誤;由題圖可看出與每個Fe3+最近且距離相等的CN-為6個,D項錯誤。
二、非選擇題(本題包括5個小題,共52分)
17.(11分)a、b、c、d為四種由短周期元素組成的物質(zhì),它們的組成微粒中都含有14個電子,且四種物質(zhì)中均只含共價鍵。試回答下列問題:
(1)a是單質(zhì),可用作半導體材料,則構成a物質(zhì)的原子的核外電子排布式為___________。
(2)b是雙核化合物,常溫下為無色無味的氣體,則b的化學式為____________。
(3)c是雙核單質(zhì),分子中所含共價鍵類型為________________________________________
(填“極性鍵”或“非極性鍵”)。
(4)d是四核化合物,1個d分子中含有_________________________________________
個σ鍵,________個π鍵,其中σ鍵的強度________(填“>”“<”或“=”)π鍵,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p2 (2)CO (3)非極性鍵
(4)3 2 > 形成σ鍵的原子軌道的重疊程度比π鍵大,形成的共價鍵強
解析 a是單質(zhì),可用作半導體材料,且含有14個電子,則a是Si;b是雙核化合物,含有14個電子,且常溫下為無色無味的氣體,則b為CO;c是雙核單質(zhì),每個原子中含有7個電子,則c為N2;d是四核化合物,即4個原子共有14個電子,則d為C2H2,C2H2的結構式為H—C≡C—H,1個C2H2分子中含有3個σ鍵,2個π鍵。
18.(10分)如圖表示一些晶體中的某些結構,它們分別是NaCl、干冰、金剛石、石墨結構中的某一種的某一部分。
下列6種物質(zhì):A.P4(白磷),B.SiO2,C.CaCl2,D.Ca(OH)2,E.NaF,F(xiàn).CS2,固態(tài)下都為晶體,回答下列問題:
(1)熔化時與破壞①晶體類型相同化學鍵的有______(填字母,下同)。
(2)其中與②晶體類型相同的有__________,它們屬于________晶體。
(3)與③晶體類型相同的有________,熔化時需要破壞________作用力。
(4)分析對比②④晶體,硬度較大的是________。
(5)上述①②③三種晶體熔點由高到低的排列順序為________(填序號)。
答案 (1)CDE (2)B 原子 (3)AF 分子間 (4)② (5)②①③
解析 (1)圖中①屬于氯化鈉的結構圖,氯化鈉熔化時破壞離子鍵,含有離子鍵的化合物為C.CaCl2,D.Ca(OH)2,E.NaF。
(2)圖中②屬于金剛石的結構圖,屬于原子晶體,二氧化硅也屬于原子晶體。
(3)圖中③屬于二氧化碳的結構圖,二氧化碳屬于分子晶體,熔化時破壞分子間作用力,白磷和二硫化碳也是分子晶體,則屬于分子晶體的是AF。
(4)圖中④屬于石墨的結構圖,石墨屬于混合晶體,晶體中存在層狀結構,層與層之間能發(fā)生滑動,所以石墨的硬度較小,金剛石屬于原子晶體,硬度很大。
(5)熔點的一般規(guī)律:原子晶體>離子晶體>分子晶體,則熔點由高到低的排列順序為②①③。
19.(10分)開發(fā)新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一種儲氫材料,可由TiCl4和LiBH4反應制得。
①基態(tài)Ti3+的未成對電子有________個。
②LiBH4由Li+和BH構成,LiBH4中不存在的作用力有________(填字母)。
a.離子鍵 b.共價鍵 c.金屬鍵 d.配位鍵
(2)某儲氫材料是短周期金屬元素M的氫化物。M的部分電離能如下表所示:
I1
I2
I3
I4
I5
I/kJmol-1
738
1451
7733
10540
13630
M是________(填元素符號)。
(3)氨硼烷(NH3BH3)與鑭鎳合金(LaNix)都是優(yōu)良的儲氫材料。
鑭鎳合金的晶胞結構示意圖如圖所示(只有1個原子位于晶胞內(nèi)部),則x=________。氨硼烷在高溫下釋放氫后生成的立方氮化硼晶體,具有類似金剛石的結構,硬度略小于金剛石。則在下列各項中,立方氮化硼晶體不可用作________(填字母)。
a.耐磨材料 b.切削工具 c.導電材料 d.鉆探鉆頭
答案 (1)①1?、赾 (2)Mg (3) 5 c
解析 (1)①基態(tài)原子Ti的電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2, Ti3+的外圍電子排布式為3d1,有1個未成對電子。②Li+和BH以離子鍵結合,BH中B原子與H原子間以共價鍵結合,B原子最外層有3個電子,而B原子最外層有4個軌道,能提供一個空軌道與H-形成配位鍵,化合物中不存在金屬鍵。
(2)M的I3?I2,所以M原子最外層有2個電子,M為短周期元素Mg。
(3)每個晶胞中含有La:8=1,Ni:8+1=5,x=5。立方氮化硼為原子晶體不導電,故選c。
20.(15分)已知A、B、C、D、E、F為元素周期表中原子序數(shù)依次增大的前20號元素,A與B,C、D與E分別位于同一周期。A原子L層上有2對成對電子,B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C3DB6型離子晶體X,CE、FA為電子數(shù)相同的離子晶體。
(1)寫出A元素的基態(tài)原子外圍電子排布式:_______________________________。
F的離子電子排布式:__________。
(2)寫出X涉及化工生產(chǎn)中的一個化學方程式:______________________________________。
(3)試解釋工業(yè)冶煉D不以DE3而是以D2A3為原料的原因:____________________________
____________________________________________。
(4)CE、FA的晶格能分別為786kJmol-1、3401kJmol-1,試分析導致兩者晶格能差異的主要原因是_______________________________________________________________。
(5)F與B可形成離子化合物,其晶胞結構如圖所示。F與B形成的離子化合物的化學式為________________;該離子化合物晶體的密度為agcm-3,則晶胞的體積是____________________(只要求列出算式)。
答案 (1)2s22p4 1s22s22p63s23p6 (2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
(3)Al2O3為離子晶體(或者離子化合物),而AlCl3為分子晶體(或者共價化合物)
(4)CaO晶體中Ca2+、O2-帶的電荷數(shù)大于NaCl晶體中Na+、Cl-帶的電荷數(shù)
(5)CaF2
解析 因為A原子L層上有2對成對電子,所以A為O元素,其基態(tài)原子外圍電子排布式為2s22p4。由于B與A同周期且原子序數(shù)比A大,則B為F元素。B、C、D的核外電子排布相同的簡單離子可形成一種C3DB6型離子晶體X且C、D分別位于同一周期,所以X為Na3AlF6,即C是Na元素、D是Al元素,CE、FA為電子數(shù)相同的離子晶體,則E為Cl元素、F為Ca元素。(1)A為O元素,其基態(tài)原子外圍電子排布式為2s22p4,F(xiàn)離子為Ca2+,其電子排布式為1s22s22p63s23p6。 (2)工業(yè)上用電解熔融氧化鋁的方法制備金屬鋁,由于氧化鋁的熔點很高,故常加入冰晶石(主要成分是Na3AlF6)以降低其熔點。(3)AlCl3是共價化合物,熔融的AlCl3不能導電,故工業(yè)冶煉金屬鋁時不用電解熔融AlCl3的方法。(5)根據(jù)晶胞結構,用均攤法進行計算,每個晶胞中鈣原子的個數(shù)為8+6=4,F(xiàn)原子位于晶胞內(nèi)部,未被其他晶胞共用,故F原子的個數(shù)為8,所以該化合物的化學式為CaF2。假設現(xiàn)有1mol CaF2,其中含有NA個鈣離子,則含有個晶胞,再假設一個晶胞的體積為V cm3,則1 mol CaF2的體積為V cm3,根據(jù)質(zhì)量關系列關系式得Va=78,解得該晶胞的體積V=。
21.(6分)氧元素和鈉元素能夠形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566nm,F(xiàn)的化學式為______;晶胞中氧原子的配位數(shù)為______;列式計算晶體F的密度(gcm-3)
________________________________________________________________________。
答案 Na2O 8≈2.27gcm-3
解析 根據(jù)晶胞結構可知氧原子的個數(shù)=8+6=4,Na全部在晶胞中,共計是8個,則F的化學式為Na2O。以頂點氧原子為中心,與氧原子距離最近的鈉原子的個數(shù)是8個,即晶胞中A原子的配位數(shù)為8。晶體F的密度==≈2.27 gcm-3。
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